【導(dǎo)讀】集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在。文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)南昌大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢。索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。全球性水污染已經(jīng)對(duì)人類生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)成了越來(lái)越嚴(yán)重的威脅了，斷提高，要求排放水體的污水一定要經(jīng)過(guò)處理?！碍h(huán)境保護(hù)”已經(jīng)被我國(guó)定為。一項(xiàng)基本國(guó)策，這是維持社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展必要組成部分。目前城市污水的排放已經(jīng)造成對(duì)水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)。水環(huán)境污染的重要途徑之一就是修建污水處理廠。處理效果好、運(yùn)行管理方便、改良型氧化溝工藝。格柵、曝氣沉砂池的一級(jí)處理，進(jìn)入氧化溝進(jìn)行二級(jí)處理后，便可直接排入水體，

　　

【正文】 及病原菌等有害物質(zhì)，如果不經(jīng)過(guò)合適處理即任意排放，不僅對(duì)環(huán)境造成影響，同時(shí)也是對(duì)資源的嚴(yán)重浪費(fèi) [5]。 污水處理設(shè)計(jì)原則 廢水處理工程設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)遵從下列設(shè)計(jì)原則 [1~3]： 廢水處理工藝技術(shù)方案，在達(dá)到治理要求的前提下應(yīng)優(yōu)先選擇基建投資和運(yùn)行費(fèi)用少、運(yùn)行管理簡(jiǎn)便的先進(jìn)的工藝； 所用廢水、污泥處理技術(shù)和其他技術(shù)不僅要求先進(jìn)，更要求成熟可靠； 現(xiàn)行有效的有關(guān)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程和地方規(guī)定。參考同行業(yè)相似處理工藝污水處理廠的運(yùn)行狀況和處理效果； 廢 水處理廠出水應(yīng)盡可能回用，以緩解城市嚴(yán)重缺水問(wèn)題； 污泥及浮渣處理應(yīng)盡量完善，消除二次污染；盡量減少工程占地； 污水處理廠配套的廠外工程應(yīng)同時(shí)建設(shè)，以使污水處理廠盡快投入運(yùn)行，發(fā)揮效益。 處理方案選擇原則 污水處理工藝的選擇直接關(guān)系到污水處理廠的建設(shè)投資，運(yùn)行成本的高低，污水廠出水水質(zhì)，運(yùn)行管理是否方便可靠。一般地，城市污水處理廠的工藝選擇應(yīng)遵循以下三條原則： ⑴ 技術(shù)合理 應(yīng)正確處理技術(shù)的先進(jìn)性和成熟性的辨證關(guān)系。一方面，應(yīng)當(dāng)重視工藝所具備的技術(shù)指標(biāo)的先進(jìn)性，同時(shí)必須充分考慮適合中國(guó)的國(guó)情和 工程的性質(zhì)。城市污水處理工程不同于一般點(diǎn)源治理項(xiàng)目，它作為城市基礎(chǔ)設(shè)施工程，具有規(guī)模大、 第二章 方案論證及工藝流程的確定 13 投資高的特點(diǎn)，且是百年大計(jì)，必須確保百分之百的成功。工藝的選擇更注重成熟性和可靠性，因此，我們強(qiáng)調(diào)技術(shù)的合理，而不簡(jiǎn)單提倡技術(shù)先進(jìn)。必須把技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)降到最小程度。 ⑵ 經(jīng)濟(jì)節(jié)能 節(jié)省工程投資是城市污水處理廠建設(shè)的重要前提。合理確定處理標(biāo)準(zhǔn)，選擇簡(jiǎn)捷緊湊的處理工藝，盡可能地減少占地，力求降低地基處理和土建造價(jià)。同時(shí)，必須充分考慮節(jié)省電耗和藥耗，把運(yùn)行費(fèi)用減至最低。對(duì)于我國(guó)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)承受能力來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)尤為重要。 ⑶ 易于 管理 城市污水處理是我國(guó)的新興行業(yè)，專業(yè)人才相對(duì)缺乏。在工藝選擇過(guò)程中，必須充分考慮到我國(guó)現(xiàn)有的運(yùn)行管理水平，盡可能做到設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，適當(dāng)采用可靠實(shí)用的自動(dòng)化技術(shù)。應(yīng)特別注重工藝本身對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)性及處理出水的穩(wěn)定性。 事實(shí)上，任何一種工藝總有是有利有 弊 ，關(guān)鍵在于適用性如何。在工程實(shí)踐中，應(yīng)該具體情況具體分析，因地制宜，綜合考慮排水系統(tǒng)現(xiàn)狀或規(guī)劃、廠區(qū)地形及地質(zhì)、溫度、降雨、污水量、水質(zhì)、排放標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備等，取長(zhǎng)補(bǔ)短，做出較為優(yōu)化的選擇。 污水處理工藝的比較與選擇 污水處理的基本方法，就 是采用各種技術(shù)與手段，將污水中所含的污染物質(zhì)分離去除、回收利用，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，使水得到凈化，現(xiàn)代污水處理技術(shù)按原理可以分為物理處理法，化學(xué)處理方法和生物化學(xué)處理方法三種，城市污水與生產(chǎn)污水中的污染物是多種多樣的，往往需要采用集中方法的結(jié)合，才能處理不同性質(zhì)的污染物與污泥，達(dá)到凈化的目的和排放的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)代污水處理技術(shù)，按處理程度劃分可以分為一級(jí)處理、二級(jí)處理和三級(jí)處理。 一級(jí)處理 一級(jí)處理要求去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體性污染物質(zhì)，物理處理法大部分只能完成一級(jí)處理的要求。一級(jí)處理工段包括格柵、 沉砂池、初沉池等構(gòu)筑物，以去除粗大顆粒和懸浮物為目的，處理的原理在于通過(guò)物理法實(shí)現(xiàn)固液分離，將污染物從污水中分離，這是普遍采用的污水處理方式。一級(jí)處理時(shí)所有污水處理工藝流程必備工程，城市污水一級(jí)處理 BOD5 和 SS 的典型去除率分別為 25%和 第二章 方案論證及工藝流程的確定 14 50%，一級(jí)處理屬于二級(jí)處理的預(yù)處理。在生物除磷脫氮型污水處理廠，一般不采用曝氣沉砂池，以避免快速降解有機(jī)物的去除；在原污水水質(zhì)特性不利于除磷脫氮等后續(xù)工藝的進(jìn)水水質(zhì)。本設(shè)計(jì)采用的一級(jí)處理是格柵（包括粗格柵和細(xì)格柵）加沉砂池。 二級(jí)處理 二級(jí)處理是城市污水處理 的核心，它的主要作用是去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)物?？墒褂袡C(jī)物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。下面是幾種工藝比較： 普通活性污泥工藝 普通活性污泥法，也稱傳統(tǒng)普通活性污泥法。污水回流污泥從曝氣池的首端流入，呈推流式至池的末端流出。污水凈化過(guò)程中的吸附階段好微生物代謝階段在同一個(gè)曝氣池中連續(xù)進(jìn)行。該工藝推廣年限長(zhǎng)，具有成熟的設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，處理效果可靠。自 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，隨著污水處理技術(shù)的發(fā)展，本方法在工藝及設(shè)備等方面又有了很大改進(jìn)。 （ 1）普通活性污泥法的主要特征 在工藝方面，通過(guò)增加工藝構(gòu)筑物可以成為 A/O， A/A/O 工藝，從而實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。在設(shè)備方面，開(kāi)發(fā)了各種微孔爆氣池，使氧轉(zhuǎn)移效率提高到 20%以上。普通活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)有①不宜采用物理化學(xué)方法處理的廢水， BOD 去除率可達(dá)到 95%。②建設(shè)投資額高，但處理的動(dòng)力費(fèi)較低。③出水水質(zhì)好，特別適用于處理要求高且水質(zhì)較穩(wěn)定的污水。但是它也存在著不少的缺點(diǎn)①抗沖擊負(fù)荷低。②所需要的停留時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備龐大，基建投資大，因而要加各種構(gòu)筑物，使各種構(gòu)筑物容積增大，從而使處理廠面積增大，增加管理人員及管理難度。③容積負(fù)荷低曝氣池容積大。 （ 2）普通活性污泥法的發(fā)展方向 ①為 了廢水體系組分、濃度均勻化，重新估價(jià)預(yù)處理，重新研究調(diào)整槽。 ②探討選擇活性污泥微生物系的菌種。 ③活性污泥法設(shè)備引入儀表化和擬定管理指標(biāo) [6][7][8]。 AB 法工藝 污水處理中 AB 法工藝是吸附 — 生物降解工藝的簡(jiǎn)稱。這項(xiàng)污水生物處理技術(shù)是由德國(guó)某工業(yè)大學(xué)衛(wèi)生學(xué)院的 Botho Bohnke 教授開(kāi)發(fā)的，是傳統(tǒng)活性污泥法的一種改型，從許多污水廠資料中表明該工藝在處理難降解的工業(yè)廢水或較高濃度的城市污水處理方面，它與普通活性污泥發(fā)相比，有特殊的進(jìn)化機(jī)制和多方面的優(yōu)越性，它把傳統(tǒng)活性污泥法的曝氣池分為 兩個(gè)階段 — A 段和 B 段， A 段在 第二章 方案論證及工藝流程的確定 15 對(duì)有機(jī)物質(zhì)吸附、吸收、氧化三種方式中，前兩者起主要作用，而 B段主要由后兩者起作用，特別是氧化作用占主要地位。 （ 1） AB法工藝的主要特征 A 段在很高的負(fù)荷下運(yùn)行，其負(fù)荷率通常為普通活性污泥法的 50— 100 倍，污水停留時(shí)間只有 30— 40 分鐘，污泥齡僅為 — 天。污泥齡較高，真核生物無(wú)法生存，只有某些世代時(shí)間短的原核細(xì)菌才能適應(yīng)生存并得以繁殖， A段對(duì)水質(zhì)水溫和 PH 值及有毒物質(zhì)的沖擊負(fù)荷有極好的緩沖作用。 A 段產(chǎn)生的污泥量較大，約占整個(gè)處理系統(tǒng)污泥產(chǎn)量的 80%左右，且剩余污泥中的 有機(jī)物含量高。 B 段可在很低的負(fù)荷下運(yùn)行，負(fù)荷范圍一般為小于 （ kg MLSS d）水力停留時(shí)間只有 30— 40min，污泥齡較長(zhǎng)，且一般為 15— 20d。在 B 段曝氣池中生長(zhǎng)的微生物除菌膠團(tuán)微生物外，有相當(dāng)數(shù)量的高級(jí)真核微生物，這些微生物世代期比較長(zhǎng)，并適宜在有機(jī)物含量比較低的情況下生存和繁殖。 A 段和 B段各自擁有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，相互隔離，保證了各自獨(dú)立的生物反應(yīng)過(guò)程和不同的微生物生態(tài)反應(yīng)系統(tǒng)，認(rèn)為設(shè)定了 A 和 B 的明確分工。 （ 1） AB法工藝的優(yōu)點(diǎn) ①具有優(yōu)良的污染物去除效果，較強(qiáng)的沖擊負(fù) 荷能力，良好的脫氮除磷效果和投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低等。 ②對(duì)有機(jī)物去除效率高。 ③系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在 :出水水質(zhì)波動(dòng)小，有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，有良好的污泥沉降性能。 ④有較好的除磷脫氮效果。 ⑤節(jié)能。運(yùn)行費(fèi)用低，耗電量低，可回收沼氣能源。經(jīng)試驗(yàn)證明， AB 法工藝較傳統(tǒng)的一段法工藝節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。 但是，它也存在不少的缺點(diǎn)：在運(yùn)行中入股控制不好，很容易產(chǎn)生臭氣，影響附近的環(huán)境衛(wèi)生，這主要是由于 A段在超高負(fù)荷下工作，使 A段曝氣池運(yùn)行于厭氧工況下，導(dǎo)致產(chǎn)生硫化氫、大糞素等惡臭氣體。當(dāng)除磷脫氮要求很高時(shí)， A段不能按 AB 法的原來(lái)去除有機(jī)物的分配比去除 BOD555%— 60%，因?yàn)檫@樣 B 段曝氣池進(jìn)水含碳有機(jī)物含量的碳 /氮比偏低，不能有效地脫氮。除此之外，污泥產(chǎn)生率較高， A 段產(chǎn)生污泥量較大，約占整個(gè)處理系統(tǒng)污泥產(chǎn)量的 80%左右，且剩余污泥中有機(jī)物的含量較高，這給污泥的最終穩(wěn)定化處置帶來(lái)了較大的壓力。 （ 2） AB法發(fā)展 隨著污水處理技術(shù)的不斷發(fā)展和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，以及我們對(duì)于污水處 第二章 方案論證及工藝流程的確定 16 理的水質(zhì)凈化要求日益提高， AB 法工藝已經(jīng)從處理舞臺(tái)的主角逐漸隱退，讓位于新一代的污水處理技術(shù)。但是它對(duì)于污水處理技術(shù)發(fā)展所帶來(lái)的啟迪和歷史作用都具 有深遠(yuǎn)意義，即使在今天，仍然有它的應(yīng)用價(jià)值 [9][10]。 SBR 工藝 SBR 工藝是通過(guò)時(shí)間上的交替來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)活性污泥法的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程，它在流程上只有一個(gè)基本單元，將調(diào)節(jié)池、曝氣池和二沉池的功能集于一池，進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、微生物降解有機(jī)物和固、液分離等。金典 SBR 反應(yīng)器的運(yùn)行過(guò)程為：進(jìn)水、曝氣、沉淀、潷水、待機(jī)。 （ 1） SBR工藝的各種形式 SBR工藝有多種類型，除了常規(guī) SBR 工藝外，還有 DATIAT 工藝， Unitank工藝、 CAST 及 CASS 工藝、 ICEAS 工藝等。 ICEAS 工藝和 DATIAT 工藝均采用連續(xù)進(jìn)水方式，使進(jìn)水的控制系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單，但是主反應(yīng)區(qū)前面缺乏一個(gè)厭氧段，因此，除磷的效果不夠理想， DATIAT 工藝的回流比比較大，運(yùn)行費(fèi)用偏高。 （ 2） SBR工藝的主要特征 SBR 工藝的基本特征是在一個(gè)反應(yīng)池中完成污水生化反應(yīng)、沉淀、排水、排泥，處理設(shè)施比一般氧化溝簡(jiǎn)單。 SBR 工藝的概念和操作靈活性使其易于引入?yún)捬?/好氧除磷過(guò)程或缺氧 /好氧除氮過(guò)程，通過(guò)調(diào)整運(yùn)行周期以及控制各工序時(shí)間的長(zhǎng)短，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氮磷的高效去除。 SBR 工藝的優(yōu)點(diǎn)是：① SBR 工藝采用合建式，不需要設(shè)置二沉池同時(shí) 由于微孔曝氣，可以采用水深一般為 4— 6m，所以 SBR 工藝的占地面積小，如果污水處理廠所在地的征地費(fèi)用較高，對(duì)工藝 SBR 工藝有利。②處理效果穩(wěn)定，對(duì)水質(zhì)水量變化適應(yīng)性強(qiáng)、耐沖擊負(fù)荷。③理想的推流過(guò)程使生化反應(yīng)推力大、效果高。④污泥活性高，濃度高且具有良好的污泥沉降性能。⑤脫氮除磷效果好。 SBR 存在的缺點(diǎn)是 :①和合建式氧化溝一樣，因?yàn)樵谝粋€(gè)較長(zhǎng)的停留時(shí)間的曝氣系統(tǒng)內(nèi)，只有 50%左右的池容用于曝氣， SBR 工藝的容積利用率也不高。②連續(xù)進(jìn)水時(shí)，對(duì)于單一 SBR 反應(yīng)器需要較大的調(diào)節(jié)池。③對(duì)于多個(gè) SBR 反應(yīng)器，其進(jìn)水和 排水的閥門(mén)自動(dòng)切換頻繁，因此，對(duì)自控設(shè)備的要求比較高。目前，某些國(guó)產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量尚不能過(guò)關(guān)，如果考慮進(jìn)口，自控系統(tǒng)所占的比率將增加，而且將增加維修費(fèi)用。④無(wú)法達(dá)到大型污水處理項(xiàng)目之連續(xù)進(jìn)水、出水要求。⑤設(shè)備的閑置率較高。⑥污水提升水頭損失大。⑦如果需要后處理，則需要較大容積的調(diào)節(jié)池。⑧ SBR 工藝中一個(gè)周期的沉淀時(shí)間是有活性污泥界面的沉速、 MLSS 濃度、水溫等因素決定的，渾水時(shí)間是由潷水器的長(zhǎng)度、上清液的潷除速率等因素 第二章 方案論證及工藝流程的確定 17 決定的，對(duì)于一個(gè)固定的反應(yīng)系統(tǒng)，沉淀時(shí)間和潷水時(shí)間基本上是固定的，一般不應(yīng)該小于 2小時(shí)，因此， 每個(gè)周期的時(shí)間短， 反應(yīng) 時(shí)間所占的比例就低，反應(yīng)池的容積利用系數(shù)就低 [6][8][10]。 氧化溝工藝 氧化溝又稱氧化渠，因其構(gòu)筑物呈封閉環(huán)形溝渠而得名。氧化溝實(shí)際上是活性污泥法的一種變形，它的水力流態(tài)和普通活性污泥法相差很大，是一種首尾相接的循環(huán)流，因此有人稱其為“循環(huán)曝氣池”、“無(wú)終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時(shí)間長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷低，其本質(zhì)上屬于延時(shí)曝氣系統(tǒng)。氧化溝是荷蘭人二戰(zhàn)后為處理城鎮(zhèn)污水而開(kāi)發(fā)的，由于氧化溝處理污水經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、管理方便，所以它問(wèn)世以來(lái)，發(fā)展很快，類型較多，根據(jù)其構(gòu)造和特征，主要分為 帕斯維爾氧化溝、卡魯塞爾氧化溝、交替工作式氧化溝、奧貝爾氧化溝和一體化氧化溝，各種氧化溝的形式及技術(shù)特點(diǎn)見(jiàn)表 . 表 氧化溝的特點(diǎn)及運(yùn)用條件 名稱 性能特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)形式 曝氣設(shè)備 適 用條件 帕斯維爾氧化溝 出水水質(zhì)好，脫氮效果較明顯 構(gòu)筑物簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便 結(jié)構(gòu)形式多樣，可以根據(jù)地形選擇合適的構(gòu)筑物的形狀 單座構(gòu)筑物的處理能力有限，流量較大時(shí)，分組太多，占地面積較大，增加管理的難度 單環(huán)路，有同心圓形、折流型和U 型等形式，多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)刷式轉(zhuǎn)盤(pán)，水深較深時(shí)配置潛水推進(jìn)器 出 水水質(zhì) 要求高 的小型 污水廠 卡魯塞爾氧化溝 1