某城鎮(zhèn)污水處理廠生物處理與消毒系統(tǒng)工藝設(shè)計.doc

鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目：某城鎮(zhèn)污水處理廠生物處理與消毒系統(tǒng)工藝設(shè)計指導(dǎo)教師： 職稱： 副教授 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 專 業(yè)： 給水排水工程 院（系）： 水利與環(huán)境學(xué)院 完成時間： 2010年6月 2010年 6 月 4 日目 錄摘要1Abstract21概述31.1 設(shè)計題目31.2 設(shè)計范圍及內(nèi)容31.2.1 設(shè)計范圍31.2.2 設(shè)計內(nèi)容31.2.3 設(shè)計原則31.2.4 原始資料41.3 設(shè)計文件的編制52設(shè)計水質(zhì)水量的計算62.1 污水處理廠的處理規(guī)模62.1.1 城市平均生活污水量定額62.1.2 城市工業(yè)萬元產(chǎn)值用水量62.1.3 2012年城市每天的平均污水量62.1.4 設(shè)計規(guī)模72.1.5 最大流量72.2 設(shè)計水質(zhì)72.2.1 設(shè)計進水水質(zhì)72.2.2 設(shè)計出水水質(zhì)102.2.3 主要污染物去除程度103處理工藝選擇和方案比較113.1 生物處理工藝的選擇113.1.1 改良A2/O工藝113.1.2 倒置AAO工藝123.1.3 OCO工藝133.2 二次沉淀池的選擇143.3 污水處理廠消毒系統(tǒng)工藝設(shè)計方案的選擇154構(gòu)筑物的設(shè)計計算174.1 改良A2/O工藝計算174.1.1 設(shè)計參數(shù)174.1.2 生物池容積計算184.1.3 剩余污泥量214.1.4 生物反應(yīng)池的平面尺寸布置224.1.5 水下攪拌器224.1.6 進出水系統(tǒng)224.1.7 其他管道的設(shè)計254.2 生物反應(yīng)池配水井254.3 曝氣設(shè)備的設(shè)計264.3.1 需氧量274.3.2 供氣量的計算284.3.3 空氣管道系統(tǒng)的計算294.3.4 空壓機的選定324.4 二沉池334.4.1 設(shè)計計算334.4.2 排泥裝置394.4.3 刮泥設(shè)備394.5 消毒設(shè)施計算394.5.1 消毒劑的投加404.5.2 消毒接觸池414.5.3 加藥間、藥庫平面布置444.6計量設(shè)備445污水處理廠的布置485.1 污水處理廠的平面布置485.2 污水廠的高程布置496 結(jié)語547致謝55參考文獻5657摘 要環(huán)境污染問題是當今世界上最大的社會問題之一，因此水處理的發(fā)展對我國能否實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標起著重要作用。本設(shè)計按原規(guī)劃要求在R 河過境下游建設(shè)污水處理廠，以解決城市污水對R河市區(qū)段及下游河段的污染問題。根據(jù)當?shù)氐默F(xiàn)狀資料，確定了該污水廠的進出水水質(zhì)及處理規(guī)模。結(jié)合考慮受納水體的水質(zhì)標準、脫氮除磷及回用的要求，該污水處理廠的生物處理采用了改良A2/O工藝，消毒采用了二氧化氯消毒，并對各構(gòu)筑物尺寸及設(shè)備選型等進行了詳細的計算和說明。城市污水經(jīng)統(tǒng)一處理后一部分排放河流，另一部分用作回用，處理后的出水可達城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18919-2002）中的一級A標準。關(guān)鍵詞：污水處理廠，脫氮除磷，改良A2/O工藝，消毒接觸池AbstractThe problem of environmental pollution is nowadays one of the greatest social concerns in the world, so the development of water treatment plays a decisive role to realize the strategic objective of sustainable development. According to the original design, a sewage treatment plant was constructed crossing downstream of R River to address pollution problems of the urban sewage on R River Urban and the downstream. According to the local status, this design determined the water quality and the scale of the treatment plant. Considering of the water quality standards of the receiving water, the nitrogen and phosphorus removal and recycling requirements, the biological treatment used the modified anaerobic-anoxic-aerobic process, and the disinfectant used chlorine dioxide. The size of all structures and equipment type selection were calculated and described in detail. After the unified treatment, part of the urban sewage will be discharged into the river, and the other part will be reused. The effluent of the treatment plant will reach Municipal Wastewater Treatment Plant Pollutant Emission Standards (GB18919-2002) in the A standard. Keywords: wastewater treatment plant, the nitrogen and phosphorus removal, modified anaerobic-anoxic-aerobic process, disinfection tank1概述1.1 設(shè)計題目某城鎮(zhèn)污水處理廠生物處理與消毒系統(tǒng)工藝設(shè)計1.2 設(shè)計范圍及內(nèi)容某城鎮(zhèn)隨著人口及工業(yè)的發(fā)展，其污水排放量越來越大，已對流經(jīng)城鎮(zhèn)市區(qū)的R河造成了污染影響，該城鎮(zhèn)按原規(guī)劃要求擬在R河過境下游建設(shè)城鎮(zhèn)污水處理廠，以解決城市污水對R河市區(qū)段及下游河段的污染問題。同時由于目前水污染較為嚴重，為緩解用水緊張問題，對污水廠二級出水進行深度處理，并回用到城市某些部門和工業(yè)企業(yè)之中。 1.2.1 設(shè)計范圍由確定的選址狀況和處理水質(zhì)與目標，進行污水預(yù)處理與污泥處理設(shè)計，其主要內(nèi)容有：污水預(yù)處理工藝流程設(shè)計、污泥處理系統(tǒng)設(shè)計、廠區(qū)平面圖設(shè)計、廠內(nèi)管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計，主要處理工藝單元設(shè)計；不包括市區(qū)管網(wǎng)工程。 1.2.2 設(shè)計內(nèi)容（1）以2005年城市現(xiàn)狀人口，工業(yè)總產(chǎn)值及生活、工業(yè)排水狀況為基礎(chǔ)，以20052010年間城市，工業(yè)總產(chǎn)值、人口發(fā)展規(guī)劃等，確定2008年建成污水處理廠的設(shè)計處理規(guī)模；（2）依據(jù)設(shè)計任務(wù)水質(zhì)實際監(jiān)測資料和處理目標要求，確定工程設(shè)計進水水質(zhì)、出水水質(zhì)；（3）根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有城市污及處理廠處理工藝及其效果，主要技術(shù)經(jīng)濟指標，結(jié)合該城鎮(zhèn)城市污水水質(zhì)狀況，確定污水生物處理與消毒工藝、技術(shù)路線（污水生物處理重點比較曝氣池、二沉池等單元工藝；消毒處理重點比較加氯間工藝與設(shè)備）和工程設(shè)計工藝技術(shù)方案；（4）由確定的選址狀況和設(shè)計處理水質(zhì)與目標，進行污水預(yù)處理與污泥處理設(shè)計，其主要內(nèi)容有：污水生物處理工藝流程設(shè)計、消毒處理系統(tǒng)設(shè)計、廠區(qū)平面圖設(shè)計、廠內(nèi)管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計，主要處理工藝單元設(shè)計。 1.2.3 設(shè)計原則（1）工藝設(shè)計應(yīng)兼顧先進和實用性，力求在滿足處理目標的前提下，采用先進實用的處理工藝、技術(shù)；盡可能節(jié)省工程造價、處理成本及操作管理方便。（2）總圖布置設(shè)計，采用緊湊布局原則，節(jié)約占地，按要求（規(guī)范），保證廠區(qū)人流、物流暢通，并使裝置、設(shè)備操作維護便利；在高程、流程設(shè)計時，本著節(jié)能原則，盡可能地減提升次數(shù)，采用一次提升后的逐級自流設(shè)計方式。 1.2.4 原始資料（1）自然條件擬建污水處理廠廠址位于城鎮(zhèn)東南部方向，距市區(qū)邊沿交通干道1.6km，R河?xùn)|岸，占地為一長方形地塊，南北方向長220m，東西方向?qū)?00m，占地總面積為44000m2（折合66畝，計劃本期工程占地220120m，26400 m2，約39.6畝）。廠址為R河谷平原區(qū)，區(qū)內(nèi)屬洪積傾斜平原及沖積河谷平原等地形地貌類，廠區(qū)地層為黃潮土及粉土，平均地耐力為1518t/m2，廠址范圍內(nèi)無不良地基。地面（原始地坪）絕對標高為116.0116.5m。廠址地區(qū)屬大陸性半干旱季風氣候區(qū)，年均氣溫14.7，極端最高氣溫42，最低氣溫-8.4。主導(dǎo)風向夏季為東南風、東風，冬季為東北風、東北偏東風，年均風速2.4m/s。年均降雨量為1044mm，日最大降雨量為119.7mm，最大凍土深度220mm。廠址西側(cè)為R河，其廠西圍界墻距R河?xùn)|大堤200m，R河在年均流量時水位標高110.5m，最大洪水位標高為102.5m。（2）現(xiàn)狀資料某城鎮(zhèn)2009年人口為10萬人，工業(yè)產(chǎn)值為6億元，其生活污水排放量1.3萬m3/d,工業(yè)廢水排放量1.2萬m3/d，其水質(zhì)狀況見表1和表2，該城鎮(zhèn)20062009年社會發(fā)展規(guī)劃確定，其間人口增長率不高于20，工業(yè)產(chǎn)值增長在10%左右。（隨著人們生活質(zhì)量的提高，人口排水當量每年增加3%；隨著工業(yè)發(fā)展技術(shù)含量的提高，萬元產(chǎn)值排水量每年降低5%）。表1 某城鎮(zhèn)2009年排水量一覽表項 目生活污水工業(yè)廢水合 計污水量（萬m3/d）1.31.52.8表2 某城鎮(zhèn)2009年城市污水逐月均值污染物時間水溫pHCOD(mg/L)BOD5（mg/L）SS（mg/L）N-NH3（mg/L）TN（mg/L）TP（mg/L）1月117.237616217045653.02月117.129315916648593.53月127.330514719043583.84月137.132714917636573.15月147.042517019139503.26月166.933616516234514.17月176.938517518043604.68月196.737616820540564.8表2 某城鎮(zhèn)2009年城市污水逐月均值 續(xù)表污染物時間水溫pHCOD(mg/L)BOD5（mg/L）SS（mg/L）N-NH3（mg/L）TN（mg/L）TP（mg/L）9月176.935414920944564.010月167.031015218349634.611月157.234616519953694.912月127.139918820651724.3（3）處理標準A、處理后排水水質(zhì)應(yīng)執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18919-2002）中水污染物排放標準二級標準要求，中水回用執(zhí)行一級A標準要求，如表3。表3 污水處理廠出水水質(zhì)限值標準項目pHCODBOD5SSNH3-N*TNTP糞大腸桿菌一級A標準值(mg/L)6-95010105(8)150.5103一級B標準值(mg/L)6-96020208(15)201.5104二級標準值(mg/L)6-9100303025(30)-3.0104* 括號外數(shù)值為水溫大于12時的控制指標，括號內(nèi)數(shù)值為水溫小于12時的控制指標。B、其它標準a、 GB12348-90工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準類區(qū)域限值；b、 GB4284-84農(nóng)用污泥中污染物控制標準；c、 CJ3025-93城市污水處理廠污水污泥排放標準；d、 城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)標準；e、 GB50335-2003污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范； f、 GB50102-2003工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計規(guī)范。1.3 設(shè)計文件的編制（1）設(shè)計文件應(yīng)包括：設(shè)計說明書、設(shè)計計算書和設(shè)計圖紙。（2）污水生物處理和消毒處理工程設(shè)計（工藝部分）圖紙要求：a、 污水與回用水處理廠平面布置圖（1:200500）b、 工藝流程及高程布置圖（豎向按比例，其它以清晰為限）；c、 廠區(qū)工藝管道布置圖（1:200500）；d、 工藝構(gòu)造物及工藝設(shè)施工藝圖（1:50200）。2設(shè)計水質(zhì)水量的計算2.1 污水處理廠的處理規(guī)模 2.1.1 城市平均生活污水量定額（1）其中， q1城市的平均生活污水量定額（m3/(capd)）； 城市每天的平均污水量（m3/d）； N城市人口數(shù)（cap）。 則2012年的平均生活污水定額為 2.1.2 城市工業(yè)萬元產(chǎn)值用水量 其中，q2城市的萬元產(chǎn)值用水量（m3/(萬元)）； Q2工業(yè)廢水排放量（m3/d）； B城市的工業(yè)產(chǎn)值（萬元）。 則2012年的城市萬元產(chǎn)值用水量為 2.1.3 2012年城市每天的平均污水量（3）其中，城市的平均生活污水量； B12012年城市的工業(yè)產(chǎn)值； N12012年城市人口數(shù)。 2.1.4 設(shè)計規(guī)模考慮城市污水管網(wǎng)的普及率及實際收集的污水量，根據(jù)經(jīng)驗取生活污水收集率為70%，由于工業(yè)廢水必須完全去除，收集率為100%?？紤]地下水滲入量，按生活污水量的10%計，即1506.6m3/s,根據(jù)設(shè)計規(guī)范下水道設(shè)計一般不考慮污水管網(wǎng)的入滲量和滲漏量，但我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定在地下水位較高的地區(qū)，宜適當考慮地下水入滲量,本設(shè)計中不考慮污水的滲漏量和入滲量。則取設(shè)計規(guī)模為3萬m3/d。 2.1.5 最大流量（4）其中 KZ日綜合變化系數(shù)，取1.4； Qmax設(shè)計流量（m3/d）。取4.2萬m3/d。2.2 設(shè)計水質(zhì) 2.2.1 設(shè)計進水水質(zhì)污水處理系統(tǒng)設(shè)計時，污水水質(zhì)是污水處理廠規(guī)劃、設(shè)計和運行管理的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也是確保達到處理目標的必要條件。設(shè)計進水水質(zhì)一般考慮:（1）實測現(xiàn)狀水質(zhì)，即對服務(wù)區(qū)域污水排放口水質(zhì)進行采樣分析；（2）根據(jù)室外排水設(shè)計規(guī)范（GB50014-2006）的有關(guān)規(guī)定，用人均當量法計算水質(zhì)；（3）與相似污水處理廠設(shè)計及現(xiàn)狀水質(zhì)指標類比確定。根據(jù)任務(wù)書中的進水水質(zhì)數(shù)據(jù)可確定該污水處理廠每季度的平均進水水質(zhì)如下表。 表4 每季度的進水水質(zhì)均值項目第一季度均值第二季度均值第三季度均值第四季度均值月平均最大值月平均最小值均值COD(mg/L)356352309337356309339BOD5(mg/L)170186169155186155170SS(mg/L)181186182197197181187NH3-N(mg/L)48393949493944TN(mg/L)65555663655560TP(mg/L)3.63.44.54.54.53.44生活污水的BOD5可按每人每天2550g計算,；SS量可按每人每天4065g計算，；TN可按每人每天511g計算，；TP可按每人每天0.71.4g計算；BOD5/COD比值約為0.40.65。城市污染物設(shè)計濃度的由公式來確定，則生活污水中各項污染物的設(shè)計進水濃度如表4所示。為保護下水道設(shè)施，并盡量減輕工業(yè)污水對城鎮(zhèn)污水水質(zhì)的干擾，保證污水的可處理性，工業(yè)廢水必須經(jīng)過廠內(nèi)處理后達到污水排入城市下水道水質(zhì)標準（CJ3082-1999）才能排入城市管網(wǎng)，最終進入污水處理廠。污水排入城市下水道水質(zhì)標準（CJ3082-1999）如表5所示。表5 CJ3082-1999 污水排入城市下水道水質(zhì)標準序號項目名稱單位最高允許濃度1pH值6.09.02懸浮物mg/L150(400)3易沉固體mg/(L15min)104油脂mg/L1005礦物油類mg/L206苯系物mg/L2.57氰化物mg/L0.58硫化物mg/L19揮發(fā)性酚mg/L1表5 CJ3082-1999 污水排入城市下水道水 續(xù)表序號項目名稱單位最高允許濃度10溫度3511生化需氧量（BOD5）mg/L100(300)12化學(xué)需氧量（CODcr）mg/L150(500)13溶解性固體mg/L200014有機磷mg/L0.515苯胺mg/L516氟化物mg/L2017總汞mg/L0.0518總鎘mg/L0.119總鉛mg/L120總銅mg/L221總鋅mg/L522總鎳mg/L123總錳mg/L2.0(5.0)24總鐵mg/L1025總銻mg/L126六價鉻mg/L0.527總鉻mg/L1.528總硒mg/L229總砷mg/L0.530硫酸鹽mg/L60031硝基苯類mg/L532陰離子表面活性劑（LAS）mg/L10.0(20.0)33氨氮mg/L25.0(35.0)34磷酸鹽（以P計）mg/L1.0(8.0)35色度倍80注：括號內(nèi)數(shù)值適用于有城市污水處理廠的城市下水道系統(tǒng)。工業(yè)廢水進水中各項水質(zhì)指標均按最大值設(shè)計，工業(yè)廢水的設(shè)計水質(zhì)如表6所示。由生活污水和工業(yè)廢水的進水設(shè)計水質(zhì)加權(quán)得到綜合污水設(shè)計水質(zhì)，則該廠的綜合污水設(shè)計進水水質(zhì)如表6所示。表6 該污水處理廠的設(shè)計水質(zhì)水質(zhì)指標COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)生活污水17735488177141230112318392.55.0工業(yè)廢水5003004003545.58.5綜合污水3674402122492933302530344367該城鎮(zhèn)污水中工業(yè)污水的比值為60%，處理規(guī)模為3萬m3/d。根據(jù)國內(nèi)相似污水處理廠設(shè)計進水指標（如表7所示）確定該污水處理廠的設(shè)計水質(zhì)為COD為420mg/L， BOD5為200mg/L，SS為300mg/L ，NH3-N為25mg/L， TN為35mg/L，TP為4mg/L。表7 國內(nèi)相似污水處理廠設(shè)計進水指標 廠名西安市鄧家村污水處理廠濰坊市污水處理廠昌樂縣污水處理廠廣州市開發(fā)區(qū)黃陂污水處理廠規(guī)模(萬m3/d)161025工業(yè)廢水比例（%）707061COD(mg/L)520500370400BOD5(mg/L)220180180200SS(mg/L)300350240250NH3-N(mg/L)26203025TN(mg/L)403040TP(mg/L)8.5335結(jié)合人均當量法、實測法和類比法，該城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的設(shè)計進水水質(zhì)如表8所示。表8 污水廠的設(shè)計進水水質(zhì)項目COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)設(shè)計進水40020025030455 2.2.2 設(shè)計出水水質(zhì)結(jié)合城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）,處理水質(zhì)達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）中的一級A標準排放要求。初步擬定出水水質(zhì)指標要求如表9所示。表9 出水水質(zhì)指標要求項目COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)設(shè)計出水5010105150.5 2.2.3 主要污染物去除程度根據(jù)預(yù)測的進水水質(zhì)和所要達到的出水水質(zhì)，該污水處理廠各主要污染物去除率見表10。表10 污水處理程度污染物名稱進水水質(zhì)(mg/L)出水水質(zhì)(mg/L)去除率()CODcr4005O87.5BOD52001O95SS2501096總氮45l566.7氨氮30583.3總磷5.OO.5903處理工藝選擇和方案比較3.1 生物處理工藝的選擇城市污水處理廠的方案，要求達到一級A的排放標準，故可采用改良氧化溝工藝、倒置AAO工藝或OCO工藝。 3.1.1 改良A2/O工藝改良的A2/O工藝即在A2/O工藝前加了缺氧段，以強化脫氮除磷的效果。其工藝流程圖如圖1所示。來自二沉池的回流污泥和30%左右的進水進入預(yù)缺氧池，微生物利用約30%的進水中的有機物去除所有的回流硝態(tài)氮，消除硝態(tài)氮對厭氧池的不利影響，從而保證了厭氧池的穩(wěn)定性。該工藝除了具有普通A2/O 工藝的各項優(yōu)點外，還具有一些獨特的特點。厭氧段缺氧段好氧段二沉池進水30%70%剩余污泥回流污泥預(yù)缺氧段缺氧段混合液出水 圖1 改良A2/O工藝流程圖優(yōu)點：由于預(yù)缺氧、厭氧、缺氧和好氧四區(qū)嚴格分開，有利于不同微生物菌群的生長繁殖，因為脫氮除磷效果良好。改良A2/O工藝采用兩點進水的進水方式，微生物利用進水中的有機物去除回流污泥中的硝態(tài)氮，并利用進水中少量的氧氣進行初步發(fā)酵。這樣既消除了硝態(tài)氮較多情況下硝化細菌對聚磷菌厭氧釋磷的影響，也為聚磷菌提供了更好的厭氧環(huán)境。硝化細菌易于吸收有機營養(yǎng)物質(zhì)（初步發(fā)酵產(chǎn)物），為聚磷菌厭氧釋磷提供了動力源，從而保證了厭氧池的穩(wěn)定運行。改良A2O系統(tǒng)中，由于反硝化過程產(chǎn)生堿度，硝化過程需消耗堿度，故在整個系統(tǒng)中堿度可以互相彌補，當原污水堿度較高時，一般情況下可不必加堿中和。另外，A2O系統(tǒng)利用原污水的BOD成分(有機碳化物)作為反硝化時氫供體，當原污水的BOD5/TN35時，一般可不用外加有機碳化物。缺點：濃縮池上清液和污泥脫水過濾液未經(jīng)化學(xué)處理而重新進入粗格柵，致使部分磷在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，從而影響了除磷效果。水量波動較大時，會對活性污泥造成沖擊，影響系統(tǒng)運行效果。在實際操作中，有時各種工藝參數(shù)均達到生物除磷條件，但氧化還原電位值變化較大，除磷效果不明顯，主要同水的BOD/TP有關(guān)。 3.1.2 倒置AAO工藝與常規(guī)的A2/O工藝相比，倒置AAO工藝省去了混合液回流，適當加大了污泥回流比，其工藝流程圖如圖2所示。根據(jù)進水水質(zhì)不同，通過縮短初沉?xí)r間或者取消初沉池來滿足倒置AAO工藝的需要。初沉?xí)r間的縮短，一方面使得沉砂池出水的微生物和部分或全部有機物直接進入生化反應(yīng)系統(tǒng)，增加了反應(yīng)池進水的微生物總量，保證了脫氮除磷新工藝對碳源的需要，提高了生化反應(yīng)系統(tǒng)對氮、磷的去除效率；另一方面為微生物提供了良好的棲息場所，使系統(tǒng)的生物種類和數(shù)量都大幅度提高。剩余污泥來自沉砂池缺氧厭氧好氧超越管污泥回流二沉池短時初沉池進水出水圖2 倒置AAO工藝流程圖缺氧池、厭氧池配有攪拌設(shè)備，好氧池通過曝氣維持供氧。三個工藝段的作用如下：在缺氧區(qū)，微生物利用進水中有機物為碳源，使得回流污泥帶來的硝態(tài)氮反硝化，形成N2或氮氧化合物逸至大氣中，達到脫氮目的；在厭氧區(qū)，水中溶解氧和硝態(tài)氮結(jié)合氧均已消耗完畢處于厭氧狀態(tài)，聚磷微生物利用胞內(nèi)聚磷分解產(chǎn)生的能量吸收污水中易降解的COD，同時，釋放磷酸鹽；好氧區(qū)前端主要降解污水中的有機質(zhì)并過量吸磷，到好氧區(qū)后段則BOD大幅度降低，BOD/TKN值較低，有利于硝化菌的生長，主要進行硝化反應(yīng)。缺氧區(qū)、厭氧區(qū)并無嚴格的界限，主要取決于工藝構(gòu)筑物采用的形式和前置反硝化的效果。生化反應(yīng)池較高的污泥濃度不僅從固定的生化反應(yīng)池容積中爭取到好氧池硝化所需的反應(yīng)容積，而且活性污泥絮體內(nèi)部的缺氧微環(huán)境使得硝化和反硝化過程在曝氣時段內(nèi)同步進行，從而為進一步提高系統(tǒng)的脫氮效率創(chuàng)造了條件。倒置AAO工藝有以下優(yōu)點：缺氧區(qū)位于工藝系統(tǒng)首端，優(yōu)先滿足反硝化碳源需求，強化了處理系統(tǒng)的脫氮功能；所有的回流污泥全部經(jīng)過完整的厭氧釋磷與好氧吸磷過程，具有“群體效應(yīng)”，同時聚磷菌經(jīng)過厭氧釋磷后直接進入生化效率較高的好氧環(huán)境，其在厭氧狀態(tài)下形成的吸磷動力可以得到充分利用，提高了處理系統(tǒng)的除磷能力；通過取消初沉池或縮短初沉池的停留時間，不僅增加了系統(tǒng)脫氮除磷所需的碳源，而且提高了處理系統(tǒng)內(nèi)的污泥濃度，強化了好氧區(qū)內(nèi)的同步反硝化反應(yīng)，進一步緩解了處理系統(tǒng)內(nèi)的碳源矛盾，提高了處理系統(tǒng)的脫氮除磷效率；將常規(guī)A2/O工藝的混合液回流系統(tǒng)與污泥回流系統(tǒng)合二為一組成了唯一的污泥回流系統(tǒng)，工藝流程簡捷，運行管理方便，占地面積減少；與常規(guī)A2/O工藝相比，倒置AAO工藝的流程形式和規(guī)模要求與傳統(tǒng)法工藝更為接近，在老廠改造方面更具優(yōu)勢。但倒置AAO工藝也有很多不足;首先存在活性污泥法的一些通病，如低溫條件下系統(tǒng)硝化功能將大幅度降低、C/N與C/P的值過低時脫氮除磷效果將受到影響、有毒有害廢水會大大影響工藝的處理效果等；其次，有關(guān)脫氮除磷泥齡矛盾、好氧段同步硝化反硝化作用及其對系統(tǒng)除磷脫氮的影響、污泥回流比的選擇對實際污水廠改造的影響以及改造前后的系統(tǒng)能耗變化等方面的研究還有待深入。 3.1.3 OCO工藝OCO工藝實際上是集BOD、N、P去除于一池的活性污泥法。OCO反應(yīng)池是一個為生物處理提供物理/生化環(huán)境的動力系統(tǒng)池原水經(jīng)過格柵、沉砂池的物理處理以后，進入OCO反應(yīng)池的1區(qū)，在厭氧區(qū)污水與活性污泥混合?；旌弦毫魅肴毖鯀^(qū)2，并在厭氧區(qū)和好氧區(qū)3之間循環(huán)一定時間后，流入沉淀池，澄清液排入處理廠出口，污泥一部分回流到OCO反應(yīng)池，另一部分作為剩余污泥予以處理，OCO工藝典型流程見圖3。1-厭氧區(qū) 2-缺氧區(qū) 3-好氧區(qū)圖3 OCO工藝典型流程該工藝的優(yōu)點：OCO工藝由于集厭氧-缺氧-好氧環(huán)境于一池，除完成BOD去除外，還可實現(xiàn)生物脫氮除磷高級處理，出水水質(zhì)完全達標。該工藝土建投資低，較傳統(tǒng)的活性污泥法可減少25%30%。利用水解作用和反硝化作用，降解有機物時對充氧量的要求降低，電耗減少，是運行維護費用降低。OCO工藝污泥濃度高，污泥負荷低，污泥絮凝沉降強且沉降污泥穩(wěn)定，剩余污泥少。操作過程靈活，可實現(xiàn)全自動控制。由于各池單獨運行，可根據(jù)污水處理廠規(guī)模增大而增加OCO池數(shù)。好氧區(qū)與缺氧區(qū)之間的污水交換（內(nèi)回流）不需泵送，以上兩個區(qū)域之間有一段是相通的，兩者之間的交換形式及量的大小是依靠攪拌器的控制來實現(xiàn)的，因此節(jié)能降耗。硝化、反硝化區(qū)面積可靈活變化，以適應(yīng)不同進水水質(zhì)與水量的要求。圓形池相對于矩形池在單池土建造價、水下推流的動力消耗方面均具有較好的條件，可節(jié)省投資及電耗。水下微孔曝氣使充氧效率較高，同時對污泥沉淀有一定的上托作用，節(jié)省了推流的動力。該工藝的缺點：圓形池平面布置不如矩形池緊湊，占地面積相對較大。微孔曝氣器易堵塞，給管理和檢修帶來工作量。原水中以去除有機物濃度較低時，除磷效果會降低，需采用鐵鹽進行化學(xué)除磷?；瘜W(xué)除磷需增加設(shè)備及裝置，使投資及日常運行費用有所增加。上述三種工藝中，OCO工藝的處理效果較好,對氮磷的去除率都較高，但自動控制技術(shù)要求高，且國內(nèi)技術(shù)不成熟；倒置AAO工藝取消了混合液回流系統(tǒng)，抗回流硝酸鹽影響能力增強，但降低了處理工藝的總體反硝化水平，在出水氨氮和總氮去除率有嚴格要求時，很難滿足處理要求；改良A2/O工藝對氮磷的去除效率較高，且國內(nèi)應(yīng)用已經(jīng)成熟。綜上說述，根據(jù)該城市污水的特性及處理要求，最合理的選擇是改良A2/O工藝。3.2 二次沉淀池的選擇各種二次沉淀池的優(yōu)缺點及使用條件見表11。表11 沉淀池的特點和適用條件池型優(yōu)點缺點適用條件平流式沉淀池1. 沉淀效果好；2. 對水量和溫度的變化有較強的適應(yīng)能力；3. 施工方便；4. 平面布置緊湊。1. 配水不易均勻；2. 采用多斗排泥時，操作工作量大；3. 采用機械時，設(shè)備易銹蝕。1. 適用于地下水位較高和地質(zhì)條件交叉的地區(qū)；2. 大、中、小型污水廠均可采用輻流式沉淀池1. 對大型污水處理廠比較經(jīng)濟；2. 機械排泥設(shè)備已定型化，排泥較方便。1 排泥設(shè)備復(fù)雜，要較高水平的運行管理；2 施工質(zhì)量要求高。1. 適用于地下水位較高的地區(qū)；2. 適用于大、中型污水廠豎流式沉淀池1. 占地面積小；2. 排泥方便，運行管理簡單。1. 池深大，施工困難；2. 對水量和溫度的變化適應(yīng)性較差；3. 池徑不宜過大。1 適用于工業(yè)廢水處理站；2 小型污水處理廠。斜板沉淀池1. 沉淀效果好；2. 占地面積??；1. 易堵塞；2. 造價高，且排泥有一定困難。適用于原有沉淀池的挖潛或擴大處理能力；二次沉淀池是污水處理廠生物處理系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。二沉池的作用是泥水分離，使混合液澄清、污泥濃縮并將分離的污泥回流到生物處理段。平流式二次沉淀池在國內(nèi)外近幾年來采用的不多，又由于二沉池為連續(xù)排泥，排泥設(shè)備必須可靠。豎流式二沉池在我國排泥機械尚不發(fā)達時期曾是主要采用池型，因其為泥斗重力排泥可不用機械，但此優(yōu)點在排泥設(shè)備發(fā)達且又采用普遍的今天已無多大意義。加之其池深大、造價不低等原因，采用的也已少。斜板（管）沉淀池用作二沉池時，由于活性污泥粘度大，容易粘附在斜板（管）上，影響沉淀效果，甚至可能堵塞斜板（管）引起泛泥。國內(nèi)外采用的二沉池多為輻流式沉淀池，并且這種池子占地面積小，一般二沉池都是輻流式的。本設(shè)計也采用中進周出輻流沉淀池。3.3 污水處理廠消毒系統(tǒng)工藝設(shè)計方案的選擇污水消毒的主要方法是向污水中投加消毒劑。消毒劑有液氯、漂白粉、臭氧、次氯酸鈉、二氧化氯、氯胺和紫外線等。幾種消毒劑的比較見表12。表12 幾種消毒劑優(yōu)缺點的比較消毒劑優(yōu)點缺點適用條件液氯技術(shù)成熟,效果可靠，投配設(shè)備簡單，投量準確，價格便宜，有后續(xù)消毒作用氯化形成的余氯及某些含氯化物低濃度時對水生物有毒害，當污水含有工業(yè)污水的比例較大時，氯化可能生成致癌物質(zhì)適合于大、中型污水處理廠臭氧消毒效率高，并能有效的講解污水中殘留的有機物色、味等，污水pH值與溫度對消毒效果的影響很小，不產(chǎn)生難處理的或生物積累性的殘留物需現(xiàn)場制備，投資大，成本高，設(shè)備管理復(fù)雜，剩余臭氧需做消毒處理適用于出水水質(zhì)好，排入水體的衛(wèi)生條件要求高的污水處理廠漂白粉投配設(shè)備簡單，價格便宜同液氯缺點，且有投量不準確，溶劑調(diào)配不方便，勞動強度大適用于消毒要求不高的可間斷投加的小型污水處理廠次氯酸鈉用海水和濃鹽水作為原料產(chǎn)生次氯酸鈉，可以在污水處理廠現(xiàn)場生產(chǎn)，并直接投配，使用方便，投量容易控制需要有次氯酸鈉發(fā)生器與投配設(shè)備，現(xiàn)場制備，設(shè)備復(fù)雜，維護管理要求高適用于中、小型污水處理廠二氧化氯消毒效果不受pH影響；具有較高的選擇性，幾乎不與水中有機物作用生成有害的鹵代有機物；持續(xù)殺毒能力強需現(xiàn)場制取，成本較高，維修管理要求較高適用于中、小規(guī)模的水廠氯胺消毒效率高，不易生成有害化學(xué)物需有專用的氯胺投加配備設(shè)備適用于大中型污水處理廠紫外線消毒效率高，殺毒迅速，接觸時間短，無化學(xué)藥劑紫外線照射燈具貨源不足，技術(shù)數(shù)據(jù)少適用于小型污水處理廠綜合考慮用于污水消毒的適用性、工程應(yīng)用的成熟性、安全性、可靠性、操作運轉(zhuǎn)的簡單易行以及處理費用的經(jīng)濟性等因素，推薦本處理消毒工藝采用二氧化氯消毒。整個污水廠的污水及污泥處理工藝流程圖如圖4所示：進水進水控制井粗格柵提升泵房細格柵旋流沉砂池配水井改良A2/O反應(yīng)池二沉池機械攪拌澄清池V型濾池消毒池排放剩余及回流污泥泵房回流污泥貯泥池泵房回用污泥濃縮脫水機房泥餅排放圖4 污水處理廠污水及污泥處理工藝流程圖4構(gòu)筑物的設(shè)計計算4.1 改良A2/O工藝計算A2/O法即厭氧/缺氧/好氧活性污泥法。其構(gòu)造是在A/O工藝的厭氧區(qū)之后、好氧區(qū)之前增設(shè)一個缺氧區(qū)，好氧區(qū)具有硝化功能，并使好氧區(qū)中的混合液回流至缺氧區(qū)進行反硝化，使之脫氮。污水在流經(jīng)三個不同功能分區(qū)的過程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有機物、氮和磷得到去除，達到同時進行生物除磷和生物除氮的目的。 改良A2/O氧化溝工藝系在常規(guī)A2/O法基礎(chǔ)上改進而成，即在常規(guī)A2/O法的厭氧區(qū)前增加一個選擇區(qū)（預(yù)缺氧區(qū)），回流污泥先進入選擇區(qū)，其目的是消除回流活性污泥對厭氧區(qū)的不利影響，提高除磷效率；同時，改良A2/O工藝保留了常規(guī)A2/O法的混合液內(nèi)回流，從而保證脫氮效果?？梢哉J為，改良A2/O工藝同時具有較好的脫氮和除磷效果。因此，改良A2/O可以作為本工程的二級處理工藝。改良A2/O工藝有預(yù)缺氧區(qū)、厭氧選擇區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)組成。厭氧和缺氧區(qū)緩慢攪拌，防止污泥沉降，并要避免攪拌過度造成氧的溶入。厭氧區(qū)溶解氧小于0.2mg/L,缺氧區(qū)溶解氧小于0.5mg/L,好氧段溶解氧大于2 mg/L。根據(jù)國內(nèi)污水廠改良A2/O工藝的運行經(jīng)驗，（如表13所示），確定該污水廠各項水質(zhì)指標的去除率如表14所示。表13 國內(nèi)污水廠改良A2/O工藝的運行效果污水廠BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)NH3-N(mg/L)西安市污水處理廠95.0%91.9%95.0%64.2%95.5%78.7%南方某污水處理廠94.02%93.49%57.88%84.04%91.09%長春北郊污水處理廠91.8%86.3%81.1%88.5%西朗污水處理廠93.5%84.7%61.5%78.9%96.9%表14 該廠改良A2/O工藝對各項水質(zhì)指標的去除率各項指標BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)NH3-N(mg/L)進水水質(zhì)20040025045530去除率95%88%94.0%60%85%85%出水水質(zhì)10487.817.10.754.1 4.1.1 設(shè)計參數(shù)設(shè)計反應(yīng)池平均分為兩組，設(shè)計參數(shù)如下：（1）回流污泥濃度式中 Xr回流污泥濃度，mg/L；SVI污泥指數(shù)，一般采用100；R系數(shù)，一般采用r=1.2。（2）反應(yīng)池內(nèi)活性污泥的濃度反應(yīng)池內(nèi)活性污泥濃度X一般采用20004000mg/L,設(shè)計中取4000 mg/L。（3）污泥回流比為式中 R污泥回流比； Xr回流污泥濃度，mg/L, 則代入數(shù)值得:R=0.5,即取污泥回流比為50%。（4）TN去除率式中 eTN去除率； S1進水TN濃度，mg/，本設(shè)計中為45mg/L； S2出水TN濃度，mg/L，本設(shè)計中取15mg/L。（5）內(nèi)回流倍數(shù)（8）式中 R內(nèi)內(nèi)回流倍數(shù)。，設(shè)計中取內(nèi)回流比為200%。 4.1.2 生物池容積計算（1）好氧區(qū)計算與A/O脫氮工藝相同。A/O脫氮工藝好氧區(qū)的基本計算公式為：（9）式中 V1反應(yīng)池池容，m3；Q反應(yīng)池設(shè)計流量,m3/h;c泥齡,d，本設(shè)計中取15d;Y污泥產(chǎn)率系數(shù),kg SS/kg BOD，本設(shè)計中取0.6 kg SS/kg BOD;S0進水BOD濃度,mg/L;Se出水BOD濃度,mg/L;X反應(yīng)池混合液濃度,g/L。其中，Q、S0、Se值均為設(shè)計初始條件，是反映原水水量、水質(zhì)和處理要求的，在設(shè)計計算前已經(jīng)確定。則則好氧區(qū)水力停留時間為（2）缺氧區(qū)計算由于合成的需要，產(chǎn)生的生物污泥中約含有12.4%的氮，首先得計算這部分的氮量。每日的生物污泥量：（10）式中 Kd污泥內(nèi)源呼吸系數(shù)； Y污泥產(chǎn)率系數(shù)。因此生物合成的需氧量為12.4%977=121.15kg/d，折合每單位體積的進水由于生物合成的氮量為：反硝化量:故所需去除N量:因此反硝化所 需要增加的氧化溝體積為：（11）（12）式中 Kde脫氮效率，宜根據(jù)試驗資料確定。無實驗資料時，20時的值為0.030.06 ，并按規(guī)范公式進行溫度校正。缺氧區(qū)水力停留時間：(3)厭氧區(qū)的計算 厭氧區(qū)容積按水力停留時間計算。根據(jù)國內(nèi)外大量實踐，厭氧池的最小實際水力停留時間（包括回流污泥在內(nèi)）不小于0.75h，。隨著時間的延長，水解過程越徹底，越有利于生物除磷，但時間過長，費用增加過多，對聚磷菌的生長過程不利，所以水力停留時間不宜超過2h。取厭氧區(qū)的水力停留時間為1.5h，則厭氧池的體積為：（13）則(4)預(yù)缺氧區(qū)的計算預(yù)缺氧區(qū)的主要目的是去除回流污泥中的硝態(tài)氮，停留時間一般為2030min,取0.5h。故單座生物反應(yīng)池的總面積為總水力停留時間為校核污泥負荷（14）由上式（10）得好氧區(qū)污泥負荷為污泥表觀產(chǎn)率（15）式中 污泥泥齡，d； Xv生物反應(yīng)池內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度，g MLVSS/L； Kd衰減系數(shù)，d-1,20的數(shù)值為0.040.075，本設(shè)計中取0.05。 4.1.3 剩余污泥量（16）式中 W剩余污泥量，kg/d； a污泥產(chǎn)率系數(shù)，一般采用0.50.7； b污泥自身氧化系數(shù)，d-1一般采用0.050.1； Q平均日污水量，m3/d；Lr反應(yīng)池去除的SS濃度，kg/m3，Lr=250-10=240mg/L=0.24 kg/m3；Sr反應(yīng)池去除的BOD5濃度，kg/m3，Sr=200-10=190mg/L=0.19 kg/m3；設(shè)計中取a=0.6，b=0.05（1） 降解BOD生成的污泥量為（2） 內(nèi)源呼吸分解泥量（3） 不可生物降解和惰性懸浮物量，該部分占總SS的約50%。（4） 剩余污泥量4.1.4 生物反應(yīng)池的平面尺寸布置取水深為5.0m，則各區(qū)的平面積分別為1282.5m2、730.8m2、187.5m2、62.5m2，平面尺寸布置如圖5所示。 4.1.5 水下攪拌器水下攪拌器可以推進水流，增加池底流速、防止污泥下沉并可提高曝氣效果。在預(yù)缺氧池、選擇池、厭氧池和缺氧池選內(nèi)均需設(shè)水下推進器。單組生物池中，選擇池和預(yù)缺氧池分別設(shè)一臺，厭氧池和缺氧池分別設(shè)兩臺。水下攪拌器的特點是結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單、操作方便、易于維修、動力消耗較小。 圖5 生物反應(yīng)池的平面尺寸圖 4.1.6 進出水系統(tǒng)（1）進水設(shè)計沉砂池的來水通過反應(yīng)池配水井DN500和DN700的出水管道分別進入生物反應(yīng)池的首端預(yù)缺氧區(qū)進水渠道和厭氧區(qū)進水渠道，管道內(nèi)的水流速度分別為0.74m/s和0.88m/s。 在預(yù)反應(yīng)區(qū)進水渠道內(nèi)，水流分別流向兩側(cè)