【文章內(nèi)容簡介】 好氧條件下使含氮有機物被細菌分解為氨，然后在好氧自養(yǎng)型亞硝化細菌的作用下進一步轉化為亞硝酸鹽，再經(jīng)好氧自養(yǎng)型硝化細菌作用轉化為硝酸鹽，至此完成了硝化反應；在缺氧條件下，兼性異氧細菌利用或部分利用污水中原有的有機物 碳源為電子供體，以硝酸鹽替代分子氧作電子受體，進行無氧呼吸，分解有機質(zhì)，同時，將硝酸鹽中氮還原為氣態(tài)氮，至此完成了反硝化反應。 A1/O 工藝不但能取得比較滿意的脫氮效果，而且通過上述缺氧 — 好氧循環(huán)操作，同時可取得高的 COD 和 BOD 的去除率。 出水初沉池預處理原污水 曝氣池 二沉池缺氧池鼓風機房回流污泥泵房污泥濃縮池污泥消化池污泥脫水 機房沼氣凈化回收利用設施泥餅外運 處置脫氮工藝流程簡圖 圖 A/O 脫氮工藝流程簡圖 A1/O 的工藝特點： 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 12 ① A1/O 工藝同時去除有機物和氮，流程簡單，構筑物少，只有一個污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，節(jié)省基建費用； ② 反硝化缺氧池一般無需外加有機碳源，降低了運行費用； ③ 因為好氧池在缺氧池后，可使反硝化殘留的有機物得到了進 一步去除，提高了出水水質(zhì)； ④ 缺氧池中污水的有機物被反硝化細菌所利用，減輕了其他好氧池的有機物負荷，同時缺氧池中反硝化產(chǎn)生的堿度可補充好氧池中硝化需要的堿度； ⑤ 脫氮效果較高，一般氮的去除率約為 60%～ 85%。 三種工藝經(jīng)過比較，氧化溝除了具有 A1/O 的效果外，還具有如下特點：（ 1）具有獨特的水力流動特點，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以將其工作區(qū)分為富氧區(qū)，缺氧區(qū)，用以進行硝化和反硝化作用，取得脫氮效果。（ 2）不設初沉池，有機性懸浮物在氧化溝內(nèi)能達到好氧穩(wěn)定的程度。（ 3） BOD 負荷低，使氧化溝具有對水溫 、水質(zhì)、水量的變動有較強的適應性，污泥產(chǎn)率低，勿需進行硝化處理。（ 4）脫氮效果還能進一步提高。（ 5）電耗較小，運行費用低。而 SBR 工藝僅適合處理量為 10 萬 m3/d 以下的處理廠，所以本課題選擇氧化溝處理工藝。 工藝流程的選擇 本設計的工藝流程初定如下：氧化溝處理工藝（ Carrousel 2020 型氧化溝）。 Carrousel 氧化溝是 1967 年由荷蘭的 DHV 公司開發(fā)研制。在原 Carrousel 氧化溝的基礎上 DHV公司和其在美國的專利特許公司 EIMCO 又發(fā)明了 Carrousel 2020 系統(tǒng)，實現(xiàn) 了更高要求的生物脫氮和除磷功能。至今世界上已有 850 多座 Carrousel 氧化溝和 Carrousel 2020 系統(tǒng)正在運行。 Carrousel 氧化溝的研制目的是為了滿足在較深的氧化溝溝渠中使混合液充分混合，并能夠維持較高的傳質(zhì)效率，以克服小型氧化溝溝深淺，混合效果差的缺陷。至今，世界上已有近千座各類型 Carrousel 氧化溝運行。實踐證明，該工藝具有適應范圍廣、投資省、處理效果高、可靠性好、管理方便和運行維護費用低等優(yōu)點。 圖 普通 Carrousel 氧化溝平面結構圖 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 13 由圖 可見， Carrousel 氧化溝使用定向控制的曝氣和攪動裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動的混合液在氧化溝閉合渠道內(nèi)循環(huán)流動。因此氧化溝具有特殊的水力學流態(tài)，既有完全混合式反應器的特點，又有推流式反應器的特點，溝內(nèi)存在明顯的溶解氧濃度梯度。氧化溝斷面為矩形或梯形，平面形狀多為橢圓形，溝內(nèi)水深一般為～ ，寬深比為 2:1，亦有水深達 7m的，溝中水流平均速度為 。氧化溝曝氣混合設備有表面曝氣機、曝氣轉刷或轉盤、射流曝氣器、導管式曝氣器和提升管式曝氣機等，近年來配合使用的還有水下推動器。 表曝機表曝機表曝機表曝機好氧區(qū)前反硝化區(qū)推進器回流門缺氧區(qū)出水Carrousel 200 0型 氧化溝示意圖污水與回流污泥 圖 Carrousel 2020 氧化溝平面結構圖 Carrousel 2020 系統(tǒng)在普通 Carrousel 氧化溝前增加了一個厭氧區(qū)和絕氧區(qū)（又稱前反硝化區(qū)），如圖 所示。全部回流污泥和 1030%的污水進入?yún)捬鯀^(qū)，可將回流污泥中的殘留硝酸氮在缺氧和 1030%碳源條件下完成反硝化，為以后的絕氧池創(chuàng)造絕氧條件。同時，厭氧區(qū)中的兼性細菌將可溶性 BOD 轉化成 VFA，聚磷菌獲得 VFA 將其同化成 PHB，所需能量來源于聚磷的水解并導致磷酸鹽的釋放。厭氧區(qū)出水進入內(nèi)部安裝有攪拌器的絕氧區(qū)，所謂絕氧就是池內(nèi)混合液既 無分子氧，也無化合物氧（硝酸根）， 在此絕氧環(huán)境下， 7090%的污水可提供足夠的碳源，使聚磷菌能充分釋磷。絕氧區(qū)后接普通 Carrousel 氧化溝系統(tǒng)，進一步完成去除 BOD、脫氮和除磷。最后，混合液在氧化溝富氧區(qū)排出，在富氧環(huán)境下聚磷菌過量吸磷，將磷從水中轉移到污泥中，隨剩余污泥排出系統(tǒng)。這樣，在 Carrousel 2020 系統(tǒng)內(nèi)，較好的同時完成了去除 BOD、 COD 和脫氮除磷。 本設計工藝流程的確定 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 14 本工藝流程的二級生化處理系統(tǒng)確定為 Carrousel 2020 型 氧化溝。城市污水經(jīng)粗格柵及污水提升 泵房、細格柵、曝氣沉砂池，至氧化溝、二沉池，出水經(jīng)接觸消毒池消毒之后排出至溝渠或水渠。二沉池中的污泥進入污泥泵房后回流至氧化溝中再進行生化處理。污泥泵房中的剩余污泥進入儲泥池中，經(jīng)過污泥脫水機房脫水，脫水之后的泥餅外運填埋。本工藝流程圖如圖 所示： 城市污水粗格柵 提升泵房 細格柵 曝氣沉砂池 氧化溝 二沉池 接觸消毒池排放柵渣 柵渣 砂水分離 污泥泵房濃縮池剩余污泥脫水間 儲泥池泥餅外運污泥回流 圖 Carrousel 2020 型 氧化溝的污水處理工藝流程 水處理構筑物設計說明 粗格柵 城市污水的一級處理是通過物理方法對污水中的懸浮物、漂浮物以及大顆粒固體污染物質(zhì)進行的處理。它位于污水處理系統(tǒng)的前端，對后續(xù)污水處 理工序的正常運行起著重要的保障作用，是污水處理工藝中部可缺少的工序。在城市污水一級處理中，格柵主要去除污水中體積較大的懸浮物或懸浮物，沉砂池主要去除密度較大的無機顆粒，初沉池主要去除無機顆粒和部分有機物質(zhì)，一級處理能去除污水中 40%～ 55%的固體懸浮物，以及 20%～ 30%左右的 BOD5[3]。 城市污水一級處理的主要構筑物有格柵、沉砂池和初沉池，其工藝流程如圖 所示：粗格柵 提升泵房 細格柵 沉砂池 初沉池 后續(xù)處理柵渣處理系統(tǒng) 沉砂處理系統(tǒng) 污泥處理系統(tǒng) 污水 柵渣 沉砂 污泥 圖 城市污水一級處理工藝流程圖 污水處理廠一般設置兩道格柵，提升泵房站前設置粗格柵或中格柵，沉砂池前設置中格柵或細格柵。 粗格柵用以截留水中的較大懸浮物或漂浮物，以減輕后續(xù)處理構筑物的負荷，用來去除那些可能堵塞水泵機組駐管道閥門的較粗大的懸浮物，并保證后續(xù)處理設施能正常運行的裝置。 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 15 城市大、中型污水處理廠或泵站前截留雜物大于 m3/d 的格柵，清除雜物量較大，一般采用機械清除設備。采用機械除渣設備時，一般采用單獨格柵井。 本設計中粗格柵選用回轉式格柵除污機。 污水提升泵房 提升泵房用以提高污水的水位，保證污水能在整個污 水處理流程過程中流過 ，從而達到污水的凈化。 為運行方便，本設計采用采用自灌式泵房。自灌式水泵多用于常年運轉的污水泵站，它的優(yōu)點是：啟動及時可靠，管理方便。且鑒于其設計和施工均有一定經(jīng)驗可供利用，故常選用方形泵房。由于自灌式啟動，故采用集水池與機器間合建，前后設置。污水提升泵房選用半地下式，地下埋深 8m。 細格柵 細格柵是安裝在污水泵房后的格柵，其作用是攔截中格柵未截留的懸浮物和漂浮物，設計形式和粗格柵相似。 曝氣沉砂池 污水中的無機顆粒不僅會磨損設備和管道，降低活性污泥性，而且 會板積在反應池底部減小反應器有效容積，甚至在脫水時扎破濾帶損壞脫水設備。沉砂池的設置目的就是去除污水中泥沙、煤渣等相對密度較大的無機顆粒，以免影響后續(xù)構筑物的正常運行。 沉砂池的工作原理是以重力分離或離心分離為基礎，即以控制進入沉砂池的污水流速或旋流速度，使相對密度大的無機顆粒下沉，而有機懸浮物顆粒則隨水流帶走。在污水處理系統(tǒng)中，沉砂池一般設在生物處理池前，從污水中分離密度較大的無機顆粒，以保護后續(xù)處理構筑物中的設備免受磨損、堵塞。按池內(nèi)水流的方向不同，沉砂池可分為平流式、豎流式和旋流式三種，按池形可分為平 流式沉砂池、豎流式沉砂池、曝氣沉砂池、旋流沉砂池等。 平流式沉砂池是常用的沉淀池形式，具有構造簡單、處理效果較好、工作穩(wěn)定的優(yōu)點。 豎流式沉砂池通常用于去除較粗（粒徑在 以上）的砂粒，結構比較復雜，處理效果一般較差，目前生產(chǎn)中采用較少。 曝氣沉砂池中曝氣的作用式使顆粒之間產(chǎn)生摩擦，將包裹在顆粒表面的有機物除掉，產(chǎn)生潔凈的沉砂，提高顆粒的去除效率；同時通過調(diào)節(jié)曝氣量還可以控制污水的旋流速度，使除砂效率較穩(wěn)定，且對污水還有預曝氣作用。 旋流沉砂池利用機械控制污水的流態(tài)和流速，加速砂粒的沉淀，具有沉砂粒徑 小，效果好、占地省的優(yōu)點。 氧化溝 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 16 本設計采用的是卡羅塞爾（ Carrousel） 2020 氧化溝。 氧化溝是二級處理的主體構筑物，是活性污泥的反應器，其獨特的結構使其具有脫氮除磷功能，經(jīng)過氧化溝后，水質(zhì)得到很大的改善。 每座 Carrousel 2020 型氧化溝中配有一定數(shù)量的表曝機，實溝內(nèi)現(xiàn)混合液的推流、混合和充氧。系統(tǒng)的充氧量可以通過溝內(nèi)表曝機運行的臺數(shù)的多少進行調(diào)節(jié)。另外，從節(jié)能的角度考慮，每座氧化溝中還裝有一定數(shù)量的液下推進器，用于保證混合液具有一定的流速，并防止混合液在部分表曝 機運轉的情況下，發(fā)生污泥沉降分離的現(xiàn)象 [3]。 二沉池 （ 1）概述 二沉池是活性污泥系統(tǒng)的重要組成部分，一般布置在生化處理構筑物后面，主要用以澄清混合液，并回收濃縮活性污泥，其效果的好壞，直接影響出水的水質(zhì)和回流污泥的濃度。 二沉池除了進行泥水分離外，還需要進行污泥濃縮，同時由于進水的水量和水質(zhì)的變化，它還要暫時貯存污泥。由于二沉池需要起到污泥濃縮的作用，往往所需要的池面積大于只進行泥水分離所需要的池面積。 （ 2）池型選擇 沉淀池按池內(nèi)水流方向不同分為平流式、豎流式、輻流式三種。三 種初沉池的優(yōu)缺點比較見表 [4]。 表 平流式、輻流式和豎流式沉淀池比較 池型 優(yōu)點 缺點 適用條件 平流式 （ 1） 沉淀效果好； （ 2） 對沖擊負荷和溫度變化的適應能力強； （ 3） 施工簡易，造價較低。 （ 1） 配水不易均勻； （ 2） 采用多斗排泥，每個 泥斗需單獨設排泥管排泥，操作量大。 （ 1） 適用于地下水位高及地質(zhì)較差地區(qū)； （ 2） 適用于大、中、小型污水處理廠。 豎流式 (1) 排泥方便，管理簡單； (2) 占地面積小。 （ 1） 池子深度大； （ 2） 對沖擊負荷和溫度變化的適應能力差； （ 3） 造價較高； （ 4） 池徑不宜過大，否則布水不均。 適用于中、小型 污水處理廠。 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 17 輻流式 （ 1） 多為機械排泥，運行 效果好，管理較簡單。 （ 2） 排泥設備已趨定型。 機械排泥設備復雜，對施工質(zhì)量要求高。 （ 1） 用于地下水位較高地區(qū)； （ 2） 用于大、中型污水處理廠。 （ 3）設計參數(shù)的選擇 沉淀池的有效水深、沉淀時間及其他設計參數(shù)可參照表 [4]。 表 沉淀池的設計數(shù)據(jù) 類別 沉淀池位置 沉淀時間 h 表面負荷 m3/（ m2 h） 污泥量干物質(zhì) g（人 d） 污泥含水率 % 固體負荷kg/（ m2 d） 堰口負荷 L（ m s） 初沉池 單獨沉淀池 ～ ～ 15～ 17 95～ 97 ≤ 二級處理前 ～ ～ 14～ 25 95～ 97 ≤ 二沉池 活性污泥法后 ～ ～ 10～ 21 ～ ≤ 150 生物膜法后 ～ ～ 7～ 9 96～ 98 ≤ 150 本設計采用中心進水周邊出水輻流式沉淀池， 采用刮泥機。如圖 ： 進水排泥出水 圖 中心進水周邊出水輻流式沉淀池 中心進水周邊出水輻流式沉淀池的基本原理是：混合液經(jīng)進水 管進入中心筒后，通過筒壁上的孔口和外圍的環(huán)形穿孔擋板，沿徑向呈輻射狀流向沉淀池周邊。由于過水斷面的不斷增大，因此，流速逐漸變小，顆粒沉降下來。澄清水則經(jīng)溢流堰或淹沒孔口匯入集水槽排出。 接觸消毒池 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）