【正文】 氨氮是主流，也是城市污水處理中經(jīng)濟(jì)和常用的方法。 從經(jīng) 濟(jì)、管理等方面考慮，物理化學(xué)法去除氨氮不適宜在本工程中應(yīng)用。 生物去除氨氮 氮是蛋白質(zhì)不可缺少的組成部分，因此廣泛存在于各類污水之中。而原污水中的 NOxN(包括亞硝酸鹽和硝酸鹽在內(nèi) )含量很少，幾乎為零。 氮也是構(gòu)成微生物的元素之一，一部分進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)的氮將隨剩余污泥 —起從水中去除。 5 萬噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報告 21 在有機(jī)物被氧化的同時，污水中的有機(jī)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。根據(jù)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)例，設(shè)計污泥負(fù)荷在 BOD5kg/MLSS 污水處理廠進(jìn)水氨氮濃度為 30 mg/L，要求出水氨氮濃度小于5(8)mg/L，需要采用硝化工藝才能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。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(bǔ)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。當(dāng)這些聚磷菌進(jìn)入好氧條件下時就降解體內(nèi)儲5 萬噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報告 22 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。缺點(diǎn)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。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(jī)物的含量， —般來說，這種有機(jī)物與磷的比值越大，降磷效果越好。 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。 ② 化學(xué)除磷 化學(xué)除磷的主要藥劑有石灰、鐵鹽和鋁鹽。其缺點(diǎn)是藥劑消耗量大，剩余污泥量增加，濃度降低，體積增大，使污泥處理的難度增加，同時還要消耗水中堿度，影響氨氮硝化。 5 萬噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報告 23 經(jīng)過好氧生物處理后的污水，其中大部 分的氨氮都被氧化成為硝酸鹽（ NO3N），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(jī)物，將硝酸鹽中的氮還原成氮?dú)猓?N2），從而完成污水的脫氮過程，通常稱之為反硝化過程。每轉(zhuǎn)化 lgN03N 為 N2 時，需要消耗有機(jī)物（以 BOD5計） ，即反硝化 1g 硝酸鹽可以回 收 氧。每氧化 1gNH4N 為 N03N 時要消耗堿度。 因此，從降低能耗（利用 N03N 作為電子受體氧化有機(jī)物）、回收堿度保證硝化進(jìn)行過程以及改善生物除磷效率的角度來看，采用反硝化或部分反硝化的生物脫氮工藝是有 利的。 綜上所述，根據(jù) 污水處理廠 的進(jìn)水水質(zhì)和要求達(dá)到的出水指標(biāo)，我們認(rèn)為，最佳的處理工藝是生物除磷脫氮工藝，即二級強(qiáng)化處理工藝。 可用 污水處理廠 的污水處理工藝 根據(jù) 污水處理廠 建設(shè)工程排放標(biāo)準(zhǔn)要求，本項(xiàng)目所采用的水處理工藝體現(xiàn)以下幾方面優(yōu)勢： ? 該工藝和設(shè)備應(yīng)以被成功應(yīng)用，且能符合本工程的性能要求； ? 處理效果好，運(yùn)行安全可靠； ? 能耗低、易維護(hù)、運(yùn)行成本低； ? 設(shè)備價格合理； ? 調(diào)節(jié)、控制、運(yùn)行操作方便； ? 設(shè)備運(yùn)行壽命長； ? 其他配套工程的造價低； 根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)確定的進(jìn)、出水水質(zhì)，以及由此確定 污水處理廠 重點(diǎn)去除項(xiàng)目的特征，其中 SS 主要靠物理方法（例如沉淀或過濾）去除，由此可見，主要是氨氮和磷的去除決定了可選擇的污水二級 生化處理工藝， 因此， 除磷和硝化作用是所選工藝必備的性能。 根據(jù)兩部一局印發(fā)的《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》（建城 2020[124]號），對于本項(xiàng)目規(guī)模 5 萬 m3/d 的污水處理設(shè)施，處理工藝優(yōu)選氧化溝法、 SBR 法等技術(shù)，也可選用常規(guī)活性污泥法 ”。具有以下特點(diǎn)： 氧化溝結(jié)合推流和完全混合的特點(diǎn)，有利于客服短流和提高緩沖能力，通常在氧化溝曝氣區(qū)上游安排入流，在入流點(diǎn)的再上游點(diǎn)安排出流。這樣，氧化溝在短期內(nèi)（如一個循環(huán)）呈推流狀態(tài)，而在長期內(nèi)（如多次循環(huán) ）又呈混合狀態(tài)。同時為了防止污泥沉積，必須保證溝內(nèi)足夠的流速（一般平均流速大于 ），而污水在溝內(nèi)的停留時間又較5 萬噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報告 26 長，這就要求溝內(nèi)由較大的循環(huán)流量（一般是污水進(jìn)水流量的倍數(shù)及至數(shù)十倍），進(jìn)入溝內(nèi)污水立即被大量的循環(huán)液所混合稀釋，因此氧化溝系統(tǒng)具有很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，對不易降解的有機(jī)物也有較好的處理能力。氧化溝從整天上又是完全混合的， 而液體流動卻保持著推流前進(jìn)，其曝氣裝置是定位的，因此，混合液在曝氣區(qū)內(nèi)溶解氧濃度是上游高，然后沿溝長逐步下降，出現(xiàn)明顯的濃度梯度，到下游區(qū)溶解氧濃度就很低，基本上處于缺氧狀態(tài)。這些有利于節(jié)省能耗和減少甚至免去硝化過程中需要投加的化學(xué)藥品數(shù)量。傳統(tǒng)曝氣的功率密度一般僅為 20～ 30 瓦 /米 3，平均速 度梯度 G 大于 100 秒 1。當(dāng)混合液經(jīng)平穩(wěn)的輸送區(qū)到達(dá)好氧區(qū)后期，平均速度梯度 G 小于 30 秒 1，污泥仍有再絮凝的機(jī)會，因而也能改善污泥的絮凝性。氧化溝的混合液一旦被加速到溝內(nèi)的平均流速，對于維持循環(huán)僅需克服沿程和彎道的水頭損失，因而氧化溝可比其他系統(tǒng)以低得多的整體功率密度來維持混合液流動和活性污泥懸浮狀態(tài)。 5 萬噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報告 27 氧化溝在國內(nèi)外都發(fā)展很快。 目前國內(nèi)外很多設(shè)計單位已開發(fā)出微孔曝氣氧化溝工藝。根據(jù)目前鼓風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家的技術(shù)能力， 池的有效水深最大可達(dá) 17m，因此可根據(jù)不同的工藝要求選取合適的水深。微孔曝氣氧化溝則采用了水下推流的方式，即把潛水推進(jìn)器葉輪產(chǎn)生的推動力直接作用于水體，在起推流作用的同時又可有效防止污泥的沉降。 （ 2）方案二（ ABFT） ABFT (曝氣生物流化池 )， 是改進(jìn)的 A/O 法 ，是微生物細(xì)胞與載體自固定化技術(shù)的好氧生物反應(yīng)器，固定化微生物后的載體平均密度與水的密度十分接近， 載體在水中呈懸浮狀。 ABFT 工藝還具有在高負(fù)荷進(jìn)水下出水水質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，污染物去除量及去除率均隨進(jìn)水濃度的提高而增加，表現(xiàn)出 ABFT 適應(yīng)處理5 萬噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報告 28 高濃度廢水的能力，尤其在脫氮方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢 ，但除磷效果不如改良 A2/O 活性污泥工藝，需化學(xué)除磷 。各級ABFT 反應(yīng)器中，通過培養(yǎng)不同特效菌種，提高目標(biāo)污染物的降解效果；載體材料表面所生長的生物量通常為 1825g/L，最高達(dá)到 40g/L，是普通生物膜法的 ～ 倍，是傳統(tǒng)活性污泥法的 10～ 20 倍，并且微生物與載體結(jié)合牢固，不易脫落，不易流失，高負(fù)載的生物量保證了 ABFT 反應(yīng)器去除污染物的高效和穩(wěn)定；運(yùn)行過程中載體內(nèi)部存在著良好的厭氧區(qū)微環(huán)境，使其內(nèi)部形成無數(shù)個微型的反硝化反應(yīng)器，故而造成在同一個反應(yīng)器當(dāng)中同時發(fā)生氨氧化、硝化和反硝化聯(lián)合作用，有力的保證了氨氮的高效去除。 （ 3）方案三（ MBR） MBR 工藝就是膜生物反應(yīng)器處理的工藝，根據(jù)本項(xiàng)目污染物去除要求的特點(diǎn)，采用 A/O 形式的 MBR 工藝。按照其所處位置可以分為內(nèi)置式和外置式?；谶@個最大的特點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)還表現(xiàn)為： ◆ 污泥濃度高 ，污泥負(fù)荷低，處理效率高，耐沖擊負(fù)荷； 5 萬噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報告 29 ◆ 水力停留時間短，高容積負(fù)荷，占地面積?。? ◆ 高效固液分離，出水懸浮物濃度接近于零，優(yōu)于中水標(biāo)準(zhǔn)； ◆ 水力停留時間和污泥齡完全分離，運(yùn)行控制靈活； ◆ 微生物完全截流在反應(yīng)器內(nèi)，有利于世代較長微生物的生長； ◆ 泥齡長，大大提高了難降解有機(jī)物的降解效率； ◆ 可以濾除細(xì)菌、病毒等有害物質(zhì)； ◆ 低污泥負(fù)荷、長泥齡下運(yùn)行，可以基本實(shí)現(xiàn)無剩余污泥排放； ◆ 流程簡單。但三個方案的經(jīng)濟(jì)性方面有 較大差別。 污水處理方案綜合比較表 比較內(nèi)容 方案一 (氧化溝工藝 ) 方案二 (ABFT) 方案三 (MBR) 工藝特點(diǎn) 具有較好的脫氮和去除有機(jī)物效果，經(jīng)生化工藝和二沉處理后氮、磷可較穩(wěn)定達(dá)標(biāo)， COD 和 SS 需視實(shí)際情況增加強(qiáng)化處理工藝 具有良好的脫氮功能，對高濃度廢水有一定耐沖擊負(fù)荷，經(jīng)生化工藝和加藥二沉處理后氮、磷可較穩(wěn)定達(dá)標(biāo)， COD 和 SS 需視實(shí)際情況增加強(qiáng)化處理工藝 污 泥濃度高，具有良好的去除有機(jī)物和 SS 效果，經(jīng)MBR 處理各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)的穩(wěn)定性較高 運(yùn)行管理 控制要求高， 維護(hù)管理簡單 控制要求高， 維護(hù)管理較為復(fù)雜 控制要求高， 管理水平要求高 工程投資 一般 高 高 藥耗 較 低 較高 較低 電耗 一般 一般 較高 運(yùn)行費(fèi)用 一般 較高 高 構(gòu)筑物占地面積 一般 稍小 較小 污泥量 較少 稍少 較少 對周圍環(huán)境影響 一般 一般 一般 總體評價 推薦 不推薦 不推薦 5 萬噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報告 31 污水 深度 處理工藝選擇 本工程要求出水 SS≤ 10mg/L、 TP≤ ，污水廠二級處理出水一般都很難達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)一步深度處理。三級處理的方法是多種多樣的，化學(xué)處理法生物處理法的許多處理單元都可以用于三級處理，如生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、砂濾法、活性炭吸附法、離子交換法、電滲析法和反滲透法等。 混凝沉淀、過濾處理法 二 級處理加混凝沉淀、過濾、消毒工藝，通過投加混凝劑，沉淀過濾后去除處理水中殘存的懸浮物（包括活性污泥顆粒），進(jìn)一步各項(xiàng)指標(biāo)，使水質(zhì)更加穩(wěn)定，是國內(nèi)外許多回用工程的實(shí)際工藝。濾布轉(zhuǎn)盤過濾器的處理效果好，出水水質(zhì)高，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，擁有目前世界上唯一公認(rèn)的中水回用證書－ Title22 證書。 用于污水的 深度處理，設(shè)置于常規(guī)活性污泥法、延時曝氣法、 SBR 系統(tǒng)、氧化溝系統(tǒng)、滴濾池系統(tǒng)、氧化塘系統(tǒng)之后，可用于以下領(lǐng)域： 去除總懸浮固體 ； 5 萬噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報告 32 結(jié)合投加藥劑可去除磷 ； 可去除重金屬等 ； 濾布轉(zhuǎn)盤過濾器用于過濾活性污泥 二沉 池出水，設(shè)計水質(zhì)：進(jìn)水SS： 30mg/L（最高可承受 80－ 100mg/L），出水 SS≤5mg/L ，濁度 ≤2 NTU ，實(shí)際運(yùn)行出水更優(yōu)質(zhì)，一般出水濁度在 1 左右。濾布轉(zhuǎn)盤過濾器是采用濾盤外包濾布來代替?zhèn)鹘y(tǒng)濾池的砂濾料，濾布孔徑很小，可截留粒徑為幾微 米 (μm) 的微小顆粒，因此出水水質(zhì)及出水穩(wěn)定性都優(yōu)于粒料濾池。另外過濾的水量也隨阻力的變化而變化。濾布轉(zhuǎn)盤過濾器相當(dāng)于是濾池及沉淀池的結(jié)合，具有排泥的功能。因此過濾周期長，清洗間隔長，而且可承受的水力負(fù)荷及污泥負(fù)荷也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)砂濾池，懸浮物 (SS)負(fù)荷相當(dāng)于普通砂濾池的 倍，濾速比普通濾池增加 50％。 設(shè)備簡單緊湊，附屬設(shè)備少，整個過濾系統(tǒng)的投資低。而砂濾池反沖洗時不能連續(xù)過濾，為保證連續(xù)，需要在砂濾池前設(shè)中間儲水池或采用多臺濾池交替工作。傳統(tǒng)濾池因反沖洗強(qiáng)度大，氣水反沖不僅需要大功率水泵、鼓風(fēng)機(jī)，還有氣水兩套較大直徑的管閥系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)極為龐大復(fù)雜。由于濾布較薄，非常容易 沖洗干凈，清洗非常高效，清洗時，清洗濾盤的面積只相當(dāng)于整個濾盤面積的 1％。總體的清洗水量也較少。 運(yùn)行自動化，因而運(yùn)行和維護(hù)簡單、方便?；静恍鑼Ｈ司S護(hù)管理。濾布轉(zhuǎn)盤過濾器機(jī)械設(shè)備較少，泵及電機(jī)間歇運(yùn)行，濾布磨損較小，濾布易于更換，假如由于某些原因造成濾布堵塞， 可輕易更換濾布。而且砂濾更換濾料非常困難。濾布轉(zhuǎn)盤過濾器一般為 ，而砂濾池的水頭損失一般為 多。 占地面積比其 它 濾池小很多。日處理 1 萬噸的濾池，占地面積不大于20 平方米 ,高度 。 濾布轉(zhuǎn)盤過濾器比粒料濾池易于 安裝。而粒料濾池則往往需要進(jìn)行濾料安裝。濾布轉(zhuǎn)盤過濾器整體設(shè)備化，可整體裝運(yùn)，設(shè)計和施工方便并快捷 ， 而且擴(kuò)建容易。 特別適用于對已建污水處理廠的升級改造，可以使出水從一級Ｂ達(dá)到一級Ａ 。 污水處理廠工藝流程的確定 工藝流程確定 考慮到以上特點(diǎn)， 因此本報告根據(jù)污水處理廠特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)角度考慮，推薦應(yīng)用較為廣泛，投資和 運(yùn)行費(fèi)用較為合適的方案一： 氧化溝工藝。 氧化溝 工藝流程圖 污水管 污泥管 空氣管 廢液 儲 泥池 污泥 脫水機(jī)房 污泥 裝運(yùn)房 污泥外運(yùn)處置 柵渣外運(yùn)處置 細(xì) 格 柵 井 旋流 沉砂池 污泥回 流 鼓風(fēng) 機(jī)房 出水 加 氯 消 毒 池 鼓風(fēng) 機(jī)房 5 萬噸污水處理廠建設(shè)工程可行性研究報告 36 （ 1） 匯總 污水先進(jìn)入 粗格柵及 進(jìn)水 泵房 ， 經(jīng)粗格柵去除大的固體漂浮物后 經(jīng)提升 進(jìn) 入 細(xì)格柵、曝氣 沉砂池， 去砂的同時可以去除污水中的油類， 而后自流進(jìn)入 調(diào)節(jié) 池 ，對水質(zhì)、 水量 進(jìn)行均勻調(diào)節(jié)。 在這里，大量的硝化液在缺氧狀態(tài)下產(chǎn)生反硝化作用，釋放出氮?dú)?，起到良好?脫氮作用。同時， 在好氧的情況下，大量有機(jī)污染物也同時得到有效的去除。污水經(jīng)過過濾后進(jìn)入加氯接觸池，經(jīng)過加氯消毒后水質(zhì)達(dá)到設(shè)計出水水質(zhì)要