【正文】 砂玻璃鋼管重力自排。6 污水、污泥處理工藝設(shè)計方案 污水處理工藝選擇 工藝方案 污水處理工藝的選擇應(yīng)根據(jù)設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)、處理率要求、用地面積和工程規(guī)模等多因素進(jìn)行綜合考慮，各種工藝都有其適用條件，應(yīng)視具體情況而定。 根據(jù)排放水體要求，本工程要求的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)很高，BODSS、NH3N、%、%、%%以上，因此，應(yīng)慎重選擇污水處理工藝。污水處理工藝的選擇直接關(guān)系到處理后出水的水質(zhì)指標(biāo)能否穩(wěn)定可靠地達(dá)到處理要求、運行管理是否方便、建設(shè)費用和運行費用是否節(jié)省，以及占地和能耗指標(biāo)是否優(yōu)化，因此，污水處理工藝方案的選擇是污水處理廠成功與否的關(guān)鍵。污水處理工藝的選擇應(yīng)根據(jù)設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)、處理程度要求、用地面積和工程規(guī)模等多因素進(jìn)行綜合考慮，各種工藝都有其適用條件，應(yīng)視工程的具體條件而定。選擇合適的污水處理工藝，不僅可以降低工程投資，且有利于污水處理廠的運行管理以及減少污水處理廠的常年運行費用，保證出廠水水質(zhì)。 污染物去除原理SS的去除污水中SS的去除主要靠沉淀作用。污水中的無機(jī)顆粒和大直徑的有機(jī)顆粒靠自然沉淀作用就可去除，小直徑的有機(jī)顆?？课⑸锏慕到庾饔萌コ≈睆降臒o機(jī)顆粒（包括尺度大小在膠體和亞膠體范圍內(nèi)的無機(jī)顆粒）則要靠活性污泥絮體的吸附、網(wǎng)絡(luò)作用，與污泥絮體同時沉淀被去除。污水處理廠出水中懸浮物濃度不僅涉及到出水SS指標(biāo)，出水中的BODCOD等指標(biāo)也與之有關(guān)。這是因為組成出水懸浮物的主體是活性污泥絮體，其本身的有機(jī)成分就很高，因而較高的出水懸浮物含量會使得出水的BODCOD、氮、磷均增加。因此，控制污水處理廠出水的SS指標(biāo)是最基本的，也是很重要的。為了降低出水中的懸浮物濃度，應(yīng)在工程中采取適當(dāng)?shù)拇胧?，例如采用適當(dāng)?shù)奈勰嘭?fù)荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能、采用較小的二次沉淀池表面負(fù)荷、采用較低的出水堰負(fù)荷、充分利用活性污泥懸浮層的吸附網(wǎng)絡(luò)作用等。在污水處理方案選用合理、工藝參數(shù)取值合理和單體設(shè)計優(yōu)化的條件下，完全能夠使出水SS指標(biāo)達(dá)到20mg/L以下。 BOD5的去除污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代謝作用，然后對污泥與水進(jìn)行分離來完成的?；钚晕勰嘀械奈⑸镌谟醒醯臈l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)。在這種合成代謝與分解的過程中，溶解性有機(jī)物（如低分子有機(jī)酸等易降解有機(jī)物）直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用，而非溶解性有機(jī)物則首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用。由此可見，微生物的好氧代謝作用對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)物是無害的穩(wěn)定物質(zhì),因此，處理后污水中的殘余BOD5濃度很低。COD的去除污水中COD去除的原理與BOD5基本相同。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(guān)。對于那些主要以生活污水及其成分與生活污水相近的工業(yè)廢水組成的城市污水，這種城市污水的BOD5/，其污水的可生化性較好，出水COD值可以控制在較低的水平。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，其污水的可生化性較差，處理后污水中剩余的COD會較高，要滿足出水COD≤60mg/L有一定的難度。氮的去除生物脫氮是利用自然界氮的循環(huán)原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有機(jī)物轉(zhuǎn)化成氨氮，而后在好氧條件下，由硝化菌作用變成硝酸鹽氮，這階段稱為好氧硝化。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，使硝酸鹽氮變成氮氣逸出，這階段稱為缺氧反硝化。整個生物脫氮過程就是氮的分解還原反應(yīng)，反應(yīng)能量從有機(jī)物中獲取。在硝化和反硝化過程中，影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、PH值以及硝化碳源，生物脫氮系統(tǒng)中，硝化菌增長速度較緩慢，所以，要有足夠的污泥泥齡。反硝化菌的生長主要在缺氧條件下進(jìn)行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用順利進(jìn)行。由此可見，生物脫氮系統(tǒng)中硝化與反硝化反應(yīng)需要具備如下條件：硝化階段：足夠的溶解氧，DO值在2mg/l以上，合適的溫度，最好20℃，不能低于10℃，足夠長的污泥泥齡，合適的PH條件。反硝化階段：硝酸鹽的存在， mg/l左右，充足碳源（能源），合適的PH條件。生物脫氮過程如圖所示。圖51 生物脫氮過程示意圖由于反硝化細(xì)菌是在分解有機(jī)物的過程中進(jìn)行反硝化脫氮的，在不投加外來碳源條件下，污水中必須有足夠的有機(jī)物（碳源），才能保證反硝化的順利進(jìn)行，一般認(rèn)為，BOD5/TN＞3～5，即可認(rèn)為污水有足夠的碳源供反硝化菌利用。磷的去除污水除磷主要有生物除磷和化學(xué)除磷兩大類。生物除磷原理磷常以磷酸鹽（H2POHPO42和PO43）、聚磷酸鹽和有機(jī)磷的形式存在于廢水中，生物除磷就是利用聚磷菌一類的細(xì)菌，在厭氧狀態(tài)釋放磷，在好氧狀態(tài)從外部攝取磷，并將其以聚合形態(tài)貯藏在體內(nèi)，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)，達(dá)到從廢水中除磷的效果。生物除磷主要是通過排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少將對脫磷效果產(chǎn)生影響，一般污泥齡短的系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥量較多，可以取得較高的除磷效果。有報道稱，當(dāng)泥齡為30d時，除磷率為40%，泥齡為17d時，除磷率為50%，而當(dāng)泥齡降至5d時，除磷率達(dá)87%。大量的試驗觀測資料已經(jīng)完全證實，在生物除磷工藝中，經(jīng)過厭氧釋放磷酸鹽的活性污泥，在好氧狀態(tài)下有很強(qiáng)的吸磷能力，也就是說，磷的厭氧釋放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厭氧釋放都能增強(qiáng)污泥的好氧吸磷，磷的厭氧釋放可以分為二部分：有效釋放和無效釋放，有效釋放是指磷被釋放的同時，有機(jī)物被吸收到細(xì)胞內(nèi)，并在細(xì)胞內(nèi)貯存，即磷的釋放是有機(jī)物吸收轉(zhuǎn)化這一耗能過程的偶聯(lián)過程。無效釋放則不伴隨有機(jī)物的吸收和貯存，內(nèi)源損耗，PH變化，毒物作用引起的磷的釋放均屬無效釋放。在除磷（脫氮）系統(tǒng)的厭氧區(qū)中，含聚磷菌的回流污泥與污水混合后，在初始階段出現(xiàn)磷的有效釋放，隨著時間的延長，污水中的易降解有機(jī)物被耗完以后，雖然吸收和貯存有機(jī)物的過程基本上已經(jīng)停止，但微生物為了維持基礎(chǔ)生命活動，仍將不斷分解聚磷，并把分解產(chǎn)物（磷）釋放出來，雖然此時釋磷總量不斷提高，但單位釋磷量所產(chǎn)生的吸磷能力隨無效釋放量的加大而降低。一般來說，污水污泥混合液經(jīng)過2小時厭氧后，磷的釋放已甚微，在有效釋放過程中，磷的釋放量與有機(jī)物的轉(zhuǎn)化量之間存在著良好的相關(guān)性，在有效釋放過程 中，磷的厭氧釋放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高，每厭氧釋放1mgP，～ mgP，厭氧時間加長，無效釋放逐漸增加，平均厭氧釋放1mgP，所產(chǎn)生的好氧吸磷能力將降至1mgP以下。因此，生物除磷并非厭氧時間越長越好，同時在運行管理中要盡量避免PH的沖擊，否則除磷能力將大幅度下降，甚至完全喪失，這主要是由于PH降低時，會導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能損壞，細(xì)胞內(nèi)聚磷在酸性條性下被水解，從而導(dǎo)致磷的快速釋放。值得注意的是?；瘜W(xué)除磷原理化學(xué)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。固液分離可單獨進(jìn)行，也可與初沉污泥和二沉污泥的排入相結(jié)合。按工藝流程中化學(xué)藥劑投加點的不同，化學(xué)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。前置沉淀的藥劑投加點是初沉池前，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設(shè)在二沉池之后的混合池中，形成的沉淀物通過另設(shè)的固液分離裝置進(jìn)行分離?；瘜W(xué)除磷的藥劑主要有鐵鹽、鋁鹽和石灰。以硫酸鋁和三氯化鐵、硫酸亞鐵混凝劑為例，金屬鹽與水中的磷酸鹽的反應(yīng)可以表示如下：硫酸亞鐵混凝： 3Fe2++2PO43=Fe3(PO4)2↓三氯化鐵混凝：主反應(yīng)：FeCl3+ PO43 →Fe PO4 +3Cl↓副反應(yīng)：2FeCl3+3Ca(HCO3)2→2Fe(OH)3 ↓+3CaCl2+6CO2硫酸鋁混凝：主反應(yīng)：Al2(SO4)3l4H2O+2PO43→2AlPO4↓+3SO42+14H2O副反應(yīng)：Al2(SO4)314H2O+6HCO3 → 2Al(OH)3 ↓+3SO42+6CO2+14H2O可見，鐵鹽和鋁鹽均能與磷酸根離子（PO43）作用生成難溶性的沉淀物，通過去除這些難溶性沉淀物去除水中的磷。按照德國規(guī)范ATVA131的規(guī)定。對特定的污水，金屬鹽投加量需通過試驗確定，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。化學(xué)除磷方法的產(chǎn)泥量將增加，除此之外，還要考慮附帶的其它沉淀物。 處理程度分析根據(jù)擬定的進(jìn)水水質(zhì)和處理標(biāo)準(zhǔn)，需要處理的程度見下表：表61 處理程度表主要基本控制項目進(jìn)水水質(zhì)出水水質(zhì)處理程度COD（mg/L）30060≥%BOD5（mg/L）15020≥%SS（mg/L）18020≥%TN（mg/L）4020≥%NH3N（mg/L）358(15)≥%TP（mg/L）≥%根據(jù)以上表格對比分析，本工程要求的污水處理程度較高。污水處理程度通常分為三種級別：處理級別主要去除對象主要工藝一級處理（包括強(qiáng)化一級處理）主要去除懸浮物以沉淀工藝為主二級處理主要去處有機(jī)污染物，包括氮、磷以生物處理工藝為主體深度處理主要去處二級處理不能完全去除的污水中的污染物視深度處理目的不同而不同顯然，采用一級處理不能達(dá)到項目要求的處理程度，該項目要求除磷脫氮，采用二級處理是可以去除磷、氮等有機(jī)物的。根據(jù)規(guī)范生物除磷脫氮處理工藝的總處理效率如下：主要項目總處理效率BOD5（mg/L）85%～95%SS（mg/L）≤20mg/L對比一下處理程度表可知，二級處理是基本可以穩(wěn)定的達(dá)到處理要求，為保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，因此在生物處理后續(xù)設(shè)計加藥混凝沉淀池。 污水處理工藝思路根據(jù)以上分析，該項目污水處理工藝必須采用二級處理加上混凝沉淀即可達(dá)到處理要求。由于采用二級處理加上深度處理工藝的組合，因此必須根據(jù)每道工藝流程確定其處理目標(biāo)。根據(jù)污水中各種污染物去除的原理分析可知，在城市污水處理中，磷和氮污染物尤其是氮是比較難去除的。由于生物除磷效率不高，不采用輔助化學(xué)除磷是很難達(dá)到處理目標(biāo)的，因此一般生物處理的重點在于總氮的去除。正確的思路是強(qiáng)化二級處理，在二級處理出水水質(zhì)中COD、BODSS達(dá)到或超過國家一級B標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，重點指標(biāo)氨氮、總氮要在二級（生物）處理中達(dá)到或接近達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，然后在此基礎(chǔ)上增加深度處理設(shè)施（重點解決SS和總磷），使其全面、穩(wěn)定地達(dá)到處理目標(biāo)：一級B。 二級處理工藝二級處理工藝類型所有二級處理生物除磷脫氮工藝都包含厭氧、缺氧、好氧三個不同過程的交替循環(huán)。按照構(gòu)筑物的組成形式、運行性能以及運行操作方式的不同，又分為懸浮型活性污泥法和固著型生物膜法以及結(jié)合上述兩者的特點的生物接觸氧化法等三大類：懸浮型活性污泥法污水處理工藝主要有三個系列：①氧化溝系列；②A2/O系列；③序批式反應(yīng)器（SBR）系列。各個系列不斷地發(fā)展、改進(jìn)，形成了目前比較典型的工藝有：如改良A2/O工藝、UCT工藝、改良UCT工藝、CARROUSEL2000氧化溝工藝、雙溝式DE氧化溝工藝、三溝式T型氧化溝工藝、VIP工藝、倒置A2/O工藝、ORBAL氧化溝工藝、CAST工藝、ICEAS工藝、CASS工藝、MSBR工藝、UNITANK工藝等。固著型生物膜法工藝主要為生物濾池類型。本工程設(shè)計規(guī)模為5000m3/d，屬于小型污水處理廠。對于小型污水處理廠來說，二級處理的工藝選擇余地很大，幾乎所有常用的工藝均可以采用。但由于本工程廠址片區(qū)為坡地，因此占地較大的工藝（如氧化溝系列、A2/O系列）在用地條件的限制下均不適用。另一些占地較小的工藝如SBR系列、生物濾池系列以及生物接觸氧化法就凸顯出來，下面就重點介紹這三種工藝方案。SBR系列序批式活性污泥法（SBR—Sequencing Batch Reactor）是早在1914年就由英國學(xué)者Ardern和Locket發(fā)明了的水處理工藝。70年代初，美國Natre Dame 教授采用實驗室規(guī)模對SBR工藝進(jìn)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(chǎn)了世界上第一個SBR法污水處理廠。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(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、潷水、閑置。 由于SBR在運行過程中，各階段的運行時間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化以及運行狀態(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)量與運行功能要求等靈活變化。對于SBR反應(yīng)器來說，只是時序控制，無空間控制障礙，所以可以靈活控制。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。傳統(tǒng)的SBR工藝進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、排泥都是間歇的，后來出現(xiàn)各種改型，有的改為連續(xù)進(jìn)水，有的改為部分連續(xù)曝氣。一般說來，間歇處理不如連續(xù)處理簡單、方便，但它只需用一個反應(yīng)池就能完成全部反應(yīng)、沉淀工序，省去了連續(xù)工藝中的二沉池和回流污泥設(shè)施，使處理構(gòu)筑物大大簡化，從而節(jié)省占地，降低基建投資。目前在傳統(tǒng)SBR工藝的基礎(chǔ)上又逐步發(fā)展了許多改良工藝，其基本情況如下：間歇式循環(huán)延時曝氣活性污泥法（ICEAS—Intermittent Cyclic Extended System）是在1968年由澳大利亞新威爾士大學(xué)與美國ABJ公司合作開發(fā)的。1976年世界上第一座ICEAS工藝污水廠投產(chǎn)運行。ICEAS與傳統(tǒng)SBR相比，最大特點是：在反應(yīng)器進(jìn)水端設(shè)一個預(yù)反應(yīng)區(qū)，整個處理過程連續(xù)進(jìn)水，間歇排水,無明顯的反應(yīng)階段和閑置階段，因此處理費用比傳統(tǒng)SBR低。由于全過程連續(xù)進(jìn)水，沉淀階段泥水分離差，限制了進(jìn)水量。 好氧間歇曝氣系統(tǒng)（DATIAT—Demand Aer