【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 of aeration tank44Intermediate sedimentation tank2D=5B section of aeration tank86Two stage sedimentation tank4D=417Disinfecting tank1358Sludge pump29concentrated tank1D=3410Sludge digestion tank2D=3511The mud storage tank1D=12The air blower room1IX1前言水是人類及一切生物賴以生存的必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)，是維系地球生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的首要條件，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境改善不可替代的極為寶貴的自然資源。目前人類面臨著水量危機(jī)，水質(zhì)危機(jī)也在日趨嚴(yán)重，水資源問(wèn)題不僅影響、制約現(xiàn)代社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，而且已成為21世紀(jì)全球資源環(huán)境的首要問(wèn)題，直接威脅人類的生存和社會(huì)發(fā)展。因此，采取積極措施保護(hù)水資源，防治水污染，才能使人類實(shí)現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)是人口大國(guó)，城市經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的同時(shí)，也帶來(lái)了新的環(huán)境污染問(wèn)題。廢水進(jìn)入環(huán)境后，對(duì)人體，水體，土壤，動(dòng)物等產(chǎn)生巨大的危害，嚴(yán)重影響人與自然的和諧共存，制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，在城市中修建污水處理廠，將人們生產(chǎn)生活產(chǎn)生的污水進(jìn)行收集處理達(dá)標(biāo)后排放是非常必要的。對(duì)此，各級(jí)政府給予了高度重視，加大了對(duì)城市污水處理廠工程的投資力度，引進(jìn)了許多國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)備；國(guó)內(nèi)科技人員也研究出了許多城市污水處理廠的新工藝、新技術(shù)，新建造了300多座城市污水處理廠工程，并正以每年幾十座的速度增加，為我國(guó)城市污水處理事業(yè)迅速發(fā)展起到了推動(dòng)作用。污水處理廠多以二級(jí)生物處理為主，其中城市污水處理廠大部分采用好氧生物處理方法，其中活性污泥法的應(yīng)用較廣，其作用機(jī)理是利用污水中所含的有機(jī)物作底物，通過(guò)污泥中的微生物對(duì)有機(jī)物的吸附降解達(dá)到處理污染的效果?；钚晕勰喾ń?jīng)過(guò)幾十年來(lái)的運(yùn)用和改良，現(xiàn)在已取得較好的處理效果。從傳統(tǒng)活性污泥法到現(xiàn)今的氧化溝工藝、AB法等都屬于該范圍內(nèi)。AB法即吸附生物氧化處理法，它是德國(guó)亞琛大學(xué)B0HUKE教授于70年代中期開創(chuàng)，80年代初開始應(yīng)用的工程實(shí)踐。AB工藝是根據(jù)微生物生長(zhǎng)繁殖及其基質(zhì)代謝的關(guān)系而確定的，并充分考慮了污水收集、輸送系統(tǒng)中高活性微生物的作用，通常維持A段在極高負(fù)荷下，使微生物處于快速增長(zhǎng)期以發(fā)揮其對(duì)有機(jī)物的快速吸附作用；維持B段在極低負(fù)荷下運(yùn)行，利用長(zhǎng)世代期微生物的作用，保證出水水質(zhì)。AB法與傳統(tǒng)生物處理方法比較，在處理效率、運(yùn)行穩(wěn)定性、工程的投資和運(yùn)行費(fèi)用等方面均有明顯優(yōu)勢(shì)。、處理現(xiàn)狀 （1）國(guó)外現(xiàn)狀19世紀(jì)以來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家相繼出現(xiàn)了環(huán)境污染和社會(huì)公害問(wèn)題，許多國(guó)家的河湖水域溶解氧降低，水生生物減少，甚至絕跡。由于水環(huán)境污染，人類發(fā)病率增加，政府開始認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)污水處理的必要性，并投以大量資金修建污水處理工程。經(jīng)過(guò)30多年的大力整治，付出巨大代價(jià)，才基本控制了形勢(shì)，使水生生物恢復(fù)生長(zhǎng)，水環(huán)境得到改善。這種污水處理事業(yè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不相適應(yīng)的狀況所造成的損失是極大的，教訓(xùn)是深刻的。為此，各國(guó)政府對(duì)于污水處理工作極為重視，從法律和建設(shè)資金上給予保證，并不斷開拓新技術(shù)，使城市污水處理事業(yè)得以迅速發(fā)展。美國(guó)是目前世界上污水處理廠最多的國(guó)家，平均5000人就有1座，其中78%為二級(jí)生物處理廠；英國(guó)共有處理廠約8000座，平均7000人1座，幾乎全部是二級(jí)生物處理廠；日本城市廢水處理廠約630座，平均20萬(wàn)人1座，%；瑞典是目前污水處理設(shè)施最普及的國(guó)家，下水道普及率99%以上，平均5000人1座污水處理廠，其中91%為二級(jí)生物處理廠。這些國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明，大力興建二級(jí)處理廠對(duì)改善水體衛(wèi)生情況起了很大的作用。如美國(guó)7000多條河流的水質(zhì)有了明顯改善；日本不符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)水域，%%；歐洲萊茵河的有機(jī)污染已基本控制，部分河段水質(zhì)明顯改善，魚類復(fù)生；英國(guó)泰晤士河絕跡了100多年的魚群又重新出現(xiàn)，目前已達(dá)119種。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家基本上普及二級(jí)處理。但二級(jí)生物處理耗能多，運(yùn)行費(fèi)用高，基建投資也不低。發(fā)展中國(guó)家普遍“建不起”，或是“養(yǎng)不起”，因此紛紛尋求適用于本國(guó)國(guó)情的經(jīng)濟(jì)高效技術(shù)。就連美國(guó)也因廢水處理費(fèi)用的高昂引起了眾多的非議。據(jù)悉，美國(guó)每年二級(jí)生物處理廠所耗能量費(fèi)用已超過(guò)10億美元，因此他們也在大力研究新技術(shù)或改革傳統(tǒng)的工藝。 （2）國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀我國(guó)污水處理應(yīng)追溯到上世紀(jì)二十年代，快速發(fā)展階段是在近20年左右，但是發(fā)展的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于城市發(fā)展的需要。 到2000年，建設(shè)城市污水處理廠426座，這些污水處理廠大大的提高了污水處理的水平，但還是跟不上快速發(fā)展的需要，周而復(fù)始，排放和處理的差距在逐漸的加大，這樣的趨勢(shì)，不但影響我國(guó)居民的身體健康，而且制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)年排污量約為350億立方米,但城市污水集中處理率僅為15％，全國(guó)超過(guò)80％的城市污水未經(jīng)任何有效的收集處理就直接排放到附近的水體，使得原本具有泄洪和美化景觀作用的河渠變成了天然污水渠。特別是在全國(guó)2200座縣城與19200個(gè)建制鎮(zhèn)中，污水排放量約占污水排放總量的一半以上，但這些中小城市（鎮(zhèn)）的污水處理能力都明顯低于全國(guó)平均水平。我國(guó)的污水處理事業(yè)的實(shí)際情況是污水處理率低，很多老城區(qū)的排水管網(wǎng)甚至不成系統(tǒng)。城市污水處理能力增長(zhǎng)緩慢和污水處理率低是造成我國(guó)水環(huán)境污染的主要原因，由此導(dǎo)致了水環(huán)境的持續(xù)惡化，并嚴(yán)重的制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展。 武漢市背景資料武漢地處長(zhǎng)江中下游，東經(jīng)113176。41’～115176。05’，北緯29176。58’～31176。22′。最東端位于新洲區(qū)徐古鎮(zhèn)將軍山村，最西端位于蔡甸區(qū)侏儒街國(guó)光村，最南端位于江夏區(qū)湖泗街道均堡村，最北端位于黃陂區(qū)蔡店街道李沖村。形似一只自西向東的彩蝶。在中國(guó)經(jīng)濟(jì)地理圈內(nèi)，武漢處于優(yōu)越的中心位置，被譽(yù)為中國(guó)經(jīng)濟(jì)地理的“心臟”。2011年末，%；，7個(gè)中心城區(qū)面積863平方公里，（不含水域面積）。截止到2012年年末常住人口1012萬(wàn)人，比上年增加10萬(wàn)人。武漢屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，具有雨量充沛、日照充足、四季分明，夏高溫、降水集中，冬季稍涼濕潤(rùn)等特點(diǎn)。 設(shè)計(jì)資料 （1）設(shè)計(jì)規(guī)模污水設(shè)計(jì)流量12萬(wàn)m3/d，變化系數(shù)：Kz=。 （2）氣候條件武漢地處我國(guó)東部沿海向內(nèi)陸過(guò)渡地帶，地處中緯度，屬亞熱帶濕潤(rùn)性東南季風(fēng)氣候區(qū)。具有冬寒夏暖、春濕秋旱、夏季多雨、冬季少雪、四季分明的特征?！?，℃，℃。夏季氣溫高，35℃以上氣溫天數(shù)為40天左右，℃，℃，武漢日均溫≥10℃持續(xù)期達(dá)235天，年平均無(wú)霜期240天。，降雨集中在4～9月，。武漢常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，風(fēng)向頻率（%）：30，∕秒。 （3）地質(zhì)條件武漢地處江漢平原東部，地理位置介于東經(jīng)113176。41′～115176。05′，北緯 29176。58′～31176。22′。地勢(shì)為東高西低，南高北低，中間被長(zhǎng)江、漢江呈Y字型切割成三塊，謂之武漢三鎮(zhèn)。，最高海拔為873米。最大凍土層為0米。 （4）受納水體漢江，又稱漢水，漢江河，為長(zhǎng)江最大的支流。漢江流經(jīng)陜西、湖北兩省，在武漢市漢口龍王廟匯入長(zhǎng)江。河長(zhǎng)1577千米，位居長(zhǎng)江水系各流域之首；1959年后。干流湖北省丹江口以上為上游，河谷狹窄，長(zhǎng)約925km；丹江口至鐘祥為中游，河谷較寬，沙灘多，長(zhǎng)約270km；鐘祥至漢口為下游，長(zhǎng)約382km，流經(jīng)江漢平原，河道婉蜒曲折逐步縮小。 （5）廠區(qū)概況廠區(qū)占地約56萬(wàn)平方米，臨近漢江，地勢(shì)較平坦，高差可忽略，整體上為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)約800米，寬約700米。（6）進(jìn)、出水水質(zhì)進(jìn)水水質(zhì)：表111 污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)CODBOD5NH4NSSTPPH單位（mg∕L）300300202202出水水質(zhì)：受納水體漢江屬于Ⅲ類功能水域，故出水應(yīng)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB189182002）中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。即：表112 污水處理廠出水水質(zhì)指標(biāo)CODBOD5NH4NSSTPPH單位（mg∕L）≦60≦20≦8（15）≦20≦16～9 注：括號(hào)外數(shù)值為水溫﹥12℃時(shí)的控制指標(biāo)，括號(hào)內(nèi)為水溫≦12℃時(shí)的控制指標(biāo)。 污水廠的設(shè)計(jì)原則 （1）適用性。設(shè)計(jì)必須符合適用要求，選擇的處理工藝流程、構(gòu)筑物型式、主要設(shè)備等應(yīng)最大限度地滿足生產(chǎn)和使用的需要，以保證污水處理廠功能的實(shí)現(xiàn)，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。 （2）可靠性。設(shè)計(jì)中采用的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都必須可靠，在污水處理設(shè)計(jì)中一定要遵守現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范，保證必要的安全系數(shù)。且應(yīng)慎重使用新材料、新設(shè)備、新技術(shù)和新工藝。 （3）合理性。設(shè)計(jì)必須符合經(jīng)濟(jì)合理的要求，盡可能采取合理措施降低工程造價(jià)和運(yùn)行管理費(fèi)用。 （4）先進(jìn)性。在保證安全可靠的前提下，盡可能采用先進(jìn)的工藝、機(jī)械和控制技術(shù)。 （5）近遠(yuǎn)期結(jié)合原則。設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行近期與遠(yuǎn)期的規(guī)模研究，以合理確定工程分期，全面進(jìn)行規(guī)劃，為今后的擴(kuò)建留有空間和條件。 （6）安全性。設(shè)計(jì)中須考慮安全運(yùn)行要求，如適當(dāng)設(shè)置分流設(shè)施、超越管線、防止有毒有害物質(zhì)逸散、考慮消防安全等。 （7）美觀性。在經(jīng)濟(jì)條件允許情況下，應(yīng)適當(dāng)考慮廠區(qū)的美觀和綠化，并與廠區(qū)周圍景觀相協(xié)調(diào)。 （8）設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮能夠妥善處理和處置污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的柵渣、沉砂和污泥，避免造成二次污染。 （9）污水處理廠征地范圍內(nèi)，廠區(qū)總平面布置力求在便于施工、便于安裝和便于維修的前提下，使各處理構(gòu)筑物盡量集中，節(jié)約用地，擴(kuò)大綠化面積，并留有發(fā)展余地。使廠區(qū)環(huán)境和周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致。 設(shè)計(jì)方案論證 污水特征本設(shè)計(jì)處理污水的特點(diǎn)：污水以有機(jī)污染為主，BOD5/COD=1，可生化性較好。污水中主要污染物指標(biāo)BODCOD和SS相對(duì)國(guó)內(nèi)一般城市污水較高，同時(shí)有脫氮要求。污水處理廠投產(chǎn)時(shí)，多數(shù)重點(diǎn)污染源治理工程已投入運(yùn)行。針對(duì)以上特點(diǎn)以及出水要求，并結(jié)合現(xiàn)有城市污水處理技術(shù)的特點(diǎn)，擬采用生化處理最為經(jīng)濟(jì)。 處理工藝的比較根據(jù)處理水量及進(jìn)、出水水質(zhì)要求，本設(shè)計(jì)為中型污水廠，可采用的方法有：“普通活性污泥法”、“氧化溝法”、“SBR活性污泥法”和“AB法”。 （1）普通活性污泥法工藝 普通活性污泥法，應(yīng)用年限長(zhǎng)，具有成熟的設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，處理效果可靠。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著污水處理技術(shù)的發(fā)展，本方法在工藝及設(shè)備等方面又有了很大改進(jìn)。在工藝方面，通過(guò)增加工藝構(gòu)筑物可以成為“A/O”或“A2/O”工藝，從而實(shí)現(xiàn)脫N和P。在設(shè)備方面，開發(fā)了各種微孔曝氣器，使氧轉(zhuǎn)移效率提高到20%以上，從而節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)。國(guó)內(nèi)外已運(yùn)行的中大型污水處理廠，如西安鄧家村（12萬(wàn)m3/d）、天津紀(jì)莊子（26萬(wàn)m3/d）、北京高碑店（50萬(wàn)m3/d）、成都三瓦窯（20萬(wàn)m3/d）等污水處理廠都采用此方法。目前世界最大的污水處理廠—美國(guó)芝加哥市西南西污水處理廠也采用此工藝，該廠于1964年建成，設(shè)計(jì)流量為455萬(wàn)m3/d。 普通活性污泥法如設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行管理得當(dāng)，出水BOD5可達(dá)到10—20mg/L。它的缺點(diǎn)是工藝路線長(zhǎng)，工藝構(gòu)筑物及設(shè)備多而復(fù)雜，運(yùn)行管理困難，基建投資及運(yùn)行費(fèi)均較高。國(guó)內(nèi)已建的此類污水處理廠，基建投資一般為1000—1300元/m3，—（m3/d）或更高。 （2）氧化溝工藝 氧化溝污水處理技術(shù)，是20世紀(jì)50年代由荷蘭人首創(chuàng)。60年以來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)在歐洲、北美、南非、澳大利亞等國(guó)家已被廣泛采用，工藝及構(gòu)筑有了很大的發(fā)展和進(jìn)步。據(jù)報(bào)道，1963—1974年英國(guó)共興建了300多座氧化溝，美國(guó)已有500多座，丹麥已建成300多座。目前世界最大的氧化溝污水廠是德國(guó)路維希港的BASF污水處理廠，1974年建成。 由于該工藝在水流流態(tài)和曝氣裝置上的特殊性，其處理流程簡(jiǎn)單、構(gòu)筑物少，一般情況下可不建初沉池和污泥消化系統(tǒng)，某些情況下還可不建二沉池和污泥回流系統(tǒng)，對(duì)于中小型污水處理廠，為節(jié)省投資或降低維護(hù)管理難度時(shí)，會(huì)得到首選。其處理效果好且運(yùn)行穩(wěn)定可靠，不僅可滿足BOD5和SS的排放標(biāo)準(zhǔn)，在運(yùn)行方式合適時(shí)還能實(shí)現(xiàn)脫氮和除磷的效果，而不像傳統(tǒng)活性污泥法（要脫氮除磷時(shí)）要做大量改造工作。同時(shí)該工藝還具有較強(qiáng)沖擊負(fù)荷承受能力、剩余污泥少、污泥穩(wěn)定程度好、機(jī)械設(shè)備少等優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)有脫氮的處理要求時(shí)，氧化溝工藝在基建投資方面比傳統(tǒng)活性污泥法節(jié)省很多；但是當(dāng)僅要求去除BOD5而在脫氮方面不作要求時(shí)，對(duì)于污水廠采用氧化溝工藝運(yùn)行費(fèi)用比傳統(tǒng)活性污泥法略低或相當(dāng)，不占優(yōu)勢(shì)。但是該工藝因存在污泥中的有機(jī)物質(zhì)最終是在氧化溝中部分好氧代謝去除的，所以氧化溝工藝在節(jié)約能耗、降低運(yùn)行費(fèi)用方面不具有優(yōu)勢(shì)。 （3）SBR活性污泥法工藝 SBR全稱為間歇式活性污泥法，間歇式活性污泥法作為一項(xiàng)新技術(shù)，不論在工業(yè)企業(yè)還是城市污水處理工程中都得到了廣泛的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)一些運(yùn)行此工藝的城市有云南昆明市第三污水處理廠，處理流量為15萬(wàn)m3/d；浙江金華市污水處理廠，處理流量為8萬(wàn)m3/d；貴州遵義市污水處理廠，處理流量為8萬(wàn)m3/d。這主要是因?yàn)樵摴に嚲哂刑厥獾倪\(yùn)行和凈化機(jī)制，比傳統(tǒng)活性污泥法具有更高的污染物凈化效果，尤其對(duì)高濃度難生物降解污水，SBR工藝可省去二沉池、污泥回流設(shè)施，某些情況下還可省去調(diào)節(jié)池和初沉池，因而使整個(gè)工程占地減少、投資降低。另外，該工藝還具有較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，污泥不易膨脹、易于沉淀、脫水性能好，可實(shí)現(xiàn)脫氮除磷功能等優(yōu)點(diǎn)。 但該工藝要求配備專用排水裝置和自動(dòng)控制系統(tǒng)，在目前環(huán)保資金還比較緊張的條件下，限制了SBR工藝的高效穩(wěn)定運(yùn)行。由于是間歇運(yùn)行，該工藝空氣擴(kuò)散器堵塞的可能性大于傳統(tǒng)活性污泥法，若采用大氣泡空氣擴(kuò)散器，則其節(jié)能效果不如傳統(tǒng)活性污泥法。 （4）AB法工藝 AB法即吸附生物氧化處理法，由德國(guó)亞