【正文】 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 86 頁(yè) 武穴市污水處理廠進(jìn)水 BOD5/COD 比值為 ，接近 ，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。目前生物脫氮是主體，也是城市污水處理中最經(jīng)濟(jì)和最常用的方法；物理化學(xué)脫氮主要有折點(diǎn)氯化法、選擇性離子交換法、空氣吹脫法等。 污水除磷 污水除磷主要有生物除磷和化學(xué)除磷兩大類。 本節(jié)僅討論化學(xué)除磷。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泥相接和。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)另投的固液分離裝置進(jìn)行分離。 鐵鹽和鋁鹽均能與磷酸根離子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。對(duì)特定的污水，金屬鹽投加量需通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，隨進(jìn)水 TP濃度和期望的除磷率不同，相應(yīng)的投加量也不同。 在初沉池投加化學(xué)藥劑，除沉池產(chǎn)泥量將增加 50100%，如設(shè)后續(xù)生物處理，則全廠污泥量增加 6070%；在二沉池投藥，活性污泥量增加 3545%，全廠污泥量增加1025%。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。 生物脫氮除磷基本原理 國(guó)外從二十世紀(jì)六十年代開(kāi)始 系統(tǒng)地進(jìn)行了脫氮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。從二十世紀(jì)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脫氮除磷。目前，常用的生物脫氮除磷工藝有 A2/O法、氧化溝法等多種工藝。隨后在缺氧條件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸鹽氮 還原成氮?dú)鈴奈鬯幸莩?，此階段稱為缺氧反硝化。生物脫氮系統(tǒng)中，消化菌增長(zhǎng)速度較緩慢，所以，要有足夠的污泥齡。 按照上述原理，要進(jìn)行脫氮，必須具有缺氧 /好氧過(guò)程，可組成缺氧池和好氧池，即所謂 A/O 系統(tǒng)。 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)。 影響生物除磷的因素是要有厭氧條件，同時(shí)要有可快速降解的有機(jī)物，即 BOD5/P比值恰當(dāng)。 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 A2/O系統(tǒng)，即厭氧 —— 缺氧 —— 好氧系統(tǒng)。 本工程采用生物脫氮除磷工藝的可行性 BOD5 : N : P 的比值是影響生物脫氮除磷的重要因素，氮和磷的去除率隨著B(niǎo)OD5/N 和 BOD5/P 比值的增加而增加。在 BOD5/N＝ 34時(shí)氮的去除率大于 50％ ,磷的去除率也可達(dá)到 55％左右。 本工程進(jìn)水 BOD5/N＝ ， BOD5/P＝ 40，能滿足生物脫氮除磷工藝對(duì)碳源的要求。 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)。 按照我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范，城市污水處理廠設(shè)初沉池的停留時(shí)間宜為 ，初次沉淀池對(duì) BOD5 去除率為 2030％。 表 初沉池出水 BOD5/N 和 BOD5/P 值 停留時(shí)間（ h） BOD5/N BOD5/P 36 33 29 將表 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 值均有下降，除沉池停留時(shí)間越長(zhǎng)，比值下降越多。因此， 本工程布設(shè)初次沉淀池。 按空間分割的連續(xù)流活性污泥法 按空間進(jìn)行分割的連續(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。 (1) 傳統(tǒng) A2/O 法 A2/O 處理工藝是 Anaerobic－ Anoxic－ Oxic 的英文縮寫(xiě)，它是厭氧－缺氧－好氧生物脫氮除磷工藝 的簡(jiǎn)稱， A2/O 工藝是在厭氧－好氧除磷工藝的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，該工藝同時(shí)具有脫氮除磷的功能。污水在流經(jīng)三個(gè)不同功能分區(qū)的過(guò)程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有機(jī)物、氮和磷得到去處。由于厭氧、缺氧和好氧三個(gè)區(qū)嚴(yán)格分開(kāi)，有利于不同微生物菌群的繁殖生長(zhǎng)，因此，脫氮除磷效果較好。但傳統(tǒng) A2/O 工藝也存在著本身固有的缺點(diǎn)。另外，匯流污泥中含有大量的硝酸鹽，回流到厭氧池中會(huì)影響厭氧環(huán)境，對(duì)除磷不利。 (2) 氧化溝法 氧化溝（ oxidation ditch）又名連續(xù)循環(huán)曝氣池（ Continuous loop reactor），是活性污泥法的一種變形。自從 1954 年在荷蘭的首次投入使用以來(lái)。目前應(yīng)用較為廣泛的氧化溝類型包括：帕斯韋爾（ Pasveer）氧化溝、卡魯塞爾（ Carrousel）氧化溝 、奧爾伯（ Orbal）氧化溝、 T 型氧化溝（三溝式氧化溝）、 DE型氧化溝和 一體化氧化溝。 傳統(tǒng)的 Passveer 單溝型和 Carrousel 型氧化溝不具備脫氮除磷功能，但是在Carrousel 氧化溝前增設(shè)厭氧池，在溝體內(nèi)增設(shè)缺氧區(qū)，形成改良型氧化溝，便具備生物脫氮除磷功能。為了提高脫氮效果，荷蘭 DHV 公司通過(guò)研究，在溝內(nèi)增加了一個(gè)預(yù)反硝化區(qū)，從而發(fā)明了 Carrousel 2020 型氧化溝工藝。全部回流污泥和 1030%的污水進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，可將回流污泥中的殘留硝酸氮在缺氧和 1030%碳源條件下完成反硝化，為以后的絕氧池創(chuàng)造絕氧條件。厭氧區(qū)出水進(jìn)入內(nèi)部安裝有攪拌器的絕氧區(qū)，所謂絕氧就是池內(nèi)混合液既無(wú)分子氧，也無(wú)化合物氧（硝酸根）， 在此絕氧環(huán)境下， 7090%的污水可提供足夠的碳源，使聚磷菌能充分釋磷。最后，混合液在氧化溝富氧區(qū)排出，在富氧環(huán)境下聚磷菌過(guò)量吸磷，將磷從水中轉(zhuǎn)移到污泥中，隨剩余污泥排出系統(tǒng)。 Carrousel 氧化溝使用定向控制的曝氣和攪動(dòng)裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動(dòng)的混合液在氧化溝閉合渠道內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。氧化溝斷面為矩形或梯形，平面形狀多為橢圓形，溝內(nèi)水深一般為 ～ ｍ，寬深比為 2:1，亦有水深達(dá) 7m 的，溝中水流平均速度為 。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 共 86 頁(yè) 圖 卡魯塞氧化溝 2020 平面圖 綜合采用該工藝的昆明第一污水廠、長(zhǎng)沙市第二污水凈化中心及漯河市污水處理廠的運(yùn)行效果可見(jiàn)：經(jīng)過(guò) Carrousel 2020 系統(tǒng)處理后， BOD、 COD、 SS 的去除率均達(dá)到了 90%以上， TN 的去除率達(dá)到了 80%， TP的去除率也達(dá)到了 90%。該生物選擇區(qū)是利用高有機(jī)負(fù)荷篩選菌種，抑制絲狀菌的增長(zhǎng)，提高各污染物的去除率，其后的工藝原理同 Carrousel 2020 系統(tǒng)。四 是采用一體化設(shè)計(jì)，從中心開(kāi)始，包括以下環(huán)狀連續(xù)工藝單元：進(jìn)水井和用于回流活性污泥的分水器；分別由四部分組成的選擇池和厭氧池。五是圓形一體化的設(shè)計(jì)使得氧化溝不需額外的管線，即可實(shí)現(xiàn)回流污泥在不同工藝單元間的分配 氧化溝池型具有獨(dú)特指出，兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系統(tǒng)，但氧化溝采用機(jī)械表面曝氣，水深不宜過(guò)大，充氧動(dòng)力效率較低，能耗較高，占地面積較大。由于從內(nèi)溝（好氧區(qū)）到中溝（缺氧區(qū)）之間沒(méi)有回流設(shè)施，所以總的武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) 共 86 頁(yè) 脫氮效率較差。 D 型氧化溝為雙溝交替工作式氧化溝，由池容完全相同的兩個(gè)氧化溝組成，兩溝串聯(lián)運(yùn)行，交替地作為曝氣池和沉淀池，不單獨(dú)設(shè)二沉池。該溝設(shè)有獨(dú)立的二沉池和回流污泥系統(tǒng)，兩溝交替進(jìn)行消化和反硝化。 T 型三溝式氧化溝 集缺氧、好氧和沉淀于一體，兩條邊溝交替進(jìn)行反應(yīng)和沉淀，無(wú)需單獨(dú)的二沉池和污泥回流，流程簡(jiǎn)潔，具有生物脫氮功能。而且，由于交替運(yùn)行，總的容積利用率低，約為 55％，設(shè)備總數(shù)量多，利用率低。 (1) 傳統(tǒng) SBR 法 序批式活性污泥法（ SBR— Sequencing Batch Reactor）是早在 1914 年就由英國(guó)學(xué)者 Ardern和 Locket發(fā)明了的水處理工藝。 SBR 法污水處理 反應(yīng)是在同一容器中進(jìn)行。 這種方法與以空間進(jìn)行分割的連續(xù)流系統(tǒng)有所不同，它不需要回流污泥，也無(wú)專門的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)，而是在同一容器中，分時(shí)段進(jìn)行攪拌、曝氣、沉淀，形成厭氧、缺氧、好氧過(guò)程。 由于 SBR 在運(yùn)行過(guò)程中，各階段的運(yùn)行時(shí)間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化以及運(yùn)行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)、出水質(zhì)量與運(yùn)行功能要求等靈活變化。因此， SBR工藝發(fā)展速度極 快，并衍生出許多種新型 SBR 處理工藝。與傳統(tǒng) SBR法不同之處在于通過(guò)設(shè)置多座池子，盡管單座池子為間歇操作運(yùn)行，但使整個(gè)過(guò)程達(dá)到連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水。 ICEAS 法雖有它的優(yōu)點(diǎn)，可在一組池中完成脫氮、去除 BOD5 全過(guò)程，但每座池子都須安裝曝氣設(shè)備、沉淀的潷水器及控制系統(tǒng)，間歇排水，水頭損失大，設(shè)備的閑置率較高、利用率低，設(shè)備投資大要求 自動(dòng)化程度相當(dāng)高。由三個(gè)矩形池組成，三個(gè)池水力相通，每個(gè)池內(nèi)均設(shè)有供氧設(shè)備，在外邊兩側(cè)矩形池設(shè)有固定出水堰和剩余污泥排放口。三個(gè)池交替地在缺氧、好氧和沉淀的狀態(tài)下工作，通過(guò)自控程序，控制曝氣器運(yùn)轉(zhuǎn)和改變進(jìn)水點(diǎn)可使池中發(fā)生消化和反硝化作用，在去除 BOD SS 的同時(shí)，達(dá)到生 物脫氮的目的。但由于無(wú)專門的厭氧區(qū)，因此，生物除磷效果差。 污水處理廠工藝選擇的方案比較 從上述各種工藝優(yōu)缺點(diǎn)的定性分析來(lái)看，污水脫氮除磷工藝有多種，結(jié)合本工程規(guī)模不是很大、進(jìn)水濃度較低、大部分為生活污水、管理水平有限的具體情況，初步選用運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)成熟，相對(duì)投資及運(yùn)行成本較低，適合本工程的改良型氧化溝（即Carrousel 2020 型氧化溝前加厭氧池）和 A2/O工藝作為比較方案，進(jìn)行全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從而推薦一個(gè)更適合本 工程的最佳方案。至今世界上已有 850 多座 Carrousel 和 Carrousel 2020 系統(tǒng)正在運(yùn)行，實(shí)踐證明該工藝具有投資省、處理效率高、可靠性好、管理方便和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。每座氧化溝中配有表曝機(jī)實(shí)現(xiàn)溝內(nèi)水體的推流、混合和充氧。 厭氧區(qū) Ⅰ 在沒(méi)有溶解氧和硝態(tài)氮存在的厭氧條件下，兼性細(xì)菌將溶解性 BOD 轉(zhuǎn)化成低分子發(fā)酵產(chǎn)物，生物聚磷菌將優(yōu)先吸附這些低分子發(fā)酵產(chǎn)物，并將其運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)、同化成胞內(nèi)碳源存貯物，所需能量來(lái)源于聚磷的水解以及細(xì)胞內(nèi)糖的水解，并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。 缺 氧區(qū) Ⅱ 泥水混合液由厭氧區(qū) Ⅰ 進(jìn)入缺氧區(qū) Ⅱ ，一部分聚磷菌利用后續(xù)工藝的混合液 (內(nèi)回流帶來(lái)的 )中硝酸鹽作為最終電子受體以分解細(xì)胞內(nèi)的 PHB(聚 β 羥基丁酸 )，產(chǎn)生的能量用于磷的吸收和聚磷的合成，同時(shí)反硝化菌利用內(nèi)回流帶來(lái)的硝酸鹽，以及污水中可生物降解的有機(jī)物進(jìn)行反硝化，達(dá)到部分脫碳與脫硝、除磷的目的。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 共 86 頁(yè) 氧化溝區(qū) Ⅲ 氧化溝兼有推流型和完全混合型反應(yīng)池兩者的特性，完成一次循環(huán)所需時(shí)間約為5～ 20 min，而總的停留時(shí)間卻很長(zhǎng)。在氧化溝好氧區(qū)聚磷菌除了吸收、利用污水中的可生物降解有機(jī)物外，主要是分解體內(nèi)貯積的 PHB，產(chǎn)生的能量可供自身生長(zhǎng)繁殖，此外還可主動(dòng)吸收周圍環(huán)境中的溶解磷，并以聚磷的形式在體內(nèi)超量貯積。 方案二 A2／ O 工藝 A2／ O的工藝原理：首段厭氧池，流入原污水及同步進(jìn)入的從二沉池回流的含磷污泥，本池主要功能為釋放磷，使污水中 P 的濃度升高，溶解性有機(jī)物被微生物細(xì)胞吸收而使污水中 BOD 濃度下降；另外， NH3— N因細(xì)胞的合成而被去除一部分，使污水中 NH3— N濃度下降，但 NO3； — N含量沒(méi)有變化。 在好氧池中，有機(jī)物被微生物生化降解，而繼續(xù)下降；有機(jī)氮被氨化繼而被硝化，使 NH3— N濃度顯著下降，但隨著硝化過(guò)程使 NO3— N的濃度增加， P隨著聚磷菌的過(guò)量攝取，也以較快的速度下降。厭氧池和好氧池聯(lián)合完成除磷功能。 (2)在同時(shí)脫氧除磷去除有機(jī)物的工藝中，該工藝流程最為簡(jiǎn)單，總的水力停留時(shí)間也少于同類其他工藝。 (4)污泥中磷含量高，一般為 2． 5％以上。 圖 A2/O法流程圖 方案比較 兩個(gè)方案各有特點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行比較分析： （ 1） 處理效果和工藝流程 兩個(gè)方案均有較好的生物處理效果，均能達(dá)到本工程要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。 （ 2） 運(yùn)行管理與維護(hù)檢修 兩個(gè)方案主要設(shè)備均能國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，氧化溝方案運(yùn)行可靠，管理簡(jiǎn)單且有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，維護(hù)費(fèi)用底； A2/O 方案采用鼓風(fēng)曝氣設(shè)備，維護(hù)費(fèi)用較高，國(guó)內(nèi)也有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 （ 4） 占地面積 A2/O方案生物池和二沉池合建，較為節(jié)省用地，氧化溝生物池和二沉池分建，占地較大。氧化溝雖然回流比較大，但能充分利用氧化溝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以較底的能耗實(shí)現(xiàn)回流，能耗較低。 （ 2）在厭氧，缺氧，好氧交替的條件下運(yùn)行，絲狀菌得不到大量增殖，沒(méi)有污泥膨脹之憂， SVI 一般均小于 100。 （ 4）運(yùn)行得當(dāng)沒(méi)有必要投藥，兩個(gè) A段只用輕緩攪拌，以不增加溶解氧濃度，運(yùn)行費(fèi)用比較低。 （ 2）脫氮效果也難以再提高，內(nèi)循環(huán)量一般 以 2Q 為限，不宜太高，否則增加運(yùn)行費(fèi)用。 優(yōu)點(diǎn)：該工藝具有普通 A2/O 法工藝的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)外，還具有以下