【文章內(nèi)容簡介】 值是判斷污水可生化性的最簡單易行和最常用的方法。一般認(rèn)為BOD/COD， BOD/COD 可生化， BOD/COD 較難生化， BOD/COD 不易生化。 本設(shè)計污水的 BOD/COD=，可生化性較好，生化法易于處理。 （ 2） BOD/TN（即 C/N）比值 C/N 比值是判斷能否有效脫氮的重要指標(biāo)。從理論上講， C/N≥ 就能進 行脫氮，但一般認(rèn)為，C/N≥ 才能進行有效脫氮；《城市污水生物脫氮除磷處理設(shè)計規(guī)程》則規(guī)定， C/N 宜大于 4。 本工程進水水質(zhì) C/N=，非常適合生物脫氮。 （ 3） BOD/TP 比值 該指標(biāo)是鑒別能否生物除磷的主要指標(biāo)。進水中的 BOD 是作為營養(yǎng)物供聚磷菌活動的基質(zhì)，故BOD/TP 是衡量能否達到除磷的重要指標(biāo)，一般認(rèn)為該值要大于 20，比值越大，生物除磷效果越明顯。 本工程進水水質(zhì)， BOD/TP=，非常適合采用生物脫氮工藝。 綜上所述，本設(shè)計污水處理廠進水水質(zhì)不僅適宜于采用二級生化處理工藝，而且 非常適合采用生物脫氮除磷的工藝。 2. 3 小區(qū)生活污水處理原則 （ 1）處理出水要求和處理程度：一般來說，不同小區(qū)對出水的要求差異較大。應(yīng)根據(jù)我國《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) （ GB89781996） 》和《城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn) （ GB1891820xx） 》的有關(guān)規(guī)定和當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求確定處理程度，以確保出水水質(zhì)； （ 2）污水處理設(shè)施的設(shè)計計算和建設(shè)必須結(jié)合小區(qū)的整體規(guī)劃和建設(shè)特點即外觀設(shè)計上要和小區(qū)建設(shè)環(huán)境相協(xié)調(diào) [1]； （ 3）在污水處理工藝上力求簡單實用，以方便管理； （ 4）在高程布置上應(yīng)盡量采用立體布局 ，充分利用地下空間。平面布置上要緊湊，以節(jié)省用地； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 共 40 頁 （ 5）污水處理廠位置應(yīng)盡可能位于小區(qū)下風(fēng)向，與其他建筑物有一定的距離，以減少對環(huán)境的影響； （ 6）設(shè)備化、定型化、模塊化，施工安裝方便，運行簡易，設(shè)備性能穩(wěn)定，適合分期建設(shè) [6]； （ 7）處理程度高，污泥產(chǎn)量小，并盡可能采用節(jié)能處理技術(shù)； （ 8）處理構(gòu)筑物對水力負(fù)荷和有機物負(fù)荷的適應(yīng)范圍較大，使系統(tǒng)有較好的經(jīng)受沖擊負(fù)荷的能力 [7]； （ 9）小區(qū)內(nèi)的人口是逐漸增加的，因此，小區(qū)污水處理廠應(yīng)按可預(yù)期的發(fā)展規(guī)劃作為流量設(shè)計的基礎(chǔ)。根據(jù)我國情況，可考慮采用 20 年的 設(shè)計周期。 2. 4 核心工藝的確定 常用工藝的介紹 （ 1） A2/O 工藝 基本原理 ： A2/O 工藝是 AnaerobicAnoxicOxic 的英文縮寫，它是厭氧 缺氧 好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱。該工藝處理效率一般能達到： BOD5 和 SS 為 90%~95%，總氮為 70%以上，磷為 90%左右，一般適用于要求脫氮除磷的大中型城市污水廠 [8]。但 A2/O 工藝的基建費和運行費均高于普通活性污泥法，運行管理要求高，所以對目前我國國情來說，當(dāng)處理后的污水排入封閉性水體或緩流水體引起富營養(yǎng)化，從而影響給水水源時 ，才采用該工藝。 A2/O 工藝的特點 ： ① 污染物去除效率高，運行穩(wěn)定，有較好的耐沖擊負(fù)荷 ； ② 污泥沉降性能好 ； ③ 厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同 種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能 ； ④ 脫氮效果受混合液回流比大小的影響 ， 除磷效果則受回流污泥中夾帶 DO 和硝酸態(tài)氧的影響，因而脫氮除磷效率不可能很高 ； ⑤ 在同時脫氧除磷去除有機物的工藝中，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時間也 少于同類其他工藝 ； ⑥ 在厭氧 — 缺氧 — 好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖， SVI 一般小于 100，不會發(fā)生污 泥膨脹。 A2/O 工藝的缺點 ① 反應(yīng)池容積比 A/O 脫氮工藝還要大； ② 污泥內(nèi)回流量大，能耗較高； ③ 用于中小型污水廠費用偏高； ④ 沼氣回收利用經(jīng)濟效益差； ⑤ 污泥滲出液需化學(xué)除磷。 （ 2） 氧化溝 基本原理 ： 氧化溝又名氧化渠，因其構(gòu)筑物呈封閉的環(huán)形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。氧化溝的水力停留時間長，有機負(fù)荷低，其本質(zhì)上屬于延時曝氣系統(tǒng)。氧化溝一般由溝體、曝氣設(shè)備、進出水裝置、導(dǎo)流和混合設(shè)備組成，溝體的平面形狀一般呈環(huán)形，也可以是長方形、 L 形、圓形或其他形狀，溝端面形狀多為矩形和梯形。目前應(yīng) 用較為廣泛的氧化溝類型包括：帕斯韋爾（ Pasveer）氧化溝、卡魯塞爾（ Carrousel）氧化溝 、奧爾伯（ Orbal）氧化溝 、 T 型氧化溝（三溝式氧化溝）、DE 型氧化溝和一體化氧化溝。 氧化溝工藝的特點 ： ① 構(gòu)造形式多樣性； ② 曝氣設(shè)備的多樣性； ③ 曝氣強度可調(diào)節(jié)； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 40 頁 ④ 簡化了預(yù)處理和污泥處理。 氧化溝工藝的缺點 ： ① 污泥膨脹問題； ② 泡沫問題； ③ 污泥上浮問題； ④ 流速不均及污泥沉積問題 。 （ 3） SBR 工藝 工藝原理 ： 在反應(yīng)器內(nèi)預(yù)先培養(yǎng)馴化一定量的活性污泥，當(dāng)廢水進入反應(yīng)器與活性污泥混合接觸 并有氧存在時，微生物利用廢水中的有機物進行新陳代謝，將有機物降解并同時使微生物細(xì)胞增殖。將微生物細(xì)胞物質(zhì)與水沉淀分離，廢水即得到處理。其處理過程主要由初期的去除與吸附作用、微生物的代謝作用、絮凝體的形成與絮凝沉淀性能幾個凈化過程完成。 SBR 工藝特點 ： ① 理想的推流過程使生化反應(yīng)推 動力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài)，脫氮除磷效果好 ； ② 運行效果穩(wěn)定，污水在理想的靜止 狀態(tài)下沉淀，需要時間短、效率高，出水水質(zhì)好 ； ③ 耐沖擊負(fù)荷，池內(nèi)有滯留 的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機污物的沖 擊 ； ④ 工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進行調(diào)整，運行靈活 ； ⑤ 處理設(shè)備少，構(gòu)造簡單，便于操作和維護管理 ； ⑥ 反應(yīng)池內(nèi)存在 DO、 BOD5 濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹 ； ⑦ SBR 法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法，利于廢水處理廠的擴建和改造 ； ⑧ 工藝流程簡單、造價低。主體設(shè)備只有一個序批式間歇反應(yīng)器，無二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。 SBR 工藝的缺點 ： ① 間歇周期運行 ， 對自控要求高； ② 變水位運行，電耗增大； ③ 污泥穩(wěn)定性不如厭氧硝化好。 以上三類工藝的詳細(xì)比較 [8,9]如 表 和表 ： 表 三類工藝 對污染物去除率的比較 [8,9] 工藝類型 主要污染物去除功效 SS COD BOD 脫氮功能 除磷功能 A2/O 常規(guī) 較好 好 好 一般 一般 改良 較好 好 好 較好 較好 氧化溝 Carrousel 較好 較好 好 較好 較好 Orbal 較好 較好 好 好 一般 三溝氧化溝 較好 較好 好 不穩(wěn)定 不穩(wěn)定 SBR 經(jīng)典 SBR 好 較好 好 一般 一般 CAST 好 較好 好 好 好 CASS 好 較好 好 較好 較好 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 40 頁 表 三類工藝 性能 的比較 [8,9] 主要工藝類型 處理流程 規(guī)模占地 先進性 成熟性 污泥 產(chǎn)生量 單位建 設(shè)成本 單位運行 成本 A2/O 常規(guī) 復(fù)雜 高 較好 較好 較大 較高 中 改良 復(fù)雜 高 好 一般 較大 較高 中 氧化溝 Carrousel 較簡單 中 好 較好 中 較高 高 Orbal 較簡單 中 好 較好 中 高 高 三溝氧化溝 較簡單 中 好 較好 中 中 高 SBR 經(jīng)典 SBR 簡單 低 較好 較好 小 中 中 CAST 較簡單 低 好 較好 小 較高 中 CASS 較簡單 低 好 較好 小 較高 中 綜上所述， CAST 工藝的生物脫氮除磷效果最好，同時污泥量小并且污泥相對穩(wěn)定，基建費用和運行費用較低，施工難度小，工期短，對于小區(qū)的中型污水處理廠而言， CAST 工藝是最佳的方案。 CAST 工藝 （ 1） 原理 CAST 工藝是處理生活污水和工業(yè)廢水的先進工藝之一，是基于常規(guī)活性污泥法、間歇活性污泥法、 Carrousse 氧化溝等工藝在去除氮磷方面不斷改進而研發(fā)的新工藝。 CAST 工藝在主反應(yīng)區(qū) (SBR池 )的前面設(shè)置了生物選擇區(qū)和接觸區(qū)。生物選擇區(qū)可在厭氧或缺氧 的條件下運行，能有效抑制絲狀菌的膨脹，經(jīng)預(yù)處理的污水和回流的活性污泥首先進入這里進行混合；接觸區(qū)具有明顯的基質(zhì)濃度梯度，活性污泥能快速吸附和水解水中的有機物，同時回流污泥中的硝酸鹽氮經(jīng)反硝化去除，聚磷得到釋放，達到了較好的除磷脫氮效果。 CAST 反應(yīng)池的末端安裝了可升降的自動撇水裝置 潷水器，整個工藝的曝氣、沉淀、排水三個過程都在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運行，省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池。各池體交錯運行，可間斷進水、排水，而總的生產(chǎn)線則保持連續(xù)進水、出水 [10]。 CAST 工藝中活性污泥不斷地在生物選擇器中經(jīng)歷高 絮體負(fù)荷階段 ， 這樣有利于絮凝性細(xì)菌的生長，提高污泥活性，并通過酶反應(yīng)快速去除廢水中的溶解性易降解底物，從而抑制了絲狀細(xì)菌的生長和繁殖，避免了污泥膨脹的發(fā)生。同時當(dāng)生物選擇器處于缺氧環(huán)境時，回流污泥存在的少量硝酸鹽氮可得到反硝化，反硝化量可達整個系統(tǒng)硝化量的 20 %[11]。 （ 2） CAST 工藝的主要技術(shù)特征 [10,12] ① 間斷進水，間斷排水： 污水排放大都是連續(xù)或半連續(xù)的， CAST 工藝比較適合這樣的排水特點。 CAST 工藝設(shè)計時可采用一個或兩個以上池子并聯(lián)運行。 ② 運行上的時序性： CAST 反應(yīng)池 與 SBR 類似 都是 按曝氣、沉淀、排水和閑置四個階段根據(jù)時間依次進行。 ③ 運行過程的非穩(wěn)態(tài)性：每個工作周期內(nèi)排水開始時 CAST 池內(nèi)液位最高，排水結(jié)束時，液位最低，液位的變化幅度取決于排水比，而排水比與處理廢水的濃度、排放標(biāo)準(zhǔn)及生物降解的難易程度等有關(guān)。反應(yīng)池內(nèi)混合液體積和基質(zhì)濃度均是變化的，基質(zhì)降解是非穩(wěn)態(tài)的。 ④ 溶解氧周期性變化： CAST 在反應(yīng)階段是曝氣的，在沉淀階段和排水階段不曝氣，因此，反應(yīng)池中溶解氧是周期性變化的。 （ 3） CAST 工藝的優(yōu)點 [13,14] ① 工藝簡單，占地面積小，投資較低： CAST 的核心構(gòu)筑物為反 應(yīng)池，沒有二沉池，一般情況下 不設(shè)調(diào)節(jié)池及初沉池。因此，污水處理設(shè)施布置緊湊，占地省和投資低 ； ② 曝氣階段生化反應(yīng)推動力大：這有利于減少曝氣池容積，降低工程投資 ； ③ 沉淀效果好： CAST 工藝在沉淀階段幾乎整個反應(yīng)池均起沉淀作用池，沉淀階段的表面負(fù)荷比沉淀池小得多，沒有進水的干擾，沉淀效果較好。實踐證明，當(dāng)冬季溫度較低，污泥沉降性能差陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 40 頁 時，或在處理一些特種工業(yè)廢水污泥凝聚性能差時，均不會影響 CAST 工藝的正常運行。實驗和工程中曾遇到 SV30高達 96%的情況，只要將沉淀階段的時間稍作延長，系統(tǒng)運行不受影響。 CAST 反應(yīng)池中存在較大的基質(zhì)濃度梯度，而且處于缺氧、好氧交替變化之中，這樣的環(huán)境條件不利于絲狀微生物的優(yōu)勢生長，可有效防止污泥絲狀膨脹 ； ④ 運行靈活，抗沖擊能力強： CAST 工藝是按時間順序運行的，各階段的長短均可根據(jù)進水、出水水質(zhì)及污水量的變化靈活調(diào)整，可以在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的條件下達到經(jīng)濟運行的目的。 CAST 工藝集曝氣、沉淀等功能于一體，池容相對較大，抗水質(zhì)、水量沖擊能力較大。當(dāng)進行脫氮除磷時，可通過間斷曝氣控制反應(yīng)池的溶解水平，提高脫氮除磷的效果 ； ⑤ CAST 工藝可應(yīng)用于大型、中型及小型污水處理工程，比 SBR 工藝 適用范圍更廣泛 ； ⑥ 運行穩(wěn)定性好 ； ⑦ 基質(zhì)去除率較高 ； ⑧ 剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定。 （ 4） 工藝缺點 ① 間歇周期運行，對自控要求較高； ② 變水位運行，電耗增大； ③ 容積利用率較低； ④ 污泥穩(wěn)定性不如厭氧硝化好。 污水處理工藝流程圖 原水 粗格柵 提升泵房 細(xì)格柵 平流沉砂池 CA S T反 應(yīng)池 接觸池 出水柵渣外運 柵渣外運 沉砂外運 貯泥池污泥脫水間鼓風(fēng)機房泥餅外運Cl O 2 消毒 圖 工藝流程圖 污水經(jīng)上工藝處理后將達到 GB1891820xx 一級 A 標(biāo)準(zhǔn)，污水中主要污染物在各工段的去除率如表 所示。 表 污染物在各階段的去除率 [8,13,16] 工段 項目 COD(mg/L) BOD(mg/L) SS(mg/L) TN(mg/L) TP(mg/L) 中格柵 進水 280 130 280 30 出水 280 130 140 30 去除率 /% 0 0 50 0 0 細(xì)格柵 進水 280 130 140 30 30 出水 280 130 42 30 30 去除率 /% 0 0 70 0 0 沉砂池 進水 280 130 42 30 30 出水 280 130 30 30 去除率 /% 0 0 60 0 0