【正文】 得到了更加廣泛的應(yīng)用[2]。盡管水污染防治工作取得了一定進(jìn)展，但是水環(huán)境形勢依然十分嚴(yán)峻，主要水污染物排放量明顯超過環(huán)境最大容納量，老百姓對水污染事件的反映和投訴越來越多[3]。在全國一百多個大中小城市中，污水生物處理新技術(shù)得到迅速發(fā)展，同步環(huán)境污染防治教育課的開展，使得人們高度認(rèn)識到了環(huán)境破壞對生命財產(chǎn)的威脅?！笆濉眹铱萍脊リP(guān)課題的建立與完成，使我國在污水處理新技術(shù)、污水再生利用新技術(shù)、污泥處理新技術(shù)等方面獲得了可觀的科研成果，一些研究成果還達(dá)到國際先進(jìn)水平[5][6]。污水處理工藝技術(shù)由過去只注重去除有機(jī)物發(fā)展到具有脫氮除磷功能。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計：1997年，,但全國不同等級的污水處理廠日處理能力總計為1292萬,，％[8]。在全國684個城市中，僅有200余座在建的和建成的污水處理廠，且集中在七八十個大中城市里，全國污水處理率僅為20％左右[9]。其中城市生活污水集中處理率大于60％的城市有143個，％，還有193個城市的生活污水集中處理率為零[10]。第三季度以來，雖然增幅明顯下降，但時污染物排放量仍在繼續(xù)增加[11]。河北平原和長江三角洲等區(qū)域，淺層地下水已呈現(xiàn)面區(qū)域污染態(tài)勢。由此開發(fā)了改良工藝和回流污泥反硝化生物除磷工藝，并已開始在實際建設(shè)工程中大量應(yīng)用[12]。 設(shè)計規(guī)模及設(shè)計水質(zhì) 污水廠的設(shè)計規(guī)模設(shè)計規(guī)模指的是污水處理廠接納的日平均污水量（單位：）；最大流量指的是污水處理廠最大每小時污水流量（單位：）。BOD20mg/L CODCr60 mg/L SS20 mg/L 氨氮8mg/L 處理工藝確定原則為了同時達(dá)到污水處理廠高效穩(wěn)定和基建投資、運行費用低的目的，根據(jù)下列原則進(jìn)行了污水處理工藝方案的選擇：（1） 技術(shù)成熟，處理效果穩(wěn)定，保證出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。（3） 選定工藝的技術(shù)設(shè)備先進(jìn)、可靠、國有化程度高、一致性好。一般來說，如果污水處理流程確定后，污水處理廠的投資規(guī)模、運行費用以及處理效率等也就相繼被確定。 處理程度的確定（1）BOD去除率 （2）COD去除率 （3）SS去除率 （4）氨氮去除率 處理方法的確定污水處理分為生物法、物理法、化學(xué)法以及相應(yīng)的各種方法組合。對于以除碳（COD）處理為主時，其核心處理方法一般為生物法（普通活性污泥法或其改良）。對于以除碳、脫氮和除磷為主時，可選擇生物法、生物法化學(xué)法或單純化學(xué)法。 工藝流程的比較按《城市污水處理和污染防治技術(shù)政策》要求推薦，20萬t/d規(guī)模大型污水廠一般采用常規(guī)活性污泥法工藝，10～20萬t/d污水廠可以采用常規(guī)活性污泥法、氧化溝、SBR、AB法等工藝，小型污水廠還可采用生物濾池、水解好氧法工藝等。本設(shè)計要求對原水中的氮、磷有較高的去除，應(yīng)采用二級深化處理。A/O工藝、/O工藝、各種氧化溝工藝、SBR工藝這些從活性污泥法派生出來的工藝都能夠?qū)崿F(xiàn)除碳、除氮、除磷三種流程的組合，都是比較有效的脫氮除磷工藝[13]。擁有活性污泥法特點的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點。該工藝因具有高效節(jié)能、占地面積小、耐沖擊負(fù)荷、運行管理方便等特點而被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)的污水處理系統(tǒng)中。 生物處理是經(jīng)過物理化學(xué)方法處理后的環(huán)節(jié)，也是整個循環(huán)流程中的重要環(huán)節(jié)，在這里氨/氮、亞硝酸、硝酸鹽、硫化氰等有害物質(zhì)都將被去除，對之后流程中水質(zhì)的進(jìn)一步處理起到關(guān)鍵性作用。生物接觸氧化法具有以下特點： ?由于填料比表面積大，池內(nèi)充氧條件良好，池內(nèi)單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷； ?由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流完全混合，因而對水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力； ?剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運行管理方便。它是近年來在國內(nèi)外被引起廣泛重視和研究日趨增多的一種污水生物處理新技術(shù)，目前已有很多生產(chǎn)性裝置在運行中。1985年，上海市政設(shè)計院為上海吳淞肉聯(lián)廠設(shè)計投產(chǎn)了我國第一座SBR污水處理站，設(shè)計處理水量為2400t/d。目前，SBR藝主要應(yīng)用在以下幾個污水處理領(lǐng)域：①城市污水：主要有家庭生活污水，醫(yī)療廢水；②工業(yè)廢水：主要有啤酒、制藥、餐飲、造紙、印染、洗滌、屠宰等工業(yè)的污水。另一方面，SBR法能夠有效地控制絲狀菌的過量繁殖，這一特性是由缺氧好氧并存、反應(yīng)中底物濃度較大、污泥泥齡短、比增長速率大決定的。該工藝對水溫、水量和水質(zhì)的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，BOD負(fù)荷低，污泥泥齡長，反應(yīng)器內(nèi)生活著硝化細(xì)菌，發(fā)生硝化反應(yīng)。氧化溝這種獨特的水流狀態(tài)，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以將其區(qū)分為富氧、缺氧區(qū)，用以進(jìn)行硝化和反硝化，取得脫氮的效應(yīng)。?構(gòu)造方面的特征a氧化溝一般呈環(huán)形渠狀，平面多為橢圓形或圓形，總長可達(dá)幾十米，甚至百米以上，溝深取決于曝氣裝置，為3～7米。?在水流混合方面的特征 污水在氧化溝內(nèi)做幾十次甚至上百次的循環(huán)流動，在這點上可以認(rèn)為在氧化溝內(nèi)混合液的水質(zhì)幾乎均勻一致，即認(rèn)為氧化溝內(nèi)的流態(tài)時是完全混合的。?工藝方面的特征a操作單元少。還可以考慮不單設(shè)二次沉淀池，使氧化溝和二次沉淀池合建，省去污泥回流裝置并節(jié)省用地。氧化溝中的污泥總量比普通氣池高10～30倍。氧化溝即使在嚴(yán)冬季節(jié)運行，出水仍能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。d)，就可得到高質(zhì)量的出水，其中BO平均含量在20mg/L以下，～ Kg BO/(kgMLSSc耐沖擊負(fù)荷。d污泥產(chǎn)泥率低，剩余污泥較穩(wěn)定，沒有臭味，脫水快，可以不經(jīng)硝化直接脫水。以普通氧化溝為例，其脫氮水平為40%～70%，而不需另加建造費和運行費。氧化溝不僅能處理生活污水，還能處理工業(yè)廢水；不僅能用于溫暖地區(qū)，還能用于寒冷地區(qū)。(4)/O處理工藝/O處理工藝是Anaerobic－Anoxic－Oxic的英文縮寫，它是厭氧－缺氧－好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱，/O工藝是在厭氧－好氧除磷工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，該工藝同時具有脫氮除磷的功能。?在厭氧缺氧好氧交替運行下，絲狀菌不能大量增殖，SVI一般小于100，不會發(fā)生污泥膨脹。(5)A/O生物脫氮工藝 A/O (Anoxic/Oxic)法脫氮工藝，是在20世紀(jì)80年代初開創(chuàng)的工藝流程，其主要特點是將反硝化反應(yīng)器放置在系統(tǒng)之前，故又稱為前置反硝化生物脫氮系統(tǒng)，這也是目前在城市污水與工業(yè)廢水處理與回用中采用比較廣泛的一種脫氮工藝。通常被稱為A/O工藝的實際上可分為兩類，一類是厭氧/好氧工藝，另一類是缺氧/好氧工藝。A/O工藝在去除水中碳污染的同時，能有效地去除氮和磷的污染。一般采用硝化混合液回流，將BOD去除，與反硝化脫氮在同一池中完成。A/O生物脫氮系統(tǒng)由于流程簡單，無需外加碳源，因此，建設(shè)費用與運行費用均較低。 除磷機(jī)理: 磷通常是一聚磷酸鹽、磷酸鹽和有機(jī)磷的形式存在于廢水中的。當(dāng)廢水中含有鈣、鎳、鐵和鉛等金屬離子時，化學(xué)沉淀作用也有助于磷的去除。但近年來的研究發(fā)現(xiàn)，氣單胞菌屬、假單胞菌屬、諾卡式菌屬、放線菌屬和棒桿菌屬均表現(xiàn)了上述能力。典型的A/O系統(tǒng)包括活性污泥反應(yīng)池和標(biāo)準(zhǔn)的二沉池，反應(yīng)池劃分為厭氧區(qū)和好氧區(qū)，其中厭氧區(qū)約占80%池容，兩個反應(yīng)區(qū)進(jìn)一步分為體積相同的格產(chǎn)生推流式流態(tài)，一般情況下，厭氧區(qū)和好氧區(qū)都被分隔成24個格。在厭氧池中，由沉淀池回流的活性污泥一旦處于厭氧狀態(tài)，其中的磷即以正磷酸鹽的形式釋放到混合液中，隨后進(jìn)入好氧池，處于好氧狀態(tài)時，又將混合液中的正磷酸鹽大量吸收到活性污泥中，使污水的含磷量達(dá)到很低，最后進(jìn)入二沉池，通過固液分離，污泥從二沉池回流到厭氧區(qū)，部分富磷污泥以剩余污泥的形式從系統(tǒng)中排出，達(dá)到除磷和去除BOD的目的。此時，可采用A/O生物除磷及硝化工藝。在該工藝系統(tǒng)的活性污泥中，除去除BOD的兼性菌以外，還同時存在硝化細(xì)菌和聚磷菌。該工藝流程簡單，不設(shè)內(nèi)循環(huán)，不投藥，因此建設(shè)費和運行費都較低，厭氧池內(nèi)能夠保持良好的厭氧狀態(tài)。 污水中的含氮化合物，在充氧的條件下(O段)，被硝化菌硝化為硝態(tài)氮，大量硝態(tài)氮回流至A段，在缺氧條件下，通過兼性厭氧反硝化菌作用，以污水中有機(jī)物作為電子供體，硝態(tài)氮作為電子受體，使硝態(tài)氮被還原為無污染的氮氣，逸入大氣從而達(dá)到最終脫的自的。 反應(yīng)式為 N+ + ——→ N+ 2O+ 2H+ N+ + ——→ N 總反應(yīng)式為 N+ + 2 ——→ N+ O+ 2H+ 由上式可見在硝化過程中1g N+。一般1克N+（以CaC計）。其反應(yīng)式為 4N + N ——→ 5C+2 ↑+N+ 4OH可見內(nèi)源反硝化的結(jié)果將導(dǎo)致細(xì)胞之減少，同時還聲稱N ，因此不能讓內(nèi)源反硝化占主導(dǎo)地位。本次設(shè)計采用A/O工藝。污泥處理要求如下：?減少有機(jī)物，使污泥穩(wěn)定化；?減少污泥體積，降低污泥后續(xù)處置費用；?減少污泥中有毒物質(zhì)；④利用污泥中有用物質(zhì)，化害為利；因選用生物脫氮除磷工藝，故應(yīng)避免磷的二次污染[14]。其中污泥濃縮，脫水有兩種方式選擇，污泥含水率均能達(dá)到80%以下。方案比較見表11。 處理水用途 （1）灌溉農(nóng)田：這是污水處理廠出水的主要出路，但是灌溉有季節(jié)性。 （3）工業(yè)冷卻水和市政雜用水：如灌溉花木草坪、馬路除塵、沖廁等。第2章 污水處理構(gòu)筑物設(shè)計與計算單體構(gòu)筑物的設(shè)計是將組成工藝流程的各單元的類型和功能具體化。 粗格柵 設(shè)計說明進(jìn)水粗格柵是污水處理廠第一道預(yù)處理設(shè)施，可去除大尺寸的漂浮物或懸浮物，以保護(hù)水泵的正常運轉(zhuǎn)，并盡量去掉那些不利于后續(xù)處理過程的雜物。擬采用鏈條式機(jī)械格柵。如果流速過大，不僅過柵水頭損失增加，還可能將以截流在柵上的柵渣沖過格柵，如果流速過小，柵槽內(nèi)將發(fā)生沉淀。 設(shè)計參數(shù)平均流量Q =80000/d=柵前流速 =　　　 過柵流速 =柵條寬度s = 　　　 格柵間隙b = m進(jìn)水渠展角=40176。單位柵渣量 = 設(shè)計計算 （1）設(shè)計草圖 （見圖21）圖21 粗格柵計算草圖（2）最大設(shè)計流量 Qmax=Kz表21 LJG2000型鏈?zhǔn)綑C(jī)械格柵參數(shù) 格柵寬度 柵條間隙 整機(jī)功率 柵條寬度 格柵傾角 2000/mm 16～30mm 10mm～15mm 60176。 污水提升泵站 設(shè)計說明 污水泵房用于提升污水廠的污水，以保證污水能在后續(xù)處理構(gòu)筑物內(nèi)暢通的流動。 設(shè)計參數(shù)Qmax=（3用1備）,。則集水池的有效容積: ?面積 取有效水深H為3m，則面積: 取集水池長度為10m，則寬度：集水池平面尺寸LB=保護(hù)水深為1m，則實際水深為4m 細(xì)格柵 設(shè)計說明 污水由進(jìn)水泵房提升至細(xì)格柵、沉砂池。 設(shè)計參數(shù)平均流量Q =80000/d=污水總變化系數(shù)Kz=柵前流速 =， 　　 過柵流速 =柵條寬度s =， 　　 格柵間隙b =進(jìn)水渠展角40176。單位柵渣量= 柵渣/103污水 設(shè)計計算（1)設(shè)計草圖（見圖23）。 設(shè)備選型根據(jù)有效柵寬，選取X000型機(jī)械格柵，相關(guān)技術(shù)參數(shù)見（表23）：表23 X000型機(jī)械格柵 設(shè)備寬度 有效柵寬 電動機(jī)功率 安裝角度 有效間隙 2000/mm 1900mm 70176。沉砂池一般設(shè)于泵站和沉淀池之前，以保護(hù)機(jī)件和管道，保證后續(xù)作業(yè)的正常運行。豎流式沉砂池污水由中心管進(jìn)入池后自下而上流動，無機(jī)物顆粒借重力沉于池底，處理效果一般較差；平流式沉砂池具有構(gòu)造簡單、處理效果好的優(yōu)點；渦流沉砂池利用水力渦流使沙粒和污水分開，從而達(dá)到除沙的目的；，而且沉砂中的有機(jī)物含量很小（低于5%）。這些特點為沉淀池、消化池等構(gòu)筑物的正常運行和沉砂的干燥脫水提供了有利條件[14]。污水經(jīng)污水提升泵提升后，經(jīng)細(xì)格柵進(jìn)入曝氣沉砂池。池的有效深度為2～3m 寬深比為1：，長寬比可達(dá)5?！?。 設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量Qmax=　 水平流速：v =，水力停留時間：t = 有效高度h=沉砂量：30/106(污水) 曝氣量d =(空氣)/(污水)主干管空氣流速12m/s, 池底坡度i= 設(shè)計計算(1)設(shè)計草圖 （見圖24）:圖24 曝氣沉砂池(2)池子總有效容積 V（） (3)水流斷面積 A（） (4)池總寬度 B (m) —設(shè)計有效水深，取=(m)(5)每個池子寬度b（m）取n =3格寬深比：，滿足要求。(9)沉沙斗上口寬a(m) (23)式中 —斗高m, —(10)集砂量及排沙設(shè)備沉砂量 沉砂池的沉砂經(jīng)砂泵旋流式砂水分流器，進(jìn)行砂水分離，砂脫水后打包外送。初級沉淀池是一級污水處理廠的主體處理構(gòu)筑物，處理的對象是懸浮物質(zhì)，同時可去除部分BOD。初級沉淀池的作用是對污水中密度大的固體懸浮物進(jìn)行沉淀分離，可以分為四種：豎流式、平流式、斜管板式及輻流式。本設(shè)計選用的是輻流　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　沉淀池。沉淀池出水的最大堰負(fù)荷，(m污泥斗斜壁與水平的傾角，方斗宜為60o，圓斗宜為55o。 設(shè)計參數(shù)設(shè)計進(jìn)水量：Qmax=表面負(fù)荷： q =水力停留時間（沉淀時間）：T = h出水堰負(fù)荷：