【導(dǎo)讀】****鎮(zhèn)污水處理廠及污水管網(wǎng)。****鎮(zhèn)污水處理廠及污水管網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告

　　

【正文】 成分主要以工業(yè)廢水為主的城市污水，或 BOD5/CODcr 比值較小的城市污水，其污水的可生化性較差，處理后污水中剩余的 CODcr 會(huì)較高。 ****鎮(zhèn)污水處理廠及污水管網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 18 **鎮(zhèn) 污水主要由生活污水，其 BOD5/CODcr 比值 較高，達(dá)到 ，污水的可生化性較好，采用二級(jí)處理工藝可使出水 COD≤60mg/l 。 從表 56 可見，二級(jí)活性污泥法的處理效率最高，但常規(guī)二級(jí)處理工藝僅能有效去除 BOD CODcr 和 SS，而僅從剩余污泥中排除氮和磷，因此對(duì)氮和磷的去除是有一定限度的，氮的去除率約為 10～ 20%，磷的去除約為 12~19%，達(dá)不到本工程對(duì)氮和磷去除率的要求。因此，必須采用污水脫氮除磷工藝。 生物脫氮除磷基本原理 污水脫氮除磷可提供選擇的處理方法通常有生物處理法及物理化學(xué)法兩大類。國外從六十年代開始曾系統(tǒng)地進(jìn)行了脫 氮除磷的物化處理方法研究，結(jié)果認(rèn)為物化法的缺點(diǎn)是耗藥量大、污泥多、運(yùn)行費(fèi)用高，因此，城市污水處理廠一般不推薦采用。從七十年代以來，國外開始研究生物脫氮除磷技術(shù)，在八十年代后期逐步實(shí)行工業(yè)化流程。目前，常用的生物脫氮除磷工藝是厭氧 /缺氧 /好氧組成的各種處理工藝，其基本原理包括以下兩個(gè)階段。 （ 1） 生物脫氮 污水中的有機(jī)氮、蛋白氮等在好氧條件下首先被氨化菌轉(zhuǎn)化為氨氮，而后在硝化菌的作用下變成硝酸鹽氮，此階段稱為好氧硝化。隨后在缺氧條件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸鹽氮還原成氮?dú)鈴奈鬯幸莩觯?階段稱為缺氧反硝化。 在硝化與反硝化過程中，影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、 pH 值以及反硝化碳源。生物脫氮系統(tǒng)中，硝化菌增長速度較緩慢，所以，要有足夠的污泥齡。反硝化菌的生長主要在缺氧條件下進(jìn)行，并且要有充足的碳源提供能量，才可促使反硝化作用順利進(jìn)行。 按照上述原理，要進(jìn)行脫氮，必須具有缺氧 /好氧過程，可組成缺氧池與好氧池，即所謂缺氧 /好氧 （ A/O） 系統(tǒng)。 A/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要控制的幾個(gè)主要參數(shù)就是足夠的污泥齡和進(jìn)水碳氮比。 （ 2） 生物除磷 生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑釋放出體內(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生能量用以吸收快速降解有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化為 PHB（聚 β 羥丁酸）儲(chǔ)存起來。當(dāng)這些聚磷菌在達(dá)到好氧條件時(shí)就降解體內(nèi)儲(chǔ)存的 PHB 產(chǎn)生能量，****鎮(zhèn)污水處理廠及污水管網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 19 用于細(xì)胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達(dá)到除磷的目的。 影響生物除磷的因素是要有厭氧條件（ DO=0），同時(shí)要有可快速降解的有機(jī)物，即恰當(dāng)?shù)?BOD5/P 比值。同時(shí)，含磷污泥應(yīng)盡快排出系統(tǒng)，以免污泥中的磷又回到液體中。 按照上述原理，要進(jìn)行除磷必須具備厭氧過程，若在生物脫氮系統(tǒng)前再設(shè)置一個(gè)厭氧池，這樣就形成 A2/O 系統(tǒng)，即厭氧－缺氧－好氧系 統(tǒng)。 根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和要達(dá)到的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)， **鎮(zhèn) 生活污水廠最合適的處理工藝是生物脫氮除磷工藝，在滿足生物脫氮除磷要求的前提下， BODCODcr 和 SS 的去除都可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求。 本工程采用生物脫氮除磷工藝的可行性 BOD5:N:P 的比值是影響生物脫氮除磷的重要因素，氮和磷的去除率隨著BOD5/N 和 BOD5/P比值的增加而增加。 從理論上講， BOD5/N 才能有效地進(jìn)行脫氮，實(shí)際運(yùn)行資料表明，BOD5/N3 時(shí)才能使反硝化正常運(yùn)行。在 BOD5/N=4～ 5 時(shí)，氮的去除大于 60%，磷 的去除率也可達(dá)到 60%左右。 對(duì)于生物除磷工藝，要求 BOD5/P=33～ 100，且 BOD5/N ≥ 3 。 本工程進(jìn)水 BOD5/N=， BOD5/P=，能夠滿足生物除磷工藝對(duì)碳源的要求。因此，本工程采用生物脫氮除磷工藝是可行的。 實(shí)際上，生物脫氮除磷工藝對(duì) BOD5:N:P 的要求是指進(jìn)入曝氣池的污水水質(zhì)，而不是指原污水水質(zhì)。因?yàn)樵谠O(shè)有初沉池的情況下，其比值會(huì)有所變化。 按照我國現(xiàn)行規(guī)范，城市污水處理廠設(shè)初次沉淀池的停留時(shí)間宜為 ～，初次沉淀池對(duì) BOD5去除率為 20～ 30%。德國排水規(guī)范（ ATV A131）中給出了不同停留時(shí)間的沉淀池對(duì)污染物的去除率，見表 57。 表 57 沉淀池對(duì)污染物的去除率 ****鎮(zhèn)污水處理廠及污水管網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 20 項(xiàng)目 停 留 時(shí) 間 BOD5 % % % COD % % % SS % % % N % % % P % % % 按照表 57 的去除率，本工程若設(shè)初沉池，則經(jīng)過初沉池沉淀之后的污水（即進(jìn)入曝氣池的污水）的 BOD5/N 和 BOD5/P 值見表 58。 表 58 初沉池出水 BOD5/N和 BOD5/P 值 停留時(shí)間 BOD5/N BOD5/P 將表 58 中 BOD5/N 和 BOD5/P 值與污水廠進(jìn)水的比值進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于不同停留時(shí)間的初沉池，其出水 BOD5/N 和 BOD5/P 值均下降，初沉池停留時(shí)間越長，比值下降越多，達(dá)不到脫氮除磷的要求。因此，本工程不設(shè)初沉池。 以上分析表明，本工程在不設(shè)初沉池的基 礎(chǔ)上，對(duì)污水進(jìn)行除磷脫氮處理是可行的。 污水生物脫氮除磷工藝 目前，常用的具有一定脫氮除磷效果的城市污水比較成熟的處理工藝有：A2/O 法、氧化溝法、 SBR 改良工藝等，以下對(duì)這些處理工藝進(jìn)行比較論述。 （一） A2/O 法 A2/O 工藝即缺氧 厭氧 好氧活性污泥法，它是為污水生物脫氮而開發(fā)的污水處理技術(shù)。根據(jù)上述的生化反應(yīng)原理，污水在流經(jīng)缺氧、厭氧、好氧三個(gè)不同功能分區(qū)的過程中，不同種群的微生物將污水中的有機(jī)物及氮、磷去****鎮(zhèn)污水處理廠及污水管網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 21 除。該工藝在系統(tǒng)上屬于同步除磷脫氮工藝，因此在厭氧（缺氧）、好氧交替運(yùn)行的條件下可 有效抑制絲狀菌的繁殖，克服污泥膨脹， SVI 值一般小于 100，有利于處理后污水與污泥的分離，運(yùn)行中在厭氧和缺氧段內(nèi)需配置輕微攪拌系統(tǒng)。由于該工藝屬于前置反硝化，需設(shè)置內(nèi)回流系統(tǒng)，將好氧區(qū)的硝化液回流到反硝化的厭氧區(qū)。由于缺氧、厭氧和好氧三個(gè)區(qū)嚴(yán)格區(qū)分，有利于不同微生物的繁殖生長，因此脫氮除磷效果較好，目前該法在國內(nèi)外使用較為廣泛。該工藝主要優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)如下。 A2/O 法工藝優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 處理效果好，而且穩(wěn)定，不但能夠去除含碳有機(jī)污染物，而且通過硝化與反硝化，實(shí)現(xiàn)較高的生物脫氮功能；同時(shí)，按照生物除磷機(jī)理，通過缺 氧區(qū)、好氧區(qū)和后續(xù)二沉池取得良好的除磷效果。 （ 2） 由于通過 24 倍的硝化液回流，具有較大的稀釋均化能力，使系統(tǒng)能夠承受一定的水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷。 （ 3） 工藝的生物污泥泥齡長，污泥負(fù)荷低，這不僅使得系統(tǒng)剩余污泥量少，而且污泥更趨于穩(wěn)定，因此可以未經(jīng)消化穩(wěn)定直接進(jìn)行濃縮脫水。 （ 4） 該工藝可以配合采用氧轉(zhuǎn)移效率較高的微孔曝氣系統(tǒng)，有效地降低動(dòng)力消耗，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。 A2/O 法的缺點(diǎn)： （ 1） 工藝流程長，設(shè)備數(shù)量多，這勢(shì)必增加工程投資，而且也使操作管理更為復(fù)雜，這對(duì)于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、技術(shù)管理?xiàng)l件而言是很困難的。 （ 2） 為了得到較好的脫氮效率，必須保證足夠量的回流硝化液，因此動(dòng)力提升能耗較高，從而增加了運(yùn)行費(fèi)用。 （ 3） 設(shè)備維護(hù)管理要求較高，因此對(duì)操作人員的專業(yè)素質(zhì)要求較高，設(shè)備如得不到妥善的維護(hù)管理，系統(tǒng)將無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 4） 該工藝對(duì)污水的可生化性能 依賴 大，生物系統(tǒng)穩(wěn)定性不強(qiáng)。 （二） 氧化溝法 連續(xù)環(huán)形反應(yīng)池的形式通常稱為氧化溝，它于上世紀(jì)五十年代由荷蘭衛(wèi)生工程研究所研制成功。氧化溝主要由環(huán)形曝氣池組成，屬于延時(shí)曝氣的一種特殊形式，具有出水水質(zhì)好、處理效率穩(wěn)定、操作管理方便，泥齡長、剩****鎮(zhèn)污水處理廠及污水管網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 22 余污泥量少等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，其中一些類 型也具備生物脫氮除磷的功能要求。 氧化溝布置有多種形式，除了常用的轉(zhuǎn)刷型氧化溝外，還有采用垂直軸表面曝氣葉輪的 Carrousel 氧化溝以及轉(zhuǎn)盤型曝氣器的奧貝爾氧化溝。同時(shí)，在運(yùn)行方法上又可分為連續(xù)流及分渠式氧化溝，其中分渠式氧化溝中一部分體積兼作沉淀池，故不再設(shè)二次沉淀池和污泥回流設(shè)備。上述各種形式的氧化溝，目前國內(nèi)外均有工程實(shí)例，大部分氧化溝運(yùn)行良好，去除效率穩(wěn)定，取得了很好的處理效果。在分渠交替運(yùn)行的氧化溝基礎(chǔ)上，水處理工程師們又發(fā)展了多種新型的氧化溝，有三溝式氧化溝（ T 型、 D 型等）和 DE 型氧化溝，在運(yùn) 行穩(wěn)定可靠的前提下，操作更靈活方便。隨著氧化溝工藝的不斷發(fā)展，作為活性污泥法的一種變型的氧化溝現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于世界各地，并正向著大中型污水處理廠發(fā)展，曝氣型式的多樣化和不斷改進(jìn)，使氧化溝工藝迅速得到推廣。 氧化溝從五十年代發(fā)展至今，已有許多類型，目前最典型、最常用的有DE 型氧化溝和 Carrousel 氧化溝，其特點(diǎn)如下： ① DE 型氧化溝 DE 型氧化溝是丹麥克魯格公司在間歇運(yùn)行的氧化溝基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新型的氧化溝。在運(yùn)行穩(wěn)定可靠的前提下，操作更趨靈活方便。 DE 型氧化溝為雙溝半交替工 作式氧化溝系統(tǒng)，具有良好的生物除氮功能。它與 D 型、 T 型氧化溝的不同之處是二沉池與氧化溝分開，并有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)。兩個(gè)氧化溝相互連通，串聯(lián)運(yùn)行，交替進(jìn)水。溝內(nèi)設(shè)雙速曝氣轉(zhuǎn)刷，高速工作時(shí)曝氣充氧，低速工作時(shí)只推動(dòng)水流，基本不充氧，使兩溝交替處于厭氧和好氧狀態(tài)，從而達(dá)到脫氮的目的。若在 DE 氧化溝前增設(shè)一個(gè)缺氧段，可實(shí)現(xiàn)生物除磷，形成脫氮除磷的 DE 型氧化溝工藝。該工藝的運(yùn)行分為四個(gè)階段，具體如下。 階段 A:污水與二沉池回流污泥均流入缺氧池，經(jīng)池中的攪拌器作用使其充分混合，避免污泥沉淀，混合液經(jīng)配水井進(jìn)入第一溝。 第一溝在前一階段已進(jìn)行了充分的曝氣和硝化作用，微生物已吸收了大量的磷，在該階段，第一溝內(nèi)轉(zhuǎn)刷以低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，僅維持溝內(nèi)污泥懸浮狀態(tài)下環(huán)流，所供氧量不足，此系統(tǒng)處于厭氧狀態(tài)，反硝化菌將上階段產(chǎn)生的硝態(tài)氮還原成氮?dú)庖莩?。?***鎮(zhèn)污水處理廠及污水管網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 23 二溝的出水堰自動(dòng)降低，處理后的污水由第二溝流入二沉池。在階段 A 的末了時(shí)，由于第一溝處于缺氧狀態(tài)，吸收的磷將釋放到水中，因此此溝中磷的濃度將會(huì)升高。而第二溝內(nèi)轉(zhuǎn)刷在整個(gè)階段均以高速運(yùn)行，污水污泥混合液在溝內(nèi)保持恒定環(huán)流，轉(zhuǎn)刷所供氧量足以氧化有機(jī)物并使氨氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，微生物吸收水中的磷，因此該溝中 磷的濃度將下降。 階段 B：污水與二沉池回流污泥、配水后進(jìn)入第一溝，此時(shí)第一溝與第二溝的轉(zhuǎn)刷均高速運(yùn)轉(zhuǎn)充氧，進(jìn)水中的磷與階段 A 第一溝釋放的磷進(jìn)入好氧條件的第二溝中，第二溝中混合液磷含量低，處理后污水由第二溝進(jìn)入二沉池。 階段 C：階段 C 與階段 A 相似，第一溝和第二溝的工藝條件互換，功能剛好相反。 階段 D：階段 D 與階段 B 相似，階段 B 與階段 D 是短暫的中間階段。第一溝和第二溝的工藝條件相同。兩個(gè)溝中轉(zhuǎn)刷均高速運(yùn)轉(zhuǎn)充氧，使吸收磷的微生物和硝化菌有足夠的停留時(shí)間。但第一溝和第二溝的進(jìn)出水條件相反。 從上述的運(yùn)行過程來看，通 過適當(dāng)調(diào)節(jié)處理過程的不同階段，則可以得到低濃度的 TP 和 TN 的出水。 DE 型氧化溝的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 由于兩溝交替硝化與反硝化，缺氧區(qū)和好氧區(qū)完全分開，污水始終從缺氧區(qū)進(jìn)入，因此可保持較好的脫氮效果，且不需要混合液內(nèi)回流系統(tǒng)。 （ 2） 單獨(dú)設(shè)置二沉池，提高了設(shè)備的利用率和池體容積的利用率。 （ 3） 同時(shí)兩溝池體和轉(zhuǎn)刷設(shè)備的交替運(yùn)轉(zhuǎn)均可通過自控程序進(jìn)行控制運(yùn)行。 DE 型氧化溝的缺點(diǎn)： （ 1） DE 氧化溝存在氧化溝的溝深較淺，因此占地面積較大。 （ 2） 由于工藝為了滿足兩溝交替硝化與反硝化的功能需要，曝氣設(shè)備按照雙電機(jī)配置， 投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，并且增加了設(shè)備投資和運(yùn)行檢修的復(fù)雜性。 ② 改良型卡式氧化溝 Carrousel 氧化溝是由荷蘭 DHV 技術(shù)咨詢公司在六十年代后期發(fā)明的，當(dāng)時(shí)開發(fā)這一工藝的主要目的是尋求一種渠道更深、效率更高和機(jī)械性能更好****鎮(zhèn)污水處理廠及污水管網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 24 的系統(tǒng)設(shè)備來改善和彌補(bǔ)當(dāng)時(shí)流行的轉(zhuǎn)刷式氧化溝的技術(shù)特點(diǎn)，隨著技術(shù)的發(fā)展，氧化溝出現(xiàn)了多種變形，其中以改良型卡式氧化溝為代表。 與其它池型氧化溝相比，其最大的特點(diǎn)是采用特殊設(shè)計(jì)的立式低速表曝機(jī)作曝氣設(shè)備，由于曝氣設(shè)備的不同（區(qū)別于其它水平軸式曝氣裝置），使污水在 混合曝氣充氧的同時(shí)具有泵的局部水力提升作用，使混合液和原水得到徹底的混合。 改良型卡式氧化溝采用獨(dú)特的垂直安裝的低速表面曝氣機(jī)，其具有以下的工藝特點(diǎn)： a、有極強(qiáng)的耐沖積負(fù)荷的能力，通過曝氣區(qū)的葉輪曝氣器的完全混合作用使污水得到最大程度的稀釋。 b、在氧化溝渠道中獲得推流式模型的某些特征。這些特征的優(yōu)點(diǎn)之一是經(jīng)過曝氣的污水在流到出水堰時(shí)會(huì)形成良好的混合液生物絮凝體。這種絮凝體可以提高二沉池內(nèi)的污泥沉降速度及澄清效果。另外，推流式模型對(duì)前置缺氧池反硝化工藝也是極其重要的。 c、立式低速曝氣設(shè)備單機(jī)容量大，設(shè)備 數(shù)量少，在不使用任何輔助推進(jìn)器的情況下氧化溝溝深可達(dá)到 5 米以上，較傳統(tǒng)的氧化溝節(jié)省占地 10～ 30％，土建費(fèi)用相應(yīng)減少。 d、傳氧效率大大提