【導讀】集體已經發(fā)表或撰寫的成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在。文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔。本人授權南昌大學可以將本論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢。索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。保密□，在年解密后適用本授權書。全球性水污染已經對人類生存和社會經濟發(fā)展構成了越來越嚴重的威脅了，斷提高，要求排放水體的污水一定要經過處理?！碍h(huán)境保護”已經被我國定為。一項基本國策，這是維持社會經濟可持續(xù)發(fā)展必要組成部分。目前城市污水的排放已經造成對水環(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、運行管理方便、改良型氧化溝工藝。格柵、曝氣沉砂池的一級處理，進入氧化溝進行二級處理后，便可直接排入水體，

　　

【正文】 及病原菌等有害物質，如果不經過合適處理即任意排放，不僅對環(huán)境造成影響，同時也是對資源的嚴重浪費 [5]。 污水處理設計原則 廢水處理工程設計過程中應遵從下列設計原則 [1~3]： 廢水處理工藝技術方案，在達到治理要求的前提下應優(yōu)先選擇基建投資和運行費用少、運行管理簡便的先進的工藝； 所用廢水、污泥處理技術和其他技術不僅要求先進，更要求成熟可靠； 現(xiàn)行有效的有關建筑設計規(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行狀況和處理效果； 廢 水處理廠出水應盡可能回用，以緩解城市嚴重缺水問題； 污泥及浮渣處理應盡量完善，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同時建設，以使污水處理廠盡快投入運行，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系到污水處理廠的建設投資，運行成本的高低，污水廠出水水質，運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遵循以下三條原則： ⑴ 技術合理 應正確處理技術的先進性和成熟性的辨證關系。一方面，應當重視工藝所具備的技術指標的先進性，同時必須充分考慮適合中國的國情和 工程的性質。城市污水處理工程不同于一般點源治理項目，它作為城市基礎設施工程，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，且是百年大計，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，我們強調技術的合理，而不簡單提倡技術先進。必須把技術的風險降到最小程度。 ⑵ 經濟節(jié)能 節(jié)省工程投資是城市污水處理廠建設的重要前提。合理確定處理標準，選擇簡捷緊湊的處理工藝，盡可能地減少占地，力求降低地基處理和土建造價。同時，必須充分考慮節(jié)省電耗和藥耗，把運行費用減至最低。對于我國現(xiàn)有的經濟承受能力來說，這一點尤為重要。 ⑶ 易于 管理 城市污水處理是我國的新興行業(yè)，專業(yè)人才相對缺乏。在工藝選擇過程中，必須充分考慮到我國現(xiàn)有的運行管理水平，盡可能做到設備簡單，維護方便，適當采用可靠實用的自動化技術。應特別注重工藝本身對水質變化的適應性及處理出水的穩(wěn)定性。 事實上，任何一種工藝總有是有利有 弊 ，關鍵在于適用性如何。在工程實踐中，應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、溫度、降雨、污水量、水質、排放標準、設備等，取長補短，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 是采用各種技術與手段，將污水中所含的污染物質分離去除、回收利用，或將其轉化為無害物質，使水得到凈化，現(xiàn)代污水處理技術按原理可以分為物理處理法，化學處理方法和生物化學處理方法三種，城市污水與生產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合，才能處理不同性質的污染物與污泥，達到凈化的目的和排放的標準?，F(xiàn)代污水處理技術，按處理程度劃分可以分為一級處理、二級處理和三級處理。 一級處理 一級處理要求去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體性污染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。一級處理工段包括格柵、 沉砂池、初沉池等構筑物，以去除粗大顆粒和懸浮物為目的，處理的原理在于通過物理法實現(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。一級處理時所有污水處理工藝流程必備工程，城市污水一級處理 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%，一級處理屬于二級處理的預處理。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物的去除；在原污水水質特性不利于除磷脫氮等后續(xù)工藝的進水水質。本設計采用的一級處理是格柵（包括粗格柵和細格柵）加沉砂池。 二級處理 二級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)的有機物?？墒褂袡C物達到排放標準。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。污水凈化過程中的吸附階段好微生物代謝階段在同一個曝氣池中連續(xù)進行。該工藝推廣年限長，具有成熟的設計及運行經驗，處理效果可靠。自 20 世紀 70 年代以來，隨著污水處理技術的發(fā)展，本方法在工藝及設備等方面又有了很大改進。 （ 1）普通活性污泥法的主要特征 在工藝方面，通過增加工藝構筑物可以成為 A/O， A/A/O 工藝，從而實現(xiàn)脫氮除磷。在設備方面，開發(fā)了各種微孔爆氣池，使氧轉移效率提高到 20%以上。普通活性污泥法的優(yōu)點有①不宜采用物理化學方法處理的廢水， BOD 去除率可達到 95%。②建設投資額高，但處理的動力費較低。③出水水質好，特別適用于處理要求高且水質較穩(wěn)定的污水。但是它也存在著不少的缺點①抗沖擊負荷低。②所需要的停留時間長，設備龐大，基建投資大，因而要加各種構筑物，使各種構筑物容積增大，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，重新估價預處理，重新研究調整槽。 ②探討選擇活性污泥微生物系的菌種。 ③活性污泥法設備引入儀表化和擬定管理指標 [6][7][8]。 AB 法工藝 污水處理中 AB 法工藝是吸附 — 生物降解工藝的簡稱。這項污水生物處理技術是由德國某工業(yè)大學衛(wèi)生學院的 Botho Bohnke 教授開發(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，有特殊的進化機制和多方面的優(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 對有機物質吸附、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 段在很高的負荷下運行，其負荷率通常為普通活性污泥法的 50— 100 倍，污水停留時間只有 30— 40 分鐘，污泥齡僅為 — 天。污泥齡較高，真核生物無法生存，只有某些世代時間短的原核細菌才能適應生存并得以繁殖， A段對水質水溫和 PH 值及有毒物質的沖擊負荷有極好的緩沖作用。 A 段產生的污泥量較大，約占整個處理系統(tǒng)污泥產量的 80%左右，且剩余污泥中的 有機物含量高。 B 段可在很低的負荷下運行，負荷范圍一般為小于 （ kg MLSS d）水力停留時間只有 30— 40min，污泥齡較長，且一般為 15— 20d。在 B 段曝氣池中生長的微生物除菌膠團微生物外，有相當數量的高級真核微生物，這些微生物世代期比較長，并適宜在有機物含量比較低的情況下生存和繁殖。 A 段和 B段各自擁有獨立的污泥回流系統(tǒng)，相互隔離，保證了各自獨立的生物反應過程和不同的微生物生態(tài)反應系統(tǒng)，認為設定了 A 和 B 的明確分工。 （ 1） AB法工藝的優(yōu)點 ①具有優(yōu)良的污染物去除效果，較強的沖擊負 荷能力，良好的脫氮除磷效果和投資及運轉費用較低等。 ②對有機物去除效率高。 ③系統(tǒng)運行穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在 :出水水質波動小，有較強的耐沖擊負荷能力，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。運行費用低，耗電量低，可回收沼氣能源。經試驗證明， AB 法工藝較傳統(tǒng)的一段法工藝節(jié)省運行費用。 但是，它也存在不少的缺點：在運行中入股控制不好，很容易產生臭氣，影響附近的環(huán)境衛(wèi)生，這主要是由于 A段在超高負荷下工作，使 A段曝氣池運行于厭氧工況下，導致產生硫化氫、大糞素等惡臭氣體。當除磷脫氮要求很高時， A段不能按 AB 法的原來去除有機物的分配比去除 BOD555%— 60%，因為這樣 B 段曝氣池進水含碳有機物含量的碳 /氮比偏低，不能有效地脫氮。除此之外，污泥產生率較高， A 段產生污泥量較大，約占整個處理系統(tǒng)污泥產量的 80%左右，且剩余污泥中有機物的含量較高，這給污泥的最終穩(wěn)定化處置帶來了較大的壓力。 （ 2） AB法發(fā)展 隨著污水處理技術的不斷發(fā)展和環(huán)境污染日益嚴重，以及我們對于污水處 第二章 方案論證及工藝流程的確定 16 理的水質凈化要求日益提高， AB 法工藝已經從處理舞臺的主角逐漸隱退，讓位于新一代的污水處理技術。但是它對于污水處理技術發(fā)展所帶來的啟迪和歷史作用都具 有深遠意義，即使在今天，仍然有它的應用價值 [9][10]。 SBR 工藝 SBR 工藝是通過時間上的交替來實現(xiàn)傳統(tǒng)活性污泥法的整個運行過程，它在流程上只有一個基本單元，將調節(jié)池、曝氣池和二沉池的功能集于一池，進行水質水量調節(jié)、微生物降解有機物和固、液分離等。金典 SBR 反應器的運行過程為：進水、曝氣、沉淀、潷水、待機。 （ 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)進水方式，使進水的控制系統(tǒng)變得簡單，但是主反應區(qū)前面缺乏一個厭氧段，因此，除磷的效果不夠理想， DATIAT 工藝的回流比比較大，運行費用偏高。 （ 2） SBR工藝的主要特征 SBR 工藝的基本特征是在一個反應池中完成污水生化反應、沉淀、排水、排泥，處理設施比一般氧化溝簡單。 SBR 工藝的概念和操作靈活性使其易于引入厭氧 /好氧除磷過程或缺氧 /好氧除氮過程，通過調整運行周期以及控制各工序時間的長短，可實現(xiàn)對氮磷的高效去除。 SBR 工藝的優(yōu)點是：① SBR 工藝采用合建式，不需要設置二沉池同時 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用較高，對工藝 SBR 工藝有利。②處理效果穩(wěn)定，對水質水量變化適應性強、耐沖擊負荷。③理想的推流過程使生化反應推力大、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 存在的缺點是 :①和合建式氧化溝一樣，因為在一個較長的停留時間的曝氣系統(tǒng)內，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)進水時，對于單一 SBR 反應器需要較大的調節(jié)池。③對于多個 SBR 反應器，其進水和 排水的閥門自動切換頻繁，因此，對自控設備的要求比較高。目前，某些國產設備的質量尚不能過關，如果考慮進口，自控系統(tǒng)所占的比率將增加，而且將增加維修費用。④無法達到大型污水處理項目之連續(xù)進水、出水要求。⑤設備的閑置率較高。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節(jié)池。⑧ SBR 工藝中一個周期的沉淀時間是有活性污泥界面的沉速、 MLSS 濃度、水溫等因素決定的，渾水時間是由潷水器的長度、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，對于一個固定的反應系統(tǒng)，沉淀時間和潷水時間基本上是固定的，一般不應該小于 2小時，因此， 每個周期的時間短， 反應 時間所占的比例就低，反應池的容積利用系數就低 [6][8][10]。 氧化溝工藝 氧化溝又稱氧化渠，因其構筑物呈封閉環(huán)形溝渠而得名。氧化溝實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”、“無終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時間長，有機負荷低，其本質上屬于延時曝氣系統(tǒng)。氧化溝是荷蘭人二戰(zhàn)后為處理城鎮(zhèn)污水而開發(fā)的，由于氧化溝處理污水經濟、簡單、管理方便，所以它問世以來，發(fā)展很快，類型較多，根據其構造和特征，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特點見表 . 表 氧化溝的特點及運用條件 名稱 性能特點 結構形式 曝氣設備 適 用條件 帕斯維爾氧化溝 出水水質好，脫氮效果較明顯 構筑物簡單，運行管理方便 結構形式多樣，可以根據地形選擇合適的構筑物的形狀 單座構筑物的處理能力有限，流量較大時，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，多為鋼筋混凝土結構 轉刷式轉盤，水深較深時配置潛水推進器 出 水水質 要求高 的小型 污水廠 卡魯塞爾氧化溝 1