【導讀】截至20xx年5月，西區(qū)累計吸引入?yún)^(qū)企業(yè)60余家。設西區(qū)污水處理廠已經(jīng)迫在眉睫。該項目的實施，是完善天津市污水系統(tǒng)，解決。資、工藝比選、后期運營管理上積累了一定的經(jīng)驗，奠定了牢固的基礎。用較多的氧化溝法，A-B法，SBR法，A2O法、生物膜法等工藝適用性的基礎上，經(jīng)濟、運行、管理等多方面進行對比和分析，選擇出最適合的處理工藝；同時，纖維轉(zhuǎn)盤工藝作為西區(qū)污水處理廠建設的主要工藝方案。新的水利部門調(diào)查統(tǒng)計表明,我國年均降水總量是6×1012m3左右，降水量在648mm,遠低于全球平均降水量的798mm以及亞洲平均降水量的741mm。×1012m3,等同于地表河流總流量。的淡水量約占28%,為×1012m3[2]。按照“全球公益活動”提出的“可持續(xù)發(fā)。于500m3的就是嚴重缺水型國家。全國生產(chǎn)總值的%,但卻僅有全國%的淡水資源。及低于五類的截面比重依次是36％、40％與24%?？偭康?8％；十二個湖泊符合低于五類指標，占總量的43％。這是為了處理租界范圍內(nèi)排放的污水從而建立了上述三個污水廠。

　　

【正文】 向污水里 添加 硫酸鐵 之后 ，正磷酸鹽 和鐵離子相互反應，形成 難 溶解 的磷酸鐵鹽， 在形成 沉淀 之后 隨污泥 一起 排出 。 反應方程式如下： Fe2(SO4)3+2PO43=2FePO4↓ ＋ 3SO42 化 學法 主要 是 在 污水 里 添加 各種 化學 試劑，導致 水 里 溶解的磷酸根 形成 難溶性 的物質(zhì) ， 最后產(chǎn)生 沉淀 和 水 相互 分離 ，完成磷 的去除 。 生物法對 COD、 氨氮 有良好的去除效 果， 但對于除磷，則存在穩(wěn)定性差、效果不好，難以達 到 GB 一級B排放標準的工 藝特性，故常用化學法除磷與生物法聯(lián)合應用于工程 [14]。 病原微生物污染物的去除 污水廠 在二級處理之后 ， 水中 依然 具有很多 的致病 細菌， 如 寄生蟲卵、蛔蟲卵 以及 各種細菌 等 ， 按照 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》，污水 廠 的 出水 需要采取 消毒處理。 截至目前，常用的 消 毒方式 主要有加氯 法、 紫外線 法 以及 臭氧法 等。 在污水 進行 二級處理 之后 ， 添加 液氯 或者 含氯物質(zhì) 是加氯法的常用 方式 。加液氯是 現(xiàn)在污水廠 最為常用 的方式 ，其 優(yōu)點 在于 試劑 費用小、工藝 技術(shù) 可靠 、 作用 效果 明顯 。 但是 也有很大的缺陷 ： 加氯法 必須耗費較長的反應 時間， 通常 高于半個小時，所以 必須 投資建設面積 很大 的 反應 池 ，大大 提升 了建設 費用 ；氯氣 是劇毒 型 藥劑 ， 必須 用 高壓容器 進行 存儲， 具有 很大的危險性 ， 此外 ，還必須 投資建設氯庫 。含氯 試劑 主要 是 次氯酸 鈉 。 其投資 費用 比液氯多 一些 ，其他 方面 和 液氯 基本 類似 ， 通常應用在 中小 型污水 廠 。 大部分消毒劑不能滅殺的細菌，加入臭氧可以滅殺，主要得益于臭氧超強的氧化和礦化能力 。 臭氧消毒具有高效性 、 適應性強等特點 ， 出水無消毒劑殘留。臭氧作為一種高效的殺菌劑在多個領域有廣闊的應用前景 [15]。 但是臭氧消毒也存在一定的 缺點 ，生成制造 成本 高 、 耗電量 大 、 且 持續(xù)殺菌能力不足 ； 出水水質(zhì)的不斷變化對消毒作用 的 影響比較大 。 紫外線 消毒 工藝 是 最近 幾年中， 在消毒工藝里 發(fā)展 進步 最為迅速 的 。 近來 ，由于采用紫外線消毒具有不需投加任何化學藥劑 ， 不改變水的成分和結(jié)構(gòu) ， 消毒時間短 ， 殺菌范圍寬效果好的優(yōu)點 ， 國際上一些對細菌排放有嚴格要求的地區(qū) ，第四章 比選工藝方案論證 大多采用了紫外線消毒 [16]。 紫外線消 毒必須 投資 建造 消毒渠， 不必 投資建設 復雜的 接觸池， 從而 大大降低 了 用地面積以及前期 投資 費用 。 進水水質(zhì)分析 新世紀 以來， 水處理技術(shù) 的 發(fā)展 十 分 迅猛、 種類眾多 ， 主要 有 物化法以及生化法。通常來說， 城鎮(zhèn) 污水 廠 的 每日 處理 污水量很高 ， 采用 物化法 的 投入 成本比較高，因此 一般都是 使用生化法。污水廠 是否可以使用 生化法 ，是由 污水 廠的進水 水質(zhì) 決定 的 。西 區(qū) 污水 廠 的 進水水質(zhì) 各類數(shù)據(jù) 如下 ： BOD5/CODcr： BOD5/TN： BOD5/TP： 36 （ 1） BOD5/CODcr比值 在水污染監(jiān)測與控制體系中， BOD5和 CODcr作為廢水水質(zhì)監(jiān)測的 2項重要指標，被廣泛用來反映廢水有機污染程度，指導廢水處理設施的日常運行 [17]。 一般認為BOD5/CODcr ,BOD5/CODcr， BOD5/CODcr ，BOD5/CODcr 。 本次污水 廠 設計 BOD5/CODcr＝ 滿足規(guī)定，因此 能夠使用 生物 處理 法 ，由于比值相對較低，所以生化處理應采用先進成熟穩(wěn)定的工藝 并 采用相應的非常措施。 （ 2） C/TN 比值 碳源是影響生物反硝化速率和過程的重要因素，一般認為，當反硝化反應器污水的 BOD5/TN值 4～ 6 時，可認為碳源充足 [18]。 從理論上講， C/N≥ 行脫氮，但一般認為 C/N≥ 5才能進行有效脫氮。 本 次 項目 中 進水水質(zhì) C/N＝ ，符合 生物 除氮的規(guī)定 。 （ 3） BOD5/TP 生物除磷方法 能否在 污水處理工藝中適用主要借鑒 該 指標。 生物除磷主要取決于污水處理系統(tǒng)中除磷細菌所需要的發(fā)酵基質(zhì)的可獲得能量與必須去除的磷量的比值 ， 一般要求 BOD5/TP＞ 20[19]。 數(shù)值越高 ，除磷 的 效果 就 越好 。 本 次 項目 中 ， BOD5/TP＝ 36，滿足生物除磷的 規(guī)定。 總而言之，西區(qū)污水 廠 的進水情況 能夠 使用生物處理方式，同時 也能夠 使用生物脫氮除磷的工藝 。 第四章 比選工藝方案論證 常用二級污水處理工藝簡述及推薦 截至目前 ，污水 的 處理 工藝 發(fā)展 十分迅猛 、 各種工藝 品類 繁多 ， 活性污泥法長期以來 都 是污水處理中 應用最為 頻繁 的 處理 工藝 ， 然而 近些年來， 例如 ， 氧化溝法， A2/O 法 以及 SBR 法 等 多種處理 工藝在 全球 范圍內(nèi) 都有 廣泛 的 使用 ， 為了選擇最 適合本污水廠 的工藝， 需根據(jù)工藝特點及使 用條件， 將不適用于本污水廠的處理工藝排除后 ， 之后 對合適的工藝 方式 展開 對照 與 挑選 。 下文中 筆者將 對以上幾種處理 工藝進行簡單的 論述 。 普通活性污泥法 1914年 4月 3日， 英國兩個年輕衛(wèi)生工程師愛德華 ?阿登（ Ardern E)和威廉 ?洛克特 (Lockett WT)在曼 徹斯特大酒店舉行的化工學會年會上發(fā)表了《無需濾池的污水氧化試驗》一文，首次提出“活性污泥”的概念，標志著活性污泥法正式誕生 [20]。 這是 全世界范圍內(nèi) 應用最為廣泛 、使用時間最長的污水處理工藝 。 一般都是采用微生物的吸附去除 以及 代謝分解 作用來 除 去各種 污染物， 從而 完成 污水處理 的 設計要求 。 活性污泥法 的效果 可靠 ，出水質(zhì)量 較好 以及實際 經(jīng)驗 豐富 等 優(yōu)勢。在 國內(nèi) 很多 大型污水廠都 在使用 活性污泥法 ， 并且 基本 都 可以 保證 出水 的 質(zhì)量 。然而這類處理工藝不具備脫氮除磷的效果 ，出水 數(shù)值 不可以 滿足處理需求，因此不 使用 。 AB 法（ 二段暴氣法） AB法， 指的是 “吸附 氧化”的 水處理 法，在國內(nèi) 僅 有幾個污水 廠 正在使用 。其主要特點是 A段負荷高，抗沖擊能力強， B段進行低負荷“精加工”，保證出水水質(zhì)，非常適合于處理沖擊負荷大、濃度高的城市污水 。 與常規(guī)活性污泥法 、 普通二段活性污泥法相比 , 具有占地面積小 、 穩(wěn)定性高 、 出水水質(zhì)好等特點 [21]。 但由于 A段去除的有機物較多， BOD/N與 BOD/P的比值降低，不利于生物脫氮除磷，所以本工程不適用。 氧化溝工藝 1954年 ， 世界上第 1座氧化溝污水處理廠在荷蘭建立 ， 歷經(jīng)幾十年的發(fā)展 ，國外先后開發(fā) 了多種多樣的氧化溝工藝 [22]。 氧化溝 ， 全稱是 連續(xù)循環(huán) 式曝氣池，本質(zhì)上是使用活性污泥在一個前后 相連 的曝氣池 里 來回 流 動， 從而完成 污水 處理的工藝。 曝氣設備 只是 沿著 處理池 安裝一處或者 多 處，在 反應中起到 曝氣與 混合的 作用。 氧化溝 的 曝氣設備 在 排列上需要 特別注意 ， 盡量 使 氧氣 在 處理池 里 的 濃度呈現(xiàn)梯度改變 ， 在距離曝氣設備 最 遠的位置 ， 氧氣 濃度 通常 控制 在 第四章 比選工藝方案論證 下 ， 這樣就形成了缺 氧區(qū)。 氧氣、有機物以及氨氮在處理 池中的 濃度 也 呈現(xiàn) 出梯度變化，如此一來 ， 對 活性污泥的 絮凝 沉淀 以及 脫氮 除磷 等 都是非常 有效 地 。 氧化溝 的抗沖擊能力 很強 ， 這是由于 氧化溝的 水流量很大 ， 可以 快 速稀釋 流入處理池 中 的 污水。 所以 對 一些難去除 有機物 的 處理 效率很好 ， 不僅 達到 了 BOD與 SS 的去除 要求 ， 同時也完成 了 對脫氮除磷的設計 目的 ， 對比 普通活性污泥法 ，它的 出水質(zhì)量 剛哈 。因為這種 工藝的污泥 齡與 停留時間 都比較長 ， 在氧化溝中 能夠 徹底 去除掉 懸浮狀污染物 ， 同時污泥量 比較 少、效果 可靠 ， 只需要 投資 設立濃縮池，減少 了污泥消化池的 投資 ， 降低了前期 建筑 費用，精簡 了 處理 流程 。 氧化溝工藝操作簡便 ， 具有穩(wěn)定的處理效果 ， 特別是在運行可靠性和脫氮方面具有獨特的優(yōu)勢 [23]。 氧化溝 處理工藝早在 上世紀 七十 年代 就已經(jīng)十分 成熟 ， 截至目前 ， 全球范圍內(nèi)已 有 上千座開始 運行 工作 的 氧化溝 處理工藝的污水 廠。 在 我國 ，氧化溝 處理工藝也逐漸 成熟起來 ， 因為 氧化溝 處理 工藝的優(yōu)勢所在，在我國目前 已經(jīng) 建成 了 幾十座氧化溝 處理 工藝 的污水廠，而且 運行 工作情況 都十分 良好。 現(xiàn)如今 ，很多 正在 施工 的污水 廠 都是 運用 氧化溝 處理 工藝 。 截至目前 ，氧化溝 處理工藝的類型 也 可謂 品種繁多 ，有合建式 ， 三溝式，還有 兩溝式。 但是氧化溝工藝由于池型和曝氣方式原因占地面積較大，故本工程不適用。 序批式活性污泥法（ SBR 法） 間歇式活性污泥法又稱序批式活性污泥 處理法 ， 英文簡稱 SBR[24]。 它的主體構(gòu)筑物是 SBR反應池， 它最根本的特點是處理工序不是連續(xù)的 ， 而是間歇的 、 周期性的 ， 污水一批一批地順序經(jīng)過進水 、 曝氣 、 沉淀 、 排水 ， 然后又周而復始 [25]。污水 在流入 SBR反應池 之后， 在池 里 完成反應、沉降、分離、去泥 等 多個 流程 ，最大程度 的縮減了反應 流程， SBR處理 法 集合 了 分配、沉淀、反應、沉降等多個流程 于一體，污水周期 性的 流入 反應 池里，在活性污泥的處理 之后 充分 凈化， 在經(jīng)過污泥 沉淀 之 后，上清液 流過潷水設備 流 出 ， 每種 工序 都 是 嚴格 根據(jù) 時間分布的， SBR處理 工藝 主要 適用在 小型污水廠 ， 但是 ， 中型污水廠 有時也會 使用這種處理工藝。這種處理 工藝 的 抗 沖擊能力 強 ，可以 處理 高濃度 的 污水 ，工作方式多種多樣 ， 用地 面積 小，處理流程較少等多重 優(yōu)勢 。 不足在于必須 有 很好 的自動化 管理 技術(shù)，在處理 流程 中需要 多次開啟關(guān)閉 檢測 與 控制 的設備 、 無法 使用 人工控制；同時多種 設備的空閑 率比較高，處理池較大 ， 因為投資控制花費 較大 ，因此 不 適用于 大 型污水 廠。 在世界 其他國家 ， 例如 ， 美國、日本以及歐洲 等多個國 家新建的中小型污水廠 都已經(jīng) 開始 運用 SBR 處理 工藝， 同時 在環(huán)境 保護 與 經(jīng)濟 投資 等多個 方面都獲得了不錯的效果，日本排水管理 集團 還編寫 了《 SBR 管理 運行 指導書》，規(guī)范 全國第四章 比選工藝方案論證 的 SBR 處理 工藝的 專業(yè) 設計， 大大促進了 SBR處理 工藝 在世界 范圍內(nèi)的 使用 和 發(fā)展 。 SBR 水處理工藝有很多種 不同形式 ，我們常用的主要有 ICEAS 以及 DATIAT等，使用 ICEAS處理 工藝的 大型 污水廠有 昆明市第三、第四污水廠， 使用 采 ATIAT處理 工藝的 大型 污水廠 有天津污水廠 ， 目前使用 SBR 處理工藝的中小型污水廠數(shù)量眾多 ，分布范圍廣 。 但是也因為其運行方式，存在對自控要求較高且設備閑置率較高等缺點，故 本工程不推薦此工藝。 A2/O 工藝 隨著水體 “ 富營養(yǎng)化 ” 現(xiàn)象的日益 嚴重 ， 使得從前僅以去除 BOD、 SS為目標的污水處理廠必須具有脫氮除磷的功能 [25]。 A2/O工藝 是美國的一些專家于 20世紀70年代在 AO脫氮工藝基礎上開發(fā)，由厭氧段 、 缺氧段 、 好氧段構(gòu)成的同步脫氮除磷工藝 [26]。 這個工藝對比于上述工藝最突出 的優(yōu)勢在于， 能夠 預防 水體 的富營養(yǎng)化，進一步 保護了水體 水質(zhì) 安全 ， 在全球 新型 的污水廠 設計 中 得到了廣泛的使用 。 在這個 處理 工藝 里 ， BOD COD、 SS 包括 多種 形式 存在 的氮和 磷 都可以 被去除掉 。 在 A2/O 運行 體系里 ， 活性污泥 里 的 細菌 群落 主要是硝化菌、反硝化菌以及聚磷菌 。 在好氧條件 下， 硝化細菌 把 污水 里的有機氮轉(zhuǎn)換 成為 的氨氮，在 經(jīng)過硝化作用，氨氮 轉(zhuǎn)化成為 硝酸鹽； 在缺氧條件下，回流溶液 里 的硝酸鹽又在 反硝化細菌 的 反硝化作用下轉(zhuǎn)變 成為 氮氣排放到空氣 中 ， 從而 完成 脫氮的效果；與此同時 ， 聚磷菌 在厭氧條件下 ， 吸收 容易分解 的有機物 排放磷，但是 在 好氧條件下 ，聚磷菌 大量 吸收磷 ， 吸收量遠遠高于 厭氧 條件 下 排放出 的磷 ， 最后通過污泥把磷去除 掉 。 A2/O 工藝特點 （ 1） A2/O 工藝 需要三類基本 條件， 也就是 厭氧、缺氧以及 好氧 ，每種類別的微生物 在 不同的環(huán)境條件 下發(fā)揮著各自的功能以達到同時去除氮磷和有機物的功能 。 （ 2） 和 其他能夠 同時完成脫氮除磷與除去 有機物的 水處理 方案 對比 ， A2/O處理 工藝的周期時間最短，處理 流程也 最為 簡單 可行 。 （ 3） 絲狀菌 在厭氧 — 缺氧 — 好氧 三種環(huán)境下 不會大量繁殖， SVI 值較小，一般 不超過 100， 發(fā)生 污