日處理水量15萬噸城市污水處理廠工藝設(shè)計氧化溝畢業(yè)設(shè)計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 SBR 工藝，以下為各種方案優(yōu)缺點(diǎn)的分析： 普通活性污泥法功工藝是一種應(yīng)用最廣泛的污水好氧生化處理技術(shù)，其主要由曝氣池、二沉池、曝氣系統(tǒng)以及污 泥回流系統(tǒng)等組成。污水經(jīng)過初次沉淀池后，與二次沉淀池底回流的活性污泥同時進(jìn)入曝氣池，通過曝氣，活性污泥呈懸浮狀態(tài)，并與污水充分接觸。污水中的懸浮固體和膠狀物質(zhì)被活性污泥吸附，而污水中的可溶性有機(jī)物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)，代替轉(zhuǎn)為生物細(xì)胞，并氧化成為二氧化碳，非溶解性有機(jī)物需先轉(zhuǎn)化成溶解性有機(jī)物、而后才被代謝和利用，污水由此得到凈化。凈化后污水與活性污泥在二次沉淀池內(nèi)進(jìn)行泥水分離，上層清夜排放；分離濃縮后的污泥一部分返回曝氣池、以保證曝氣 池內(nèi)保持一定濃度的活性污泥，其剩余污泥由系統(tǒng)排出。其 主要目的是降低污水中以 BOD 和 COD 等綜合指標(biāo)表示的好氧有機(jī)污染物質(zhì)，但是，隨著水體富營養(yǎng)化問題的日益嚴(yán)重，氮、磷等無機(jī)污染物的危害引起了人們的足夠重視，使得脫氮除磷工藝應(yīng)運(yùn)而生，如 A/0， A/A/O，氧化溝工藝、 SBR 工藝。 工藝 序批式活性污泥法的簡稱，是近年來在國內(nèi)引起廣泛重視和研究應(yīng)用的活性污泥運(yùn)行方式，具有一系列傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)。 SBR 實際上時最早出現(xiàn)的活性污泥法，早期局限于實驗研究階段，但近 10 年來，由于自動控制、生物選擇器、機(jī)械制造方面的技術(shù)突破才使得這一工藝真正應(yīng) 用于生產(chǎn)實踐，目前該工藝的應(yīng)用正在我國逐步興起。 它是一個完整的操作過程，包括進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水排泥和閑置 5 個階段。 ： 圖 SBR 典型工藝流程圖 SBR 工藝的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 工藝流程簡單，生物反應(yīng)和沉淀池在一個構(gòu)筑物內(nèi)完成，節(jié)省占地，土建造價低； （ 2） 運(yùn)行方式靈活，可根據(jù)不同的處理要求，通過調(diào)節(jié)不同的控制手段，來達(dá)到凈化處理的目的； （ 3） 耐沖擊負(fù)荷大，處理有毒或高濃度有機(jī)廢水的能力強(qiáng)； （ 4） 污泥沉降性好，不易發(fā)生污泥膨脹； （ 5） 對有機(jī)物和氮的去除效果好。 SBR 工藝的缺點(diǎn)： （ 1） 對脫氮除磷處理要求而言，傳統(tǒng) SBR 工藝的基本運(yùn)行方式雖充分考慮了進(jìn)水基質(zhì)濃度及有害物質(zhì)對處理效果的影響而采用了靈活的進(jìn)水方式，氮由于這種考慮與脫氮或除磷所需要的環(huán)境條件相悖，因而在實際運(yùn)行中往往削弱脫氮除磷的效果。就除磷而言，采用非限量或半限量曝氣進(jìn)水方式，將影響磷的釋放；對脫氮而言，則將影響硝化態(tài)氮的反硝化作用而影響脫氮效果； （ 2） 容積利用率較低，控制設(shè)備較復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)要求高，現(xiàn)階段的自動化水平難以達(dá)到要求，出水水質(zhì)不理想； （ 3） 流量不均勻，出水水頭損失大，與后續(xù)處理工段協(xié)調(diào)困難； （ 4） 缺乏適合 SBR 特點(diǎn)的使用設(shè)計方法、規(guī)范、經(jīng)驗和知識； （ 5） 不宜大規(guī) 模化， SBR 單池面積不宜過大，池數(shù)不宜過多； （ 6） 每個池子都需要設(shè)曝氣和輸配水系統(tǒng)，采用潷水器及控制系統(tǒng)，造價高。 2． 3． 3．氧化溝工藝 因其構(gòu)建物呈封閉溝渠而得名，又稱“循環(huán)曝氣池”，污水和污泥的混合液在環(huán)狀曝氣渠道中循環(huán)流動，屬于活性污泥法的一種變形，能夠推薦哦那個是實現(xiàn)有機(jī)物氧化、氮硝化。目前常用的幾種氧化溝有 Carrousel 氧化溝， Orbal 氧化溝， DE 氧化溝等。在我國，氧化溝工藝是使用較多的工藝。 典型工藝流程圖： 圖 2． 3． 3 氧化溝工藝流程圖 與其他生物處理工藝相比，氧化溝具有以下技術(shù)經(jīng) 濟(jì)方面的特點(diǎn)： （ 1）工藝流程簡單 首先氧化溝不要求設(shè)置初沉池，因為氧化溝的水力停留時間和污泥齡比一般的生物處理法長得多，懸浮狀有機(jī)物可以在曝氣池中與溶解性有機(jī)物同時得到較徹底的降解。其次，排出的剩余污泥已經(jīng)達(dá)到高度穩(wěn)定，不需要進(jìn)行厭氧消化處理，從而省去了污泥消化池。 （ 2）構(gòu)造形式多樣化 氧化溝最根本的和與眾不同的是，它采用循環(huán)流動的曝氣池。基本形式的氧化溝的曝氣池呈封閉的溝渠形（如傳統(tǒng)的 DE 氧化溝），而溝渠可以呈圓形和橢圓形等，可以是單溝系統(tǒng)和多溝系統(tǒng)；多溝系統(tǒng)可以是互相平行、尺寸相同的一組溝渠 （如 T 型氧化溝），也可以是一組同心的互相連通的環(huán)形溝渠（如 Orbal 氧化溝）；有與二次沉淀池分建的氧化溝，也有合建的氧化溝，合建的氧化溝又有體內(nèi)式船型沉淀池和體外式側(cè)溝式沉淀池（如一體式氧化溝）。多種多樣的構(gòu)造形式賦予了氧化溝靈活機(jī)動的運(yùn)行性能，使它可以按照任意一種活性污泥的運(yùn)行方式運(yùn)行，并且組合其他工藝單元，以滿足不同的出水水質(zhì)要求。 （ 3）氧化溝曝氣設(shè)備的多樣性 常用的曝氣設(shè)備有轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)盤、表面曝氣器、射流曝氣裝置和微孔曝氣裝置等，不同的曝氣裝置產(chǎn)生了不同的氧化溝形式。與其他活性污泥法不同的是氧 化溝的曝氣裝置只是在溝渠的某一處或幾處安裝，數(shù)目按處理廠規(guī)模、原污水水質(zhì)及氧化溝構(gòu)造決定。 （ 4）具有推流式流態(tài)的某些特征 氧化溝的流態(tài)從整體上是完全混合的，但局部由于其流速較大有推流特性，這樣帶來的好處之一是經(jīng)過曝氣器的污水在六道出水堰的過程中會形成良好的混合液生物絮凝體，絮凝體可以提高二沉池內(nèi) 的污泥沉降速度及澄清效果；另外，氧化溝的推流特性對實現(xiàn)脫氮除磷也是極其重要的。通過對系統(tǒng)合理的設(shè)計與控制，也有利于克服斷流現(xiàn)象和提高緩沖能力。 （ 5）氧化溝具有明顯的溶解氧梯度，特別適合消化 — 反硝化反應(yīng)。氧 化溝曝氣設(shè)備定位分區(qū)布置，結(jié)合完全混合和推流式反應(yīng)器特征，溝內(nèi)沿水流方向存在溶解氧濃度梯度，存在曝氣區(qū)、需氧積累區(qū)和缺氧區(qū)，可以按要求實現(xiàn)消化 —反硝化反應(yīng)，不過為了提供碳源需要把進(jìn)水點(diǎn)設(shè)在缺氧區(qū)前，因為反硝化反應(yīng)要求有充足的碳源，并有助于減少反硝化區(qū)的容積。 （ 6）耐沖擊負(fù)荷強(qiáng) 氧化溝一般在延時曝氣條件下使用，水和固體停留時間長，固體總量多，因而能對進(jìn)水水質(zhì)的沖擊有一定的緩沖作用，又因為氧化溝內(nèi)循環(huán)量高于進(jìn)水流量的十幾倍甚至上百倍，使其產(chǎn)生較大的稀釋能力，當(dāng)收到水質(zhì)水量波動的沖擊或有毒物質(zhì)的影響時能迅 速稀釋，所以氧化溝有很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力。 （ 7）處理效果好，運(yùn)行穩(wěn)定 氧化溝的污泥總量比普通曝氣池高 10~30倍，在供氧充足的情況下，氧化溝中的污水被完全凈化，處理效果好。氧化溝即使在嚴(yán)冬季節(jié)運(yùn)行，出水仍能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，只要 BOD5 負(fù)荷不超過 （ kgMLSS?d），就可以得到高質(zhì)量的出水，其出水 BOD5平均含量在 20mg 以下，而普通曝氣池的污泥負(fù)荷率一般是 ~ kg BOD5/（ kgMLSS?d）。 （ 8）適用范圍廣 氧化溝不僅能夠處理生活污水，還能處理工業(yè)廢水；不僅能用 于溫暖地區(qū)，還能用于寒冷地區(qū)。 （ 9）基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用較低 美國 EPA 在對氧化溝和其他生物處理方法的運(yùn)行效果進(jìn)行比較的同時，也比較分析了基建投資和運(yùn)行費(fèi)用（見表 1，以相對值表示）。 表 1 氧化溝和其他生物處理法基建費(fèi)用投資和運(yùn)行費(fèi)用對比 要求脫氮的污水處理流程 基建費(fèi)用 運(yùn)行費(fèi)用 3785 m3/d 18925m3/d 3785m3/d 18925m3/d 傳統(tǒng)活性污泥法 100 100 100 100 氧化溝工藝 83 78 83 93 SBR 工藝 78 81 83 93 比較結(jié)果說明 ，當(dāng)初立場的規(guī)模分別為 3785m3/d 和 18928m3/d 時，氧化溝工藝的基建投資分別為傳統(tǒng)活性污泥法的 83%和 78%。當(dāng)處理廠的規(guī)模較小時，其他運(yùn)行費(fèi)用也較省。 當(dāng)要求在生物處理中進(jìn)行硝化時，氧化溝一半不需要增加很多投資和運(yùn)行費(fèi)用，而其他生物處理法則需要增加很多投資和運(yùn)行費(fèi)用。當(dāng)處理廠規(guī)模較大時，氧化溝所需的運(yùn)行費(fèi)用比一半活性污泥法略高。因此，針對中、小型污水處理廠氧化溝工藝就清楚地顯示出其優(yōu)越性。 無論何種規(guī)模的處理廠，在確定污水處理工藝時，除了保證處理效果這一個基 本條件外，主要目的是降低基建投資，節(jié)省日常的運(yùn)行費(fèi)用，以求在保證達(dá)標(biāo)排放的前提下，使經(jīng)營成本最小。要做到這一點(diǎn)，首先應(yīng)根據(jù)實際情況，選擇合適的處理工藝。 本次設(shè)計處理規(guī)模為 15 萬 m3/d，屬于中型污水處理廠，主要為生活污水， 當(dāng)?shù)匾荒晁募緶夭钶^明顯，水量波動較大，鑒于以上特點(diǎn)，優(yōu)先選擇氧化溝工藝。 Carrousel、 Orbal、 DE 氧化溝優(yōu)缺點(diǎn)分析： （ 1） Carrousel 氧化溝 與傳統(tǒng)的氧化溝不同， Carrousel 氧化溝主要采用特殊設(shè)計的立式低速表曝機(jī)作為主要設(shè)備。表曝機(jī)的泵作用（即水 利替身作用）可以保證足夠的混合液渠道在曝氣區(qū)，混合液與原水得到徹底混合。 由于采用特殊設(shè)計的立式曝氣機(jī)， Carrousel 氧化溝具有以下特點(diǎn)： ① 保持和充分發(fā)揮了氧化溝特有的耐沖擊負(fù)荷的能力。 Carrousel 氧化溝的溝型不但可以防止短流，而且還通過完全混合作用產(chǎn)生很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力。 ②其推流式模型的某些特征，混合液在流到出水堰時會形成良好的混合液生物絮凝體，可以提高二沉池內(nèi)的污泥沉降速度及澄清效果。通過對 Carrousel 系統(tǒng)表曝機(jī)的設(shè)計與控制，曝氣區(qū)末端的溶解氧可以減少到最 低程度，有效地防止了前置缺氧池過量的問題，可以取得良好的反硝化效果。 ③ Carrousel 氧化溝的曝氣設(shè)備單機(jī)容量大，設(shè)備數(shù)量少，在不適用任何輔助推進(jìn)器的情況下氧化溝溝深可以達(dá)到 。溝深加大可達(dá)到 5m以上，其煙花溝占地面積肩上。 Carrousel 系統(tǒng)設(shè)備的管理維護(hù)工作量很小。 ④ Carrousel 表曝機(jī)實際上是局部區(qū)域工作，其局部動力密度非常高（約為 105~158kW/1000m3），傳氧效率也高。 （ 2） Orbal 氧化溝 Orbal 氧化溝為多環(huán)反應(yīng)器系統(tǒng)，通常由三個同心 的溝渠串聯(lián)組成，溝渠呈圓形或橢圓形。污水從外渠道進(jìn)入，然后流入中渠道，崽經(jīng)內(nèi)渠道后由中心島流出。每一條渠道都是一個完全混合的反應(yīng)池，整個系統(tǒng)相當(dāng)于若干個完全混合反應(yīng)池串聯(lián)在一起。 圖 Orbal 氧化溝示意圖 Orbal 氧化溝多采用曝氣轉(zhuǎn)盤（碟），水深 3~，需要時也可達(dá)到 ，去到中污水流速 ~，具有脫氮功能的 Orbal 氧化溝由三條渠道組成，按延時曝氣模式運(yùn)行。污水從外溝道進(jìn)入氧化溝系統(tǒng)，從內(nèi)溝道流出混合液進(jìn)入二沉池。氧化溝系統(tǒng)包括從內(nèi)溝道 至外溝道的內(nèi)回流。外溝道由于有機(jī)物濃度高，供氧量小于需氧量，在曝氣設(shè)備的上有出現(xiàn)缺氧區(qū)，因此在外溝道內(nèi)同時有硝化和反硝化作用。 Orbal 氧化溝的主要特點(diǎn)： 出水潛孔1 4 0 0 1 2 0 0 m m潛孔1 4 0 0 1 2 0 0 m m222222111111內(nèi)溝道中溝道外溝道外溝道中溝道內(nèi)溝道中心島 ① Orbal 氧化溝具有推流式和完全混合式兩種流態(tài)的優(yōu)點(diǎn)。對于每個溝內(nèi)來講，混合液的流態(tài)為完全混合式，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力；對于三個溝道來講，溝道與溝道之間的流態(tài)為多單元組合推流式，有著不同的溶解氧濃度和污泥負(fù)荷，兼有多溝道串聯(lián)的特征，有利于難降解有機(jī)物的去除，并可減少污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生。 ② Orbal 氧化溝具有較好的脫氮 功能。在外溝道形成交替的好氧和大區(qū)域的缺氧環(huán)境，較高程度地發(fā)生“同時硝化反硝化”，即使在不設(shè)內(nèi)回流的條件下，也能獲得較好的脫氮效果。 ③ Orbal 氧化溝獨(dú)特的構(gòu)造和機(jī)理，使之較為節(jié)能的方式獲得穩(wěn)定的處理效果。 Orbal 氧化溝外、中、內(nèi)三個溝道的容積占總?cè)莘e的百分比為 50%、 33%、17% ，其中一個 最為顯著 的特征是 有外溝到 內(nèi)溝三 個溝的溶 解氧呈0~1mg/L~2mg/L 的梯度分布。外溝道的供氧量通常為總供氧量的 50%左右，但80%以上的 BOD 可以在外溝道中去除。由于外溝道溶解氧平均值很低，絕大部分區(qū)域 DO 接近 0，所以氧傳遞作用是在虧氧條件下進(jìn)行的，氧的傳遞功率有所提高，有一定的節(jié)能效果。加之外溝道內(nèi)所持有的同時硝化反硝化功能，節(jié)能效果更為明顯。內(nèi)溝道作為最終出水的把關(guān)，一般應(yīng)保持較高的溶解氧，但內(nèi)溝道容積最小，能耗相對較低。中溝道起到互補(bǔ)調(diào)節(jié)作用，提高了運(yùn)行的可靠性和可控性。 ④ Orbal 氧化溝在三溝內(nèi)均設(shè)有曝氣轉(zhuǎn)盤，達(dá)到供氧和推動混合液的作用 溝道供氧量的分配設(shè)置，實際運(yùn)行中還可根據(jù)需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤。 使其在與水體接粗時將污水打碎成細(xì)密水花，具有較高的充氧能力和動力效率。 ⑤ Orbal 氧化溝能提供較好的缺氧反硝化條件，脫氮效果好。此外， Orbal氧化溝硝化 — 脫氮的堿度平均較好。處理出水水質(zhì)好、且穩(wěn)定。 （ 3） DE 氧化溝 DE 氧化溝即雙溝系統(tǒng)，氧化溝與最終沉淀池分建，并有獨(dú)立的污泥回流裝置，專為脫氮而開發(fā)的。雙溝交替工作氧化溝脫氮系統(tǒng)有 2 個串聯(lián)的氧化溝組成。通過改變進(jìn)水出水順序和曝氣轉(zhuǎn)刷速度使兩溝交替在缺氧和好癢的條件下運(yùn)行。由于兩溝交替工作，避免了 A/O 生物脫氮系統(tǒng)中的混合液內(nèi)回流。 DE 氧化溝的主要特點(diǎn)： ① 兩個氧化溝相互聯(lián)通，串聯(lián)運(yùn)行，可 交替進(jìn)出水，溝內(nèi)曝氣轉(zhuǎn)刷一般為雙速，高速工作