【文章內(nèi)容簡介】 ，其 F/M 比可以保持在一定水平，污泥產(chǎn)量低，而且大多為脫落的生物膜，易脫水處理。 好氧生化處理工藝是全處理流程的核心，直接決定將來出水水質(zhì)及其穩(wěn)定性，而且它在總投資及運行費構成中所占比重較大，故應對各種生化處理工藝進行詳細的技術、經(jīng)濟比較，選擇最佳工藝方案。 綜合上述對各種生化工藝的比較根據(jù)本污水處理站的設計原則，確定好氧生化處理采用生物接觸氧化工藝，確保取得理想的處理效果，最終達到要求的出水標準。 2． 1． 廢水處理方案的比選 根據(jù)以上在生物處理過程中方案的比較以及結合下表選擇最合適工藝進行設計。 表 12 廢水處理方案比較 分類 處理方法 處理效果 運行成本 存在的主要問 題與不足 物化法與化學法 混凝沉淀或氣浮 對大分子不溶性染料去除有效，主要用來去除色度 較高 COD、 BOD 去除率較低 化學氧化 脫色及 COD去除效果較好 較高 須用大量強氧化劑，成本高 吸附法 脫色及 COD去除效果較好 較高 吸附劑再生困 難 中原工學院環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設計說明書 8 電解法 脫色及 COD去除效果較好 高 能耗高 鐵屑－石墨過濾法 脫色及 COD去除效果好 低 需要保持廢水在弱酸條件下 膜分離法 處理效果最好可回收有用物質(zhì) 高 膜成本太高 生化法 水解酸化法 可去除部分COD,改善廢水的可生化性指標 低 單獨應用，出 水不達標 傳統(tǒng)活性污泥法 脫色， COD 去除率低 低 難以處理廢水中的難降解物質(zhì) 氧化塘 脫色， COD 去除率低 較低 難以處理廢水中的難降解物質(zhì) 生物接觸氧化法 與水解酸化結合，可有效去除廢水中的有機污染物 低 難以處理廢水中的難降解物質(zhì) 結合以上論述，選擇幾種可選方案進行具體比較。 方案一：鐵屑 — 石墨微電解 +水解酸化 +生物接觸氧化 +生物活性炭法 （ 1）、 鐵屑 — 石墨微電解法簡介 鐵屑 — 石墨微電解法的構筑物采用鐵屑 — 石墨濾池 ， 該鐵碳過濾系統(tǒng)是用廢鐵屑經(jīng)預處理和活化后作主要填料，其工作原理是電化學反應的氧化還原，鐵屑對絮體的電附集和對反應的催化作用，電池反應產(chǎn)物的混凝，新生絮體的吸附和床層的過濾等作用的綜合效應的結果，其中主要作用是氧化還原和電附集。 廢鐵屑的主要成分是鐵和碳。當將其浸入廢水的電解質(zhì)溶液時，鐵和炭組分構成微小原池的 正 極和負極，發(fā)生氧化 還原反應。 在反應中，鐵和炭構成了完整的回路，在它的表面上，電流在成千上萬個細小的微電池內(nèi)流動，鐵作為陽極被腐蝕，而炭則作為陰極。 電解過程中，電極反應產(chǎn)物具有高的化學活性，其中 新生態(tài)的 ?2eF 能與廢水中許多污染物組分發(fā)生氧化還原作用，破壞染料的發(fā)色成分，助色基因，失去發(fā)色能力；使大分子物質(zhì)分解為小分子的中 間 體；使某些難生化降解的化學物質(zhì)轉(zhuǎn)變成容易生化處理的物質(zhì)，提高廢水的可生化性。 有研究者認為廢水中的有機和無機污染物 (如重金屬離子懸浮物等 )補吸附到氫氧化亞鐵和氫氧化鐵絮體上，即氫氧化亞鐵和氫氧化鐵絮體表面絡合作用和靜電吸引作用去除廢水的污染物。 中原工學院環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設計說明書 9 總之，鐵炭過濾法處理濾料廢水是電化學吸附，凝聚 氧化還原反應等綜合效應的結果。 其優(yōu)點 是 工藝簡 單，操作方便，運行費用低，處理效果好。 （ 2）、 水解酸化法 ① 、 作用機理 ： 一般把厭氧發(fā)酵過程分為四個階段， 即 水解階段 、 酸化階段 、酸衰退階段 、 甲烷化階段，而 主要 反應過程控制在前面的水解與酸化二個階段。水解階段，可使固體有機物質(zhì)降解為溶解性物質(zhì)，大分子有機物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，在產(chǎn)酸階段，碳水化合物等有機物降解為有機酸，主要是乙酸，丁酸和丙酸等。水解和酸化反應進行得相對較快，一般難于將它們分開，此階段的主要微生物是水解 產(chǎn)酸細菌。 在水解酸化反應過程中首先大量微生物將進水中呈顆粒與膠體狀有機物迅速截留和吸附， 這是一個快速的物理過程，只需幾秒鐘到幾十秒就進行完全；補截留下來的有機物吸附在水解污泥表面，被緩慢分解；它在系統(tǒng)中的停留時間取決于污泥停留時間，與水力停留時間無關；在水解產(chǎn)酸菌的作用下將不溶性有機物水解成為可溶解性物質(zhì)，同時在產(chǎn)酸菌的協(xié)同作用下將大分子，難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诮到獾男》肿游镔|(zhì)，并重新釋放到溶液中，在較高的水力負荷下隨水流出系統(tǒng)；由于水解和產(chǎn)酸菌世代期較短，因此這一過程也是迅速的。 污水經(jīng)過水 解 反應后可以提高其生化性能，降低污水的 PH 值，減少污泥產(chǎn)量，為后續(xù)好氧生物處理創(chuàng)造有利條件。 （ 3）、 生物接觸氧化法簡介 ： 生物接觸氧化法是以生物膜為主凈化廢水的一種處理工藝 ， 它利用固著在填料上的生物膜吸附和氧化廢水中的有機物 ， 但又有其獨特之處。 ① 、 氧化池內(nèi)供微生物固著填料，全部淹沒在廢水中，相當于一種浸沒在廢水中的生濾池，故又稱淹沒式生濾池。 ② 、 池內(nèi)采用與曝氣池相同的曝氣方法，提供微生物氧化有機物所需要的氧量，并起攪拌混合作 用。 （ 4）、 生物活性炭 法： 廢水經(jīng)水解和好氧生物處理后，水中仍可能含有一些未降解的物質(zhì)，采用生物活性炭工藝，進一步去除色度和降低廢水的 COD值，確保廢水的色度和 COD 指標達標 。 將 生物活性炭放在處理流程的最后，主要是因為：經(jīng)水解和接觸氧化池之后，水中的污染負荷大部分己被生化單元去除掉，生物活性炭池的負荷已小，可大大提高生物活性炭池的反沖洗周期，以降低運行費用。 方案二：鐵屑 — 石墨微電解法 +水解酸化法 + A/O 法 +生物活性炭法 （ 1）、 鐵屑 ─ 石墨電解法簡介 (同方案一 )。 （ 2）、 水解酸化法簡介 (同方案一 )。 （ 3）、 A/O 法 簡介： A/O 法是缺氧工藝 /好氧工藝的簡稱，通常是在常規(guī)的好中原工學院環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設計說明書 10 氧活性污泥處理系統(tǒng)前，增加一段缺氧生物處理過程或厭氧生物處理過程。在好氧段好氧微物氧化分解污水中的 BOD,同時進行硝化或吸收磷，如果前邊配的是缺氧段，有機 物 和氨氮在好氧段化為硝化氮并回流到缺氧段，其中的反硝化細菌利用污水中的 氧化態(tài)氮和污水中的有機碳進行反硝化反應，使化合氮變?yōu)榉肿討B(tài)氮，獲得同時去碳和脫氮的效果。如果前邊配的是厭氧段，在好氮段吸收磷后的活性污泥部分以剩余污泥形式排出系統(tǒng)，部分回流到厭氧段將磷釋放出來。因此，缺氧 /好氧 (A/O)法又被稱為生物脫氮系統(tǒng)，而厭氮 /好氧 (A/O)法又稱為生物除磷系統(tǒng)。 A/O 法的特點 是 A/O 系統(tǒng)可以同時去除污水中的 BOD 和氨氮，適用于處理氨氮和 BOD 含量均較高的工業(yè)廢水。 A/O 法除磷時，運行負荷較高，泥齡和停留時間短。由于此時泥齡短，廢水中的氮往往得不到硝化，因此回流污泥中就不會攜帶硝酸鹽回到厭氧區(qū)。 （ 4）、生物活性炭 法簡介 (同方案一 )。 方案三：曝氣調(diào)節(jié) +水解酸化 +生物接觸氧化 +氣浮工藝 (1)、印染廢水的排放極具周期性，為保證后續(xù)各處理單元均能按最佳工況點運行，故必須設調(diào)節(jié)池均衡水量及水質(zhì)，并通過曝氣攪拌，降低部分 CODcr 和色度。 (2)、因印染廢水 SS 較低但 pH較高，可不設初沉工序，但必須把 pH首先調(diào)至中性，為后續(xù)生化處理作準備。 (3)、鑒于印染廢水 BOD5/CODcr 較小，可生化性能差，因此必須設水解酸化工藝，即兼厭氧工藝，靠兼性菌使難生物降解的有機物水解為較易生物降解的短鏈有機物，改善可生物降解性能，提高全流程的去除效率。 (4)、采用好氧生化工藝，降低有機污染物 。經(jīng)過上述生物處理方法的比選，選擇使用生物接觸氧化法處理效果最佳，且運行方便，費用少，處理工藝較成熟，適用于中小型污水處理廠。 (5)、 好氧生物處理后采用氣浮池，能有效去除懸浮固體和生物接觸氧化法中脫落的生物膜，同時加藥能進一步去除色度，且處理后產(chǎn)生的污泥量少，污泥含水率低，可不設污泥濃縮池污泥直接 進行脫水處理。另外采用氣浮池處理比二沉池體積小，占地面積小，更經(jīng)濟有效。 2． 主體工藝確定 經(jīng)過上文的比選，選定該印染污水處理采用厭氧水解酸化 — 生物接觸氧化 —氣浮工藝，其處理效果如下表，以下處理效果均為預期效果，實際運行效果需要參見實際工程運行過程。 表 1— 3 氣浮工藝處理效果表 中原工學院環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設計說明書 11 項目 crCOD 5BOD SS 色度倍 去除率 95%以上 90%以上 80%～ 90% 達到 95% 通 常有：（ 1）、 BOD5/CODCr 生化性好 ；（ 2）、 BOD5/CODCr 能被生化處理；（ 3） 、 BOD5/CODCr 較難生化處理；（ 4）、 BOD5/CODCr 不宜生化。 由于本設計的 BOD/COD=～ ，生物降解性差，為了保證出水水質(zhì)符合要求，另外由于污水水質(zhì)變化大，所以采用厭氧 — 好氧處理。其設計流程如下圖所示： 污水處理單體構筑物的比選說明 3． 篩網(wǎng) 3． 1． 篩網(wǎng)作用概述 篩網(wǎng)能兼具初沉池的 作用，其主要也是去除水中呈懸浮狀態(tài)的物質(zhì)，目前主要應用于小型污水處理廠中，主要用于短小纖維的回收。 篩網(wǎng)的去除效果，可相當于初次沉淀池的作用，目前普遍采用生物脫氮除磷工藝處理城鎮(zhèn)污水，很多污水處理廠都存在碳源不足的問題，采用細篩網(wǎng)或格網(wǎng)代替初次沉淀池既可以節(jié)省占地，又可以保留有效地碳源。 3． 1． 篩網(wǎng)的設計說明 格柵 沉砂曝氣池 調(diào)節(jié)池 污水泵房 水解酸化池 生物接觸氧化池 豎流二沉池 脫色池 出水 印染廢水 間歇式重力濃縮池 污泥池 脫水 外運 鼓風機 回流 中原工學院環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設計說明書 12 篩網(wǎng)的設計較為自由，篩網(wǎng)的目數(shù)主要根據(jù)網(wǎng)眼大小來選擇，在設計中，篩網(wǎng)的主要設計參數(shù)和尺寸見下表： 表 1— 4 篩網(wǎng)的參數(shù) 參數(shù)名稱 數(shù)值 水力負荷 q ? ?23 min mm ? 網(wǎng)眼大小 1000 m? 篩網(wǎng)面積 2m 篩網(wǎng)長 篩網(wǎng)寬 篩網(wǎng)目數(shù) 18 目 3． 調(diào)節(jié)池 3． 2． 調(diào)節(jié)池作用概述 廢水處理系統(tǒng)的廢水，其水量和水質(zhì)隨時都可能發(fā)生變化，這對廢水處理構筑物的正常運行非常不利，調(diào)節(jié)池可減少水量和水質(zhì)變動對廢水處理工藝過程的影響，以均和水質(zhì)、存盈補缺，使后續(xù)處理構筑物在運行期間內(nèi)能得到均衡的進水量和穩(wěn)定的水質(zhì)，并達到理想的處理效果。 調(diào)節(jié)池分均質(zhì) 池和均量池和均化池。主要起均衡水量作用的調(diào)節(jié)池稱為均量池，主要起均和水質(zhì)作用的調(diào)節(jié)池稱為均質(zhì)池，既可均量又可均質(zhì)的調(diào)節(jié)池稱為均化池。 因此本工藝選用均化池，其主要作用為： 均衡水量，解決進水不均勻與處理構筑物規(guī)模恒定之間的矛盾。 均衡水質(zhì)，使各處理單元構筑物在最佳工況點運行，減少后續(xù)處理沖擊負荷。 調(diào)節(jié)池采用曝氣攪拌，能起到預曝氣作用，去除部分 COD 和色度。 3． 2． 調(diào)節(jié)池的設計尺寸 調(diào)節(jié)池的設計需要滿足水質(zhì)水量變化要求，其具體參數(shù)如下表： 表 1— 5 調(diào)節(jié)池參數(shù)表 參數(shù)名稱 數(shù)值 停留時間 6h 中原工學院環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設計說明書 13 有效水深 超高 長寬比 14?BL 3． 提升泵 3． 3． 提升泵作用概述 本設計單獨設置提升泵，根據(jù)水路高程計算求得所需泵的揚程，在調(diào)節(jié)池后設置提升泵，使出水具有足夠的揚程，進而讓污水在提升泵的后續(xù)處理構筑物中能夠重力自流，知道出水。 3． 3． 提升泵選型 在目前的 污水處理廠的設計中，泵的運用主要有離心泵和潛水泵兩種，而離心泵適用于大型污水處理廠，基建費用高，對人力資源要求較高，需要系統(tǒng)的維護；潛水泵適用于中小型污水處理廠，基建費用較 低，不需人力資源維護和整修。 根據(jù)高程計算算出所需提升高度，選擇 80FB15 型耐腐蝕提升水泵兩臺，一用一備。其設備參數(shù)為： 表 1— 6 80FB15型耐腐蝕提升水泵選型表 型號 流量( hm3 ) 揚程(m ) 轉(zhuǎn)速( minr ) 效率 ( % ) 軸功率(kW ) 配用功率(kW ) 汽蝕余量(m ) 80FB15 15 2900 69 3． 厭氧水解酸化池 3． 4． 作用概述 印染廢水中含有高分子有機物較難直接被好微生物降解，水解酸化池在工程實踐中已被證明可以降解高分子污染物質(zhì)，在提高廢水的可生化性上具有很好的效果。在水解酸化階段，通過缺氧降解，使水中的大分子有機物分解為易生化的小分子有機物，從而提高廢水的可生化性，保證后續(xù)生化處理效果，其具體作用為： （ 1）水解池對于進水濃度變化而引起的沖擊負荷有很大得抵抗能力。 （ 2）水解 過程可改變污水中有機物形態(tài)及性質(zhì)，有利于后續(xù)好氧處理。 （ 3）不論采用穿孔管或中微孔曝氣方