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。污水处理厂 可行性研究报告 姓名：任兴 陶科 万方雄 尼苦阿卡 汤鹏成 班级：2013级2班 专业：环境工程 学院：环境科学与工程学院项目名称和建设单位 项目名称：西华师范大学污水处理厂建设工程 建设地点：西华师范大学 编制单位：西华师范大学任务 本可行性研究报告的主要任务是： 污水处理厂工程服务区现状资料调查分析 污水处理厂工程服务区范围内污水量预测 分期建设规模的确定 污水处理厂厂址论述 污水、污泥处理工艺选择 污水处理厂设计 一、污水处理厂工程服务区现状资料调查分析 1.1项目背景 水是生命之源，也是人类活动和经济发展的支持要素。当今世界，水在某种程度上限制和决定地区的性质、规模、产业结构、布局与发展方向，自然界及社会对水的依存度越来越高。1.2污水排放现状 污水排放体系基本为合流制。污水全部排入河流，排入河的排水管渠系统大多数都是合流制的。城市生活污水及工业废水混合流入水渠内后直接流向河流内，这就造成了污水水质复杂、水量浮动大的特点1.3地理位置 我校坐落在四川盆地东北部、嘉陵江中游、川东北经济文化中心城市、国家优秀旅游城市-南充市。这里年平均气温17.5，气候十分宜人。南充市有建城2200余年的悠久历史，现有驻市高校6所，是四川省第二大教育城市。这里人文荟萃，是老一辈无产阶级革命家邓小平、朱德、罗瑞卿，民主革命家张澜、三国志作者陈寿出生成长的地方。南充交通便利。1.4气候特征 南充市属于中亚热带湿润季风气候区，四季分明，雨热同季，光热水主要分布于农作物生长区，具有冬暖、春早、夏长、秋短，霜雪少的气候特征。其多年平均气温17左右，年日照时数1200-1500小时，年降雨量1100mm，害性天气（如秋绵雨、干旱、洪涝、大风、冰雹等）频率较大，持续时间较长，全年以西北风为主。1.5污水处理工艺的功能要求污水处理工艺的选择直接关系到处理后出水的水质指标能否稳定可靠地达到处理要求、运行管理是否方便、建设费用和运行费用是否节省，以及占地和能耗指标是否优化，因此，污水处理工艺方案的选择是污水处理厂成功与否的关键。 污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、处理程度要求、用地面积和工程规模等多因素进行综合考虑，各种工艺都有其适用条件，应视工程的具体条件而定。 选择合适的污水处理工艺，不仅可以降低工程投资，且有利于污水处理厂的运行管理以及减少污水处理厂的常年运行费用，保证出厂水水质。2、 污水处理厂工程服务区范围内污水量预测生活用水量 目前学校规划区内人口为3万，人均生活用水量按110升/日计，则某市日均生活用水量约为：110升/日3万人=330吨。3、 分期建设规模的确定综合考虑调查统计日均排水量330吨。调查数据中，重复计算和哟喽部分大致相抵；实际监测数据中，排除干扰因素和偶然因素的影响。因此，某市污水处理厂规模定为500吨/日。处理规模为500吨/日。从而改善某入河的水质状况；另外目前学校的污水排放量虽然比较高，但是通过采取技术革新，改变生产工艺及提高水回用率等措施可以降低污水排放总量，因此规划500吨的污水处理厂是比较合理和可行的。 通过以上分析，确定本工程的建设规模为：拟建学校污水处理厂一期规模为500吨/日。4、 污水处理厂厂址论述 某市污水处理厂厂址选择主要考虑以下两个原则： 污水处理厂的位置符合城市规划，原理学校水源地，并与周边有一定的防护带，接近收纳水体，少占良田。 污水厂应位于流域的下游，尽量利用坡度使污水自流到污水处理厂。 根据以上原则，学校污水处理厂拟建于学校南部南面。东南紧邻排污渠，西边为农田，地形开阔，地势由西北向东南倾斜，地处学校水源地的下游，且是学校所有污水的必经之地。水、电、路均方便，符合建厂条件。5、 污水、污泥处理工艺选择污水处理工艺的选择直接关系到处理后出水的水质指标能否稳定可靠地达到处理要求、运行管理是否方便、建设费用和运行费用是否节省，以及占地和能耗指标是否优化，因此，污水处理工艺方案的选择是污水处理厂成功与否的关键。 污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、处理程度要求、用地面积和工程规模等多因素进行综合考虑，各种工艺都有其适用条件，应视工程的具体条件而定。 选择合适的污水处理工艺，不仅可以降低工程投资，且有利于污水处理厂的运行管理以及减少污水处理厂的常年运行费用，保证出厂水水质。污水可生化性分析 污水处理方法大致可用生化法，由于生化法更经济、更环保的原因成为规模较大的城市污水处理厂污水处理的首选方法。如若满足生化处理条件，学校污水处理厂的污水处理也应该选择生化法。 一般而言，污水采用方法脱氮除磷处理时需要满足以下条件： 城市污水可生化与生物脱氮除磷标准BOD5/CODcr BOD5/CODcr是判定污水可生化性是否可行的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/CODcr0.45时可生化性较好，BOD5/CODcr0.3时为可生化，BOD5/CODcr0.3时为较难生化，BOD5/CODcr0.25时为不易生化。 BOD5/TN（即C/N） C/N比值是判定能否有效生物脱氮的重要指标。从理论上讲，C/N2.86就能进行脱氮，但一般认为，C/N3.0时才能有较高的脱氮效率。 BOD5/TP BOD5/TP比值是判别能否生物除磷的主要指标。进水中的BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基质，故BOD5/TP是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值要大于20，比值越大，除磷效果就越明显。5污染物的去除 5.1 SS的去除 污水中SS的大部分去除主要靠沉淀作用，进一步的去除靠过滤。污水中的无机颗粒和大尺度的有机颗粒靠自然沉淀左右就可以去除，小尺度的有机颗粒靠微生物降解左右去除，而小尺度的无机颗粒（包括尺度大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体的吸附、网络作用，与活性污泥絮体同时沉淀被去除。 污水处理厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，还因为组成出水悬浮物的主要是活性污泥絮体，其本身的有机成分就很高，因此对出水的BOD5、COD等指标也有着很大的影响，所以控制污水处理厂出水的SS指标是最基本的，也是很重要的。 为了降低出水中的悬浮物浓度，应在工程中采取适当的措施，如采用适当的污泥负荷（F/M值）以保保持性污泥的凝聚及沉降性能，投加药剂，采用较小的沉淀池表面负荷、采用较低的出水堰负荷，充分利用活性污泥悬浮层的吸附网络作用以及增加过滤环节等。在污水处理方案选用合理、工艺参数取值合理，单体设计优化的条件下，完全能够使出水SS达到设计要求。 5.2 BOD5的去除 污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附和代谢作用，然后对污泥和水进行分离来完成的。 活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另外一部分有机物进行分解代谢以便或得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。在这种合成代谢与分解代谢的过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等易讲解有机物）直接进入细胞内被利用，而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质。根据有关资料，在污泥负荷0.15kgBOD5/kgMLSS.d以下且同时生化除磷脱氮时，就很容易使得出水BOD5达到要求。 5.3 CODcr的去除 污水中CODcr去除的原理与BOD5基本相同。CODcr的去除率取决于塬污水的可生化性，它与城市污水的组成有关。 对于那些主要以生活污水及其成分与生活污水相近的工业废水组成的城市污水，这种城市污水的BOD5/CODcr比值往往接近0.5甚至大于0.5，其污水的可生化性较好，出水CODcr值可以控制在较低水平。而成分主要以工业废水为主的城市污水，或BOD5/CODcr比值较小的城市污水，其污水的可生化性较差，处理后污水中剩余的CODcr会较高，要满足出水CODcr100mg/L有一定难度。 5.4氮的去除 氮在水体中是藻类生长所需的营养物质，容易引起水体的富营养化，因此氮是污水处理厂出水的控制指标之一。 污水脱氮方法主要有生物脱氮和物理化学脱氮两大类。目前生物脱氮是主体，也是城市污水处理中经济和常用的方法。物理化学脱氮主要是折点氯化法、选择性离子交换法、空气吹脱法等。国外从六十年代开始对污水脱氮的方法进行了大量的研究，结果认为物理化学法脱氮从经济、管理等方面均不适宜在大中型城市污水处理厂中使用，因此，本工程以生物脱氮法为主。 氮是蛋白质不可缺少的组成部分，因此广泛存在于城市污水中。在原污水中，氮以NH3-N及有机氮的型式存在，这两种形势的氮合在一起称为凯氏氮，用TKN表示。而污水中的NO3 和NO2量很少。 氮也是构成微生物的元素之一，一部分进入细胞体内的氮将随剩余污泥一起从水中去除， 这部分氮量占所去除的BOD5的5%。 生物除氮是通过硝化、反硝化过程实现。硝化过程为好氧过程，在有机物贝氧化的同时，污水中的有机氮也被氧化成氨氮，并且在溶解氧充足、泥龄足够厂的情况下被进一步氧化成硝酸盐，其反应方程式如下： NH4+1.5O2-NO2+2H+H2O NO2+0.5O2 +NO3 第一步反应靠亚硝酸菌完成，第二步反应靠硝化菌完成，总的反应为： NH4+2O2-NO3+2H+H2O 经过好氧生物处理后的污水，其中大部分的凯氏氮都被氧化成为硝酸盐（NO3），反硝化菌在溶解氧浓度极低或缺氧情况下可以利用硝酸盐中氮作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮气（N2），从而完成污水的脱氮过程，通常称之为反硝化过程。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充足的碳源提供能量，才可以促使反硝化作用顺利进行。 由此可见，要达到生物脱氮的目的，完成硝化是先决条件。因为硝化菌属于自养菌，其生长率s明显小于异养菌的生长率h，生物脱氮系统维持硝化的必要条件sh，即系统必需维持在较低的污泥负荷条件下运行，使得污泥的泥龄大于维持硝化所需要的最小泥龄。根据大量的实验数据和运转实例，设计污泥负荷0.15kgBOD5/kgMLSS.d时，就可以达到硝化及反硝化的目的；污泥负荷0.11kgBOD5/kgMLSS.d时，就可以使出水氨氮浓度不高于5mg/L，TN浓度不高于15mg/L。 5.5磷的去除 将磷从污水中去除，可以采用化学法，也可以采用生物法。常规二级处理工艺磷的去除率仅为1219%，达不到本工程的要求。 化学除磷主要是向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从污水中去除。固液分离可以单独进行，也可以与除沉污泥和二沉污泥的排入相结合。按工艺流程中化学药剂投加点的不同，化学沉淀除磷工艺可分为前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投加点是除池前，形成的沉淀物与除沉污泥一起排除；同步沉淀的药剂投加点在曝气池中，曝气池出水处或在二沉池的进水处，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除；后置沉淀的药剂投加点设在二沉池之后的混合池中，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离。 化学除磷的药剂主要有铁盐、铝盐和石灰。 以硫酸铝和三氯化铁、硫酸亚铁混凝剂为例，金属盐与水中的磷酸盐的反应可以表示如下： 硫酸亚铁混凝剂： 3Fe2+2PO43-=Fe(PO4)2 三氯化铁混凝剂： 主反应：FeCl3+PO43-FePO4 +3Cl- 副反应：2FeCl3+3Ca(HCO3) 2- 2 Fe(OH)3 +3CaCl2 + 6CO2 硫酸铝混凝剂： 主反应：Al2+(HSO4) 3.14H2O +2PO43- 2 AlPO4 +3SO42- + 14H2O 副反应：Al2+(HSO4) 3.14H2O +6HCO3-2 Al(OH)3 +3SO42- + 14H2O +6CO2 可见，铁盐和铝盐均能与磷酸跟离子（PO43-）作用生成难溶性的沉淀物，通过去除这些难溶性沉淀物去除水中的磷。 按照德国规范ATV-A131的规定，一般去除1kg的磷需要投加2.7kg铁或1.3kg铝。对特定的污水，金属盐投加量需通过试验确定，进水TP浓度和期望的除磷率不同，相应的投加量也不同。 化学除磷方法的泥产量将增加，仅由沉淀剂与磷酸根和氢氧根结合生成的干泥量为2.3kgTs/kgFe或3.6kgTs/kgAl，除此之外，还要考虑附带的其他沉淀物，因此，在实际应用中按每kg用铁量产生2.5kg污泥或每kg用铝量产生4.0kg污泥来计算泥量。 在初沉池投加化学药剂，初沉池产泥量将增加50100%，如设后续生物处理，则全厂污泥量增加6070%；在二沉池投药，活性污泥量增加3545%，全厂污泥量将增加1025%。因此，化学药剂的投加使沉淀污泥的产量增加、浓度降低、污泥体积增大，使污泥处理的难度增加。采用化学除磷时还应考虑污泥处理与处置的费用。 生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧环境并有充足营养的条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚烃丁酸）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件下时就讲解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和过量吸磷，形成高磷浓度污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。生物除磷的优点在于不增加剩余污泥量，处理成本较低。缺点是未了避免剩余污泥中的磷再次释放，对污泥处理工艺的选择有一定的限制。在厌氧阶段释放1mg的磷吸收储存的有机物，经好氧分解后产生的能量用于细胞合成、增殖，能够吸收22.4mg的磷。因此磷的吸收取决于磷的释放，而磷的释放取决于污水中存在的课快速降解的有机物的含量，有机物与磷的比值越大，除磷效果就越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量为1.52%，采用生物除磷工艺的剩余活性污泥中磷的含量可以达到传统活性污泥法23倍，在设计中往往采用24%。 生物除磷工艺的前提是聚磷菌必需在厌氧条件下优势增长，而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的处理工艺必需在曝气池前段设置厌氧段，并对污泥中糖的含量进行控制。生物除磷工艺对磷的去除可以达到出水含磷1.0mg/L以下；辅以化学除磷的话，可以保证出水水中磷浓度不高于0.5mg/L。生物脱氮除磷基本原理 国外从六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物理处理方法研究，结果认为物理法的缺点是耗药量打、污泥多、运行费用高等。因此，城市污水处理厂一般不推荐采用。从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步实现工业化流程。目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、SBR法、氧化沟法等。 生物脱氮原理 生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，而后在好氧条件下，由硝化菌左右变成硝酸盐氮，这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化和反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及碳源，生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要是在缺氧条件下进行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。 由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件： 硝化阶段：足够的的溶解氧，DO值在2mg/L以上，合适的温度，最好在20，不能低于10，足够长的污泥泥龄，合适的PH条件。 反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件DO值在0.2mg/L左右，充足碳源（能源），合适的PH条件。 生物脱氮过程如图所示。（1）生物除磷原理 磷常以磷酸盐（H2PO4-、HPO42-和H2PO43-)、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除磷就是利用聚磷菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。 生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对除磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。有报道称，当泥龄为30d时，除磷率为40%，泥龄为17d时，除磷率为50%，而当泥龄降至5d时，除 含氮有机物 NH4+N NH3-N N2 磷率达到87%。 大量的试验观测资料已经完全证实，再说横无除磷工艺中，经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的吸磷能力，也就是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧释放都能增强污泥的好氧吸磷，磷的厌氧释放可以分为两部分：有效释放和无效释放，有效释放是指磷被释放的同时，有机物被吸收到细胞内，并在细胞内储存，即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程的偶联过程。无效释放则不伴随有机物的吸收和储存，内源损耗，PH变化，毒物作用引起的磷的释放均属无效释放。 在除磷系统的厌氧区中，含聚磷菌的会留污泥与污水混合后，在初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和储存有机物的过程基本上已经停止，但微生物为了维持基础生命活动，仍将不断分解聚磷，并把分解产物（磷）释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷量所产生吸磷能力随无效释放量的加大而降低。一般来说，污水污泥混合液经过2小时厌氧后，磷的释放已经甚微，在有效释放过程中，磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性，磷的厌氧释放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高，每厌氧释放1mgP，在好氧条件下可吸收2.02.24mgP，厌氧时间加长，无效释放逐渐增加，平均厌氧释放1mgP，所产生的好氧吸磷能力降至1mgP以下，甚至达到0.5mgP。因此，生物除磷并非厌氧时间越长越好，同时在运行管理中要尽量避免PH的冲击，否则除磷能力将大幅度下降，甚至完全丧失，这主要是由于PH降低时，会导致细胞结构和功能损坏，细胞内聚磷在在酸性条件下被水解，从而导致磷的快速释放。（2）污水生物脱氮除磷工艺类别 所有生物除磷脱氮工艺都包含厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的胶体循环。按照构筑物的组成形式、运行性能以及运行操作方式的不同，又分为悬浮型活性污泥法和固着型生物膜法两大类，应用于城市污水厂的悬浮型活性污泥法污水处理工艺主要有三个系列：（1） 氧化沟系列；（2） （2）A2/O系列；（3） (3)序批式反应器（SBR）系列。各个系列不断地发展、改进，形成了目前比较典型的工艺有：A/O工艺，改良A2/O工艺、UCT工艺、改良UCT工艺、CARROUSEL-2000氧化沟工艺、双沟式DE氧化沟工艺、三沟式T型氧化沟工艺、VIP工艺、倒置A2/O工艺、ORBAL氧化沟工艺、CAST工艺、SBR工艺、CASS工艺、MSBR工艺等。应用于城市污水处理厂的固着型生物膜法工艺主要包括：（1）BAF生物滤池；（2）BIOFOR生物滤池。 除了上面所提到的城市生活污水处理厂的三大系列污水处理工艺外，目前国外采用了一种全新的先进工艺技术，深井曝气的高效好氧处理法，处理工艺名称称作VT工艺，是加拿大诺曼公司在原有深井曝气的基础上研究改进的一种全新的高效好氧活性污泥法水处理工艺。该工艺以其处理效果好、占地面积小、维修及与运行费用低以及环保等优势已经在西方国家大量采用，并取得了很好的经济效益和社会效益。氧化沟工艺系列 目前在国内外较为流行的氧化沟有：卡罗塞尔氧化沟、奥伯尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟式氧化沟。 氧化沟是活性污泥法的一种改进型，具有除磷脱氮功能，其曝气池为封闭的沟渠，废水和活性污泥的混合液在其中不断的循环流动，因此氧化沟又名“连续循环曝气法”。过去由于其曝气装置动力小，使池深及充氧能力收到限制，导致占地面积大，土建费用高，使其推广及运用收到影响。近十年来由于曝气装置的不断改进、完善及池型的合理设计，弥补了氧化沟过去的缺点。 卡罗塞尔氧化沟 卡罗塞尔氧化沟是荷兰DHV公司开发的。该工艺在曝气渠道端部装有低速表面曝气机。在曝气渠内用隔板分格，构成连续渠道。表曝机把水推向曝气区，水流连续经过几个曝气去后经堰口排出。为了保证沟中流速，曝气渠的几何尺寸和表曝机的设计是至关重要的，DHV公司往往要通过水力模型才能确定工程设计。最近DHV公司又开发了卡罗塞尔2000型，把厌氧/缺氧/好氧与氧化沟循环式曝气渠巧妙的结合起来，改变了原调节性差，除磷脱氮效果低的缺点，但水力设计更为复杂。卡鲁赛尔氧化沟的缺点是池深较浅，一般为4.0m，占地面积大，土建费用高。也有将卡鲁赛尔氧化沟池深设计为6m或更深的情况，但需采用潜水推流器提供额外动力。 （3）DE型氧化沟和T型氧化沟 双沟式（DE型）氧化沟和三沟式（T型）氧化沟是丹麦克鲁格公司开发的。DE型氧化沟为双沟组成，氧化沟与二沉池分建，有独立的污泥回流系统，DE型氧化沟可按除磷脱氮（或脱氮）等多种工艺进行。双沟式氧化沟是由两个容积相同，交替进行的曝气沟组成。沟内设有转刷和水下搅拌器，实现硝化过程，由于周期性的变换进、出水方向（需启闭进出水堰门）和变换转刷和水下搅拌器的运行状态，因此必需通过计算机控制操作，对自控要求较高。三沟式氧化沟集曝气沉淀于一体，工艺更为简单。三沟胶体进水，两外沟交替出水，两外沟分别作为曝气或沉淀交替运行，不需设二沉池和回流污泥设备，同DE型氧化沟相同，需要的自动化程度高。由于这两种氧化沟采用转刷曝气，池深较浅，占地面积大。双沟式和三沟式由于各沟交替进行，明显的缺点是设备利用率低，三沟式的设备利用率只有58%，设备配置多，使一次性设备投资大。 （4）奥伯尔氧化沟 奥伯尔氧化沟是氧化沟类型中的重要形式，此法起初是由南非的修斯曼构想，南非国家水研究所研究和发展的，该技术转让给美国的Envirex公司后得到的不断的改进及推广应用。 奥伯尔氧化沟是椭圆形的，通常有三条同心曝气渠道（也有两条或更多条渠道）。污水通过淹没式进水口从外沟进入，顺序流入下一条渠道，由内沟道排出。 奥伯尔氧化沟具有同时硝化、反硝化的特性，在氧化沟前面增加一座厌氧选择池，便构成了生物除磷脱氮系统。污水和回流污泥首先进入厌氧选择池，停留时间约1小时，在厌氧池中完成磷的释放，并改善污泥的沉降性，然后混合液进入氧化沟内进行硝化、反硝化，实现除磷脱氮。 奥伯尔氧化沟的缺点是池深较浅，一般为4.3m左右，占地面积交大，因为池形为椭圆形，对土地的有效利用率较差。 综上所述，氧化沟具有池深浅，占地面积大的缺点；又因采用表面曝气，具有充氧效率较低的缺点（5）A2/O工艺系列 1.传统A2/O工艺 A2/O工艺是一种典型的除磷脱氮工艺，其生物反应池由ANAEROBIC（厌氧）、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三段组成，其特点是厌氧、缺氧和好氧三段功能明确，界限分明，可根据进水条件和出水要求，人为地创造和控制三段的时空比例和运转条件，只要碳源充足（TKN/COD0.08或BOD/TKN4），便可根据需要达到表较高脱氮率。 常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧（A1）/缺氧(A2)/好氧(O)的布置型式。该布置在理论上基于这样一种认识，即：聚磷微生物有效释磷水平的充分与否，对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义，厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷。常规A2/O工艺存在以下三个缺点：（1） 由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响；（2）由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利位置，因而影响了系统的脱氮效果；（3）由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际只有一少部分经历了完整的放磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于系统除磷是不利的。改良A2/O工艺 为了解决A2/O工艺的第一个缺点，即由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响，改良A2/O工艺在厌氧池之前增设缺氧调节池，来自二沉池的回流污泥和10%左右的进水进入调节池，停留时间为2030min，微生物利用约10%进水中有机物去除回流硝态氮，消除硝态氮对厌氧池的不利影响，从而保证厌氧池的稳定性，保证除磷效果。 该工艺简便易行，在厌氧池中分出一格作为回流污泥反硝化池即可。生产性试验结果表明，该工艺的处理效果与改良的UCT相同甚至优于改良UCT，并节省一个回流系统。UCT工艺 该工艺与A2/O工艺的区别在于，回流污泥首先进入缺氧段，而缺氧段部分出流混合液再回流至厌氧段。通过这样的修正，可以避免因回流污泥中 二沉池 10%调节池 缺氧池 厌氧池 好氧池 出水 的NO3-N回流至厌氧段，干扰磷的厌氧释放，而降低磷的去除率。回流污泥带回的NO3-N将在缺氧段中被反硝化。当入流污水的BOD5/TKN或BOD5/TP较低时，较适用UCT工艺。2.MUCT工艺 该工艺是在UCT工艺的基础上，将缺氧段一分为二，形成两套独立的内回流。因而，MUCT是UCT的改良工艺。进行这样的改良，与UCT相比有两个优点：一是克服UCT工艺中不易控制缺氧段的停留时间，二是避免控制不当，DO仍会影响厌氧区。MUCT工艺缺点主要有： （1）MUCT工艺比传统A2/O工艺多了一级污泥回流，因此系统的复杂程度和自控要求有所提高，耗能有所增加。 （2） 设两个单独的缺氧池，一座缺氧池专门用于去除外回流带来的硝酸盐，增加了缺氧池体积。 （3） 与A2/O工艺类似，剩余污泥只有一部分经历了完整的放磷、吸磷过程，部分直接经缺氧、好氧后沉淀。 （4） 与A2/O工艺类似，反硝化在碳源分配上处于不利地位，影响系统的脱氮效果。倒置A2/O工艺 为了克服上述各个工艺流程的几大缺点，产生了倒置A2/O工艺。 为避免传统A2/O工艺回流硝酸盐对厌氧池放磷的影响，通过吸收改良A2/O工艺优点，将缺氧池置于厌氧池前面，来自二沉池的回流污泥和3050%的进水，50150%的混合液回流均进入缺氧段，停留时间为13h。回流污泥和混合液在缺氧池内进行反硝化，去除硝态氮，再进入厌氧段，保证了厌氧池的厌氧状态，强化除磷效果。由于污泥回流至缺氧段，缺氧段污泥浓度较好氧段高出50%。单位池容的反硝化速率明显提高，反硝化作用能够得到有效保证。再根据不同进水水质，不同季节情况下，生物脱氮和生物除磷所需碳源的变化，调节分配至缺氧段和厌氧段的进水比例，反硝化作用能够得到有效保证，系统中的除磷效果也有保证。分点进水倒置A2/O工艺采用矩形的生物池，设缺氧段、厌氧段及好氧段，用隔墙分开，采用推流式。缺氧段、厌氧段设置水下搅拌器，好氧段设微孔曝气系统。为能达到硝化阶段，选择合理的污泥龄。 SBR工艺系列 3.MSBR（改良型SBR） MSBR是80年代后期发展起来的技术，目前其中的专利技术归美国芝加哥附近的Aqua AEROBIC SYSTEM，Inc所有。MSBR是连续进水、联系出水的反应器，其实质是A2/O系统后接SBR，因此具有A2/O的生物除磷脱氮功能和SBR的一体化、流程简洁、控制灵活等优点 现将MSBR系统的与运行原理简介如下：污水进入厌氧池，回流活性污泥在这里进行充分放磷，然后污水进入缺氧池进行反硝化。反硝化后的污水进入好氧池，有机物在这里被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作用的SBR池，澄清后的污水被排放，此时另一边的SBR在1.5Q回流量的条件下进行起反硝化、硝化，或起静置作用。回流污泥首先进入浓缩区进行浓缩，上清液直接进入好氧池，而浓缩污泥则进入缺氧池，一方面可以进行反硝化，另一方面为先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐，为随后的厌氧放磷提供更为有力的条件。在好氧池与缺氧池之间有1.5Q的回流量，以便进行流分的反硝化 由其工作原理可以看出，MSBR是具有同时进行生物除磷及生物脱氮的污水处理工艺。采用MSBR工艺时需要注意以下几个问题： 设备的利用率低，这是SBR系列工艺的通病，MSBR工艺虽然经多次改进， 设备的利用率仍仅有74%。 污水厂工程成功业绩欠缺，特别是大型污水厂采用MSBR工艺的更少。 MSBR工艺中的污泥浓缩池，工艺计算中要求在30分钟内将污泥浓度提高 近3倍（例如从2.4g/L浓缩到7g/L），由于浓缩池底部布置欠妥，污泥堆积无法避免，因此池内MLSS浓度无法平衡。 进入好氧池有4Q，其中1.5Q回流至缺氧池，1.5Q通过SBR池回流至污 泥浓缩池，1.0Q通过SBR池沉淀排出，因此好氧池内流向比较紊乱，如何控制1.0Q从沉淀段排出较难。 MSBR工艺各池传动机械设备多，相互之间回流泵多，对控制系统依赖性大， 如果自控系统中某一部分出故障时，将导致全厂运行困难。4.CASS工艺 CASS工艺是于1968年由澳大利亚开发的一种间歇运行的循环式活性污泥法，是SBR 缺氧 工艺的一种变型。1976年建成了世界上第一座CASS工艺的污水处理厂，随后，在日本、加拿大、美国和澳大利亚等得到了广泛推广应用。目前，在全世界已建成投产了300多座CASS工艺污水处理厂。1986年，美国环保局正式将该工艺列为革新技术。1988年，在计算机技术的支持下，使该工艺进一步得到发展和推广，成为目前计算机控制系统非常先进的生物脱氮除磷工艺。 CASS生物池由选择区和主反应区两部分组成。污水连续不断地进入选择区，微生物通过酶的快速转移机理，迅速吸附污水中约85%左右的可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速增长过程，对进水水质、水量、PH值和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，污水再通过隔墙底部的连接口进入主反应池，经历一个较低负荷的基质降解过程，并完成泥水分离。 CASS工艺的运行模式与传统SBR法类似，由进水、反应、沉淀和出水及必要的闲置等五个阶段组成。从进水至出水结束作为一个周期，每一过程均按所需的设定时间进行切换操作，其每一个周期的循环操作过程如下： 充水/曝气 在曝气时同时充水，充水/曝气时间一般占每一循环周期的50%，如采用4小时循环周期，则充水/曝气为2小时。 沉淀 停止进水和曝气，沉淀时间一般采用一小时，形成絮凝层，上层为清液。高水位时MLSS约为3.04.0g/L，沉淀后可达到10g/L。 撇水 继续停止进水和曝气，用表面撇水器排水，撇水器为整个系统中的关键设备，撇水器根据事先设定的高低水位由闲置开关控制，可用变频马达驱动，有防浮渣装置，使出水通过无渣区经堰板和管道排出。 闲置 在实际运行中，撇水所需时间小于理论时间，在撇水器返回初始位置三分钟后即开始为闲置阶段，此阶段可充水。 在CASS系统中，一般至少设两个池子，以使整个系统能接纳连续的进水，因此在第一个池子及西宁沉淀和撇水时，第二个池子中进行充水/曝气过程，使两个池子交替运行。为防止进水对沉淀的干扰和出水水质的影响，一般在沉淀和撇水时须停止进水和曝气，在设有四个CSAA池子的系统中，通过选择各个池子的循环过程可以产生连续的近出水。（7）VT深井曝气工艺系列 1.VT工艺简介 VT污水处理系统是目前最先进的高效好氧活性污泥法污水处理工艺技术之一。 它采用的是一个潜置在水下的深井反应器，VT技术与其它深井反应器技术最主要不同之处是其反应器经重新设计， 将三个分离的处理区块合在一起，从而显著的减少占地面积、投资成本，节省能耗、运行费用也大大降低。 反应器安装 VT反应器采用传统的钻挖工程施工技术，即可安装VT反应器，通常是75米到110米深，井的直径通常是0.7米到6米，所占面积仅为传统的曝气池占地面积的一个零头，耗气量仅为传统耗气量的10%。2.VT工艺的处理流程 启动阶段，空气通过进流管进入混合区上部，由于水体中的气泡和溶解氧形成一个密度梯度，从而导致整个一级处理区实现循环。 这个循环简历并稳定后，将空气进入点移到混合区的下部，将待处理的污水则通过进流管进入反应器中并进行循环，其进流管在进气口的上方。 由于水的压力和深度很大，根据亨律定律，可以保证水中的高氧气传导速率和混合液中具有很高的溶解氧，从而有效保证一级处理区和二级处理区所需要的溶解氧。一级处理区内反应速率很高，大部分有机物在此得到氧化分解。 循环液沿井壁上升至反应器顶部气液分流罐，循环液中的废气可由此进入大气。去掉这些微生物呼吸作用产生的气体，对于防止这些废气重新进入系统而影响空气动力学效率是非常必要的。 混合区中比例很小的一部分从混合区进入下部二级处理区，这个区域溶解氧含量很高，停留时间长，可使残留的BOD得到深度氧化。同时，该区域的饱和溶解氧也有利于促进后续气浮澄清池中的固液分离。 经深度处理的混合液体以极快的速率（2m/s）进入气浮澄清池，以保证其中的沙砾和固体物质不会沉积于反应器底部。在混合液向上运动过程中，压力迅速降低，形成了充分充氧的低密度的絮体。絮体在气浮澄清池中得以有效分离后，产生浓缩生物污泥，浓缩污泥含水率可达到96%，所以在后续不需要设污泥浓缩池或进行污泥预浓缩，气浮后的水达标排放。3.VT工艺的优点 VT技术与传统的活性污泥法技术相比，如氧化沟工艺、CAST工艺、A2/O工艺等，具有以下优点： 与传统工艺相比，VT工艺的运行费用要低很多，通常只有传统活性污泥工艺的一半以下。去除每公斤BOD耗电小于0.8度，对常规城市污水而言，没处理1吨污水耗电0.1度左右，较低的运行费用主要有以下几个方面的原因： v 高的氧转移率和低曝气量：传统工艺的氧转移率一般为15%左右，而VT工艺由于反应器深度达100m深左右，大大提高了氧的溶解度，同时通过技术革新，污水与空气的接触时间比深井曝气大为延长，所以转移效率大为提高，最高可达86%，在CHVERON REFINERY污水处理厂中，通过现场测试发现，原所注入空气中含氧为21%，在反应器顶部所排放的废气中，其含氧为34%，二氧化碳含量则达到18%左右，说明氧的转移率达到近90%，所需的气量为传统工艺的15%，即约1/6，而在供应同样空气的情况下考虑压力因素，电耗将高3倍，二者合一综合考虑，VT工艺比传统污水处理工艺节省电耗58%。此工艺不但氧转移效率高，而且高压空气的利用也十分巧妙，压缩空气在充氧的同时，还完成了混合液的推流作用，保证混合液按工艺设计要求进行环流和潜流，确保污水在反应器的反应时间及去除效率。因此，本工艺实际上是一气多用：即充氧、混合液的推流、搅拌、泥水分离、污泥浓缩及污泥回流。其节能效果是目前任何工艺无法相比的。 v 重力污泥回流系统：VT工艺污泥回流量同常规污水处理工艺相当，但是VT工艺由于其自身的特殊结构和特征，充分利用水力学条件，VT工艺的出水重力流到气水分离池实现泥水分离（不需添加任何药剂），分离出来的污泥回流也可以实现重力回流，从而降低运行费用。 较低的人工管理费用和维修费用：整个VT系统采用先进的自动控制技术，可实现无人值守，在CHVERON REFINERY污水处理厂中，日常操作人员仅为3人，夜班无人值守。同时在整个VT系统中无活动部件和易损耗件，所需维护的仅仅是空压机，所以大大降低日常维护和维修工作量，核心设施的使用寿命可达到20年以上或更久，从而大大降低折旧费用。 采用传统工艺进行污水处理时，整个厂区产生很大的异味，主要是曝气池中产生的，对周边环境的影响交大，一方面造成工作环境较为恶劣，同时也影响周边环境的开发利用，所以目前很多城市污水处理厂都建在远离城市的郊区，造成管理费用大为增加。而VT污水处理工艺由于其具有很高的氧转移率，从而需要的空气量为传统工艺的15%，同时，和传统工艺相比，没有开放的曝气池，而反应器的开放面积很小，为传统工艺的1/20左右，对污水的处理过程基本上都发生在地底下，所以，向大气中释放的废气都是最少或难以察觉到的，而传统的曝气工艺排放到大气中的VOC可高达废水中总VOC的60%，这对厂区的工作环境和周边地区的大气环境会造成明显的不良影响。 同时由于反应器的面积小，系统结构非常紧凑，所需的空间和占地面积很小，生化反应区通常只有传统工艺的20%。如需进一步减少异味可以很容易将反应器的废气收集起来进行异味处理，同时如果考虑美观或与周边环境相协调的话，可以将整个系统放置在封闭的建筑物内，美观整洁。 由于所需的曝气程度较低，从而大大减少了运行过程中泡沫的产生，这对污水处理效率提高和设备养护极为有益。 系统的防漏钢壳和灌浆水泥反应器外壳可有效防止地面水污染，而这正是传统曝气池所经常遇到又难以很好解决的问题。 抗冲击负荷能力强，能适应废水流量的变化。4.VT主要经济技术指标如下： l BOD去除率95%； 出水BOD小于15mg/L，SS小于15mg/L； l 去除每公斤BOD耗电0.8度。对城市污水而言，每处理1吨水耗电0.1度左右； l 占地面积仅为传统污水处理工艺的1020%。5.污水处理工艺选择 从上述各种工艺的特点分析来看，每种工艺各有优缺点，均可实现污水脱氮除磷的目的。考虑到本工程的具体情况，从上述各种工艺中初步筛选出“改良A2/O工艺”、“CASS工艺”和“VT工艺”三个选择方案，进行详细的技术经济比较，从中推荐一个适合本工程的最佳方案。6.尾水消毒方案 6.1尾水消毒的必要性 消毒是水处理中的重要工序，早在2000年6月5日由建设部、国家环境保护总局、科技部联合发出的“关于印发城市污水处理及污染防治技术政策的通知”建城【2000】124号中规定为保证公共卫生安全，防治传染性疾病传播，城市污水处理设施应设置消毒设施。新排放标准颁布后对污水厂尾水消毒有了更严格的规定，根据出水水质，必需采用适当的消毒方式杀灭污水中含有的大量细菌及病毒。6.2尾水消毒技术方案简述 消毒方法大体可以分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等方法。但目前最常用的还是化学试剂的化学方法。化学方法是利用各种化学药剂进行消毒，常用的化学消毒剂有多种氧化剂（氯、臭氧、溴、碘、高锰酸钾等）、某些重金属离子（银、铜等）及阳离子型表面活性剂等。 其中，氯价格便宜，消毒可靠又有成熟经验，是应用最广泛的消毒剂。但最近人们发现采用加氯消毒也可以引起一些不良的副作用。如废水中含酚一类有机物时，有可能形成致癌化合物如氯代酚或氯仿等，水中病毒对氯化消毒也有较大的抗性，因此，目前还展开了对其他废水消毒手段的研究，如二氧化氯消毒，紫外线消毒等。在给水处理中，臭氧被认为是可替代氯的有前途的消毒剂。紫外线消毒技术为物理消毒方式的一种，具有广谱杀菌能力，无二次污染.6.3尾水消毒技术方案比选 本节将着重介绍在污水处理工程中得到广泛应用的液氯、二氧化氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒技术。6.3.1液氯消毒 在水溶液中，卤素（包括氯、溴及碘）是非常高效的消毒剂，其中，氯在污水消毒中应用的最为广泛。 在标准状况下，氯是一种淡淡的黄绿色的气体，在-34.5C，100Kpa的情况下，氯以透明的琥珀色的液态形式存在。液氯通常装在钢制的氯瓶中储存、运输、氯气的比重是空气的2.5倍，而液氯的比重为水的1.5倍，液氯蒸发非常快，通常1L液氯可蒸发成450L氯气，换句话说，1kg液氯约蒸发0.31m3氯气。 氯溶于水时，会生成次氯酸，次氯酸可以快速进入细胞膜，破坏细胞组织，从而起到杀菌消毒的作用。 氯作为一种强氧化性消毒剂，由于其杀菌能力强，价格低廉，使用简单，是目前污水消毒中应用最广泛的的消毒剂，已经积累了大量的实践经验。氯气消毒自1908年问世以来，随着而水质分析技术的不断完善和发展，科学家们对液氯消毒在水处理上的应用重新进行了评估和研究，发现氯气消毒具有以下缺点： 氯会与水中腐殖酸类物质反应形成致癌的卤代烃THMs； 氯会与酚类反应形成有怪味的氯酚； 氯与水中的氨反应形成消毒效力低的氯胺，而且排入水体后对鱼类有危害； 氯在PH值较高时消毒效率大幅度下降 氯长期使用会引起某些微生物的抗药性。 有鉴于此，人们对其他的代用消毒剂产生了很大的兴趣并进行了广泛的研究，其中二氧化氯在最近几年更是引起了人们的几大关注。6.3.2二氧化氯消毒 二氧化氯于1881年首先由Hump Hry Dary用氯酸钾与硫酸反应时发现。1921年被用于纸浆的漂白。在水处理中应用始于1944年，当时美国的NiagaraFalls水厂为控制水中藻类繁殖与酚法染所产生的气味，率先使用二氧化氯或得成功。目前在欧美国家，二氧化氯在水厂中的使用已经日趋普遍。 二氧化氯（CLO2，分子量67.47）是一种黄绿色气体，具有与氯相同的刺激性气味，其沸点为11C，凝固点为-59C。二氧化氯的气体极不稳定，在空气中浓度为10%时就可能发生爆炸，在4550C时会剧烈分解。二氧化氯的水溶液在较高温度与光照下会生成CLO2与CLO3，因此应在避光低温处存放。二氧化氯溶液浓度在10g/L以下时，基本没有爆炸的危险。 由上可知，二氧化氯的气体和液体都极不稳定，不能像氯气那样装瓶运输，