【導讀】場經(jīng)濟的建立，排水事業(yè)作為城市的重要基礎設施這一，也得到了蓬勃的發(fā)展。市都對老城區(qū)的給排水管網(wǎng)進行了改造，并且還興建了一大批污水處理廠對城市的生活污水，工業(yè)廢水進行處理。本設計是對湖北省武穴市南湖排水工程設計。其設計范圍包括：雨水管網(wǎng)工程、污水管。本次設計均采用了國家最新的有關(guān)規(guī)定、標準、和設計規(guī)范。管網(wǎng)的體制采用的是分流制。主要受納水體為由北向南流經(jīng)該市東部的三明河,以及該。鎮(zhèn)附近的天然湖，處理后的污水直接排入三明河下游。污水處理廠設計規(guī)模遠期60000m3/d，故本設計按近期設計,遠期規(guī)劃。出水排至三明河下游。氧化溝→二沉池→紫外消毒→出水。本污水處理廠占地約為公頃。

　　

【正文】 近年來配合使用的還 有水下推動器 。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 27 頁 共 86 頁 圖 卡魯塞氧化溝 2020 平面圖 綜合采用該工藝的昆明第一污水廠、長沙市第二污水凈化中心及漯河市污水處理廠的運行效果可見：經(jīng)過 Carrousel 2020 系統(tǒng)處理后， BOD、 COD、 SS 的去除率均達到了 90%以上， TN 的去除率達到了 80%， TP的去除率也達到了 90%。 Carrousel 3000 系 統(tǒng)是在 Carrousel 2020 系統(tǒng)前再加上一個生物選擇區(qū)。該生物選擇區(qū)是利用高有機負荷篩選菌種，抑制絲狀菌的增長，提高各污染物的去除率，其后的工藝原理同 Carrousel 2020 系統(tǒng)。 Carrousel 3000 系統(tǒng)的較大提高表現(xiàn)在：一是增加了池深，可達 ~8m，同心圓式，池壁共用，減少了占地面積，降低造價同時提高了耐低溫能力（可達 7℃ ）；二是曝氣設備的巧妙設計，表曝機下安裝導流筒，抽吸缺氧的混合液，采用水下推進器解決流速問題；三是使用了先進的曝氣控制器 QUTE（它采用一種多變量控制模式）。四 是采用一體化設計，從中心開始，包括以下環(huán)狀連續(xù)工藝單元：進水井和用于回流活性污泥的分水器；分別由四部分組成的選擇池和厭氧池。這之外是有三個曝氣器和一個預反硝化池的 Carrousel 2020 系統(tǒng)。五是圓形一體化的設計使得氧化溝不需額外的管線，即可實現(xiàn)回流污泥在不同工藝單元間的分配 氧化溝池型具有獨特指出，兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系統(tǒng)，但氧化溝采用機械表面曝氣，水深不宜過大，充氧動力效率較低，能耗較高，占地面積較大。 Orbal 氧化溝，即“ 0、 2”工藝，由外到內(nèi)分別形成厭氧、缺氧和好氧 三個區(qū)域，采用轉(zhuǎn)碟曝氣。由于從內(nèi)溝（好氧區(qū)）到中溝（缺氧區(qū)）之間沒有回流設施，所以總的武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 28 頁 共 86 頁 脫氮效率較差。在厭氧區(qū)采用表面攪拌設備，不可避免地會帶入相當數(shù)量的溶解氧，使得除磷效率較差。 D 型氧化溝為雙溝交替工作式氧化溝，由池容完全相同的兩個氧化溝組成，兩溝串聯(lián)運行，交替地作為曝氣池和沉淀池，不單獨設二沉池。為了達到脫氮目的，在 D型氧化溝的基礎上有發(fā)展了半交替工作式的 DE 型氧化溝。該溝設有獨立的二沉池和回流污泥系統(tǒng)，兩溝交替進行消化和反硝化。 D 型氧化溝的缺點主要是曝氣設備利用率低、池容積利用率低。 T 型三溝式氧化溝 集缺氧、好氧和沉淀于一體，兩條邊溝交替進行反應和沉淀，無需單獨的二沉池和污泥回流，流程簡潔，具有生物脫氮功能。由于無專門的厭氧區(qū)，因此，生物除磷效果差。而且，由于交替運行，總的容積利用率低，約為 55％，設備總數(shù)量多，利用率低。 按時間進行分割的間歇式活性污泥法 —— 序批式活性污泥法 序批式活性污泥法又稱間歇式活性污泥法，近幾年來，已發(fā)展成多種改良型，主要有：傳統(tǒng) SBR 法、 ICEAS 法、 CAST 法、 Unitank 法等。 (1) 傳統(tǒng) SBR 法 序批式活性污泥法（ SBR— Sequencing Batch Reactor）是早在 1914 年就由英國學者 Ardern和 Locket發(fā)明了的水處理工藝。 70年代初，美國 Natre Dame 大學的 教授采用實驗室規(guī)模對 SBR 工藝進行了系統(tǒng)深入的研究，并于 1980 年在美國環(huán)保局（ EPA）的資助下，在印第安那州的 Culwer 城改建并投產(chǎn)了世界上第一個 SBR 法污水處理廠。 SBR 法污水處理 反應是在同一容器中進行。在同一容器中進水時形成厭氧（此時不曝氣）、缺氧，而后停止進水，開始曝氣充氧，完成脫氮除磷過程，并在同一容器中沉淀，在通過潷水器出水，完成一個程序。 這種方法與以空間進行分割的連續(xù)流系統(tǒng)有所不同，它不需要回流污泥，也無專門的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)，而是在同一容器中，分時段進行攪拌、曝氣、沉淀，形成厭氧、缺氧、好氧過程。 SBR 工藝的過程是按時序來運行的，一個操作過程分五個階段：進水、反應、沉淀、潷水、閑置。 由于 SBR 在運行過程中，各階段的運行時間、反應器內(nèi)混合液體積的變化以及運行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)、出水質(zhì)量與運行功能要求等靈活變化。對于 SBR 反應器來說，只是時序控制，無空間控制障礙，所以可以靈活控制。因此， SBR工藝發(fā)展速度極 快，并衍生出許多種新型 SBR 處理工藝。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 29 頁 共 86 頁 (2) ICEAS 法及 CAST 法 ICEAS、 CAST 工藝即連續(xù)進水、間歇操作運轉(zhuǎn)的活性污泥法。與傳統(tǒng) SBR法不同之處在于通過設置多座池子，盡管單座池子為間歇操作運行，但使整個過程達到連續(xù)進水、連續(xù)出水。 其進水、反應、沉淀、出水和待機在一座池子中完成，常用四座池子組成一組，輪流運轉(zhuǎn)，間歇處理。 ICEAS 法雖有它的優(yōu)點，可在一組池中完成脫氮、去除 BOD5 全過程，但每座池子都須安裝曝氣設備、沉淀的潷水器及控制系統(tǒng)，間歇排水，水頭損失大，設備的閑置率較高、利用率低，設備投資大要求 自動化程度相當高。 (3) Unitank 法 Unitank 工藝，又稱單池系統(tǒng)，是 SBR 法的另一種形式，為八十年代后期比利時的史格斯公司所開發(fā)，其專利權(quán)歸比利時 Wespelear Sehgers 工程公司所有。由三個矩形池組成，三個池水力相通，每個池內(nèi)均設有供氧設備，在外邊兩側(cè)矩形池設有固定出水堰和剩余污泥排放口。中間池連續(xù)曝氣，兩側(cè)池內(nèi)間斷曝氣，交替作為沉淀池和曝氣池。三個池交替地在缺氧、好氧和沉淀的狀態(tài)下工作，通過自控程序，控制曝氣器運轉(zhuǎn)和改變進水點可使池中發(fā)生消化和反硝化作用，在去除 BOD SS 的同時，達到生 物脫氮的目的。其優(yōu)點是不需污泥回流、無二沉池、布置緊湊、占地面積小。但由于無專門的厭氧區(qū)，因此，生物除磷效果差。其總的容積利用率為 67％。 污水處理廠工藝選擇的方案比較 從上述各種工藝優(yōu)缺點的定性分析來看，污水脫氮除磷工藝有多種，結(jié)合本工程規(guī)模不是很大、進水濃度較低、大部分為生活污水、管理水平有限的具體情況，初步選用運行管理經(jīng)驗成熟，相對投資及運行成本較低，適合本工程的改良型氧化溝（即Carrousel 2020 型氧化溝前加厭氧池）和 A2/O工藝作為比較方案，進行全面技術(shù)經(jīng)濟比較，從而推薦一個更適合本 工程的最佳方案。 方案一 Carrousel 2020 氧化溝 荷蘭的 DHV公司和其在美國的專利特許公司 EIMCO在原 Carrousel系統(tǒng)的基礎上發(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 和 Carrousel 2020 系統(tǒng)正在運行，實踐證明該工藝具有投資省、處理效率高、可靠性好、管理方便和運行維護費用低等優(yōu)點。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 30 頁 共 86 頁 圖 Carrousel 2020 氧化溝簡圖 Carrousel 2020 型氧化溝由于其特殊的預反硝化區(qū)的設計 (占氧化溝體積的15%)，在缺氧條件下進水與一定量的混合液混合 (該量可通過內(nèi)部回流控制閥調(diào)節(jié) )；剩余部分 (體積的 85%)包括有氧和缺氧區(qū)，用于進行同時硝化反硝化，也用于磷的富集吸收。每座氧化溝中配有表曝機實現(xiàn)溝內(nèi)水體的推流、混合和充氧。系統(tǒng)的供氧量可以通過控制溝內(nèi)表曝機運行臺數(shù)的多少進行調(diào)節(jié)，另外從節(jié)能的角度考慮，每座溝中還裝有一定數(shù)量的推進器用于保證混合液具有一定的流速，并防止污泥在進水 SOD5含量低的情況下發(fā)生沉淀。 厭氧區(qū) Ⅰ 在沒有溶解氧和硝態(tài)氮存在的厭氧條件下，兼性細菌將溶解性 BOD 轉(zhuǎn)化成低分子發(fā)酵產(chǎn)物，生物聚磷菌將優(yōu)先吸附這些低分子發(fā)酵產(chǎn)物，并將其運送到細胞內(nèi)、同化成胞內(nèi)碳源存貯物，所需能量來源于聚磷的水解以及細胞內(nèi)糖的水解，并導致磷酸鹽的釋放。經(jīng)厭氧狀態(tài)釋放磷酸鹽的聚磷菌在好氧狀態(tài)下具有很強的吸磷能力，吸收、存貯超出生長需求的磷量，并合成新的聚磷菌細胞、產(chǎn)生富磷污泥，通過剩余污泥的排放將磷從系統(tǒng)中除去。 缺 氧區(qū) Ⅱ 泥水混合液由厭氧區(qū) Ⅰ 進入缺氧區(qū) Ⅱ ，一部分聚磷菌利用后續(xù)工藝的混合液 (內(nèi)回流帶來的 )中硝酸鹽作為最終電子受體以分解細胞內(nèi)的 PHB(聚 β 羥基丁酸 )，產(chǎn)生的能量用于磷的吸收和聚磷的合成，同時反硝化菌利用內(nèi)回流帶來的硝酸鹽，以及污水中可生物降解的有機物進行反硝化，達到部分脫碳與脫硝、除磷的目的。缺氧區(qū)容積包括脫硝、除磷兩部分。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 31 頁 共 86 頁 氧化溝區(qū) Ⅲ 氧化溝兼有推流型和完全混合型反應池兩者的特性，完成一次循環(huán)所需時間約為5～ 20 min，而總的停留時間卻很長。氧化溝中有好氧、缺氧交替出現(xiàn)的區(qū)域，具有硝化、生物除 磷、反硝化的條件。在氧化溝好氧區(qū)聚磷菌除了吸收、利用污水中的可生物降解有機物外，主要是分解體內(nèi)貯積的 PHB，產(chǎn)生的能量可供自身生長繁殖，此外還可主動吸收周圍環(huán)境中的溶解磷，并以聚磷的形式在體內(nèi)超量貯積。在剩余污泥中含有大量能超量聚磷的聚磷菌，大大提高了 A2/C 氧化溝系統(tǒng)的除磷效果。 方案二 A2／ O 工藝 A2／ O的工藝原理：首段厭氧池，流入原污水及同步進入的從二沉池回流的含磷污泥，本池主要功能為釋放磷，使污水中 P 的濃度升高，溶解性有機物被微生物細胞吸收而使污水中 BOD 濃度下降；另外， NH3— N因細胞的合成而被去除一部分，使污水中 NH3— N濃度下降，但 NO3； — N含量沒有變化。 在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量 NO3— N和 NO2— N還原為 N 2 釋放至空氣，因此 BOD 5 濃度下降， No3— N濃度大幅度下降，而磷的變化很小。 在好氧池中，有機物被微生物生化降解，而繼續(xù)下降；有機氮被氨化繼而被硝化，使 NH3— N濃度顯著下降，但隨著硝化過程使 NO3— N的濃度增加， P隨著聚磷菌的過量攝取，也以較快的速度下降。所以， A2／ O 工藝它可以同時完成有機物的 去除、硝化脫氮、磷的過量攝取而被去除等功能，脫氮的前提是 NH3— N 應完全硝化，好氧池能完成這一功能，缺氧池則完成脫氮功能。厭氧池和好氧池聯(lián)合完成除磷功能。 A2／ O 工藝的特點 (1)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。 (2)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。 (3)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 。 (4)污泥中磷含量高，一般為 2． 5％以上。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 32 頁 共 86 頁 (5)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。 圖 A2/O法流程圖 方案比較 兩個方案各有特點，現(xiàn)對主要技術(shù)和經(jīng)濟情況進行比較分析： （ 1） 處理效果和工藝流程 兩個方案均有較好的生物處理效果，均能達到本工程要求的排放標準。兩個方案工藝流程都較簡單。 （ 2） 運行管理與維護檢修 兩個方案主要設備均能國內(nèi)生產(chǎn)，氧化溝方案運行可靠，管理簡單且有成熟的運行經(jīng)驗，維護費用底； A2/O 方案采用鼓風曝氣設備，維護費用較高，國內(nèi)也有成熟的運行經(jīng)驗。 （ 3） 運轉(zhuǎn)靈活性 在運行的過程中，兩個方案均可根據(jù)進水水質(zhì)變化改變運行工況，減少運行成本，運轉(zhuǎn)靈活性大。 （ 4） 占地面積 A2/O方案生物池和二沉池合建，較為節(jié)省用地，氧化溝生物池和二沉池分建，占地較大。 （ 5） 電耗 A2/O 方案回流量大，污水提升設備多，電耗大。氧化溝雖然回流比較大，但能充分利用氧化溝的結(jié)構(gòu)特點以較底的能耗實現(xiàn)回流，能耗較低。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 33 頁 共 86 頁 表 城市污水處理廠工藝流程方案技術(shù)比較表 方案一 方案二 普通 A2/O法 Carrousel 2020 氧化溝 優(yōu)點：（ 1）該工藝為最簡單的脫氮除磷工藝 總的水力停留時間，總的占地面積少于其他同類工藝。 （ 2）在厭氧，缺氧，好氧交替的條件下運行，絲狀菌得不到大量增殖，沒有污泥膨脹之憂， SVI 一般均小于 100。 （ 3）污泥中含鱗濃度高，具有很高的肥效。 （ 4）運行得當沒有必要投藥，兩個 A段只用輕緩攪拌，以不增加溶解氧濃度，運行費用比較低。 缺點：（ 1）除磷效果難以再提高，污泥增長有一定的限度，不易提高，特別當P/BOD 高時更是如此。 （ 2）脫氮效果也難以再提高，內(nèi)循環(huán)量一般 以 2Q 為限，不宜太高，否則增加運行費用。 （ 3）對沉淀池要保持一定濃度的溶解氧，減少停留時間，防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象，但是溶解氧濃度也不宜過高，以防止循環(huán)混合液對缺氧反應器的干擾。 優(yōu)點：該工藝具有普通 A2/O 法工藝的各項優(yōu)點外，還具有以下一些獨