【導(dǎo)讀】第三章污水處理廠建設(shè)規(guī)模及處理程度的確定.............28

　　

【正文】 根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)，確定本工程處理程度見(jiàn)表 33。 污水處理程度表 表 33 水 質(zhì) 類(lèi) 別 BOD5 COD SS TN NH3N PO4—P 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)（ mg/L） 120 250 150 45 30 4 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)（ mg/L） ≤20 ≤60 ≤20 ≤20 ≤ 8 ≤ 1 處理程度（ %） ≥83 ≥76 ≥87 ≥56 ≥73 ≥ 75 第 四 章 污水處理廠工藝設(shè)計(jì)方案的選擇 污水處理工藝 作為市政基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分和水污染控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié) , 城市污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)行意義重大。由于污水處理廠工程的建設(shè)和運(yùn)行不 但耗資較大 ,而且受多種因素的制約和影響，其中處理工藝方案的優(yōu)化選擇對(duì)確保污水處理廠的運(yùn)行效果和降低運(yùn)行費(fèi)用最為關(guān)鍵，因此有必要根據(jù)確定的標(biāo)準(zhǔn)和一般原則，從總體優(yōu)化的觀念出發(fā)，結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)模、污水水質(zhì)特性以及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件和要求，選擇切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)合理的處理工藝方案，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后 ,優(yōu)選出最佳的總體工藝方案和實(shí)施方式。 陽(yáng)江市 城南 污水處理廠工藝方案確定將遵循以下的選擇原則： 認(rèn)真貫徹國(guó)家關(guān)于環(huán)境保護(hù)的方針和政策，使設(shè)計(jì)符合國(guó)家的有關(guān)法規(guī)、規(guī)范。經(jīng)處理后排放的污水水質(zhì)符合國(guó)家和地方的有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定， 符合環(huán)境影響評(píng)價(jià)的要求。 在 陽(yáng)江市 城區(qū) 城市總體規(guī)劃的指導(dǎo)下進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。 積極穩(wěn)妥地引進(jìn)、采用先進(jìn)的污水處理和污泥處理的新工藝、新技術(shù)和新材料。 優(yōu)先采用集約度高的污水處理工藝，以便實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，以利于污水處理廠的分期建設(shè)和擴(kuò)展。 采用處理效果穩(wěn)定，工藝流程先進(jìn)、成熟、可靠、簡(jiǎn)潔，運(yùn)行管理方便的處理工藝。 采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，降低污水處理廠的能耗及運(yùn)行成本。 為了提高污水處理廠的管理水平，實(shí)現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)代化管理，充分考慮我國(guó)國(guó)情，采用先進(jìn)、可靠的自動(dòng)化控制技術(shù)及儀表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以 保證污水 處理工藝運(yùn)行在最佳狀態(tài)，盡可能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 充分利用現(xiàn)有地形，對(duì)污水處理廠總圖合理布局，盡量減少占地。 選擇合適的污水處理工藝，不僅可以降低工程投資，還有利于污水處理廠的運(yùn)行管理以及減少污水處理廠的常年運(yùn)行費(fèi)用，保證出廠污水水質(zhì)。 根據(jù)上一章對(duì)污水水質(zhì)的分析，本工程要求的污水處理程度較高，對(duì) BOD SS、 NH3N、 TN、 PO4P 去除率要求分別達(dá)到 83%、 87%、 73%、 56%和 75%以上，因此，應(yīng)考慮除磷脫氮二級(jí)生化污水處理工藝。本工程的污水處理工藝選擇充分考慮污水量和污水水質(zhì)以及經(jīng)濟(jì)條件 和管理水平，優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟處理工藝。下面將對(duì)各種工藝的特點(diǎn)進(jìn)行論述，以便選擇切實(shí)可行的方案。 常規(guī)的二級(jí)處理工藝 根據(jù) 我國(guó)現(xiàn)行《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB500142020)， 污水處理廠的處理效率見(jiàn)表 41。 污 水 處 理 廠 的 處 理 效 率 表 41 處理級(jí)別 處理方法 主要工藝 處理效率（ %） SS BOD5 一級(jí)處理 沉淀法 沉淀 4055 2030 二級(jí)處理 生物膜法 初次沉淀、生物 膜法、二次沉淀 6090 6590 活性污泥法 初次沉淀、曝氣、二次沉淀 7090 6595 從表 41 可見(jiàn)，二級(jí)活性污泥法的處理效率最高，但常規(guī)二級(jí)處理工藝僅能有效地去除 BOD COD 和 SS，而對(duì)氮的去除僅為 10～ 20%，磷的去除率僅為 12～ 19%， 本工程對(duì)磷和氮的去除要求較高，必須采取污水除磷脫氮工藝。 在常規(guī)二級(jí)活性污泥法中，不同的污染物是以不同的方式去除的。 ? SS的去除 污水中 SS 的去除主要靠沉淀作用。污水中的無(wú)機(jī)顆粒和大直徑的有機(jī)顆粒靠自然沉淀作 用就可去除，小直徑的有機(jī)顆?？课⑸锏慕到庾饔萌コ?，而小直徑的無(wú)機(jī)顆粒（包括尺度大小在膠體和亞膠體范圍內(nèi)的無(wú)機(jī)顆粒）則要靠活性污泥絮體的吸附、網(wǎng)絡(luò)作用，與活性污泥絮體同時(shí)沉淀被去除。 污水廠出水中懸浮物濃度不僅涉及到出水 SS指標(biāo)，出水中的 BODCOD 等指標(biāo)也與之有關(guān)。這是因?yàn)榻M成出水懸浮物的主體是活性污泥絮體，其本身的有機(jī)成分就很高，因此較高的出水懸浮物含量會(huì)使得出水的 BOD COD、氮、磷均增加。因此，控制污水廠出水的 SS 指標(biāo)是最基本的，也是很重要的。 為了降低出水中的懸浮物濃度，應(yīng)在工程中采取適當(dāng) 的措施，例如采用適當(dāng)?shù)奈勰嘭?fù)荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能、采用較小的二次沉淀池表面負(fù)荷、采用較低的出水堰負(fù)荷、充分利用活性污泥懸浮層的吸附網(wǎng)絡(luò)作用等。在污水處理方案選用合理、工藝參數(shù)取值合適和單體設(shè)計(jì)優(yōu)化的條件下，完全能夠使出水 SS指標(biāo)達(dá)到 20mg/L以下。 ? BOD5的去除 污水中 BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代謝作用，然后對(duì)污泥 與水進(jìn)行分離來(lái)完成的。 活性污泥中的微生物在有氧的條件下將污水中的一部分有機(jī)物用于合成新的細(xì)胞，將另一部分有機(jī)物進(jìn)行分解代謝以便獲得細(xì)胞 合成所需的能量，其最終產(chǎn)物是 CO2和 H2O 等穩(wěn)定物質(zhì)。在這種合成代謝與分解代謝的過(guò)程中，溶解性有機(jī)物（如低分子有機(jī)酸等易降解有機(jī)物）直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用，而非溶解性有機(jī)物則首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用。由此可見(jiàn)，微生物的好氧代謝作用對(duì)污水中的溶解性有機(jī)物和非溶解性有機(jī)物都起作用，并且代謝產(chǎn)物是無(wú)害的穩(wěn)定物質(zhì)，因此，可以使處理后污水中的殘余 BOD5濃度很低。根據(jù)國(guó)外有關(guān)設(shè)計(jì)資料，在污泥負(fù)荷為 BOD5/ 以下時(shí)，就很容易使得出水 BOD5保持在 20mg/L以 下。 ? COD的去除 污水中 COD去除的原理與 BOD5基本相同。 污水廠出水中的剩余 COD，即 COD 的去除率，取決于原污水的可生化性，它與城市污水的組成有關(guān)。 對(duì)于那些主要以生活污水及其成分與生活污水相近的工業(yè)廢水組成的城市污水，這種城市污水的 BOD5/COD 比值往往接近 甚至大于 ，其污水的可生化性較好，出水 COD 值可以控制在較低的水平。而成分主要以工業(yè)廢水為主的城市污水，或 BOD5/COD 比值較小的城市污水，其污水的可生化性較差，處理后污水中剩余的 COD 會(huì)較高，要 滿足出水 COD≤ 60mg/L有一定的難度。 陽(yáng)江市城南污水處理廠進(jìn)水 BOD5/COD比值為 , 污水的可生化性較好，采用二級(jí)處理工藝完全能使出水 COD≤ 60mg/L。 污水 除磷 工藝 污水除磷主要有生物除磷和化學(xué)除磷兩大類(lèi)。對(duì)于城市污水一般采 用生物除磷為主，必要時(shí)輔以化學(xué)除磷，以確保出水的磷濃度在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。 化學(xué)除磷 化學(xué)除磷主要是向污水中投加藥劑，使藥劑與水中溶解性磷酸鹽形成不溶性磷酸鹽沉淀物，然后通過(guò)固液分離將磷從污水中去除。固液分離可單獨(dú)進(jìn)行，也可與初沉污泥和二沉污泥的 排入相結(jié)合。按工藝流程中化學(xué)藥劑投加點(diǎn)的不同，化學(xué)沉淀除磷工藝可分為前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三種類(lèi)型。前置沉淀的藥劑投加點(diǎn)是初沉池前，形成的沉淀物與初沉污泥一起排除；同步沉淀的藥劑投加點(diǎn)設(shè)在曝氣池中、曝氣池出水處或在二沉池的進(jìn)水處，形成的沉淀物與剩余污泥一起排除；后置沉淀的藥劑投加點(diǎn)設(shè)在二沉池之后的混合池中，形成的沉淀物通過(guò)另設(shè)的固液分離裝置進(jìn)行分離。 化學(xué)除磷的藥劑主要有鐵鹽、鋁鹽和石灰。 以硫酸鋁和三氯化鐵、硫酸亞鐵混凝劑為例，金屬鹽與水中的磷酸鹽的反應(yīng)可以表示如下： 硫酸亞鐵混凝： 3Fe2++2PO43=Fe3(PO4)2↓ 三氯化鐵混凝： 主反應(yīng)： FeCl3+PO43→ FePO4↓ +3Cl 副反應(yīng)： 2FeCl3+3Ca(HCO3)2→ 2Fe(OH)3↓ +3CaCl2+6CO2 硫酸鋁混凝： 主反應(yīng) :Al2(SO4)3 14H2O+2PO43→ 2AlPO4+3SO42+14H2O 副反應(yīng) :Al2(SO4)3 14H2O+6HCO3→ 2Al(OH)3 ↓ +3SO42+6CO2+14H2O 可見(jiàn)，鐵鹽和鋁鹽均能與磷酸根離子 (PO43) 作用生成難溶性的沉淀物，通過(guò)去除這些難溶性 沉淀物去除水中的磷。 按照德國(guó)規(guī)范 ATVA131 的規(guī)定 ,一般去除 1kg 磷需要投加 鐵 或 鋁。對(duì)特定的污水，金屬鹽投加量需通過(guò)試驗(yàn)確定，進(jìn)水 TP濃度和期望的除磷率不同，相應(yīng)的投加量也不同。 化學(xué)除磷方法的產(chǎn)泥量將增加，僅由沉淀劑與磷酸根和氫氧根結(jié)合生成的干泥量為 ，除此之外，還要考慮附帶的其它沉淀物，因此，在實(shí)際應(yīng)用中按每千克用鐵量產(chǎn)生 污泥或每千克用鋁量產(chǎn)生 。 在初沉池投加化學(xué)藥劑，初沉池產(chǎn)泥量將增加 50～ 100%，如設(shè)后續(xù)生物處理，則全廠污泥量增加 60～ 70%；在二沉池投藥，活性污泥量增加 35～ 45%，全廠污泥量將增加 10～ 25%。因此，化學(xué)藥劑的投加使沉淀污泥的產(chǎn)量增加、濃度降低、污泥體積增大，使污泥處理的難度增加。采用化學(xué)除磷時(shí)還應(yīng)考慮污泥處理與處置的費(fèi)用。 生物除磷基本原理 國(guó)外從六十年代開(kāi)始系統(tǒng)地進(jìn)行了除磷的物化處理方法研究，結(jié)果認(rèn)為物化法的缺點(diǎn)是耗藥量大、污泥多、運(yùn)行費(fèi)用高等。因此，城市污水廠一般不推薦采用。從七十年代以來(lái)，國(guó)外開(kāi)始研究并逐步采用活性污泥法生物除磷。我國(guó)從八十年代開(kāi)始研 究生物除磷技術(shù)，在八十年代后期逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化流程。目前，常用的生物除磷工藝有 A/O 法、氧化溝法等。 ? 生物除磷基本原理 生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放出體內(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生能量用以吸收快速降解有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化為 PHB（聚β羥丁酸）儲(chǔ)存起來(lái)。當(dāng)這些聚磷菌進(jìn)入好氧條件時(shí)就降解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHB 產(chǎn)生能量，用于細(xì)胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達(dá)到除磷的目的。 影響生物除磷的因素是要有厭氧條件（ DO=0），同時(shí)要有可快速降解的有機(jī) 物，即 BOD5/P比值恰當(dāng)。同時(shí)，希望含磷污泥盡快排出系統(tǒng)，以 免污泥中的磷又返回到液體中。 按照上述原理，要進(jìn)行除磷，必須具備厭氧 /好氧過(guò)程，若在生物脫氮系統(tǒng)前再設(shè)置一個(gè)厭氧池，這樣就形成 A/O 系統(tǒng)，即厭氧 —— 好氧系統(tǒng)。 根據(jù) 陽(yáng)江 市污水處理廠的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和要達(dá)到的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，本工程最合適的處理工藝是生物除磷工藝，在滿足生物除磷要求的前提下， BOD COD和 SS的去除都可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求。 ? 本工程采用生物除磷工藝的可行性 BOD5： N： P 的比值是影響生物除磷的重要因素 ，磷的去除率隨著B(niǎo)OD5/P比值的增加而增加。 從理論上講， BOD5/N 才能有效地進(jìn)行脫氮，實(shí)際運(yùn)行資料表明，BOD5/N3 時(shí)才能使反硝化正常運(yùn)行。在 BOD5/N=4～ 5 時(shí)，氮的去除率大于 60%，磷的去除率也可達(dá) 60%左右。 對(duì)于生物除磷工藝，要求 BOD5/P≥ 30，且 BOD5/N≥ 4。 本工程進(jìn)水 BOD5/N=4， BOD5/P=30，能滿足生物除磷工藝對(duì)碳源的要求。因此，本工程采用生物除磷工藝是可行的。 實(shí)際上，生物脫氮除磷工藝對(duì) BOD5： N： P 的要求是指進(jìn)入曝氣池的污水水質(zhì)，而不是指原污水水 質(zhì)。因?yàn)樵谠O(shè)有初沉池的情況下，其比值會(huì)有所變化。 按照我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范，城市污水處理廠設(shè)初次沉淀池的停留時(shí)間宜為～ ，初次沉淀池對(duì) BOD5去除率為 20～ 30%（見(jiàn)表 31）。德國(guó)排水規(guī)范（ ATV A131 ）中給出了不同停留時(shí)間的沉淀池對(duì)污染物的去除率，見(jiàn)表 42。 淀池對(duì)污染物的去除率 表 42 項(xiàng) 目 停 留 時(shí) 間 ～ ～ BOD5 % % % COD % % % SS % % % N % % % P % % % 本工程若設(shè)初沉池，則經(jīng)過(guò)初沉池沉淀之后的污水（即進(jìn)入曝氣池的污水）的 BOD5/N和 BOD5/P值見(jiàn)表 43。 初沉池出水 BOD5/N 和 BOD5/P 值 表 43 停 留 時(shí) 間（ h） BOD5/N BOD5/P ～ 48 ～ 43 38 將表 43 中 BOD5/N和 BOD5/P 值與污水廠進(jìn)水的比值進(jìn)行比較 ，可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于不同停留時(shí)間的初沉池，其出水 BOD5/N和 BOD5/P值均下降，初沉池停留時(shí)間越長(zhǎng) ， 比值下降越多。設(shè)初沉池對(duì)脫氮除磷不利。因此，本工程不設(shè)初次沉淀池。 污水生物脫氮除磷工藝 目前，用于城市污水處理具有一定脫氮除磷效果的污水處理工藝可以分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)為按空間進(jìn)行分割的連續(xù)流活性污泥法；第二類(lèi)為按時(shí)間進(jìn)行分割的間歇式活性污泥法。 ? 按空間分割的連續(xù)流活性污泥法 按空間分割的連續(xù)流活性污泥法是指各種功能在不同的空間（不同的池子）內(nèi)完成。目前，較成熟的 工藝有： A2/O法、氧化溝法和 AB法。 ① 傳統(tǒng) A2/O法 傳統(tǒng) A2/O法即厭氧 缺氧 好氧活性污泥