【正文】 工藝流程特點(diǎn) 溝型調(diào)節(jié)池說(shuō)明 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB189182020）一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn) 是我國(guó)現(xiàn)行污水處理環(huán)保要求最高標(biāo)準(zhǔn)，對(duì) COD、氮、磷等主要污染指標(biāo)均提出了較高的控 制要求，其目的是為了中水回用循環(huán)充分再利用水資源而設(shè)，但同時(shí)也對(duì)環(huán)保設(shè)。 （ 3） 生化池出水后進(jìn)入濾布轉(zhuǎn)盤(pán)過(guò)濾池， 通過(guò)過(guò)濾濾池進(jìn)一步降低 SS 及附著在 SS 上的 BOD CODcr。經(jīng)脫氮的廢水進(jìn)入好氧 段 ，活性污泥在好氧情況下起硝化反應(yīng)， 可有效脫氮除磷。 （ 2） 調(diào)節(jié) 池之 后 的污水與 進(jìn)入 氧化溝 。 污水處理工藝流程 如下 ： 5 萬(wàn)噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報(bào)告 35 調(diào) 節(jié) 池 進(jìn) 水 泵 房 粗 格 柵 井 二沉池 氧 化 溝 排放井 濾布 轉(zhuǎn)盤(pán) 過(guò)濾 池 污水處理工藝流程框圖見(jiàn) 下 圖。 綜合分析：本工程采用技術(shù)先進(jìn)，占地面積小的 濾布轉(zhuǎn)盤(pán)過(guò)濾器作為三級(jí)處理設(shè)施。 5 萬(wàn)噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報(bào)告 34 對(duì)地基地耐力要求低，設(shè)備地基的投資少 。 設(shè)計(jì)周期和施工周期短?，F(xiàn)場(chǎng)連接管配件及電氣設(shè)備之后，即可投入使用。對(duì)于技術(shù)改造，可以解決空間不夠的困難。由于濾盤(pán)垂直中空管設(shè)計(jì)，使小的占地面積可保證大的過(guò)濾面積，從而減少了池容，減少了材料量及土方量，顯著降低了工程造價(jià)。砂濾罐的水頭損失則高于 5m，能量損失大，增加運(yùn)行費(fèi)用。 水頭損失比砂濾池小很多。對(duì)于砂濾池而言，若濾料堵塞，則需要很大的清洗工作量。 濾布轉(zhuǎn)盤(pán)過(guò)濾器的檢修量小。過(guò)濾過(guò)程由計(jì)算機(jī)控制，可調(diào)整負(fù)壓抽吸清洗過(guò)程及排泥過(guò)程的間隔時(shí)間及過(guò)程歷時(shí)。而傳統(tǒng)濾池的氣水反沖洗水泵和鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)備多、自動(dòng)閥門(mén)大而多、功率大，且閑置率高。清洗的特點(diǎn)是頻繁但清洗歷時(shí)短 (1 次 /60120 分， 1 分鐘 /次 )。 設(shè)備閑置率低，總裝機(jī)功率低。5 萬(wàn)噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報(bào)告 33 整套系統(tǒng)多而雜，投資高。濾布轉(zhuǎn)盤(pán)過(guò)濾器采用小型水泵負(fù)壓抽吸濾后水自動(dòng)清洗，省去許多傳統(tǒng)濾池需要的反沖洗水池、水塔等。濾布轉(zhuǎn)盤(pán)過(guò)濾器清洗時(shí)可連續(xù)過(guò)濾。因此 濾布轉(zhuǎn)盤(pán)過(guò)濾器更耐高懸浮物濃度和大顆粒懸浮物的沖擊。顆粒大的污泥直接沉淀到斗形池底，不會(huì)堵塞濾布，即不像普通濾池：所有的懸浮物 (SS)都必須經(jīng)過(guò)濾料。 設(shè)計(jì)新穎，耐沖擊負(fù)荷。而常規(guī)濾池沖洗前因穿透問(wèn)題水質(zhì)較差，沖洗后會(huì)因?yàn)V層中殘存的清洗水對(duì)出水有影響。 濾布轉(zhuǎn)盤(pán)過(guò)濾器與常規(guī)濾池相比的特點(diǎn)： 出水水質(zhì)好并且穩(wěn)定。 作為冷卻水、循環(huán)水過(guò)濾后回用：進(jìn)水水質(zhì) SS≤80mg/L 以下，出水水質(zhì) SS≤10mg/L 。 微濾布過(guò)濾 法 微濾布過(guò)濾法又稱(chēng) 濾布轉(zhuǎn)盤(pán)過(guò)濾器 ， 是目前世界上最先進(jìn)的過(guò)濾器之一，目前在全世界已經(jīng)有 350 個(gè)污水廠采用該項(xiàng)技術(shù)。通過(guò)三級(jí)處理， BOD5可從 20～30mg/L 降至 5mg/L以下，同事能夠去除大部分的氮和磷。 污水的 深度 處理 （三級(jí)處理） ，目的在于進(jìn)一步除去二級(jí)處理所未能去除的污染物質(zhì)，其中包含微生物未能降解的有機(jī)物，以及氮、磷等能加速水體富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程的可溶解性有機(jī)物等。 5 萬(wàn)噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報(bào)告 30 方案比較 根據(jù)以上三種方案， 以日處理 5 萬(wàn)噸城市污水處理廠為例， 從投資、管理、污泥量、用電、藥耗等幾方面進(jìn)行了比較，詳見(jiàn) 下 表。 從以上三個(gè)方案的工藝特點(diǎn)看，在工藝可行性角度，三個(gè)方案均能滿足本項(xiàng)目要求。 MBR 反應(yīng)器最大的特點(diǎn)就是由于其高效的截留作用，可以使生化反應(yīng)器的污泥濃度可以高達(dá)10000mg/l，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)生化反應(yīng)器的 3000mg/l。 膜生物反應(yīng)器 MBR 是微濾或超濾膜代替生化反應(yīng)工藝中的污泥收集系統(tǒng)（如 沉淀池 ）而形成一種新形式的生化反應(yīng)工藝。微生物載體的年損失率不超過(guò) 8%、固定化后的微生物年流失不超過(guò) 10%。 其工藝 原理 ： 在 ABFT 反應(yīng)器中投加占曝氣池有效容積的 10％ — 50％的高效微生物載體，特效微生物大量的附著并固定于其上， ABFT 反應(yīng)器實(shí)際上是綜合傳統(tǒng)活性污泥法與生物膜法優(yōu)點(diǎn)的雙生物反應(yīng) 器。與固定床相比，該流化床具有比表面積大、接觸均勻、傳質(zhì)速度快、壓損低等許多突出的特點(diǎn)。因而，采用潛水推進(jìn)器既降低了動(dòng)力消耗，又使泥水得到了充分地混合。傳統(tǒng)氧化溝的推流是利用轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟或倒傘型表曝機(jī)實(shí)現(xiàn)的，其設(shè)備利用率低、動(dòng)力消耗大。 微孔曝氣氧化溝 工藝采用微孔曝氣（供氧設(shè)備為鼓風(fēng)機(jī)），微孔曝氣器可產(chǎn)生大量直徑為 1mm 左右的微小氣泡，這大大提高了氣泡的表面積，使得在池容積一定的情況下氧轉(zhuǎn)移總量增大（如池深增加則其傳質(zhì)效率將更高）。歐 洲的氧化溝污水廠已有上千座，在國(guó)內(nèi)，從 20 世紀(jì) 80 年代末開(kāi)始在城市污水和工業(yè)廢水中引進(jìn)國(guó)外氧化溝的先進(jìn)技術(shù)，從原來(lái)的日處理量 3000 立方米到目前 10 萬(wàn)噸以上的污水處理廠已比較普遍，氧化溝工藝已成為我國(guó)城市污水處理的主要工藝。據(jù)國(guó)外的一些報(bào)道，氧化溝比常規(guī)的活性污泥法能耗降低 20%～ 30%。 氧化溝的整體功率密度較低，可節(jié)約能源。這不僅有利于氧的傳遞和液體混合，而且有利于充分切割絮凝的污泥顆粒。 氧化溝溝內(nèi)功率密度的不均勻配備，有利于氧的傳質(zhì)，液體混合和污泥絮凝。氧化溝設(shè)計(jì)可按要求安排好氧區(qū)和缺氧區(qū)實(shí)現(xiàn)硝化 反硝化工藝，不僅可以利用硝酸鹽中的氧滿足一定的需氧量，而且可以通過(guò)反硝化補(bǔ)充硝化過(guò)程中消耗的堿度。 氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度，特別適用于硝化 反硝化生物處理工藝。這兩者的結(jié)合，即使入流至少經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)而基本杜絕短流，又可以提供很大的稀釋倍數(shù)而提高了緩沖能力。入流通過(guò)曝氣區(qū)在循環(huán)中很好的被混合和分散，混合液再次圍繞 CLR 繼續(xù)循環(huán)。結(jié)合前面對(duì)目前常用的具有除磷脫氮功能的污水處理工藝所作的分析，我們 選用 3 種（活性污泥法工藝、生物膜法工藝和新技術(shù)工藝）比較有代 表性的工藝進(jìn)行比較，即 方案一： 氧化溝工藝 方案二： A/O（ ABFT） 方案三： A/O（ MBR） 污水 二級(jí) 處理工藝選擇 （ 1） 方案一（ 氧化溝工藝 ） 氧化溝工藝是我院近年來(lái)應(yīng)用較多，并且具有良好運(yùn)行效果的一種污水處理工藝。 5 萬(wàn)噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報(bào)告 25 因此根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)進(jìn)出水指標(biāo)的要求，結(jié)合用地特點(diǎn)， 污水處理廠 污水處理工藝應(yīng)該選擇成熟、可靠、高效、管理方便、運(yùn)行費(fèi)用低和占地面積小的工藝。針對(duì) 污水處理廠 建設(shè)規(guī)模，選用活性污泥法、氧化溝、 A2HCR等生物除磷脫氮（即二級(jí)強(qiáng)化處理）工藝，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益 的最佳統(tǒng)一。 5 萬(wàn)噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報(bào)告 24 建設(shè)部、國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局及科技部印發(fā)的《城市污水處理及污染防治 技 術(shù)政策》（建城 2020[124]號(hào)），對(duì)處理工藝選擇政策為： “處理能力在 10 萬(wàn) m3/d 以下的污水處理設(shè)施，可選用氧化溝、 SBR 法、水解好氧法、 AB 法和生物濾池法等技術(shù)，也可選用常規(guī)活性污泥法 ” 。而反硝化反應(yīng)則伴隨有 OH產(chǎn)生，每轉(zhuǎn)化 1gN03N 為 N2時(shí)要產(chǎn)生 堿度，即可以回收 堿度，使硝化過(guò)程消耗的部分堿度得到補(bǔ)充。 2）硝化過(guò)程有 H+產(chǎn)生，要消耗水中堿度，當(dāng)堿度不夠時(shí)，污水的 pH 值將下降至維持硝化反應(yīng)正常進(jìn)行所需的 pH 值之下，從而使硝化反應(yīng)不能正常進(jìn)行。其能量來(lái)源于甲醇、乙酸、甲烷或污水中的碳源，反應(yīng)方程式如下： 6N03+5CH30H 3N2+5C02+7H2O+60H 8N03+5CH3COOH 4N2+10CO2+6H20+80H 8N03+5CH4 4N2+5CO2+6H20+80H 10N03+C10H1903N 5N2+10CO2+3H2O+NH3+10OH 在反硝化過(guò)程氫氧根離子水中的二氧化碳反應(yīng)生成重碳酸根離子： OH+CO2 HC03 從上述硝化和反硝化過(guò)程反應(yīng)方程式可以看出： 1）在硝酸鹽還原為氮?dú)獾姆聪趸^(guò)程中，反硝化菌利用硝酸鹽（ NO3）作為電子受體，而以污水中的有機(jī)物作為碳源提供能量并使之氧化穩(wěn)定。 （ 6）硝酸鹽的去除 氮是藻類(lèi)生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，容易引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，因此，一般情況下總氮（主要為硝酸鹽）也是污水處理廠出水控制指標(biāo)之一。 化學(xué)除磷的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，除加藥設(shè)備外不需要增加其它設(shè)施，因此特別適用于舊廠改選。因此，污水除磷的處理工藝必須在曝氣池前設(shè)置厭氧段。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(jì)中往往采用 4％。 據(jù)資料介紹，在厭氧段釋放 1 mg 的磷吸收儲(chǔ)存的有機(jī)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。 生物除磷的優(yōu)點(diǎn)在于不增加剩余污泥量，處理成本較低。 ① 生物除磷 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 身 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)。 （ 5）磷的去除 污水除磷主要有生物除磷和化學(xué)除磷兩大類(lèi)。d 及以下時(shí)，就可以達(dá)到硝化的目的。其反應(yīng)方程式如下： NH4++ NO2+2H++H2O N02+ O2 N03 第一步反應(yīng)靠亞硝酸菌完成，第二步反應(yīng)靠硝化菌完成，總的反應(yīng)為： NH4++2O2 NO3+2H++H2O 因?yàn)橄趸鷮儆谧责B(yǎng)菌，其比生長(zhǎng)率 μN(yùn)明顯小于異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)率 μh，生物 脫氮系統(tǒng)維持硝化的必要條件是 θ≥θN，即系統(tǒng)的實(shí)際泥齡大于硝化要求的泥齡，也就是說(shuō)系統(tǒng)必須維持在較低的污泥負(fù)荷條件下運(yùn)行，使得系統(tǒng)泥齡大于維持硝化所需的最小泥齡。這部分氮量約為所去除的 BOD5的 5％，為微生物重量的 12％， 約占污水處理廠剩余活性污泥量的 4％。這些不同形式的氮統(tǒng)稱(chēng)為總氮（ TN）。在原污水中，氮以 NH4+N 及有機(jī)氮的形式存在，這兩種形式的氮合在一起稱(chēng)之為凱氏氮，用 TKN 表示。氨氮的去除應(yīng)該采用生物處理的方法。物理化學(xué)去除氮主要有折點(diǎn)氯化法、選擇性離子交換法、空氣吹脫法等；生物去除氨氮工藝較多，但原理是一樣的。 對(duì)于主要以生活污水及其成份與生活污水相近的工業(yè)廢水組成的城市污水，其 BOD5/CODcr≥，污水的可生化性較好，出水 CODcr值可以控制在較低的水平，能夠滿足 CODcr≤50 mg/L的要求。 (3） CODcr的去除 污水中 CODcr去除的原理與 BOD5基本相同。d以下時(shí)，就很容易使得出水 BOD5 保持在 20mg/L 以下。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。 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)。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。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，小粒徑的有機(jī)顆粒靠微生物的降解作用去除，小粒徑的無(wú)機(jī)顆粒（包括大小在膠體和亞膠體范圍內(nèi)5 萬(wàn)噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報(bào)告 19 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。 污水生化處理工藝論述 污染物去除及處理工藝要求 污水處理的目的是去除水中的污染物，污水中的主要污染物有BOO CODcr、 SS、 N 和 P 等 ， 而污水處理工藝的選用是與要求達(dá)到的處理效率密切相關(guān)的，因此首先需要分析各種污染物的去除機(jī)理和所能達(dá)到的去除程度。 綜上所述， 污水處理廠 的重點(diǎn)處理項(xiàng)目包括 NH3N、 SS 和 TP，這些項(xiàng)目是需要在工藝設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的控制因素，其余指標(biāo) BODCODcr 等則需要兼顧考慮。磷的去除將在很大程度上決定所選污水處理工藝的類(lèi)型。 （ 5）磷酸鹽（即 TP） 要求出水 TP 濃度小于 ，去除率為 ％，要求很高。 在進(jìn)行完全硝化的同時(shí)，碳源也被氧化，將會(huì)得到較高的 BOD55 萬(wàn)噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報(bào)告 18 去除率，出水的 BOD5將低于 10mg/L。 污水處理廠進(jìn)水氨氮的去除主要靠硝化過(guò)程來(lái)完成，氨氮的硝化過(guò)程將成為控制生化處理好氧單元設(shè)計(jì)的主要因素。 SS 是本工程的重點(diǎn)處理項(xiàng)目。 （ 3） SS 要求出水 SS 濃度小于 10mg/L，去除率為 %，要求達(dá)到的去除率較高。 采用生物脫氮除磷工藝，因此硝化所需的泥齡較長(zhǎng)，長(zhǎng)泥齡可提高 CODcr 的去除率。由此可見(jiàn)， BOD5不是本工程的重點(diǎn)處理項(xiàng)目。這是因?yàn)樽责B(yǎng)型的亞硝酸菌具有很小的比增長(zhǎng)速率 μN(yùn)，與去除碳源的異養(yǎng)型生物相比要小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，因此需要硝化系統(tǒng)比單純?nèi)コ荚?BOD5 的系統(tǒng)具5 萬(wàn)噸污水處理廠建設(shè)工