【導(dǎo)讀】全國大多的城市都對老城區(qū)的給排水管網(wǎng)進(jìn)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(jìn)行處理。本設(shè)計(jì)是對南京市建鄴區(qū)某一排水工程設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)范圍包括：雨水管網(wǎng)。本次設(shè)計(jì)均采用了國家最新的有關(guān)規(guī)。定、標(biāo)準(zhǔn)、和設(shè)計(jì)規(guī)范。管網(wǎng)的體制采用的是分流制。60000m3/d，故本設(shè)計(jì)按近期設(shè)計(jì),遠(yuǎn)期規(guī)劃。污水廠二級處理出水排至河流下?！趸瘻稀脸亍贤庀尽鏊?。

　　

【正文】 1030%的污水進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，可將回流污泥中的殘留硝酸氮在缺氧 和 1030%碳源條件下完成反硝化，為以后的絕氧池創(chuàng)造絕氧條件。同時，厭氧區(qū)中的兼性細(xì)菌將可溶性 BOD 轉(zhuǎn)化成 VFA，聚磷菌獲得 VFA 將其同化成 PHB，所需能量來源于聚磷的水解并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。厭氧區(qū)出水進(jìn)入內(nèi)部安裝有攪拌器的絕氧區(qū)，所謂絕氧就是池內(nèi)混合液既無分子氧，也無化合物氧（硝酸根）， 在此絕氧環(huán)境下， 7090%的污水可提供足夠的碳源，使聚磷菌能充分釋磷。絕氧區(qū)后接普通 Carrousel 氧化溝系統(tǒng)，進(jìn)一南京林業(yè)大學(xué)南方學(xué)院畢業(yè)論文 18 步完成去除 BOD、脫氮和除磷。最后，混合液在氧化溝富氧區(qū)排出，在富氧環(huán)境下聚磷菌過量吸磷，將磷從水 中轉(zhuǎn)移到污泥中，隨剩余污泥排出系統(tǒng)。這樣，在 Carrousel 2021 系統(tǒng)內(nèi)，較好的同時完成了去除 BOD、 COD 和脫氮除磷。 Carrousel 氧化溝使用定向控制的曝氣和攪動裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動的混合液在氧化溝閉合渠道內(nèi)循環(huán)流動。因此氧化溝具有特殊的水力學(xué)流態(tài)，既有完全混合式反應(yīng)器的特點(diǎn)，又有推流式反應(yīng)器的特點(diǎn)，溝內(nèi)存在明顯的溶解氧濃度梯度。氧化溝斷面為矩形或梯形，平面形狀多為橢圓形，溝內(nèi)水深一般為 ～ ，寬深比為 2:1，亦有水深達(dá) 7m 的，溝中水流平均速度為 。氧化 溝曝氣混合設(shè)備有表面曝氣機(jī)、曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤、射流曝氣器、導(dǎo)管式曝氣器和提升管式曝氣機(jī)等，近年來配合使用的還有水下推動器。 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(yùn)行效果可見：經(jīng)過 Carrousel 2021 系統(tǒng)處理后， BOD、 COD、 SS的去除率均達(dá)到了 90%以上， TN 的去除率達(dá)到了 80%， TP 的去除率也達(dá)到了90%。 氧化溝池型具有獨(dú)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(jī)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(shè)施，所以總的脫氮效率較差。在厭氧區(qū)采用表面攪拌設(shè)備，不可避免地會帶入相當(dāng)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(yùn)行，交替地作為曝氣池和沉淀池，不單獨(dú)設(shè)二沉池。為了達(dá)到脫氮目的，在 D 型氧化溝的基礎(chǔ)上有發(fā)展了半交替工作式的 DE 型氧化溝。該溝設(shè)有獨(dú)立的二沉池和回流污泥系統(tǒng)，兩溝交替進(jìn)行消化和反硝化 。 D 型氧化溝的缺點(diǎn)主要是曝氣設(shè)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(jìn)行反應(yīng)和沉淀，無需單獨(dú)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(yùn)行，總的容積利用率低，約為 55％，設(shè)備總數(shù)量多，利用率低。 2. 按時間進(jìn)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 第二章 方案論證 19 序批式活性污泥法（ SBR— Sequencing Batch Reactor）是早在 1914 年就由英國學(xué)者 Ardern和 Locket發(fā)明了的水處理工藝。 70年代初，美國 Natre Dame 大學(xué)的 教授采用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模對 SBR 工藝進(jìn)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(yīng)是在同一容器中進(jìn)行。在同一容器中進(jìn)水時形成厭氧（此時不曝氣）、缺氧，而后停止進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yùn)行的，一個操作過程分五個階段：進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、潷水、閑置。 由于 SBR 在運(yùn)行過程中，各階段的運(yùn)行時間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化以及運(yùn)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(yùn)行功能要求等靈活變化。對于 SBR 反應(yīng)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。 (2) ICEAS 法及 CAST 法 ICEAS、 CAST 工藝即連續(xù)進(jìn)水、間歇操作運(yùn)轉(zhuǎn)的活性污泥法。與傳統(tǒng) SBR法不同之處在于通過設(shè)置多座池子，盡管單座池子為間歇操作運(yùn)行，但使整個過程達(dá)到連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水。 其進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和待機(jī)在一座池子中完成，常用四座池子組成一組，輪流運(yùn)轉(zhuǎn)，間歇處理。 ICEAS 法雖有它的優(yōu)點(diǎn)，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(shè)備、沉淀的潷水器及控制 系統(tǒng)，間歇排水，水頭損失大，設(shè)備的閑置率較高、利用率低，設(shè)備投資大要求自動化程度相當(dāng)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(shè)有供氧設(shè)備，在外邊兩側(cè)矩形池設(shè)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(yùn) 轉(zhuǎn)和改變進(jìn)水點(diǎn)可使池中發(fā)生消化和反硝化作用，在去除 BOD SS 的同時，達(dá)到生物脫氮的目的。其優(yōu)點(diǎn)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，南京林業(yè)大學(xué)南方學(xué)院畢業(yè)論文 20 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(diǎn)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(jìn)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(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)成熟，相對投資及運(yùn)行成本較低，適合本工程的改良型氧化溝（即 Carrousel 2021 型氧化溝前 加厭氧池）和 A2/O 工藝作為比較方案，進(jìn)行全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從而推薦一個更適合本工程的最佳方案。 方案一 Carrousel 2021 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(chǔ)上發(fā)明了 Carrousel 2021 系統(tǒng)，實(shí)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 2021 系統(tǒng)正在運(yùn)行，實(shí)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(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。 圖 Carrousel 2021 氧化溝簡圖 Carrousel 2021 型氧化溝由于其特殊的預(yù)反硝化區(qū)的設(shè)計(jì) (占氧化溝體積的15%)，在缺氧條件下進(jìn)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(jìn)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(jī)實(shí)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(jī)運(yùn)行臺數(shù)的多少進(jìn)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(jìn)器用于保證混合液具有一定的流速，并防止污泥在進(jìn)水 SOD5含量低的情況下發(fā)生沉淀。 第二章 方案論證 21 Ⅰ 在沒有溶解氧和硝態(tài)氮存在的厭氧條件下，兼性細(xì)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(yùn)送到細(xì)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(xì)胞內(nèi)糖的水解，并導(dǎo)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(qiáng)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(xì)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。 Ⅱ 泥水混合液由厭氧區(qū)Ⅰ進(jìn)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(xì)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(jī)物進(jìn)行反硝化，達(dá)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。 Ⅲ 氧化溝兼有推流型和完全混合型反應(yīng)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(jī)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(jìn)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(jī)物被微生物細(xì)胞吸收而使污水中 BOD 濃度下降；另外， NH3— N 因細(xì)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(jī)物作碳源，將回流混合液中帶入的大量 NO3— N 和 NO2— N 還原為 N2釋放至空氣，因此 BOD5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(jī)物被微生物生化降解，而繼續(xù)下降；有機(jī)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，南京林業(yè)大學(xué)南方學(xué)院畢業(yè)論文 22 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(jī)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(yīng)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(diǎn) (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(jī)配合，能同時具有去除有機(jī)物、脫氮除磷的功能。 (2)在同時脫氧除磷去除有機(jī)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(yùn)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。 (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 工藝 流程圖 方案比較 兩個方案各有特點(diǎn)，現(xiàn)對主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)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(dá)到本工程要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。兩個方案工藝流程都較簡單。 （ 2）運(yùn)行管理與維護(hù)檢修 兩個方案主要設(shè)備均能國內(nèi)生產(chǎn)，氧化溝方案運(yùn)行可靠，管理簡單且有成熟的運(yùn) 行經(jīng)驗(yàn)，維護(hù)費(fèi)用底； A2/O 方案采用鼓風(fēng)曝氣設(shè)備，維護(hù)費(fèi)用較高，國內(nèi)也有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 （ 3）運(yùn)轉(zhuǎn)靈活性 第二章 方案論證 23 在運(yùn)行的過程中，兩個方案均可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)變化改變運(yùn)行工況，減少運(yùn)行成本，運(yùn)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(shè)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(diǎn)以較底的能耗實(shí)現(xiàn)回流，能耗較低。 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 2021 氧化溝 南京林業(yè)大學(xué)南方學(xué)院畢業(yè)論文 24 優(yōu)點(diǎn)：（ 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(yùn)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(yùn)行得當(dāng)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(yùn)行費(fèi)用比較低。 缺點(diǎn)：（ 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(dāng)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(yùn)行費(fèi)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(yīng)器的干擾。 優(yōu)點(diǎn)：該工藝具有普通 A2/O 法工藝的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)外，還具有以下一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 氧化溝具有獨(dú)特的水力流動特點(diǎn)，