城鎮(zhèn)污水處理廠畢業(yè)設(shè)計(jì)

城鎮(zhèn)污水處理廠畢業(yè)設(shè)計(jì),城鎮(zhèn),污水處理,畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題 目： 某新建城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 系： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 填表日期： 年 月 日 一、選題的依據(jù)及意義： 本工程為某新鎮(zhèn)污水處理廠的施工圖設(shè)計(jì)，污水廠位于xxx交匯處，征地28604米2，設(shè)計(jì)地面標(biāo)高用黃海2.3米。經(jīng)過(guò)處理的水至神仙溝，初沉池與二沉池剩余污泥濃縮處理后用泵輸送至處理廠南面的苗圃作為肥料用。 該鎮(zhèn)的地形由南向北稍有坡度，平均的坡度為0.5‰，地面平整，海拔高度為3.3—3.5米，屬黃河沖積粉質(zhì)沙土區(qū)，土質(zhì)鹽堿，全年最高氣溫39度，最低-8度，極值凍土深度為0.57米，全年降水量1600毫米。鎮(zhèn)東有衛(wèi)東河，水流由南向北與神仙溝在新鎮(zhèn)東北角匯合流向渤海灣。神仙溝溝底標(biāo)高為-1.5米，河床水位控制在0.5—1.0米之內(nèi)，水位由神仙溝在渤海灣出口處甲方所設(shè)的流域防洪站加以控制。處理廠廠址內(nèi)地面標(biāo)高位2.10—-2.40米（高于黃海平均海面），土壤承載能力7—11噸/平方米。污水廠污水進(jìn)水總管管底標(biāo)高（進(jìn)水泵房處）為-4.41米，（相對(duì)地面標(biāo)高±0.00）。 因?yàn)樵撴?zhèn)人口較多城市污水排放量大，如果不處理直接排放到神仙溝和衛(wèi)東河，將對(duì)水體造成污染，因?yàn)槲鬯泻纵^多，也可使水體富營(yíng)養(yǎng)化，所以必須建設(shè)污水處理廠對(duì)該鎮(zhèn)排放的污水進(jìn)行處理。所選擇的污水處理工藝應(yīng)具有一定的脫氮除磷功能以防水體的富營(yíng)養(yǎng)化。據(jù)此，需確定污水處理廠的處理工藝流程和處理構(gòu)筑物的類型與數(shù)量，進(jìn)行處理構(gòu)筑物及設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算和污水廠各構(gòu)筑物以及各種管渠等總體布置。 二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）： 1．關(guān)于活性污泥法 當(dāng)前流行的污水處理工藝有：AB法、SBR法、氧化溝法、普通曝氣法、A/A/O法、A/O 法等，這幾種工藝都是從活性污泥法派生出來(lái)的，且各有其特點(diǎn)。 ① AB法(Adsorption—Biooxidation) 該法由德國(guó)Bohuke教授首先開(kāi)發(fā)。該工藝對(duì)曝氣池按高、低負(fù)荷分二級(jí)供氧，A級(jí)負(fù)荷高，曝氣時(shí)間短，產(chǎn)生污泥量大，污泥負(fù)荷2.5kgBOD/(kgMLSS·d)以上，池容積負(fù)荷6kgBOD/(m3·d)以上；B級(jí)負(fù)荷低，污泥齡較長(zhǎng)。A級(jí)與B級(jí)間設(shè)中間沉淀池。二級(jí)池子F/M(污染物量與微生物量之比)不同，形成不同的微生物群體。AB法盡管有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，但不適合低濃度水質(zhì)，A級(jí)和B級(jí)亦可分期建 設(shè)。 ② SBR法(Sequencing Batch Reactor) SBR法早在20世紀(jì)初已開(kāi)發(fā)，由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個(gè)或三個(gè)池子構(gòu)成一組，輪流運(yùn)轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運(yùn)行，故稱序批式活性污泥法?，F(xiàn)在又開(kāi)發(fā)出一些連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水的改良性SBR工藝，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。這種一體化工藝的特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，由于只有一個(gè)反應(yīng)池，不需二沉池、回流污泥及設(shè)備，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池，故節(jié)省占地和投資，耐沖擊負(fù)荷且運(yùn)行方式靈活，可以從時(shí)間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)除磷脫氮的目的。但因每個(gè)池子都需要設(shè)曝氣和輸配水系統(tǒng)，采用潷水器及控制系統(tǒng)，間歇排水水頭損失大，池容的利用率不理想，因此，一般來(lái)說(shuō)并不太適用于大規(guī)模的城市污水處理廠 。 ③ A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic) 由于對(duì)城市污水處理的出水有去除氮和磷的要求，故國(guó)內(nèi)10年前開(kāi)發(fā)此厭氧—缺氧—好氧組成的工藝。利用生物處理法脫氮除磷，可獲得優(yōu)質(zhì)出水，是一種深度二級(jí)處理工藝。A/A/O法的可同步除磷脫氮機(jī)制由兩部分組成：一是除磷，污水中的磷在厭氧狀態(tài)下(DO<0.3mg/L)，釋放出聚磷菌，在好氧狀況下又將其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)。二是脫氮，缺氧段要控制DO<0.7 mg/L，由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中BOD作為氫供給體(有機(jī)碳源)，將來(lái)自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮?dú)庖萑氪髿猓_(dá)到脫氮的目的。為有效脫氮除磷，對(duì)一般的城市污水，COD/TKN為3.5～7.0(完全脫氮COD/TKN>12.5)，BOD/TKN為1.5～3.5，COD/TP為30～60，BOD/TP為16～40(一般應(yīng)＞20)。若降低污泥濃度、壓縮污泥齡、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD為主，則可用A/O 工藝。 有的城市污水處理的出水不排入湖泊，利用大水體深水排放或灌溉農(nóng)田，可將脫氮除 磷放在下一步改擴(kuò)建時(shí)考慮，以節(jié)省近期投資。 ④ 普通曝氣法及其變法 本工藝出現(xiàn)最早，至今仍有較強(qiáng)的生命力。普曝法處理效果好，經(jīng)驗(yàn)多，可適應(yīng)大的污水量，對(duì)于大廠可集中建污泥消化池，所產(chǎn)生沼氣可作能源利用。傳 統(tǒng)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級(jí)處理，不具備脫氮除磷功能。 近幾年在工程實(shí)踐中，通過(guò)降低普通曝氣池容積負(fù)荷，可以達(dá)到脫氮的目的；在普曝池前設(shè)置厭氧區(qū)，可以除磷，亦可用化學(xué)法除磷。采用普通曝氣法去除BOD5，在池型上有多種形式(如下文所述的氧化溝)，工程上稱為普通曝氣法的變法，亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。 ⑤ 氧化溝法 本工藝50年代初期發(fā)展形成，因其構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于管理，很快得到推廣，且不斷創(chuàng)新，有發(fā)展前景和競(jìng)爭(zhēng)力，當(dāng)前可謂熱門工藝。氧化溝在應(yīng)用中發(fā)展為多種形式，比較有代表性的有： 帕式(Passveer)簡(jiǎn)稱單溝式，表面曝氣采用轉(zhuǎn)刷曝氣，水深一般在2.5～3.5m，轉(zhuǎn)刷動(dòng)力效率1.6～1.8kgO2/(kW·h)。 奧式(Orbal)簡(jiǎn)稱同心圓式，應(yīng)用上多為橢圓形的三環(huán)道組成，三個(gè)環(huán)道用不同的DO(如外環(huán)為0，中環(huán)為1，內(nèi)環(huán)為2)，有利于脫氮除磷。采用轉(zhuǎn)碟曝氣，水深一般在4.0～4.5m，動(dòng)力效率與轉(zhuǎn)刷接近，現(xiàn)已在山東濰坊、北京黃村和合肥王小郢的城市污水處理廠應(yīng)用。 若能將氧化溝進(jìn)水設(shè)計(jì)成多種方式，能有效地抵抗暴雨流量的沖擊，對(duì)一些合流制排水系統(tǒng)的城市污水處理尤為適用。 卡式(Carrousel)簡(jiǎn)稱循環(huán)折流式，采用倒傘形葉輪曝氣，從工藝運(yùn)行來(lái)看，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉積，其原因是供氧與流速有矛盾。 三溝式氧化溝(T型氧化溝)，此種型式由三池組成，中間作曝氣池，左右兩池兼作沉淀池和曝氣池。T型氧化溝構(gòu)造簡(jiǎn)單，處理效果不錯(cuò)，但其采用轉(zhuǎn)刷曝氣，水深淺，占地面積大，復(fù)雜的控制儀表增加了運(yùn)行管理的難度。不設(shè)厭氧池，不具備除磷功能。 氧化溝一般不設(shè)初沉池，負(fù)荷低，耐沖擊，污泥少。建設(shè)費(fèi)用及電耗視采用的溝型而變，如在轉(zhuǎn)碟和轉(zhuǎn)刷曝氣形式中，再引進(jìn)微孔曝氣，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和動(dòng)力效率［達(dá)2.5～3.0 kgO2/(kW·h)］。 2．關(guān)于曝氣生物濾池 曝氣生物濾池實(shí)質(zhì)上是常說(shuō)的生物接觸氧化池，相當(dāng)于在曝氣池中添加供微生物棲附的填(濾)料，在填料下鼓氣，是具有活性污泥特點(diǎn)的生物膜法。曝氣生 物濾池(BAF)70年代末起源于歐洲大陸，已發(fā)展為法、英等國(guó)設(shè)備制造公司的技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)品。由于選用的填料不同，以及是否有脫氮要求，設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)是不同的，如要求處理出水BOD5、SS＜20mg/L，去除BOD5達(dá)90%以上的工藝，其容積負(fù)荷為0.7～3.0 kgBOD5/(m3·d)，水力停留時(shí)間1～2h；以硝化(90%以上)為主的工藝，其容積負(fù)荷為0.5～2.0kgBOD5/(m3·d)，水力停留時(shí)間2～3h。 一般認(rèn)為，生物膜法處理城市污水，在國(guó)內(nèi)尚需積累經(jīng)驗(yàn)，處理規(guī)模不宜過(guò)大，約5× 104m3/d左右為宜。國(guó)外(主要在歐洲)處理水量有達(dá)到36×104m3/d的，這與其填料材質(zhì)、自控手段和先進(jìn)的反沖洗裝置有關(guān)，也與其有長(zhǎng)期積累的運(yùn)行 管理經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。 3． 關(guān)于UNITANK工藝 UNITANK工藝和類似的TCBS工藝、MSBR工藝一樣，都是SBR法新的變型和發(fā)展。它集“序批法”、“普通曝氣池法”及“三溝式氧化溝法”的優(yōu)點(diǎn)，克服了“序批法”間歇進(jìn)水、“三溝式氧化溝法”占地面積大、“普通曝氣池法”設(shè)備多的缺點(diǎn)。 典型的UNITANK工藝是三個(gè)水池，三池之間水力連通，每池都設(shè)有曝氣系統(tǒng)，外側(cè)的兩池設(shè)有出水堰及污泥排放口，它們交替作為曝氣池和沉淀池。污水可以進(jìn)入三池中的任意一個(gè)，采用連續(xù)進(jìn)水、周期交替運(yùn)行。在自動(dòng)控制下使各池處在好氧、缺氧及厭氧狀態(tài)，以完 成有機(jī)物和氮磷的去除。 UNITANK工藝由比利時(shí)Seghers公司首先建在我國(guó)的澳門特區(qū)，處理水量14×104m3/d(不下雨時(shí)平均處理水量為7×104m3/d)，池型封閉，設(shè)計(jì)采用的容積負(fù)荷為0.58kgBOD/(m3·d)，總的反應(yīng)池體積為46800m3，曝氣池水力停留時(shí)間為8h，出水的BOD5、SS＜20mg/L。 這類一體化工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝的變形，可以采用活性污泥工藝的設(shè)計(jì)方法對(duì)不同的污染物加以去除，如考慮硝化，其負(fù)荷一般在0.05～0.10 kgBOD5/(kgMLSS·d)，硝化率視污水溫度而異。而要求污泥穩(wěn)定化，其污泥負(fù)荷和污泥齡要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硝化時(shí)的數(shù)值。 容積利用率低是此類一體化工藝共同的主要問(wèn)題，就是說(shuō)在一個(gè)較長(zhǎng)停留時(shí)間的曝氣系統(tǒng)內(nèi)，有50%左右的池容用于沉淀。 UNITANK工藝的成功與否有賴于系統(tǒng)采用穩(wěn)定可靠的儀表及設(shè)備，因此引進(jìn) 技術(shù)，消化、吸收和開(kāi)發(fā)先進(jìn)的自控系統(tǒng)是應(yīng)用此工藝的關(guān)鍵問(wèn)題。一般認(rèn)為，UNITANK工藝不太適用于大型(>10×104m3/d)的城市污水處理廠。 4. 生物處理法的新進(jìn)展 生物處理法是目前研究得較多、新技術(shù)層出不窮的方法， 無(wú)論是好氧生物處理技術(shù)，還是厭氧生物處理技術(shù)都引起了研究人員的極大興趣。因?yàn)橛蒙锓ɡ玫氖俏⑸锏男玛惔x作用， 以污染物質(zhì)為食料， 將其代謝成諸如CO2、H2O、NH3、SO2等穩(wěn)定的小分子， 它的二次污染小， 對(duì)處理生活污水及與之性質(zhì)相近的有機(jī)污水有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。生物處理法自從問(wèn)世以來(lái)，其技術(shù)已獲得了極大的發(fā)展， 隨著人們生活水平的日益提高， 生活污水中的成也日益復(fù)雜， 因此用生物處理方法的目的也從以前能處理降解蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等一類物質(zhì)增加到也能處理合成洗滌劑、脫氮、脫磷及其它一些難降解的復(fù)雜有機(jī)物。這也就必然要求人們改革工藝，過(guò)去由于厭氧生物處理的效率不盡人意， 處理時(shí)間也較慢， 所以未引起人們的重視， 僅僅用來(lái)處理污泥或高濃度有機(jī)污水的預(yù)處理，但現(xiàn)在由于能源緊張， 厭氧生物處理由于能產(chǎn)生能源物質(zhì)—甲烷而越來(lái)越引起人們的青睞， 由此也出現(xiàn)了許多新的工藝。 (1) 活性污泥法的新發(fā)展 到目前為止， 對(duì)活性污泥法在運(yùn)行方式上還沒(méi)有大的突破， 往往所作的是一些局部的改進(jìn)， 但在曝氣方式上確取得了較大的成果， 如純氧曝氣、深井曝氣、射流曝氣， 采用微氣泡擴(kuò)散器等， 這些都增大了氧轉(zhuǎn)移率、提高了氧的利用率使曝氣池中氧的濃度增加。如美日等國(guó)研制出的一種超微氣泡擴(kuò)散器， 氣泡直徑50Lm， 氧吸收率達(dá)90% ， Reid Engineering Company of Frederick shurg 等研制的氧化溝下表面曝氣也是一種曝氣方式的改進(jìn)， 把沖刷曝氣(Brush Aeration) 改進(jìn)透平曝氣(Turbine Aeration) 避免了產(chǎn)生氣溶膠、飛濺、結(jié)冰等問(wèn)題。活性污泥法的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)就是朝多功能方向發(fā)展， 采用的方法有： 培養(yǎng)馴化專用細(xì)菌，使活性污泥處理對(duì)象不局限于生活污水， 還可以處理如酚一類難降解的有毒有機(jī)物，甚至馴化可以處理象氰一類有劇毒的無(wú)機(jī)物；把活性污泥與其它處理方法結(jié)合起來(lái)，如活性炭—活性污泥法， 它實(shí)際上是一種以活性污泥法形式的活性炭吸附、生物氧化法的綜合處理法； 固定活性污泥法是提供微生物附著的表面， 如合成纖維、塑料、細(xì)沙、粘土焦炭等， 使曝氣池同時(shí) 存在附著相和懸浮相的生物；這些都提高了活性污泥的凈化效率，提高了抗有毒物質(zhì)等沖擊負(fù)荷的能力， 還具有脫色、脫氮、削減泡沫的效果， 國(guó)外已用于合成纖維、化工印染、煉油、煉焦等工業(yè)生產(chǎn)的污水處理；活性污泥法與厭氧工藝結(jié)合來(lái)脫氮、脫磷等，最典型的工藝是A-O(anaerobic-oxic) 流程。活性污泥法還可和化學(xué)法結(jié)合， 提高凈化多氯聯(lián)苯、有機(jī)磷的去除效果。 (2) 生物膜處理法的新進(jìn)展 生物膜法最早出現(xiàn)的工藝是1893年在英國(guó)出現(xiàn)的將污水噴撒在粗濾料上而得以凈化的普通生物濾池，它是最早出現(xiàn)而至今仍在不斷改進(jìn)和發(fā)展的人工生物處理設(shè)備。在它的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤和生物接觸氧化等。近二三十年來(lái)，又出現(xiàn)了一些新型的生物膜法處理技術(shù)，如生物流化床，它是以砂、焦炭、活性炭等顆粒材料作為載體，其載體表面附著生長(zhǎng)著生物膜，充氧后的污水以一定流速自下而上流動(dòng)使載處于流化狀態(tài)，載體上的生物膜可以充分地和污水接觸，使凈化效率提高，它的工藝有空氣流床、純氧流動(dòng)床、三相流化床和厭氧兼型流化床工藝等?；钚陨餅V池是將生物濾池、曝氣池及二沉池結(jié)合為一體的新型污水處理工藝，它的特點(diǎn)是將生物濾池的部分出水回流匯同二沉池的回流污泥一起進(jìn)入生物濾池，用活性生物濾池處理生活污水和食品加工廢水的試驗(yàn)結(jié)果表明： 該系統(tǒng)具有處理效果好、效率高、BOD 容積負(fù)荷大、不發(fā)生污泥膨脹和耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。另外還有空氣驅(qū)動(dòng)的生物轉(zhuǎn)盤、生物轉(zhuǎn)盤和曝氣池相結(jié)合、藻類轉(zhuǎn)盤等。由于生物膜法的生態(tài)環(huán)境與活性污泥法的不同， 生物膜法生態(tài)系統(tǒng)中可以生長(zhǎng)藻類、后生動(dòng)物等， 甚至可以生長(zhǎng)硝化菌及反硝化菌等， 因此可以用來(lái)脫氮等。 (3) 厭氧生物處理法的新發(fā)展 厭氧生物處理法也有一百多年的歷史，它是利用厭氧微生物在無(wú)氧的條件下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解的技術(shù)。由于處理效率低、速度慢、且甲烷菌對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格不易控制等缺點(diǎn)， 厭氧生物處理法長(zhǎng)期以來(lái)一般僅用于污泥處理， 它的主要工藝是化糞池、消化池等。但是由于近年來(lái)能源危機(jī)及環(huán)境污染加重，厭氧生物處理由于其產(chǎn)物具有能源物質(zhì)而得到人們的重視， 一大批新的厭氧生物處理法技術(shù)相繼誕生， 為了提高厭氧微生物的濃度，有使厭氧微生物附著在載體表面的厭氧生物膜處理方法如厭氧生物濾池、厭氧轉(zhuǎn)盤、厭氧膨脹床、厭氧接觸氧化、 厭氧檔板反應(yīng)器、厭氧流化床法， 以及象上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB) 依靠微生物之間凝聚造粒而形成的自己固定法方法。還有人為地固定微生物包埋固定化法， 它是人為地把增殖速度緩慢的厭氧微生物高濃度地保持在處理系統(tǒng)中，提高處理速度、縮小處理設(shè)備并可用于處理低濃度的有機(jī)污水。如日本本田等人1988 年采用包埋固定厭氧微生物處理TOC 為150mg?L 的人工配水， TOC 的去除率可達(dá)95% 以上。在厭氧處理中， 甲烷的增殖速度慢成為產(chǎn)氣的決定步驟， 因此為了保持甲烷發(fā)酵中高濃度的微生物， 出現(xiàn)了利用膜的固液分離法， 如柏分等人1988 年利用超濾膜(UF) 進(jìn)行甲烷發(fā)酵試驗(yàn)， 結(jié)果表明： 提高了反應(yīng)器內(nèi)甲烷的濃度， TOC 的容積負(fù)荷為2g?L·日， 其去除率可達(dá)98.4%以上。厭氧生物處理法目前的發(fā)展趨勢(shì)是和其它生物處理方法聯(lián)用， 如厭氧—好氧復(fù)合工藝等， 具有節(jié)約投資、節(jié)省能源、污泥產(chǎn)量少、出水水質(zhì)好等一系列優(yōu)點(diǎn)。厭氧生物處理法正朝著能處理低濃度有機(jī)污水，能夠脫磷脫氮且運(yùn)行維護(hù)方便經(jīng)濟(jì)等方面發(fā)展。 5．活性污泥工藝的發(fā)展趨勢(shì) 　　通過(guò)幾十年的研究與實(shí)踐，活性污泥工藝已經(jīng)成為一種比較完善的工藝。在池形、運(yùn)行方式、曝氣方式、載體等方面已經(jīng)很難有較大的發(fā)展。用常規(guī)手段也已經(jīng)很難在生物學(xué)方面有所突破。有學(xué)者認(rèn)為該工藝未來(lái)兩個(gè)大的方向是膜分離技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。 (1) 膜分離技術(shù)的應(yīng)用 　　用膜分離代替沉淀進(jìn)行泥水分離，可帶來(lái)活性污泥工藝的以下變化： 　　①不再存在污泥膨脹問(wèn)題。在調(diào)控活性污泥系統(tǒng)時(shí)，不必再考慮污泥的沉降性能問(wèn)題，從而使工藝控制大大簡(jiǎn)化； 　?、谄貧獬氐奈勰酀舛葘⒋蟠筇岣?ＭＬＳＳ可以大于20000ｍｇ/Ｌ)從而使系統(tǒng)可在超大泥齡、超低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，充分滿足去除各種污染物質(zhì)的需要； 　?、墼谕瑯拥奶幚硪笙?，可使曝氣池容積大大減小，節(jié)省處理廠的占地面積； 　?、芪勰酀舛鹊奶岣撸瑢⒁筝^高的曝氣速率，因而純氧曝氣將隨著膜分離而被大量采用。 　　雖然膜分離目前還存在易堵塞等方面的問(wèn)題，但這些問(wèn)題正逐步得到解決。實(shí)際上，目前已有一批膜分離活性污泥系統(tǒng)在運(yùn)行，如日本Ｈｉｒｏｓｈｉｗａ 市的Ｈｉｇａｓｈｉ污水處理廠的膜分離系統(tǒng)已連續(xù)運(yùn)行3年。 (2)　分子生物技術(shù)的應(yīng)用 　　目前分子生物技術(shù)已開(kāi)始應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。為搞清聚磷菌除磷的生化機(jī)理，已開(kāi)始用分子診斷技術(shù)獲取聚磷菌的遺傳信息?，F(xiàn)在從活性污泥中已發(fā)現(xiàn)的30多種絲狀菌中，只有4種準(zhǔn)確命名及生物分類學(xué)定位，因?yàn)檫@些絲狀菌大部分無(wú)法進(jìn)行分離純培養(yǎng)。目前正用分子診斷技術(shù)進(jìn)行這些絲狀菌的生物學(xué)定位，以進(jìn)一步準(zhǔn)確了解其特性。 　　分子診斷技術(shù)的大量應(yīng)用，活性污泥微生物基因庫(kù)的建立，在此基礎(chǔ)上用基因技術(shù)培育具有高效活性的污泥菌種，進(jìn)一步提高處理效果，是未來(lái)發(fā)展的方向。 三、本課題研究?jī)?nèi)容 該新鎮(zhèn)將建設(shè)成完備的各種市政設(shè)施。規(guī)劃人口，近期30000人，2010年發(fā)展為82000人，生活污水標(biāo)準(zhǔn)為160L/cap·d，其總變化系數(shù)為1.5，工業(yè)最大日污水量為5800米3/日，排水采用分流制。污水水質(zhì)按一般的生活污水性質(zhì)考慮。生活污水與工業(yè)廢水混合后其水質(zhì)平均值為：BOD5=190mg/L，SS=238mg/L，CODcr=380mg/L，TP=4.9mg/L，NH3-N=49mg/L，要求經(jīng)過(guò)處理后水質(zhì)達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，CODcr≤60mg/L，TP≤0.5mg/L，NH3-N≤15mg/L）。 所以本工程處理水量：近 期：30000×0.16×1.5+5800=13000m3/d， 2010 年：82000×0.16×1.5+5800=25480m3/d 據(jù)此，該廠按遠(yuǎn)期2010年一期2.6萬(wàn)噸/天建設(shè)完成，污水廠主要處理構(gòu)筑物擬分為二組，每組處理規(guī)模為1.3萬(wàn)噸/天。這樣既可滿足近期處理水量要求，有留有空地以三期擴(kuò)建之用。 四、本課題研究方案 本項(xiàng)目污水處理的特點(diǎn)：（1）污水以有機(jī)污染物為主，BOD/COD=0.5，可生化性較好，重金屬及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標(biāo)；（2）污水中主要污染物指標(biāo)BOD、、COD、SS都值都比國(guó)內(nèi)一般城鎮(zhèn)污水低30%左右；（3）污水處理廠投產(chǎn)時(shí)，多數(shù)重點(diǎn)污染源治理工程已投入運(yùn)行。 針對(duì)以上特點(diǎn)，以及出水要求，現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)的特點(diǎn)，以采用生化處理最為經(jīng)濟(jì)。由于氮磷超標(biāo)，處理工藝尚用硝化除磷。根據(jù)處理規(guī)模（2.6萬(wàn)噸/天），進(jìn)出水質(zhì)（一般的生活污水），出水質(zhì)要求（國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》〈GB8978—1996〉中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)），污水處理廠既要求有效地去除BOD5，有要求對(duì)污水中的氮、磷進(jìn)行適當(dāng)處理，防止神仙溝的富營(yíng)養(yǎng)化，以及該工程的造價(jià)與運(yùn)行費(fèi)用，當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件（包括地形、氣候、水資源），污水水量及其變化動(dòng)態(tài)，運(yùn)行管理與施工，并參考典型的工藝流程和各種生物處理法的優(yōu)缺點(diǎn)及使用條件。本課題選擇典型的工藝流程，有兩種可供選擇的工藝：1）普通A/A/O法處理工藝。2）厭氧池+氧化溝處理工藝。兩種工藝經(jīng)過(guò)比較，氧化溝除了具有A/A/O的效果外，還具有如下特點(diǎn)：（1）具有獨(dú)特的水力流動(dòng)特點(diǎn)，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以將其工作區(qū)分為富氧區(qū)，缺氧區(qū)，用以進(jìn)行硝化和反硝化作用，取得脫氮效果。（2）不設(shè)初沉池，有機(jī)性懸浮物在氧化溝內(nèi)能達(dá)到好氧穩(wěn)定的程度。（3）BOD負(fù)荷低，使氧化溝具有對(duì)水溫、水質(zhì)、水量的變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，污泥產(chǎn)率低，勿需進(jìn)行硝化處理。（4）脫氮效果還能進(jìn)一步提高。（5）電耗較小，運(yùn)行費(fèi)用低。所以本課題選擇厭氧池+氧化溝處理工藝。 本課題研究方案即工藝流程初定如下： 厭氧池+氧化溝處理工藝 五、研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度： 研究目標(biāo)： 改革開(kāi)放以來(lái)，在我國(guó)的大中型城市中，建設(shè)了一批污水處理設(shè)施，對(duì)于保護(hù)大中型城市的環(huán)境，治理水污染起到了很大作用。隨著我國(guó)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，我國(guó)農(nóng)村城市化的速度將大大加快，大量的小城鎮(zhèn)將迅速興起，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末，全國(guó)設(shè)市城市將達(dá)1200個(gè)左右，建制鎮(zhèn)25000～3O000個(gè)左右，全國(guó)城鎮(zhèn)人口達(dá)6.8億左右，城市化水平約為45%，其中小城鎮(zhèn)人口所占比例達(dá)65%左右。從發(fā)展眼光看，今后我國(guó)的大部分人口將生活在中小城鎮(zhèn)。 　　目前全國(guó)共有1700O個(gè)建制鎮(zhèn)，絕大多數(shù)沒(méi)有排水和污水處理設(shè)施，而且，由于二十幾年來(lái)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的蓬勃發(fā)展，造成一些中小城鎮(zhèn)尤其是經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的中小城鎮(zhèn)，污染嚴(yán)重，已經(jīng)影響到人民的生活和健康。 　　考慮到1998年1月1日之后，已經(jīng)開(kāi)始實(shí)行《污水排放綜合標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)，因此中小城鎮(zhèn)的污水處理廠在選擇處理工藝時(shí)都要考慮除磷脫氮，計(jì)一污水處理廠處理該鎮(zhèn)所排放的污水，使處理水達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，以減輕對(duì)神仙溝和衛(wèi)東河水體的污染。 1． 確定污水廠的處理工藝流程及處理構(gòu)筑物（或設(shè)備）的類型和數(shù)量。 2． 進(jìn)行處理構(gòu)筑物及設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算。 3． 進(jìn)行污水廠各構(gòu)筑物、建筑物以及各種管渠等總體布置。 4． 設(shè)計(jì)圖紙包括： （1） 污水廠平面布置圖； （2） 污水廠的工藝流程、高程布置圖； （3） 單體構(gòu)筑物的工藝構(gòu)圖。 主要特色： 為了力求構(gòu)筑物流程簡(jiǎn)單而不影響處理效果，在設(shè)計(jì)中采取中格柵和提升泵房，細(xì)格柵和平流式沉沙池合建一起。其污水主題處理構(gòu)筑物——卡羅塞（Carrousel）氧化溝具有以下優(yōu)點(diǎn)： 氧化溝工藝一般可不設(shè)初沉池，在不增加構(gòu)筑物及設(shè)備的情況下，氧化溝內(nèi)不僅可完成碳源的氧化，還可實(shí)現(xiàn)硝化和脫硝，成為A/O工藝；氧化溝前增加厭氧池可成為A2/O（A-A-O）工藝，實(shí)現(xiàn)除磷。由于氧化溝內(nèi)活性污泥已經(jīng)好氧穩(wěn)定，可直接濃縮脫水，不必厭氧硝化，這樣在整體上污水處理廠的占地減少。 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生熟悉并掌握排水工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)原理、方法和步驟，能根據(jù)設(shè)計(jì)原始設(shè)計(jì)資料正確地選定設(shè)計(jì)方案，掌握污水廠設(shè)計(jì)的基本流程及各構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)方法，熟悉設(shè)計(jì)計(jì)算書和設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫內(nèi)容和編制方法，并繪制工程圖紙。其設(shè)計(jì)深度為施工圖階段。 工作進(jìn)度如下： 序號(hào) 各階段工作內(nèi)容 起訖日期 備注 1 資料收集 2005.3.14～2005.3.18 一周 2 完成開(kāi)題報(bào)告 2005.3.21～2005.3.25 一周 3 確定設(shè)計(jì)方案、工藝流程 2005.3.28～2005.4.1 一周 4 計(jì)算個(gè)單體構(gòu)筑物 2005.4.4～2005.5.13 六周 5 總平面布置、高程布置 2005.5.16～2005.5.20 一周 6 繪制設(shè)計(jì)圖紙 2005.5.23～2005.6.3 兩周 7 整理設(shè)計(jì)計(jì)算、說(shuō)明書 2005.6.6～2005.6.10 一周 8 準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 2005.6.13～2005.6.17 一周 設(shè)計(jì)主要參考資料 氧化溝工藝 氧化溝（oxidation ditch） 又稱循環(huán)曝氣池，是一種改良的活性污泥法，其曝氣池呈封閉的渠形，污水和活性污泥混合液在其中循環(huán)流動(dòng)。氧化溝的水力停留時(shí)間和污泥齡較長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷很低[0.05~0.15kgBOD5/（kgMLSS·d）]，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于延時(shí)曝氣活性污泥系統(tǒng)。 氧化溝的出水質(zhì)好，一般情況下，BOD5去除率可達(dá)到 95%～99%，脫氮率可達(dá)到90%，除磷效率在50%左右，如在處理過(guò)程中，適量的投加鐵鹽，則除磷效率可達(dá)到95%。 目前常用于生物脫氮的氧化溝工藝主要有卡魯塞爾式和三溝交替工作式。 這里主要介紹三溝式，三溝交替工作式氧化溝，又稱T型氧化溝，是丹麥Kruger公司開(kāi)發(fā)的生物脫氮新工藝。該系統(tǒng)由三個(gè)相同的氧化溝組建在一起作為一個(gè)單元運(yùn)行，三個(gè)氧化溝之間相互連通，兩側(cè)的Ⅰ，Ⅲ兩池交替做曝氣池和沉淀池，中間的Ⅱ池始終進(jìn)行曝氣，進(jìn)水交替進(jìn)入Ⅰ池和Ⅲ池，出水相應(yīng)從Ⅲ池和Ⅰ池引出。這樣交替的運(yùn)行特點(diǎn)提高的曝氣池轉(zhuǎn)刷利用率，有利于生物脫氮。 三溝交替工作式氧化溝生物脫氮的運(yùn)行過(guò)程可分為6個(gè)階段。 階段A 污水通過(guò)分配井流入Ⅰ池，出水自Ⅲ池引出，三池的工作狀態(tài)為：Ⅰ池轉(zhuǎn)刷低速旋轉(zhuǎn)，維持缺氧狀態(tài)，進(jìn)行反硝化和有機(jī)物的部分分解；Ⅱ池轉(zhuǎn)刷高速轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行有機(jī)物進(jìn)一步降解及NH4+-N的硝化；Ⅲ池轉(zhuǎn)刷停止轉(zhuǎn)動(dòng)，作為沉淀池。 階段B 進(jìn)水引入Ⅱ池，出水自Ⅲ池引出，Ⅰ池和Ⅱ池維持好氧狀態(tài)，Ⅲ池保留為沉淀池。 階段C 進(jìn)水仍引入Ⅱ池，出水自Ⅲ池引出，Ⅰ池轉(zhuǎn)為沉淀池，完成泥水分離；Ⅱ池轉(zhuǎn)刷低速轉(zhuǎn)動(dòng)，維持缺氧狀態(tài)。對(duì)階段B中積累的硝酸鹽進(jìn)行反硝化，Ⅲ池仍為沉淀池。 階段D 進(jìn)水引入Ⅲ池，出水自Ⅰ池引出。Ⅰ池與Ⅲ池的工作狀態(tài)正好與階段A相反，Ⅱ池則與階段A相同。 階段E Ⅱ池工作狀態(tài)與階段B相同，Ⅰ池與Ⅲ池的工作狀態(tài)與階段B 相反。 階段F Ⅱ池工作狀態(tài)與階段C相同，Ⅰ池與Ⅲ池的工作狀態(tài)與階段C相反。 從上述運(yùn)行個(gè)過(guò)程可以看出，三溝交替工作式氧化溝是一個(gè)A/O生物脫氮或行污泥系統(tǒng)，可以完成有機(jī)物的降解和硝化反硝化的過(guò)程，取得良好的BOD5去除效果。依靠三池工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，聲去了活性污泥回流和混合液回流，從爾節(jié)省了點(diǎn)耗和基建費(fèi)用。 三溝交替工作的氧化溝系統(tǒng)個(gè)階段運(yùn)行時(shí)間可根據(jù)水質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整。整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中。溢流堰高度的調(diào)節(jié)，進(jìn)出水的切換幾轉(zhuǎn)刷的開(kāi)啟，停止，轉(zhuǎn)刷的調(diào)整均由自控裝置進(jìn)行控制。三溝式氧化溝的脫氮通過(guò)是通過(guò)新開(kāi)發(fā)的雙速惦記來(lái)實(shí)現(xiàn)的，曝氣轉(zhuǎn)刷能起到混合器和曝氣器的雙重功能。當(dāng)處于反硝化階段時(shí)，轉(zhuǎn)刷低速運(yùn)轉(zhuǎn)，僅僅保持池中污泥懸浮，而池中處于缺氧狀態(tài)。好氧和缺氧階段完全可由轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)速的改變進(jìn)行自動(dòng)控制。 三溝交替工作式氧化溝的設(shè)計(jì)。 1． 設(shè)計(jì)概述。 三溝式氧化采用合建式系統(tǒng)，即有一條邊溝總是作為沉淀池來(lái)使用，因此計(jì)算污泥量時(shí)應(yīng)僅計(jì)算不包括沉淀狀態(tài)的污泥在內(nèi)的污泥。為了準(zhǔn)確的表明設(shè)計(jì)的泥齡，需要引入三溝式氧化溝參與工藝反應(yīng)（硝化，反消化）的有效性系數(shù),假定三溝是等體積的，則 式中 ——邊溝參與反應(yīng)的平均MLSS含量， ㎏/m3； ——邊溝在半個(gè)周期內(nèi)的工作時(shí)間， h； ——中溝參與反應(yīng)的平均MLSS含量，㎏/m3； ——中溝在半個(gè)周期內(nèi)的工作時(shí)間， h； ——三條溝的平均MLSS含量， ㎏/m3； ——運(yùn)行一個(gè)周期內(nèi)的工作時(shí)間， h。 根據(jù)本章的第一節(jié)所述三溝式氧化溝的運(yùn)行過(guò)程可知，氧化溝運(yùn)行一個(gè)周期的時(shí)間為8小時(shí)，一個(gè)工作工程（半個(gè)周期）為4小時(shí)，即階段A～C或階段D～F。過(guò)度階段為C或F，此階段第一或第三溝轉(zhuǎn)刷停止運(yùn)行開(kāi)始泥水分離約一個(gè)小時(shí),因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)用上述的計(jì)算公式時(shí),可取=3h, =4h, =8h.在理論上/=0.41,如果三條溝的平均MLSS含量分布為5.0㎏/m3,2.0㎏/m3,5.0 ㎏/m3。據(jù)邯鄲市東郊污水處理廠三溝式氧化溝工藝實(shí)際測(cè)定，MLSS含量在三條溝內(nèi)的分布為5.3㎏/m3,2.0㎏/m3,5.0 ㎏/m3。/與理論推導(dǎo)值非常接近。以實(shí)際的MLSS分布代汝上述的計(jì)算公式，可計(jì)算為 = 由以上計(jì)算可以看出的值較小，或者說(shuō)容積和設(shè)備的利用率低。目前，提高容積和設(shè)備利用率的方法是在三溝式氧化溝的設(shè)計(jì)中擴(kuò)大中溝的比例，中溝的容積可占50%～70%或更多，單個(gè)邊溝的容積占30%～50%。有資料表明，當(dāng)中溝的容積比例采用50%和70%時(shí)，可分別達(dá)到0.69和0.80，從而設(shè)備的利用率和污泥分布均勻得到提高。 計(jì)算實(shí)例 1. 已知條件 （1） 城市污水設(shè)計(jì)流量 Q=12000m3/d，臨界運(yùn)行水溫15℃，最高溫度25℃，PH=7.0～7.6。 （2） 氧化溝進(jìn)水水值：BOD5=150mg/L，SS=126mg/L，TKN=28 mg/L，堿度（以CaCO3計(jì)）=200 mg/L。 （3） 要求二級(jí)出水水值：BOD5=20mg/L，SS=20mg/L，TN≤10 mg/L，[NH4+-N] ≤2 mg/L （設(shè)計(jì)按TN=8mg/L，[NH4+-N]= 1mg/L，生物處理出水中生物不可降解溶解性有機(jī)氮和出水VSS中喊有有機(jī)氮總量為2mg/L，[NO3-N]= 5mg/L 考慮），且污泥得到穩(wěn)定。 2. 設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 確定設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù) 1) 污泥齡 c=30天（考慮污泥得穩(wěn)定化要求）； 2) 污泥含量 MLSS=4000 mg/L； 3) fb==0.7； 4) 回流污泥含量 X1=10000 mg/L； 5) 20時(shí)反硝化速率 （NO3—N / MLVSS）qD，20=0.02 kg/（kg.d）； 6) 反硝化溫度校正系數(shù) =1.09； 7) 污泥產(chǎn)率系數(shù)（VSS / BOD5） Y=0.6kg /（kg。d）； 8) 內(nèi)源呼吸速率 Kd=0.05 d-1 ； 9) 剩余污泥含水率 99.2； 10) 曝氣池好氧 DO=2mg/L。 （2） 好氧區(qū)容積計(jì)算 1) 確定水中溶解性BOD5 確定出水中得溶解性BOD5 出水中VSS=0.7SS=0.7×20=14 （mg/L） VSS所需得BODu=1.42×14（排放污泥中VSS所需得BODU 通常為VSS的1.42倍） VSS所需得BOD5=0.68×0.7×20×1.42=13.5 mg/ L 出水中得溶解性BOD5=20-13.5=6.5 2) 好氧區(qū)容積 V好 V好=m3； 好氧水力停留時(shí)間： t好==8.9 h； 3) 缺氧區(qū)容積計(jì)算 氧化溝生物污泥產(chǎn)量 WV= 用于細(xì)胞合成得的TNK=0.124 WV=0.124×1228=152.31 （kg/d） 即 TKN 中有（51.2×1000）/12000=4.3（mg/L） 用于合成 故需氧化得[NH3-N]=20.7-5=15.7（mg/L） 需還原得[NO3-N]=10.43 反硝化速率 ： qD=0.020×1.09（15-20）=0.013 缺氧區(qū)容積V缺： 所以 缺氧池水力停留時(shí)間： t缺==10.4 h； 4) 反應(yīng)池總?cè)莘e V ===20006 m3； 5) 總水力停留時(shí)間 t==10 h（這是資料出錯(cuò)，還未找到錯(cuò)在那里） 6) 堿度平衡計(jì)算 硝化消耗堿度 ： 7.14×20.7=148 （mg/L） 反硝化產(chǎn)生堿度 ： 3.57×15.7=56（mg/L） 去除BOD5產(chǎn)生堿度： 0.1（S0-Se）=0.1（150-6.5）=14（mg/L） 剩余堿度=200-148+56+14=122＞100 （mg/L）滿足堿度需求； 7) 實(shí)際需氧量計(jì)算 碳化需氧量 ：D1 D1= 硝化需氧量 ：D2 D2=4.6Q·NO0=4.6×12000×20.7=1143 （㎏/d） 反硝化脫氮產(chǎn)氧量 :D3 D3=2.6NT=2.6×12000×15.7=490（㎏/d） 總需氧量 ：D D= D1+ D2- D3=1949+1143-490=2599（㎏/d） 8) 標(biāo)準(zhǔn)需氧量： 實(shí)際需氧量確定后，需轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)需氧量（R0）以選取曝氣設(shè)備。其轉(zhuǎn)化公式為： 式中 c——曝氣池溶解含量， mg/L； ——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，T℃時(shí)清水中的飽和溶解氧含量，mg/L，其取值可參照下表，本例取T=25℃時(shí)飽和溶解氧含量； ——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，20℃清水中的飽和溶解氧含量， mg/L； ——污水傳氧速率與清水傳氧速率之比，取值范圍為0.5～0.95，本例取=0.85； ——污水中飽和溶解氧與清水溶解氧含量之比，通常為0.90～0.97，本例取=0.95。 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下清水中的飽和溶解氧含量 水溫/℃ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 飽和溶解氧含量/( mg/L) 14.23 13.84 13.48 13.13 12.80 12.48 12.17 11.87 11.59 11.33 水溫/℃ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 飽和溶解氧含量/( mg/L) 11.08 10.83 10.60 10.37 10.15 9.95 9.74 9.54 9.35 9.17 水溫/℃ 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 飽和溶解氧含量/( mg/L) 8.99 8.83 8.63 8.53 8.38 8.22 8.07 7.92 7.77 7.63 注:其余溫度(0～30℃)下的飽和溶解氧含量利用內(nèi)差法確定,0℃時(shí)飽和溶解氧含量為14.62 mg/L。 9) 計(jì)算回流污泥量 氧化溝系統(tǒng)中，如果已知回流污泥的含量，就可以根據(jù)下面簡(jiǎn)單的質(zhì)量平衡式，計(jì)算出維持MLSS的回流污泥流量，即 式中 ——回流污泥量， ； ——污水流量， ； ——進(jìn)水SS含量， ； ——回流污泥含量， ； ——氧化溝中NLSS含量， 。 根據(jù)上式，可得 12000×126＋10000×Qr=（12000+Qr）×4000 Qr=7748（） 10) 剩余污泥量 W==413+（1-0.7）×0.126×12000-0.02×12000 =1228+2000-667=2561 （㎏/d） 污泥含水率 P=99.2 剩余污泥得體積（濕污泥量）：。 Carrousel氧化溝的脫氮除磷工藝設(shè)計(jì) 摘要： 設(shè)置厭氧、缺氧段的Carrousel氧化溝(文中簡(jiǎn)稱：A2/C氧 化溝)具有生物脫氮除磷功能，是目前城市生活污水處理的主流工藝之一。結(jié)合工程實(shí)例，從工作原理、工藝設(shè)計(jì)等方面對(duì)A2/C氧化溝進(jìn)行了詳細(xì)介紹，可供從事污水處理工程設(shè)計(jì)的技術(shù)人員參考。 關(guān)鍵詞： 脫氮除磷 厭氧 缺氧 Carrousel氧化溝 中圖分類號(hào)：X703 　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C 　　文章編號(hào)：1000-4602(2002)01-0067-04 　　在污水脫氮除磷的工藝設(shè)計(jì)中必須具備厭氧、缺氧、好氧3個(gè)基本條件，但是在實(shí)施過(guò)程中由于所需的處理構(gòu)筑物多、污泥回流量大，從而造成投資大、能耗多、運(yùn)行管理復(fù)雜。A2 /C氧化溝將厭氧、缺氧、好氧過(guò)程集中在一個(gè)池內(nèi)完成，各部分用隔墻分開(kāi)自成體系，但彼此又有聯(lián)系。該工藝充分利用污水在氧化溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的特性，把好氧區(qū)和缺氧區(qū)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力回流，節(jié)省了去除硝酸鹽氮所需混合液回流的能量消耗。 1 工藝流程及設(shè)計(jì) 1.1 工藝流程 　　A2/C氧化溝的平面布置如圖1所示。 流經(jīng)沉砂池的生活污水與二沉池回流污泥在A2/C氧化溝內(nèi)設(shè)置的圓形混合井進(jìn)行充分混合后進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)Ⅰ。該區(qū)分為3格，每格都設(shè)有水下攪拌器 以防止污泥沉淀。經(jīng)厭氧反應(yīng)后的混合液進(jìn)入缺氧區(qū)Ⅱ，并與由氧化溝Ⅲ 經(jīng)回流 通道Ⅳ進(jìn)入缺氧區(qū)的回流液充分混合，進(jìn)行反硝化脫氮和除磷反應(yīng)。缺氧區(qū)Ⅱ的中間部位設(shè)導(dǎo)流隔墻，并在適當(dāng)位置安裝水下攪拌器，使該區(qū)具有良好的混合與循環(huán)條件。經(jīng)厭氧、缺氧反應(yīng)后的混合液流入氧化溝Ⅲ 進(jìn)行氧化、硝化、反硝化反應(yīng)，氧化溝Ⅲ的充氧機(jī)械采用倒傘形曝氣葉輪，可根據(jù)池內(nèi)DO測(cè)定儀控制調(diào)節(jié)堰出水、改變曝氣葉輪浸水深度以達(dá)到調(diào)節(jié)供氧的目的。處理后的水經(jīng)排出口Ⅴ進(jìn)入二沉池沉淀，其出水中氨氮含量＜15 mg/L，磷含量＜1.0 mg/L。如果要求出水磷含量＜0.5 mg/L，需在工藝流程的適當(dāng)位置投加混凝劑。 1.2 工藝設(shè)計(jì) 　　 A2/C氧化溝主要由3部分組成，即厭氧區(qū)Ⅰ、缺氧區(qū)Ⅱ、 氧化溝區(qū)Ⅲ。其工作原理、計(jì)算方法、設(shè)計(jì)參數(shù)、容積大小等因素的確定是設(shè)計(jì)中要解決的主要問(wèn)題。 1.2.1 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。經(jīng)厭氧狀態(tài)釋放磷酸鹽的聚磷菌在好氧狀態(tài)下具有很強(qiáng)的吸磷能力，吸收、存貯超出生長(zhǎng)需求的磷量，并合成新的聚磷菌細(xì)胞、產(chǎn)生富磷污泥，通過(guò)剩余污泥的排放將磷從系統(tǒng)中除去。根據(jù)其工作原理，在A2/C氧化溝厭氧區(qū)Ⅰ的設(shè)計(jì)中分3格，第1 格的功能在于使混合液中的微生物利用進(jìn)水中的有機(jī)物去除回流污泥中的硝態(tài)氮，消除硝態(tài)氮對(duì)厭氧區(qū)的不利 影響，保證第2、3格中磷酸鹽的正常釋放。厭氧區(qū)Ⅰ的主要設(shè)計(jì)參數(shù)是混合 液停留時(shí)間。泥水混合液在厭氧區(qū)的停留時(shí)間一般為1～2 h(釋磷量就已達(dá)到可釋磷總量的80%左右)，過(guò)長(zhǎng)的厭氧停留時(shí)間可導(dǎo)致沒(méi)有低分子發(fā)酵產(chǎn)物的磷釋放，使得碳源貯存量不足，不能在好氧區(qū)產(chǎn)生足夠的能量來(lái)吸收所有釋放的磷。對(duì)一般城市生活污水(BOD /TP≥20～25 mg/L、出水磷濃度≤1.0 mg/L)，厭氧區(qū)的停留時(shí)間取1.5 h，據(jù)此可計(jì)算厭氧區(qū)的容積。 1.2.2 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。缺氧區(qū)容積包括脫硝、除磷兩部分。a.除磷所需容 積：在缺氧條件下聚磷菌吸收磷的速度大于好氧區(qū)的速度，為充分利用這一有利條件，在缺氧區(qū)磷被吸收所需停留時(shí)間一般為0.5～1.0 h；b.脫硝所需容積：缺氧區(qū)反硝化菌利用污水中的有機(jī)物作反硝化碳源，但是其快速生物降解有機(jī)物在厭氧區(qū)已被利用，而在缺氧區(qū)所能 利用的大部分有機(jī)物只能是慢速生物降解有機(jī)物，因此其反硝化速率可參照后續(xù)氧化溝中所采用的數(shù)據(jù)。通過(guò)反硝化速率和確定的混合液MLVSS濃度及要去除的NO3-N量，可求得脫硝所需容積。 1.2.3 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)。氧化溝中有好氧、缺氧交替出現(xiàn)的區(qū)域，具有硝化、生物除磷、反硝化的條件。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。在剩余污泥中含有大量能超量聚磷的聚磷菌，大大提高了A2/C氧化溝系統(tǒng)的除磷效果。同時(shí)污水中的氨氮被亞硝酸菌、硝酸菌轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，氧化1.0gNH4+-N為NO3-N共耗氧4.57 g，消耗堿度為7.14 g(以CaCO3 計(jì))。在缺氧區(qū)反硝化菌利用亞硝酸鹽和硝酸鹽中的N3+和N5+(被還原為N2) 作為能量代謝中的電子受體，O2-作為受氫體生成H2O和OH-堿度，有機(jī)物作為碳源及電子供體提供能量并得到氧化穩(wěn)定。將1.0gNO2-N轉(zhuǎn)化為N2時(shí)消耗有機(jī)物(以BOD計(jì))1.71 g，將1.0gNO3-N轉(zhuǎn)化為N2時(shí)消耗有機(jī)物(以BOD計(jì))2.86 g，與此同時(shí)產(chǎn)生3.57 g堿度(以CaCO3計(jì))。氧化溝區(qū)Ⅲ的容積由好氧區(qū)和缺氧區(qū)組成，通過(guò)計(jì)算好氧區(qū)有機(jī)物的去除速率q0和缺氧區(qū)的反硝化速率q1，并根據(jù)已確定的MLVSS濃度可求得好氧和缺氧區(qū)所需容積。 　?、?好氧區(qū)有機(jī)物去除速率q0的確定 　　　　 q0=(μ+k)/y　　　　(1) 　　式中 q0——有機(jī)物去除速率，kgBOD5/(kgVSS·d) 　　　　　μ——硝化菌比增長(zhǎng)率，d-1，μ=1/θ，θ為污泥齡，d 　　　　　k——異養(yǎng)微生物內(nèi)源衰減系數(shù)，一般取0.05d-1 　　　　　y——異養(yǎng)微生物的產(chǎn)率系數(shù)，一般取0.6kgVSS/kgBOD5 　　② 缺氧區(qū)反硝化速率q1的確定 　　　　　　q1=μ1/y1　　　　(2) 　　式中 q1——反硝化速率，一般取0.02 kgNO3-N/kgVSS·d 　　　　 μ1——脫硝菌的生長(zhǎng)率，d-1 　　　　 y1——脫硝菌的產(chǎn)率系數(shù)，kgVSS/kgNO3-N 2 設(shè)計(jì)實(shí)例 　　某城市生活污水量Q=15 000m3/d，原水COD=300 mg/L、BOD5=150 mg/L、SS=200 mg/L、TKN=30 mg/L、TP=4.0 mg/L、pH=7～9；設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為COD=60 mg/L、BOD5=20 mg/L、SS=20 mg/L、NH+4-N≤5.0 mg/ L、NO3-N≤10.0 mg/L、TP≤1.0 mg/L。 2.1 氧化溝區(qū)Ⅲ容積的確定 　　① 好氧區(qū)容積 　　V1=好氧區(qū)需要的污泥量/混合液濃度 　　硝化菌的比增長(zhǎng)速率可用下式計(jì)算： 　　μ=0.47 e0.098(T-15)×［N/(N+100.051T-1.158)］×［DO/(K0+DO)］　　(3) 　　當(dāng)最低溫度T=15 ℃、出水NH3-N=5.0 mg/L、DO=2.0 mg/L、K0=1.3時(shí)，μ=0.28d-1，θ=1/μ=3.6 d，安全系數(shù)取2.5，則設(shè)計(jì)污泥齡為9 .0 d。為保證污泥穩(wěn)定，確定污泥齡為25 d，μ=0.04d-1。 　　好氧區(qū)有機(jī)物的去除速率 　　q0=(μ+k)/y=0.15 kgBOD5/(kgVSS·d) 　　通過(guò)計(jì)算，則MLSS=4.0kg/m3，MLVSS=2.8kg/m3，好氧區(qū)需要的污泥量 為13 000 kg，好氧區(qū)的容積V1=4 643m3，水力停留時(shí)間t=V1/Q =7.4 h。 　?、?缺氧區(qū)容積 　　V2=脫硝需要的污泥量/混合液濃度 　　假設(shè)生物污泥含12.4%的氮，則每日用于生物合成的N合=每日產(chǎn)生的污泥量×12.4%，而污泥產(chǎn)量=y×Q×ΔBOD5/(1+kθ)=585 kg/d，則N合=72.54 kg/d，進(jìn)水中用于生物合成的氮為4.8mg/L、被氧化的NH+4-N=30-4.8-5.0=20.2 mg/L。 　　脫硝所需NO3-N=20.2-10.0=10.2 mg/L；在15 ℃時(shí)反硝化速率q1=0.02×10-5=0.013 6kgNO3-N/(kgVSS·d)，需還原的NO3-N=10.2×0.8×(15 000×10-3)=122.4 kg/d，脫硝所需MLVSS=122.4/0.0136=9000 kg。 　　通過(guò)計(jì)算，缺氧區(qū)容積V2=3 214m3，氧化溝區(qū)Ⅲ容積=V1+V2=7857m3，水力停留時(shí)間t1=12.57 h。 2.2 缺氧區(qū)Ⅱ容積的確定 　?、?除磷所需容積V3：若缺氧區(qū)水力停留時(shí)間取40 min，則V3=417m3。 　?、?脫硝所需容積V4：若需還原的NO3-N=30.6 kg/d，脫硝所需的MLVSS=2250kg，則V4=804m3，缺氧區(qū)Ⅱ容積=V3+V4=1221 m3，水力停留時(shí)間t2=1.95 h。 2.3 厭氧區(qū)Ⅰ容積的確定 　　生物除磷系統(tǒng)的厭氧區(qū)水力停留時(shí)間取1.5 h，所需容積V5=150000×1.5/24=938m3。 2.4 污泥回流比的確定 　　 ① 外回流比R 　　假設(shè)二沉池排放污泥濃度XR=8 000 mg/L，A2/C氧化溝混合液濃度X=4000 mg/L，則R=X/(XR-X)=100%。 　?、?內(nèi)回流比r 　　由氧化溝Ⅳ的通道回流到缺氧區(qū)Ⅱ的回流量為Qr，通道寬度為1.0m、水深為4.0m、流速為0.3 m/s，則Qr=1.2m3/s，最大回流比 r=(1.2×86 400/15 000)×100%=691%，內(nèi)回流量可以通過(guò)安裝在回流通道上的閘板控制。 　　通過(guò)上述計(jì)算可知，A2/C氧化溝總?cè)莘e為10 016m3，水力停留時(shí)間為16 h，混合液濃度為4 000 mg/L，污泥負(fù)荷為0.05kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥齡為25d。污泥外回流比R=100%，混合液內(nèi)回流比r=400%～600%。 3 結(jié)語(yǔ) 　　① A2/C氧化溝利用溝內(nèi)的水力循環(huán)、無(wú)動(dòng)力回流等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了類似于A2/O工藝，以達(dá)到脫氮除磷的目的。一般城市生活污水若采用A2/C氧化溝處理，可使出水磷濃度＜1.0 mg/L，其他指標(biāo)可達(dá)到GB 8978—1996的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。 　?、?主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定如下： 　　a.厭氧區(qū)容積一般按1.0～2.0 h的水力停留時(shí)間確定。 　　b.缺氧區(qū)容積包括脫硝和除磷兩部分，除磷所需容積一般按0.5～1.0 h水力停留時(shí)間確定，脫硝量可按總脫硝量的15%～20%計(jì)算，反硝化速率計(jì)算可采用后續(xù)好氧區(qū)的數(shù)據(jù)以確定脫硝所需容積。 　　c.氧化溝區(qū)Ⅲ容積包括氧化、硝化、反硝化所需容積。好氧區(qū)有機(jī)物去除速率可用公式q0=(μ+k)/y計(jì)算，反硝化區(qū)的脫硝速率可用公式q1= μ1/y1計(jì)算。 　　d.A2/C氧化溝混合液的濃度一般取3000～4 000 mg/L，污泥負(fù)荷為0.05～0.08kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥齡為15～30d。