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【正文】 45 5 南漳縣污水處理廠工程 方案論證 25 （ 3） 污水處理廠設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)確定 鑒于 湖北省 南漳 縣 生活污水 與 工業(yè)廢水水質(zhì)及水量 ，參考規(guī)范數(shù)據(jù)及湖北省類似城市的水質(zhì)指標(biāo)， 設(shè)計 污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)如下（表47）： 表 47 設(shè)計進(jìn)水水質(zhì) (單位 :除 PH外，均為 mg/L) 項目 PH BOD5 CODcr SS TN NH3N TP 進(jìn)水水質(zhì) 6～ 8 120 240 160 25 20 3 污水處理廠 廠址比選 污水處理廠廠址的選擇與城市總體規(guī)劃、污水管網(wǎng)的布局、污水的走向、地形地貌及處理后污水的出路等因素均有密切的關(guān)系。根據(jù)湖北省南漳縣城市布局規(guī)劃及現(xiàn)狀，初選了 2 個 廠址作比選。 廠址一：根據(jù)南漳縣規(guī)劃總體規(guī)劃，污水處理廠廠址選在城關(guān)鎮(zhèn)三里橋附近。 廠址二 : 青龍灣大道與護(hù) 城渠交界處，水鏡路南 側(cè)。 受南漳縣城區(qū)規(guī)劃限制，可供選擇的場地不多，兩處選址均處在夏季主導(dǎo)風(fēng)向的 下 風(fēng)向，都具有地形地貌較簡單、地形平坦，工程地質(zhì)條件較好等優(yōu)點。其中廠址一所選地勢較低，緊鄰 蠻 河，利于尾水排放，周圍空地較多利于二期擴(kuò)建。但污水管道較長。廠址二相對于污水收集南漳縣污水處理廠工程 方案論證 26 管道長度比較短，但所選地勢較高，不利于污水收集，且距離城區(qū)較近，周圍單位、居民相對密集，不利于二期擴(kuò)建。綜合各 方面條件來看，推薦廠址一為南漳縣污水處理廠廠址。 表 48 各方案優(yōu)缺點比較 方案 優(yōu)點 缺點 廠址一 1. 地勢較低，距城區(qū)較遠(yuǎn)，緊鄰民建渠，利于尾水排放。周圍空地較多利于二期擴(kuò)建。 2. 無不利環(huán)境因素。 3.。符合城市總體規(guī)劃。 。 廠址二 1. 污水收集管道較短。 1. 不符合城市總體規(guī)劃。 2. 距離城區(qū)較近，周圍單位、居民相對密集，不利于二期擴(kuò)建 . 污水處理工藝論證 污水處理工藝的選擇應(yīng) 根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)、處理程度要求、用地面積和工程規(guī)模等多因素綜合考慮，合理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行管理以及減少污水處理廠的常年運行費用，又保證了出廠水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。 根據(jù)國內(nèi)外城市污水處理廠運轉(zhuǎn)經(jīng)驗，活性污泥法處理城市污水是最經(jīng)濟(jì)有效的，因而得到廣泛應(yīng)用。但常規(guī)活性污泥工藝僅能有效地去除 BOD COD、 SS，而對氮、磷的去除是有一定的限度的，僅從剩余污泥中排除氮和磷，氮的去除率約為 20～ 30%，磷的去除率約為 10～20%。 南漳縣污水處理廠工程 方案論證 27 根據(jù)第 4 章的說明，污水處理廠處理工藝須采用二級生物處理 方案。對于 SS、 BOD CODCr 三項指標(biāo)，一般的二級生物處理工藝均能達(dá)到本工程所需要的去除率；對 NH3?N 及 TP 的去除率要求較高，對 TN 也要求達(dá)到較高的去除率，因此本工程須采用具有脫氮除磷功能的處理工藝。 污水處理工藝的選用是與污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)和要求達(dá)到的處理效率密切相關(guān)的，因此首先需要分析進(jìn)水水質(zhì)的技術(shù)性能及各種污染物的去除機理和所能達(dá)到的去除程度。 一、進(jìn)水水質(zhì)的技術(shù)性能分析 污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)技術(shù)性能指標(biāo)見表 49。 表 49 污水廠進(jìn)水水質(zhì)技術(shù)性能指標(biāo) 對進(jìn)水水質(zhì)分析如下： ① BOD5/CODCr 比值 污水 BOD5/CODCr 值是判定污水可生化性的最簡便易行和最常用的方法。一般認(rèn)為 BOD5/CODCr＞ 可生化性較好， BOD5/CODCr＞ 可生化， BOD5/CODCr＜ 較難生化， BOD5/CODCr＜ 0. 25 不易生化。 項 目 比 值B O D 5 /CO D Cr B O D 5 /T N B O D 5 /T P 南漳縣污水處理廠工程 方案論證 28 南漳縣污水處理廠 進(jìn)水水質(zhì) BOD5 = 120 mg/L， CODCr = 240 mg/L，BOD5/CODCr=120/240=，表明 南漳縣污水處理廠 可以采用生化處理工藝，并且 可生化性較好。 ② BOD5／ TN（即 C/N）比值 C/N 比值 是判別能否有效脫氮的重要指標(biāo)。從污水處理廠的運行經(jīng)驗表明，當(dāng) C/N≥ 能進(jìn)行脫氮， C/N≥ 才能進(jìn)行有效脫氮。 本工程進(jìn)水水質(zhì) C/N=120/25=，能滿足生物脫氮要求。 ③ BOD5／ TP 比值 該指標(biāo)是鑒別能否生物除磷的主要指標(biāo)。生物除磷是活性污泥中除磷菌在厭氧條件下分解細(xì)胞內(nèi)的聚磷酸鹽同時產(chǎn)生 ATP，并利用 ATP 將廢水中的脂肪酸等有機物攝入細(xì)胞，以 PHB（聚 β羥基丁酸）及糖原等有機顆粒的形式貯存于細(xì)胞內(nèi)，同時隨著聚磷酸鹽的分解，釋放磷；一旦進(jìn)入好氧環(huán)境，除磷菌又可利用聚 β羥基丁 酸氧化分解所釋放的能量來超量攝取廢水中的磷，并把所攝取的磷合成聚磷酸鹽而貯存于細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)沉淀分離，把富含磷的剩余污泥排出系統(tǒng)，達(dá)到生物除磷的目的。進(jìn)水中的 BOD5 是作為營養(yǎng)物供除磷菌活動的基質(zhì)，故 BOD5／ TP 是衡量能否達(dá)到除磷的重要指標(biāo)，一般要求該值要大于 20，比值越大，生物除磷效果越明顯。 分析本工程進(jìn)水水質(zhì)， BOD5／ TP = 120 / 3 = ，完全可以采用生物除磷工藝。 綜上所述， 南漳縣 三里橋 污水處理廠 進(jìn)水水質(zhì)不僅適宜于采用二級生化處理工藝，而且可以采用生物脫氮除磷工藝。 南漳縣污水處理廠工程 方案論證 29 二、污染物去除 基理 在采用生物脫氮除磷的活性污泥工藝中，不同的污染物是以不同的方式去除的。 ① SS 的去除 污水中 SS 的去除主要靠沉淀作用。污水中的無機顆粒和大直徑的有機顆粒靠自然沉淀作用就可去除；小直徑的有機顆粒，靠微生物的降解作用去除，而小直徑的無機顆粒（包括尺度大小在膠體和亞膠體范圍內(nèi)的無機顆粒）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 BODCODCr、 TP 等指標(biāo)也與之有關(guān)。因為組成出水懸浮物的主要成分是活性污泥絮體，其本身的有機成 份就高，而有機物本身就含磷，因此較高的出水懸浮物含量會使得出水的 BOD CODCr 和 TP 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。 ② 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，然后通過泥水分離來完成的。 活性污泥中的微生物在有氧條件下，將污水中的一部分有機物用于合成新的細(xì)胞 ,將另一部分有機物進(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)，其實質(zhì)是將液相的有機污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為固相物質(zhì)，表現(xiàn)為活性污泥量的增長。 ③ COD 的去除 污水中 COD 去除的原理與 BOD5 基本相同，污水廠出水中剩余的南漳縣污水處理廠工程 方案論證 30 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)。 南漳縣污水處理廠 進(jìn)水的 BOD5/COD＞ ，可進(jìn)行生化處理，采用二級處理工藝完全可使出水 COD≤ 50mg/L。 ④ N 的去除 污水處理工程一般采用生物脫氮的方法實現(xiàn) N 的去除。 氮是蛋白質(zhì)不可缺少的組成部分，因此廣泛存在于城市污水之中。在有機物被氧化的同時，污水中的有機氮也被氧化成氨氮，在溶解氧充足、泥齡較長的情況下，進(jìn)一步被氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，通常稱之為硝化 過程。經(jīng)過好氧生物處理后的污水，其中大部分的凱氏氮都被氧化成為硝酸鹽（ NO3?N），反硝化菌在溶解氧濃度極低或缺氧情況下可以利用硝酸鹽中氮作為電子受體，氧化有機物，將硝酸鹽中的氮還原成氮氣（ N2），從而完成污水的脫氮過程，通常稱之為反硝化過程。 按照上述原理，可組成缺氧池和好氧池，即所謂 A/O 系統(tǒng)， A/O 系統(tǒng)設(shè)計中需控制的主要參數(shù)就是足夠的污泥齡和進(jìn)水的 C/N 比。 南漳縣 三里橋 污水處理廠 進(jìn)水總氮濃度為 25mg/L，要求出水氨氮濃度小于 8mg/L，對出水氨氮去除率較高，同時對出水總氮也要求達(dá)到一定的去除率，因 此本工程需要采用脫氮工藝。 ⑤ P 的去除 污水除磷主要有生物除磷和化學(xué)除磷兩大類。城市污水采用生物除磷為主，必要時輔以化學(xué)除磷作為補充，以確保出水磷濃度滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，并盡可能地減少加藥量，降低處理成本。 生物除磷是污水中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放出體內(nèi)南漳縣污水處理廠工程 方案論證 31 的磷酸鹽，產(chǎn)生能量用以吸收快速降解有機物，并轉(zhuǎn)化為 PHB（聚 β 羥丁酸）儲存起來。當(dāng)這些聚磷菌進(jìn)入好氧條件下時就降解體內(nèi)儲存的 PHB產(chǎn)生能量，用于細(xì)胞的合成和吸磷，形成高濃度的含磷污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達(dá)到除磷的目的。生物除磷的優(yōu)點在于 不增加剩余污泥量，處理成本較低。缺點是為了避免剩余污泥中磷的再次釋放，對污泥處理工藝的選擇有一定的限制。 據(jù)資料介紹，在厭氧段釋放 1 mg 的磷吸收儲存的有機物，經(jīng)好氧分解后產(chǎn)生的能量用于細(xì)胞合成、增殖，能夠吸收 2～ mg 的磷。因此磷的吸收取決于磷的釋放，而磷的釋放取決于污水中存在的可快速降解的有機物的含量，一般來說，這種有機物與磷的比值越大，降磷效果越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量為 ～ 2 %，采用生物除磷工藝的剩余活性污泥中磷的含量可以達(dá)到傳統(tǒng)活性污泥法的 2～ 3 倍，在設(shè)計中往往采用 4 %。 生物除磷工藝的前提條件是聚磷菌必須在厭氧條件下受到抑制，而后進(jìn)入好氧階段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的處理工藝必須在曝氣池前設(shè)置厭氧段。 根據(jù)污水處理廠進(jìn)水含磷量和出水含磷要求，磷的去除率要求達(dá)25%，出水含磷量為 mg/L，需要采用生物除磷工藝．污水處理廠進(jìn)水BOD5/COD=，污水可進(jìn)行生化處理； BOD5/P=，滿足生物除磷工藝對碳源的要求，因此，本工程采用除磷工藝是可行的。 三、常用生物脫氮除磷工藝論述 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分 為兩大類：第一類為按空間進(jìn)行分割的連續(xù)流活性污泥法；第二類為按南漳縣污水處理廠工程 方案論證 32 時間進(jìn)行分割的間歇式活性污泥法。 （一）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內(nèi)完成。目前，較成熟的工藝有： A/A/O 法、氧化溝法和 AB 法。 1． A/A/O 法 ① 傳統(tǒng) A/A/O 法 傳統(tǒng) A/A/O 法即厭氧－缺氧－好氧活性污泥法。 A/A/O 工藝是通過厭氧和好氧、缺氧和好氧交替變化的環(huán)境完成除磷脫氮反應(yīng)。在厭氧條件下，回流污泥中的聚磷菌受到抑制，只能釋放體內(nèi)的磷酸鹽獲取能量，以吸收污水中的可快速生化 降解的溶解性有機物來維持生存，并在細(xì)胞內(nèi)將有機物轉(zhuǎn)化成聚 β 羥丁酸（ PHB）貯存起來。在這個過程中完成了磷的厭氧釋放；在缺氧條件下，反硝化菌利用污水中的有機碳作為電子供體，以硝酸鹽作為電子受體進(jìn)行 “無氧呼吸 ”，將回流液中硝態(tài)氮還原成氮氣釋放出來，完成反硝化過程；而在好氧條件下，一方面聚磷菌將體內(nèi)的 PHB 進(jìn)行好氧分解，釋放的能量用于細(xì)胞合成、增殖和吸收污水中的磷合成聚磷酸鹽，隨剩余污泥排出系統(tǒng)，從而實現(xiàn)污水的除磷，另一方面硝化菌把污水中的氨氮氧化成硝酸鹽；再向缺氧池回流，為脫氮作好必要的準(zhǔn)備。 A/AO 工藝的特 點是把除磷、脫氮和降解有機物三個生化過程結(jié)合起來，在厭氧和缺氧段為除磷和脫氮提供各自不同的反應(yīng)條件，在最后的好氧段為三個指標(biāo)的處理提供了共同的反應(yīng)條件。這就能夠用簡單的流程，盡量少的構(gòu)筑物，完成復(fù)雜的處理過程，給工程實施創(chuàng)造方便條件。 本工藝在系統(tǒng)上是最簡單的同步除磷脫氮工藝，總水力停留時間小南漳縣污水處理廠工程 方案論證 33 于其它同類工藝，在厭氧（缺氧）、好氧交替運行的條件下可抑制絲狀菌繁殖，克服污泥膨脹， SVI 值一般小于 100，有利于處理后污水與污泥的分離，運行中在厭氧和缺氧段內(nèi)只需輕緩攪拌，運行費用