观音桥镇污水处理厂工程设计方案Word文档格式.docx
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本次方案设计按一级A标准和一级B标准各出一方案。
（1）方案一：
将出水水质提升为一级A标准。
CODcr≤50mg/l
BOD5≤10mg/l
SS≤10mg/l
NH3-N≤5（8）mg/l，（8为水温低于12℃控制指标）
TN≤15mg/l
TP≤0.5mg/l
PH6-9
（2）方案二：
将出水水质提升为一级B标准。
CODcr≤60mg/l
BOD5≤20mg/l
SS≤20mg/l
NH3-N≤8（15）mg/l，（8为水温低于12℃控制指标）
TN≤20mg/l
TP≤1mg/l
PH=6-9
四、污水处理厂工艺方案的选择
4.1生物脱氮除磷的必要性
本次工程必要性的讨论出水水质按一级A标讨论。
根据上述进水水质预测及出水水质确定，污水处理工程设计进出水水质及去除率见下表。
设计进出水质去除率
项目
进水浓度（mg/L）
出水水质（mg/L）
去除率（%）
BOD5
150
10
93.3
CODcr
350
50
85.7
SS
240
95.8
NH3-N
35
5（8）
77.1～85.7
总磷
4
0.5
87.5
PH
6.5-8.5
6-9
由上表可见，本工程对污染物的去除率要求相当高。
通常情况下，常规的活性污泥法对BOD5、CODcr、SS都有较高的去除率，但对N的去除率近15-25%，对P的去除率仅10-20%，满足不了本工程要求，因此，必须对污水采用脱氮除磷工艺。
污水脱氮除磷可供选择的处理方法通常有生物处理法和物理化学法两大类。
物理化学法由于需投加相当数量的化学药剂，有运行费用高、残渣两大等缺陷，因此，在城市污水处理中一般不推荐采用。
而一般生物处理方法中又分活性污泥法和生物膜法两种，由于活性污泥法同生物膜法相比具有处理效率高，运行稳定，运转经验丰富，操作环境良好等优点，因此对城市污水进行脱氮除磷，生物活性污泥脱氮除磷方法是其中首选方案。
4.2生物脱氮除磷的可行性
能否采用生物脱氮除磷工艺，需对污水厂进水水质进行生物处理分析。
生物处理指标一览表
分析项目
指标值
原污水
BOD5/CODcr
>
0.3
0.43
BOD5/TN
3
3.75
BOD5/TP
20
37.5
CODcr/TN
<
11
8.75
CODcr/TP
30
BOD5/CODcr指标是鉴定污水可生化性最常用的方法，本项目BOD5/CODcr=0.43，生化性能较好，可采用生物处理方法。
BOD5/TP是辨别能否采用生物除磷的指标，一般认为该值要大于20，比值越大，除磷效果约明显，本项目BOD5/TP=37.5，说明可以采用生物除磷工艺。
CODcr/TN,CODcr/TP这两项指标，也是衡量能否进行生物脱氮除磷的指标，一般认为CODcr/TN<
11时以脱氮为主，CODcr/TP<
30时以除磷为主。
根据上述分析，本工程可采用生物脱氮除磷工艺，并以脱氮为主要目标。
4.3污水处理工艺
根据污水水量，水质和处理标准，选择合适的污水处理工艺不仅可以降低工程投资，还有利于污水处理厂的运行管理以及减少污水处理厂的经常性费用，保证排污总量控制标准和出厂水水质。
本方案设计的污水处理工艺流程选择充分考虑污水量，污水水质，充分考虑经济条件和管理水平，优先选用安全可靠、技术先进、低能耗、低运行费用、低投入、少占地、操作管理方便的成熟处理工艺。
4.3.1污染物去除原理及方法选择
根据国内外城市污水处理厂运转经验，活性污泥法处理城市污水是最经济有效的、因而得到广泛应用。
但常规活性污泥工艺仅能有效地去除BOD5、CODcr和SS，而对氮和磷的去除是有一定限度的，仅从剩余污泥中排除氮和磷，氮的去除率约为10～20%，磷的去除率约为12～19%，达不到本工程对氮和磷去除的要求。
因此。
必须采用污水除磷脱氮工艺。
污水脱氮除磷可供选择的处理方法通常有生物处理法及物理化学处理两大类。
国外从六十年代开始曾系统地进行了脱氮除磷的物化处理方法研究，结论认为物化处理放过研究，结论认为物化法的缺点是药耗量大，污泥多、运行费用高等，在城市污水处理一般仅作为辅助手段。
在采用生物除磷脱氮活性污泥工艺中，不同的污染物是以不同的方式去除的。
（1）SS的去除
污水中的SS的去除主要靠沉淀作用。
污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小直径的无机颗粒（包括尺度大小在胶体和亚胶范围内的无机颗粒）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。
（2）BOD5的去除
污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用，然后通过泥水分离来完成的。
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用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。
其实质是将液相的有机污染物质转化为固相物质，表现为活性污泥量的增长。
（3）COD的去除
污水中的COD去除原理与BOD5基本相同。
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/COD比之往往接近0.5甚至大于0.5，其污水的可生化性较好，出水COD值可以控制在较低的水平。
本工程服务区域的城市污水主要是由生活污水相近的工业污水组成。
其BOD5/COD比值接近0.5，污水的可生化性较好，采用二级处理工艺完全可以使出水COD≤60mg/L.
（4）氮的去除
污水中的有机氮、蛋白质等在好氧条件下首先被氨化菌转化为氨氮，而后在硝化菌的作用下变成硝酸盐氮，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，是硝酸盐氮还原成氮气从污水中逸出。
（5）生物除磷
生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厌氧条件先，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚β羟丁酸）储存起来，当这些聚磷菌进入好氧条件时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，随剩余污泥一起排除系统，从而达到除磷的目的。
影响生物除磷的因素是要有厌氧条件（DO=0）,同时要有可快速降解的有机物，并希望含磷污泥尽快排出系统，以免污泥中的磷又返回到液体中。
4.3.2生物脱氮除磷的可行性
（1）生物脱氮除磷的条件
脱氮必须使氨氮在好氧环境中硝化为亚硝酸盐、硝酸盐、硝化了的污水再进入缺氧环境后，由于反硝化菌的作用，使硝酸盐还原成分子氮，而逸入大气，从而脱氮。
1mgNH3-N氧化（及硝化）为硝酸盐，需4.57mgO2、7.14mgCaCO3碱度和0.08mg碳源。
1mgNO3-N反硝化脱氮，需8.6mgCOD（或3mg左右甲醇），但可提供2.86mgO2、3.75mgCaCO3碱度。
除磷，聚磷菌在好氧段对磷的吸收，取决于在厌氧段对磷的释放，而磷的释放去决定于污水中存在的可快速降解的有机物的含量。
一般来说，这种有机物与磷的比值越大，除磷效果越好。
据资料介绍在厌氧段释放磷的前提条件，是在厌氧段生物体，易生物降解的COD浓度必须大于25mg/L。
而易生物降解的COD浓度仅占COD总量的20%左右，25mg/L易生物降解COD的浓度相当于总COD125mg/L左右。
综上所述生物除磷、脱氮的工艺，应为厌氧/缺氧/好氧流程（包括其变种），即通常称为A/A/O的工艺。
所有方案工艺流程中，都必须包括有厌氧/缺氧/好氧在内。
并且污水中有除磷脱氮所需的碳源（CODcr）。
（2）原污水的碳源情况
关于碳源，过去有的资料用BOD5值。
但由于BOD5值的测定需要的周期太长，而重铬酸钾法氧势能较大，以CODcr值代表污水中全部有机物和无机还原物总量，故也包括了生化需氧量BOD5值在内。
用CODcr作为碳源指标，其代表性强、测定较快，近年来在污水处理厂运行中，国内外多用CODcr值作为碳源值。
试验资料证明，厌氧段CODcr总量浓度相当125mg/l左右的条件下，才能有磷的释放。
磷的释放消耗的碳源为0.4mg/lP/mgCOD，本工程要求的除磷量为2.0mg/l,厌氧段磷的释放量应不小于1mg/L，（厌氧段释放1mg的磷，好氧段能够吸收2-2.4mg的磷）。
需易生物降解的CODcr为2.5mg/L，总共需要CODcr的量约为12.5mg/L。
综上所述，去除1mg/L的氨氮，在硝化、反硝化过程中共需要的量为0.08+8.6=8.68mg/L，按污水厂进出水质的要求共需去除氨氮10mg/L，则需要的量约为86.8mg/L。
因此，除磷脱氮总需碳源为99.3mg/L。
原水水质中，为350mg/L，所需碳源是满足要求的，即生物除磷脱氮工艺可行。
4.3.3常规脱磷除氮污水处理工艺
目前，用于城市污水处理具有一定脱氮除磷效果的污水处理工艺大致可以分为三类：
第一类为按空间进行分割的连续活性污泥法；
第二类为按时间进行分割的间歇式活性污泥法；
第三类为前两类的不同组合。
4.3.3.1按空间进行分割的连续流活性污泥法
按空间分割的连续流活性污泥法是指各种功能在不同的空间（不同的池子）内完成。
目前，较成熟的工艺有：
AO法、A2/O（UCT）法、氧化沟和AB法。
（1）A/O法
AO法分为A/O除磷活性污泥法或A/O脱氮活性污泥法。
A/O除磷活性污泥法A段为厌氧段，O段为常规活性污泥法的好氧段；
A/O脱氮活性污泥法A段为缺氧段，O段为带硝化的好氧段。
本工程要求同时脱氮除磷，不考虑A/O法。
（2）A2/O法
A2/O法即厌氧——缺氧——好氧活性污泥法。
污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物氮和磷得到去除。
其流程简图见下图：
A/A/O工艺流程框图
本工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时间小于其它同类工艺，在厌氧（缺氧）、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖。
克服污泥膨胀，SVI值一般小于100，有利于处理后污水与污泥的分离，运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌，运行费用低。
由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长。
因此脱氮除磷效果非常好。
目前，该法在国内使用较为广泛。
（3）氧化沟工艺
氧化沟工艺是五十年代初期发展起来的一种污水处理工艺形式，因其构造简单、易于维护管理，很快得到广泛应用。
到目前为止已发展成为多种形式，主要有Passveer单沟形、Orbal同心圆形、Carrousel循环折流型、D型双沟式等。
传统的Passveer单沟形和Carrousel型氧化沟不具备脱氮除磷功能，但那是Carrousel氧化沟前增设厌氧池，在沟体内增设缺氧区，形成改良氧化沟，便具备生物脱氮除磷功能，其流程简图见下图：
厌氧池
氧化沟
二沉池
进水
出水
氧化沟池形的独特之外是兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系统，但氧化沟采用机械表面曝气，水深不宜过大，充氧动力效率低，能耗较大，占地面积较大。
Oral氧化沟，即“0、1、2”工艺，由外到内分别形成厌氧，缺氧和好氧三个区域，采用转碟曝气。
由于从内沟（好氧区）到中沟（缺氧区）之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。
在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免地会带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。
D型氧化沟为双沟交替工作式氧化沟，由池容完全相同的两个氧化沟组成，两沟串联运行，交替地作为曝气池和沉淀池，不单独设二沉池。
为了达到脱氮目的，在D型氧化沟的基础上又发展了半交替工作式的DE型氧化沟。
该沟设有独立的二沉池和回流污泥系统，两沟交替进行硝化和反硝化。
D型氧化沟的缺点主要是曝气设备利用率低、池容利用率低。
双流县城市污水处理厂，拟建厂址场地较小，绿化率指标要求高，上述形式的氧化沟由于占地大，平面布置困难，所以上述工艺形式不在本方案考虑之列。
（4）AB工艺
AB法是一种生物吸附——降解两段活性污泥法，A段负荷高，曝气时间短，约0.5h，污泥负荷高达2～6kgBOD5/kgMLSS·
d；
B段（可按A/A/O设计）污泥负荷较低，为0.1～0.3kgBOD5/kgMLSS·
该法对有机物、氮和磷都有一定的去除率。
它适用于进水浓度高，通常要求进水BOD5≥250mg/L，AB工艺才有明显的优势。
本工程采用AB工艺不太合适。
（5）曝气生物滤池（BAF）工艺
BAF开始主要用于生物处理出水的进一步硝化，以提高出水水质，去除生物处理中的剩余氨氮。
近几年又开发出多种形式，使此工艺适用于城市污水厂具有硝化与反硝化功能的二级生化处理。
它通过内设生物填料使微生物附着其上，污水从填料之间通过，达到去除有机物、氨氮和SS的目的。
而除磷则主要靠投加化学药剂的方式加以解决。
曝气生物滤池充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水滤池的设计思路，集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。
其主要特征包括：
采用粒状填料作为生物载体，如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等。
区别于一般生物滤池及生物塔滤，在去除BOD、氨氮时需要鼓风曝气。
高水力负荷、高容积负荷及高的生物膜活性。
具有生物氧化降解和截流SS的双重功能，生物处理单元之后不需再设二沉池。
需要定期进行反冲洗，清除滤池中截流的SS，同时更新生物膜。
BAF的主要优点是：
占地面积小，基建投资省。
出水水质低，SS一般较低约10mg/L。
BAF的主要缺点是：
对进水的SS要求较严，最好是控制在60mg/L以内，因此往往采用混凝沉淀进行强化一级处理。
水头损失较大，每一级生物曝气滤池的水头损失约为2m，具有脱氮功能要求时一般为二级滤池，即比活性污泥法水头损失至少增加4.0m。
虽然取消了二沉池，但是在反冲洗过程中，短时间水力负荷较大，为了避免反冲洗排水对初沉池造成较大的冲击负荷，一般需要设置专门的缓冲池。
强化生物除磷的功能不及A/A/O法好，在出水磷指标有要求的场合，还需加药进行化学除磷，这无疑会加大投药量和剩余污泥量，增加运行成本。
如果采用强化一级处理虽然降低了进入滤池的SS浓度，同时也去除了大量有机物，可能会带来后面反硝化碳源不足的危险。
据国外资料报道，有时还要外加碳源，否则不能有效脱氮。
池子格数多、阀门多、设备量多，维修量大。
运行程序较复杂，对自控的依赖程度大。
产泥量多。
国内已运行的污水厂少，设计和运行经验都在摸索中，风险性相对较大。
目前国外采用的BAF工艺类型很多，有两家公司推出的工艺较为成熟：
一种是法国德利满开发的BIOFOR工艺，采用的是比重大于1的陶粒滤料，污水的过滤水流方向为上向流，反冲洗水流方向也是上向流；
另一种是Vivendi公司开发的BIOSTYR工艺，采用的是比重小于1的轻质滤料，污水的过滤水流方向为上向流，反冲洗水流方向为下向流。
在国内的市政污水处理领域，BIOFOR曝气生物滤池工艺已在大连市马栏河污水处理厂应用，其设计规模为12万m3/d，并且其陶粒滤料正在实现国产化。
BIOSTYR曝气生物滤池工艺目前在国内还无应用实例，并且采用的是比重小于1的轻质滤料，需要进口。
鉴于曝气生物滤池存在电耗高、水头损失大、设备量大、维修量大，池数多对自控的依赖程度高等一系列问题，且目前国内市政行业投入使用的仅为1座12万m3/d规模的采用BIOFOR工艺的污水处理厂，且为全盘进口的，为此，对于用地不是十分紧张的污水处理厂，不推荐采用该工艺。
（6）改进型悬挂链A2/O工艺
本工艺起源于德国，它是在常规活性污泥工艺和曝气氧化塘基础上发展起来的一种新型工艺，其目的是通过对曝气系统的改进，避免了传统固定式微孔曝系统维修保养的复杂性。
国内经过多年的消化吸收和改进，形成一套适合于中国国情的污水处理技术，设备已经全部国产化，并获得国家发明专利，列入国家863计划节能产品，其采用低污泥负荷，高污泥泥龄设计，通过无固定的漂浮移动式曝气系统供氧，由于移动式曝气系统的充氧特征，在生化池内能产生多重的缺氧和好氧区域，因而本工艺具有良好的脱氮除磷功能，这种新工艺的主要特点如下：
a、浮动曝气延时活性污泥工艺，污泥泥龄长，有机物氧化充分，能满足最严格的污水处理排放要求，出水可靠，抗冲击负荷能力强，与传统的氧化沟、A/A/O和SBR工艺相比，工程投资低，运行管理简单。
b、浮动微孔曝气系统所产生的气泡在水中的停留时间是传统固定方式的3倍，因而氧转移效率高，动力消耗低。
同时漂浮式曝气系统操作简单，无须固定安装，保养维护方便（无须排空池体），可有效降低人工成本。
c、采用溶解氧在线控制系统，经济地调节鼓风机输出风量，能极大地节省曝气动力费用。
d、池体土建灵活性强，组合布置，占地面积小，紧凑，因地制宜，可采用混凝土、毛石、土池、防渗板等多种护坡各种土建施工方式，土建投资极其节省。
e、采用较长泥龄的设计对好氧系统而言，工艺稳定，在气候很冷或很热的条件下，可保持较高的BOD/COD去除率，对于含氨氮污水，波浪式氧化工艺还可以保证良好的脱氮效果。
4.3.3.2按时间分割的间歇式活性污泥工艺——序批式活性污泥工艺
序批式活性污泥法，又称间歇活性污泥法，把生物反应与沉淀（泥水分离）合二为一。
近几年来，已发展成为多种型式，主要有传统SBR、ICEAS、CASS、CAST、UNITANK、MSBR、DAT-IAT等工艺。
（1）传统SBR工艺
SBR（SequeneingBalchReactor）工艺师1979年美国R.Llrvine等人根据试验研究结果首次提出，其反应时在同一容器中进行。
在同一容器中进水形成厌氧（此时不曝气）、缺氧，而后停止进水，开始曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀，再通过撇水器出水，完成一个程序。
这种方法与以空间分割的连续系统有所不同，它不需要回流污泥，也无专门厌氧、缺氧、好氧区，而是在同一容器中，分时段进行搅拌、曝气、沉淀、形成厌氧、缺氧、好氧过程。
这种工艺方式，总容积利用率低，一般小于50%，出水不连续，因此适用于较小的污水量场合。
（2）ICEAS工艺、CASS工艺及CAST工艺
上述几种工艺都是由传统SBR工艺发展而来。
1979年Goronszy在传统SAR的基础上提出间歇式循环延时曝气系统（ICEAS），系设有前反应区的连续进水间歇排水工艺，从而了序批式活性污泥法的两种类型，两者均被认为是常规生物处理的革新替代技术。
由于微处理机与自控技术设备（电动阀、气动阀、溶解氧传感器、水位传感器等）的进步和普及，序批式活性污泥法在80年代获得重大发展。
1981年Goronszy利用微生物在不同絮体负荷条件下的生长速率和污水生物除磷脱氮机理，将生物选择器与可变容积反应器相结合，开发出具有捕获选择器的循环式活性污泥系统（CASS），近年来Goronszy在CASS系统基础上提出了CAST工艺，结构更为简化，特点是取消预曝气区，其效果、运行成本与CASS基本相似。
ICEAS工艺、CASS工艺及CAST工艺即连续进水、间歇操作运转的活性污泥法。
与传统SBR工艺不同之处在于设置多座池子，尽管单座池间歇操作运行，但使整个过程达到连续进水，连续出水。
ICEAS工艺、CASS工艺及CAST工艺综合了推流式和完全混合式活性污泥法以及其它间歇式处理系统的优点，有效地防止了污泥膨胀，氮、磷和有机物的处理效果良好，耐冲击负荷的能力也较强，由于是静止沉淀及出水，其出水SS相当低。
其出水水质一般都远远好过设计水质。
其缺点是每座池子都需安装曝气设备、沉淀的滗水器及控制系统，水头损失较大，设备的闲置率较高、要求自动化很高。
另外，在处理规模（10万m3/d以上）较大场合，其基建投资、运行成本将高于常规工艺。
（3）UNITANK
该工艺又称为一体化活性污泥工艺，是SBR的另一种形式，运行原理与三沟式氧化沟类似。
Unitank池是由三个矩形池组成，三个池水力相通，每个池均设有供养设备，在外边两侧矩形池设有固定出水堰和剩余污泥排放口，连续分池进水，其优点是不需回流，无二沉池，布置紧凑，占地面积小，具有脱氮除磷效果，但由于池型限制无专门的厌氧区，实际操作中很难达到释磷所要求的绝氧状态，影响到磷的释放，因此，生物除磷效果不十分理想。
（4）MSBR工艺
MSBR工艺是一种改良型序批式活性污泥法，是八十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AquaAerobicSystem，Inc所有。
其实质是A2/O系统后接SBR，是二级厌氧、缺氧和好氧过程，连续进水、连续出水。
因此，其具有A2/O生物除磷脱氮效果好和SBR的一体化、流程简洁、不需二沉池、占面积小和控制灵活等特点。
缺点是需要污泥回流和混合液回流，所需设备较多，维护量大，功耗较高，控制复杂，投资也较大。
4.3.4工艺拟定方案
根据上述工艺各自的特征，本工程方案设计工艺拟定采用卡鲁式氧化沟工艺。
4.4深度处理
根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）第6.6.20条，生物除磷脱氮工艺对污染物总去除效率η如下：
生物除磷脱氮工艺对污染物总去除效率
项目
单位
参数值
%
85～95
TP
50～75
TN
55～80
从上表和进出水水质表中及污水厂实际运行经验，本工程污水经除磷脱氮工艺处理后，对TN去除率较高，出水基本达到处理目标要求；
但T-P值接近1mg/L，难以控制在0.5mg/L以下，必须辅以化学除磷工艺，才能达标；
沉淀池出水可以达到≤20mg/L，但若想长期控制在10mg/L以内，难度很大；
BOD5的指标也基本能达到10mg/L的水平，CODcr降到50mg/L以下则容易实现。
通过以上分析，需要在生物除磷脱氮工艺的基础上，增加深度处理工艺，才能保证出水在TP、SS以及其它污染物上稳妥达标。
深度处理的目的主要是去除较高的SS值以及进一步降低水中的BOD5和T-P，确保出水稳妥达标。
深度处理的工艺流程，视处理目的和要求的不同，可为以下工艺的组合：
混凝沉淀、过滤、活性炭吸附、臭氧化等生物除氮、离子交换、电渗析、反渗透等等。
（1）混凝沉淀
在城市污水的深度处理中，混凝沉淀起以下作用：
1）进一步去除悬浮物及BOD5
2）除磷。
因污水中的磷酸盐大部分为可溶性，一级处理去除很少，一般的二级处理也只能去除20%左右，强化二级处理则可大幅度提高除磷率至50%～75%。
混凝沉淀能除磷90～95%，是有效的除磷方法。
3）还能去除污水中的乳化油和其他工业水污染物。
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