4萬噸污水處理廠氧化溝工藝設計說明書-資料下載頁

【導讀】全國大多的城市都對老城區的給排水管網進行了改造，并且還。興建了一大批污水處理廠對城市的生活污水，工業廢水進行處理。本設計是對南京市建鄴區某一排水工程設計。其設計范圍包括：雨水管網。本次設計均采用了國家最新的有關規。定、標準、和設計規范。管網的體制采用的是分流制。60000m3/d，故本設計按近期設計,遠期規劃。污水廠二級處理出水排至河流下。→氧化溝→二沉池→紫外消毒→出水。

　　

【正文】 1030%的污水進入厭氧區，可將回流污泥中的殘留硝酸氮在缺氧 和 1030%碳源條件下完成反硝化，為以后的絕氧池創造絕氧條件。同時，厭氧區中的兼性細菌將可溶性 BOD 轉化成 VFA，聚磷菌獲得 VFA 將其同化成 PHB，所需能量來源于聚磷的水解并導致磷酸鹽的釋放。厭氧區出水進入內部安裝有攪拌器的絕氧區，所謂絕氧就是池內混合液既無分子氧，也無化合物氧（硝酸根）， 在此絕氧環境下， 7090%的污水可提供足夠的碳源，使聚磷菌能充分釋磷。絕氧區后接普通 Carrousel 氧化溝系統，進一南京林業大學南方學院畢業論文 18 步完成去除 BOD、脫氮和除磷。最后，混合液在氧化溝富氧區排出，在富氧環境下聚磷菌過量吸磷，將磷從水 中轉移到污泥中，隨剩余污泥排出系統。這樣，在 Carrousel 2021 系統內，較好的同時完成了去除 BOD、 COD 和脫氮除磷。 Carrousel 氧化溝使用定向控制的曝氣和攪動裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動的混合液在氧化溝閉合渠道內循環流動。因此氧化溝具有特殊的水力學流態，既有完全混合式反應器的特點，又有推流式反應器的特點，溝內存在明顯的溶解氧濃度梯度。氧化溝斷面為矩形或梯形，平面形狀多為橢圓形，溝內水深一般為 ～ ，寬深比為 2:1，亦有水深達 7m 的，溝中水流平均速度為 。氧化 溝曝氣混合設備有表面曝氣機、曝氣轉刷或轉盤、射流曝氣器、導管式曝氣器和提升管式曝氣機等，近年來配合使用的還有水下推動器。 綜合采用該工藝的昆明第一污水廠、長沙市第二污水凈化中心及漯河市污水處理廠的運行效果可見：經過 Carrousel 2021 系統處理后， BOD、 COD、 SS的去除率均達到了 90%以上， TN 的去除率達到了 80%， TP 的去除率也達到了90%。 氧化溝池型具有獨特指出，兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系統，但氧化溝采用機械表面曝氣，水深不宜過大，充氧動力效率較低，能耗較高，占地面積較大 。 Orbal 氧化溝，即“ 0、 2”工藝，由外到內分別形成厭氧、缺氧和好氧三個區域，采用轉碟曝氣。由于從內溝（好氧區）到中溝（缺氧區）之間沒有回流設施，所以總的脫氮效率較差。在厭氧區采用表面攪拌設備，不可避免地會帶入相當數量的溶解氧，使得除磷效率較差。 D 型氧化溝為雙溝交替工作式氧化溝，由池容完全相同的兩個氧化溝組成，兩溝串聯運行，交替地作為曝氣池和沉淀池，不單獨設二沉池。為了達到脫氮目的，在 D 型氧化溝的基礎上有發展了半交替工作式的 DE 型氧化溝。該溝設有獨立的二沉池和回流污泥系統，兩溝交替進行消化和反硝化 。 D 型氧化溝的缺點主要是曝氣設備利用率低、池容積利用率低。 T 型三溝式氧化溝集缺氧、好氧和沉淀于一體，兩條邊溝交替進行反應和沉淀，無需單獨的二沉池和污泥回流，流程簡潔，具有生物脫氮功能。由于無專門的厭氧區，因此，生物除磷效果差。而且，由于交替運行，總的容積利用率低，約為 55％，設備總數量多，利用率低。 2. 按時間進行分割的間歇式活性污泥法 — 序批式活性污泥法 序批式活性污泥法又稱間歇式活性污泥法，近幾年來，已發展成多種改良型，主要有：傳統 SBR 法、 ICEAS 法、 CAST 法、 Unitank 法等。 (1) 傳統 SBR 法 第二章 方案論證 19 序批式活性污泥法（ SBR— Sequencing Batch Reactor）是早在 1914 年就由英國學者 Ardern和 Locket發明了的水處理工藝。 70年代初，美國 Natre Dame 大學的 教授采用實驗室規模對 SBR 工藝進行了系統深入的研究，并于1980 年在美國環保局（ EPA）的資助下，在印第安那州的 Culwer 城改建并投產了世界上第一個 SBR 法污水處理廠。 SBR 法污水處理反應是在同一容器中進行。在同一容器中進水時形成厭氧（此時不曝氣）、缺氧，而后停止進水，開始曝氣充氧，完成 脫氮除磷過程，并在同一容器中沉淀，在通過潷水器出水，完成一個程序。這種方法與以空間進行分割的連續流系統有所不同，它不需要回流污泥，也無專門的厭氧區、缺氧區、好氧區，而是在同一容器中，分時段進行攪拌、曝氣、沉淀，形成厭氧、缺氧、好氧過程。 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：進水、反應、沉淀、潷水、閑置。 由于 SBR 在運行過程中，各階段的運行時間、反應器內混合液體積的變化以及運行狀態等都可以根據具體污水的性質、出水水質、出水質量與運行功能要求等靈活變化。對于 SBR 反應器來說，只是時序控制 ，無空間控制障礙，所以可以靈活控制。因此， SBR 工藝發展速度極快，并衍生出許多種新型 SBR處理工藝。 (2) ICEAS 法及 CAST 法 ICEAS、 CAST 工藝即連續進水、間歇操作運轉的活性污泥法。與傳統 SBR法不同之處在于通過設置多座池子，盡管單座池子為間歇操作運行，但使整個過程達到連續進水、連續出水。 其進水、反應、沉淀、出水和待機在一座池子中完成，常用四座池子組成一組，輪流運轉，間歇處理。 ICEAS 法雖有它的優點，可在一組池中完成脫氮、去除 BOD5全過程，但每座池子都須安裝曝氣設備、沉淀的潷水器及控制 系統，間歇排水，水頭損失大，設備的閑置率較高、利用率低，設備投資大要求自動化程度相當高。 (3) Unitank 法 Unitank 工藝，又稱單池系統，是 SBR 法的另一種形式，為八十年代后期比利時的史格斯公司所開發，其專利權歸比利時 Wespelear Sehgers 工程公司所有。由三個矩形池組成，三個池水力相通，每個池內均設有供氧設備，在外邊兩側矩形池設有固定出水堰和剩余污泥排放口。中間池連續曝氣，兩側池內間斷曝氣，交替作為沉淀池和曝氣池。三個池交替地在缺氧、好氧和沉淀的狀態下工作，通過自控程序，控制曝氣器運 轉和改變進水點可使池中發生消化和反硝化作用，在去除 BOD SS 的同時，達到生物脫氮的目的。其優點是不需污泥回流、無二沉池、布置緊湊、占地面積小。但由于無專門的厭氧區，因此，南京林業大學南方學院畢業論文 20 生物除磷效果差。其總的容積利用率為 67％。 污水處理廠工藝選擇的方案比較 從上述各種工藝優缺點的定性分析來看，污水脫氮除磷工藝有多種，結合本工程規模不是很大、進水濃度較低、大部分為生活污水、管理水平有限的具體情況，初步選用運行管理經驗成熟，相對投資及運行成本較低，適合本工程的改良型氧化溝（即 Carrousel 2021 型氧化溝前 加厭氧池）和 A2/O 工藝作為比較方案，進行全面技術經濟比較，從而推薦一個更適合本工程的最佳方案。 方案一 Carrousel 2021 氧化溝 荷蘭的 DHV 公司和其在美國的專利特許公司 EIMCO 在原 Carrousel 系統的基礎上發明了 Carrousel 2021 系統，實現了更高要求的生物脫氮和除磷功能。至今世界上已有 850 多座 Carrousel 和 Carrousel 2021 系統正在運行，實踐證明該工藝具有投資省、處理效率高、可靠性好、管理方便和運行維護費用低等優點。 圖 Carrousel 2021 氧化溝簡圖 Carrousel 2021 型氧化溝由于其特殊的預反硝化區的設計 (占氧化溝體積的15%)，在缺氧條件下進水與一定量的混合液混合 (該量可通過內部回流控制閥調節 )；剩余部分 (體積的 85%)包括有氧和缺氧區，用于進行同時硝化反硝化，也用于磷的富集吸收。每座氧化溝中配有表曝機實現溝內水體的推流、混合和充氧。系統的 供氧量可以通過控制溝內表曝機運行臺數的多少進行調節，另外從節能的角度考慮，每座溝中還裝有一定數量的推進器用于保證混合液具有一定的流速，并防止污泥在進水 SOD5含量低的情況下發生沉淀。 第二章 方案論證 21 Ⅰ 在沒有溶解氧和硝態氮存在的厭氧條件下，兼性細菌將溶解性 BOD 轉化成低分子發酵產物，生物聚磷菌將優先吸附這些低分子發酵產物，并將其運送到細胞內、同化成胞內碳源存貯物，所需能量來源于聚磷的水解以及細胞內糖的水解，并導致磷酸鹽的釋放。經厭氧狀態釋放磷酸鹽的聚磷菌在好氧狀態下具有很強的吸磷能力，吸收、存貯超出生長需求的磷 量，并合成新的聚磷菌細胞、產生富磷污泥，通過剩余污泥的排放將磷從系統中除去。 Ⅱ 泥水混合液由厭氧區Ⅰ進入缺氧區Ⅱ，一部分聚磷菌利用后續工藝的混合液 (內回流帶來的 )中硝酸鹽作為最終電子受體以分解細胞內的 PHB(聚β羥基丁酸 )，產生的能量用于磷的吸收和聚磷的合成，同時反硝化菌利用內回流帶來的硝酸鹽，以及污水中可生物降解的有機物進行反硝化，達到部分脫碳與脫硝、除磷的目的。缺氧區容積包括脫硝、除磷兩部分。 Ⅲ 氧化溝兼有推流型和完全混合型反應池兩者的特性，完成一次循環所需時間約為 5～ 20 min，而總的停留時間卻很長。氧化溝中有好氧、缺氧交替出現的區域，具有硝化、生物除磷、反硝化的條件。在氧化溝好氧區聚磷菌除了吸收、利用污水中的可生物降解有機物外，主要是分解體內貯積的 PHB，產生的能量可供自身生長繁殖，此外還可主動吸收周圍環境中的溶解磷，并以聚磷的形式在體內超量貯積。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 氧化溝系統的除磷效果。 方案二 A2/O 工藝 A2/O 的工藝原理：首段厭氧池，流入原污水及同步進入的從二沉池回流的含磷污泥，本池主要功能為釋放磷，使污水中 P 的濃度 升高，溶解性有機物被微生物細胞吸收而使污水中 BOD 濃度下降；另外， NH3— N 因細胞的合成而被去除一部分，使污水中 NH3— N 濃度下降，但 NO3； — N 含量沒有變化。 在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量 NO3— N 和 NO2— N 還原為 N2釋放至空氣，因此 BOD5濃度下降， NO3— N 濃度大幅度下降，而磷的變化很小。 在好氧池中，有機物被微生物生化降解，而繼續下降；有機氮被氨化繼而被硝化，使 NH3— N 濃度顯著下降，但隨著硝化過程使 NO3— N 的濃度增加，南京林業大學南方學院畢業論文 22 P 隨著聚磷菌的過量攝取，也以較快的 速度下降。所以， A2/O 工藝它可以同時完成有機物的去除、硝化脫氮、磷的過量攝取而被去除等功能，脫氮的前提是NH3— N 應完全硝化，好氧池能完成這一功能，缺氧池則完成脫氮功能。厭氧池和好氧池聯合完成除磷功能。 A2/O 工藝的特點 (1)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環境條件和不同種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。 (2)在同時脫氧除磷去除有機物的工藝中，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時間也少于同類其他工藝。 (3)在厭氧 — 缺氧 — 好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖， SVI 一般小于100，不會發生污泥膨脹。 (4)污泥中磷含量高，一般為 2． 5％以上。 (5)脫氮效果受混合液回流比大小的影響，除磷效果則受回流污泥中夾帶DO 和硝酸態氧的影響，因而脫氮除磷效率不可能很高。 圖 A2/O 法 工藝 流程圖 方案比較 兩個方案各有特點，現對主要技術和經濟情況進行比較分析： （ 1）處理效果和工藝流程 兩個方案均有較好的生物處理效果，均能達到本工程要求的排放標準。兩個方案工藝流程都較簡單。 （ 2）運行管理與維護檢修 兩個方案主要設備均能國內生產，氧化溝方案運行可靠，管理簡單且有成熟的運 行經驗，維護費用底； A2/O 方案采用鼓風曝氣設備，維護費用較高，國內也有成熟的運行經驗。 （ 3）運轉靈活性 第二章 方案論證 23 在運行的過程中，兩個方案均可根據進水水質變化改變運行工況，減少運行成本，運轉靈活性大。 （ 4）占地面積 A2/O 方案生物池和二沉池合建，較為節省用地，氧化溝生物池和二沉池分建，占地較大。 （ 5）電耗 A2/O 方案回流量大，污水提升設備多，電耗大。氧化溝雖然回流比較大，但能充分利用氧化溝的結構特點以較底的能耗實現回流，能耗較低。 表 城市污水處理廠工藝流程方案技術比較表 方案一 方案二 普通 A2/O 法 Carrousel 2021 氧化溝 南京林業大學南方學院畢業論文 24 優點：（ 1）該工藝為最簡單的脫氮除磷工藝 總的水力停留時間，總的占地面積少于其他同類工藝。 （ 2）在厭氧，缺氧，好氧交替的條件下運行，絲狀菌得不到大量增殖，沒有污泥膨脹之憂， SVI 一般均小于 100。 （ 3）污泥中含鱗濃度高，具有很高的肥效。 （ 4）運行得當沒有必要投藥，兩個 A段只用輕緩攪拌，以不增加溶解氧濃度，運行費用比較低。 缺點：（ 1）除磷效果難以再提高，污泥增長有一定的限度，不易提高，特別當P/BOD 高時更是如此。 （ 2）脫氮效果也難以再提高，內 循環量一般以 2Q 為限，不宜太高，否則增加運行費用。 （ 3）對沉淀池要保持一定濃度的溶解氧，減少停留時間，防止產生厭氧狀態和污泥釋放磷的現象，但是溶解氧濃度也不宜過高，以防止循環混合液對缺氧反應器的干擾。 優點：該工藝具有普通 A2/O 法工藝的各項優點外，還具有以下一些獨特的優點： （ 1） 氧化溝具有獨特的水力流動特點，