【正文】 （ 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)混合液對缺氧反應器的干擾。 缺點：（ 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P/BOD 高時更是如此。 （ 3）污泥中含鱗濃度高，具有很高的肥效。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 33 頁 共 86 頁 表 城市污水處理廠工藝流程方案技術比較表 方案一 方案二 普通 A2/O法 Carrousel 2020 氧化溝 優(yōu)點：（ 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。 （ 5） 電耗 A2/O 方案回流量大，污水提升設備多，電耗大。 （ 3） 運轉靈活性 在運行的過程中，兩個方案均可根據(jù)進水水質變化改變運行工況，減少運行成本，運轉靈活性大。兩個方案工藝流程都較簡單。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 32 頁 共 86 頁 (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。 (3)在厭氧 — 缺氧 — 好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖， SVI 一般小于100，不會發(fā)生污泥膨脹 。 A2／ O 工藝的特點 (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配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。所以， A2／ O 工藝它可以同時完成有機物的 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 應完全硝化，好氧池能完成這一功能，缺氧池則完成脫氮功能。 在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量 NO3— N和 NO2— N還原為 N 2 釋放至空氣，因此 BOD 5 濃度下降， No3— N濃度大幅度下降，而磷的變化很小。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。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。缺氧區(qū)容積包括脫硝、除磷兩部分。經厭氧狀態(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胞、產生富磷污泥，通過剩余污泥的排放將磷從系統(tǒng)中除去。系統(tǒng)的供氧量可以通過控制溝內表曝機運行臺數(shù)的多少進行調節(jié)，另外從節(jié)能的角度考慮，每座溝中還裝有一定數(shù)量的推進器用于保證混合液具有一定的流速，并防止污泥在進水 SOD5含量低的情況下發(fā)生沉淀。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 30 頁 共 86 頁 圖 Carrousel 2020 氧化溝簡圖 Carrousel 2020 型氧化溝由于其特殊的預反硝化區(qū)的設計 (占氧化溝體積的15%)，在缺氧條件下進水與一定量的混合液混合 (該量可通過內部回流控制閥調節(jié) )；剩余部分 (體積的 85%)包括有氧和缺氧區(qū)，用于進行同時硝化反硝化，也用于磷的富集吸收。 方案一 Carrousel 2020 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)的基礎上發(fā)明了 Carrousel 2020 系統(tǒng)，實現(xiàn)了更高要求的生物脫氮和除磷功能。其總的容積利用率為 67％。其優(yōu)點是不需污泥回流、無二沉池、布置緊湊、占地面積小。中間池連續(xù)曝氣，兩側池內間斷曝氣，交替作為沉淀池和曝氣池。 (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)，其專利權歸比利時 Wespelear Sehgers 工程公司所有。 其進水、反應、沉淀、出水和待機在一座池子中完成，常用四座池子組成一組，輪流運轉，間歇處理。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 29 頁 共 86 頁 (2) ICEAS 法及 CAST 法 ICEAS、 CAST 工藝即連續(xù)進水、間歇操作運轉的活性污泥法。對于 SBR 反應器來說，只是時序控制，無空間控制障礙，所以可以靈活控制。 SBR 工藝的過程是按時序來運行的，一個操作過程分五個階段：進水、反應、沉淀、潷水、閑置。在同一容器中進水時形成厭氧（此時不曝氣）、缺氧，而后停止進水，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。 70年代初，美國 Natre Dame 大學的 教授采用實驗室規(guī)模對 SBR 工藝進行了系統(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 城改建并投產了世界上第一個 SBR 法污水處理廠。 按時間進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。由于無專門的厭氧區(qū)，因此，生物除磷效果差。 D 型氧化溝的缺點主要是曝氣設備利用率低、池容積利用率低。為了達到脫氮目的，在 D型氧化溝的基礎上有發(fā)展了半交替工作式的 DE 型氧化溝。在厭氧區(qū)采用表面攪拌設備，不可避免地會帶入相當數(shù)量的溶解氧，使得除磷效率較差。 Orbal 氧化溝，即“ 0、 2”工藝，由外到內分別形成厭氧、缺氧和好氧 三個區(qū)域，采用轉碟曝氣。這之外是有三個曝氣器和一個預反硝化池的 Carrousel 2020 系統(tǒng)。 Carrousel 3000 系統(tǒng)的較大提高表現(xiàn)在：一是增加了池深，可達 ~8m，同心圓式，池壁共用，減少了占地面積，降低造價同時提高了耐低溫能力（可達 7℃ ）；二是曝氣設備的巧妙設計，表曝機下安裝導流筒，抽吸缺氧的混合液，采用水下推進器解決流速問題；三是使用了先進的曝氣控制器 QUTE（它采用一種多變量控制模式）。 Carrousel 3000 系 統(tǒng)是在 Carrousel 2020 系統(tǒng)前再加上一個生物選擇區(qū)。氧化溝曝氣混合設備有表面曝氣機、曝氣轉刷或轉盤、射流曝氣器、導管式曝氣器和提升管式曝氣機等，近年來配合使用的還 有水下推動器 。因此氧化溝具有特殊的水力學流態(tài)，既有完全混合式反應器的特點，又有推流式反應器的特點，溝內存在明顯的溶解氧濃度梯度。這樣，在 Carrousel 2020 系統(tǒng)內，較好的同時完成了去除 BOD、 COD 和脫氮除磷。絕氧區(qū)后接普通Carrousel 氧化溝系統(tǒng)，進一步完成去除 BOD、脫氮和除磷。同時，厭氧區(qū)中的兼性細菌將可溶性 BOD 轉化 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致磷酸鹽的釋放。 Carrousel 2020 系統(tǒng)在普通 Carrousel 氧化溝前增加了一個厭氧區(qū)和絕氧區(qū)（又稱前反硝化區(qū)）。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 26 頁 共 86 頁 圖 其流程簡圖 Carrousel 氧化溝系多溝竄聯(lián)系統(tǒng)，在溝體 內存在缺氧區(qū)和好氧區(qū)，但是缺氧區(qū)要求的充足的碳源和缺氧條件不能很好地滿足，因此，脫氮效果不是很好。這些氧化溝由于在結構和運行上存在差異，因此各具特點 。由于其出水水質好、運行穩(wěn)定、管理方便等技術特點，已經在國內外廣泛的應用于生活污水和工業(yè)污水的治理 [1]。氧化溝污水處理工藝是在 20世紀 50年代由荷蘭衛(wèi)生工程研究所研制成功的。 此外，還有取消混合液回流的 A2/O 工藝和倒置型 A2/O 工藝等改良型，但都處于試驗研究階段。脫氮和除磷對外部環(huán)境條件的要求是相互矛盾的，脫氮要求有機負荷低，污泥齡較長，而除磷要求有機負荷較高，污泥齡較短，往往很難權衡。目前，該法在國內外使用較為廣泛。其流程簡圖見圖 . 圖 A2/O法流程簡圖 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 25 頁 共 86 頁 該工藝在系統(tǒng)上是最簡單的同步除磷脫氮工藝，總水力停留時間小與其它同類工藝，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 只需輕微攪拌，運行費用低。 傳統(tǒng) A2/O法即厭氧 —— 缺氧 —— 好氧活性污泥法。目前，較為成熟的工藝有： A2/O 法、氧化溝法等。 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：第一類為按空間進行分割的連續(xù)流活性污泥法；第二類為按時間進行分割的間歇式活性污泥法。設初沉池對脫氮除磷不利。德國排水規(guī)范（ ATV A131）中給出了不同停留時間的沉淀池對污染物的去除率，見表 表 沉淀池對污染物的去除率 項 目 停留時間（ h） BOD5 ％ ％ ％ COD ％ ％ ％ SS ％ 50％ ％ N ％ ％ ％ P ％ ％ ％ 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 24 頁 共 86 頁 按照表 42 的去除率，本工程若設初沉池，則經過初沉 池沉淀之后的污水（即進入曝氣池的污水）的 BOD5/N 和 BOD5/P 值見表 。因為在設有初沉池的情況下，其比值會有所變化。因此，本工程采用生物脫氮除磷工是可行的。 對于生物除磷工藝，要求 BOD5/P30，且 BOD5/N3。 從理論上講， BOD5/N 才能有效地進行脫氮，實際運行資料表明， BOD5/N3時才能使反硝化正常 運行。 根據(jù)武穴市污水處理廠的設計進水水質和要求達到的出水水質標準，本工程最合適的處理工藝是生物脫氮除磷工藝，在滿足生物脫氮除磷要求的前提下， BODCOD 和 SS的去除都可以滿足排放標準要求。同時，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。當武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 23 頁 共 86 頁 這些聚磷菌進入好氧條件時就會降解體內儲存的 PHB 產生能量，用于細胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，隨剩余污泥一起排除系統(tǒng)，從而達到除磷的目的。 A/O 系統(tǒng)設計中需要控制的幾個主要參數(shù)就是要有足夠的污泥齡和進水的碳氮比。反硝化菌的生長主要在缺氧條件下進行，并且要有充足的碳源提供能量，才可促使反硝化作用順利進行。 在硝化與反硝化過程中，影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、 pH 值以及反硝化碳源 。 生物脫氮基本原理 污水中的有機氮、蛋白氮等在好氧條件下首先被氨化菌轉化為氨氮，而后在硝化。我國從二十世紀八十年代開始研究生物脫氮除磷技術，隨后逐步實現(xiàn)污水處理設備國產化配套。因此，城市污水廠一般推薦采用。 根據(jù)以上分析及武穴市目前進水水質和經濟實力，暫不考慮化學除磷，應該在生物處理污水過程中達到除磷的效果。因此，化學藥劑的投加使沉淀污泥的產量增加、濃度降低、污泥體積增大，使污泥處理的難度增加。 化學除磷方法的產泥量將增加，僅由沉淀劑與磷酸根和氫氧根結合生成的干泥量為 kgTs/ kgFe 或 kgTs/ kgAl,除此之外，還要考慮附帶的其它沉淀物，武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 22 頁 共 86 頁 因此，在實際應用中按每 kg 用鐵量產生 kg 污泥或每 kg 用鋁量產生 kg 污泥來計算泥量。 按照德國規(guī)范 ATVA131 的規(guī)定，一般去除 1kg 磷需要投加 kg 鐵或 kg鋁。 化學除磷的藥劑主要由鐵鹽、鋁鹽和石 灰。按工藝流程中化學藥劑投加點的不同，化學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型。 化學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，然后通過固液分離將磷從污水中去除。對于城市污水一般采用生物除磷為主，必要時輔以化學除磷，以確保出水的磷濃度在標準以內。國外從六十年代開始對污水脫氮的方法進行了大量的研究，結果認為物理化學法脫但從經濟、管理等方面均不適宜在大中型污水處理廠中使用，因此，本工程仍以生物脫氮法為主。 污水脫氮除磷工藝 污水脫氮 污水脫氮方法主要有生物脫氮和物理 化學脫氮兩大類。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，其污水的可生化性差，處理后污水中剩余 COD 會較高，要滿足出水 COD≤ 60mg/L 有一定的難度。 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。根據(jù)國外有關設計資料，在污泥負荷為 BOD5/ 以下時，就很容易使得出水 BOD5 保持在 20mg/L以下。而非溶解性有機物則首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后進入細胞內部被利用。 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物用于合成新的細胞，將另一部分有機物進行分解代謝以便獲得細胞合成所需的能量，其最終產物是 CO2和 H2O 等穩(wěn)地物質。在污水處理方案選用合理、工藝參數(shù)取值合理和單體設計優(yōu)化的條 件下，完全能夠使出水 SS 指標達到20mg/L 以下。因此，控制污水廠的 SS指標是最基本的，也是很重要的。 污水廠出水中懸浮濃度不僅 涉及到出水 SS指標，出水中的 BOD COD 等指標也與武漢科技大學本科畢業(yè)設計 第 20 頁 共 86 頁 之有關。 (