污水處理廠設(shè)計文獻(xiàn)綜述

1、 序號： 06438337江 蘇 工 業(yè) 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計（論文）前期材料（2010屆）學(xué) 生 張 俊 學(xué) 號 06438337 學(xué) 院 懷德學(xué)院 專業(yè)班級 環(huán)工062 題 目 昆山市10萬t/d污水處理廠工藝設(shè)計 類 別 畢業(yè)設(shè)計Ö 畢業(yè)論文 校內(nèi)指導(dǎo)教師 邵 敏 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講 師 校外指導(dǎo)老師 無 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 無 材 料 目 錄序號名 稱數(shù)量備注1畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書2文獻(xiàn)綜述（設(shè)計類）或開題報告（論文類）3外文翻譯（封面、譯文、原文）二一年三月 學(xué)號： 06438337 江 蘇 工 業(yè) 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述（2010屆）題 目 昆山市10萬t/d污水處理廠工藝設(shè)

2、計 學(xué) 生 張 俊 學(xué) 院 懷德學(xué)院 專 業(yè) 班 級 環(huán) 工062 校內(nèi)指導(dǎo)教師 邵 敏 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講 師 校外指導(dǎo)老師 無 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 無 二一年三月題目：昆山市10萬t/d污水處理廠工藝設(shè)計一、前言1課題研究的意義；國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1 昆山市自然環(huán)境概況昆山位于江蘇省東南部蘇州市與上海市之間。北至東北與常熟市、太倉市兩市相連，東至東南與上海嘉定、青浦兩區(qū)接壤，西與吳江、蘇州市交界，南部水鄉(xiāng)名鎮(zhèn)周莊與浙江相通。東西最大直線距離33公里，南北48公里，總面積927.7平方公里，其中陸地面積641.1平方千米，水域面積286.6平方千米。1.2 課題研究的意義 面臨嚴(yán)峻的水資源

3、危機(jī)，國務(wù)院要求，“十五”期間，所以的城市都必須建設(shè)污水處理廠。到2005年，50萬人口以上的城市，污水處理率應(yīng)達(dá)到60%以上，到2010年，所以城市的污水處理率不低于60%。要實現(xiàn)這個目標(biāo)，預(yù)計至少要建立1000座污水處理廠，每年要新增污水處理能力5000-6000萬噸。為了達(dá)到這個目標(biāo)，改善我國水環(huán)境被污染的狀況，保護(hù)我國緊缺的水資源，我國大、中、小城鎮(zhèn)都在積極興建城市污水處理廠，中小城鎮(zhèn)尤其要加快城市污水處理廠的建設(shè)步伐1。1.3 城市污水處理技術(shù)污水處理所采用的工藝技術(shù)是污水處理廠的核心部分，與進(jìn)水水質(zhì)、出水要求、處理量、投資大小等等因素密切相關(guān)。由于城市污水的主要污染物是有機(jī)物，因此

4、目前國內(nèi)外大多采用生物處理技術(shù)處理城市污水，又可分為活性污泥法和生物膜法兩大類。其中，由于生物膜法的處理效率不高，衛(wèi)生條件較差，我國只有少數(shù)幾座生物膜法城市污水處理廠；而活性污泥法污水處理廠占絕大多數(shù)，其中使用最廣泛的主要有四種類型：傳統(tǒng)活性污泥工藝和其改進(jìn)型AO、A²O工藝；AB工藝；SBR及其改進(jìn)工藝； 氧化溝及其改進(jìn)工藝。本文將簡要介紹這四類污水處理工藝，同時介紹一種新型的污水生物處理技術(shù)，并對沈陽市城市污水處理技術(shù)做出了分析與展望2。1.3.1 傳統(tǒng)活性污泥工藝和其改進(jìn)型AO、A ²O(1)傳統(tǒng)活性污泥工藝 傳統(tǒng)活性污泥法是目前應(yīng)用最早的工藝3,8，它去除有機(jī)物和懸

5、浮物的效率很高，對于城鎮(zhèn)污水，可確保出水BOD5 和SS達(dá)到30mgL 以下，因此，在1996年前在我國尚未要求去除氮磷，該工藝是城鎮(zhèn)污水處理廠的主體工藝。隨著城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB189182002)的頒布實施，我國對城鎮(zhèn)污水處理廠的出水水質(zhì)，尤其是對出水的氮、磷指標(biāo)要求更加嚴(yán)格。傳統(tǒng)的活性污泥工藝已經(jīng)不能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)對氮、磷的去除要求，必須加以改造，于是出現(xiàn)了活性污泥法的改進(jìn)型AO法和A²O法。AO法有兩種，一種是用于除磷的厭氧一好氧工藝(AO)，一種是用于脫氮的缺氧一好氧工藝；A²O法則是既脫氮又除磷的工藝4。天津紀(jì)莊子30萬m³d污水處理廠、北

6、京高碑店100萬m³d污水處理廠、沈陽北部污水處理廠40萬m³d污水中的20萬m³d采用的均是活性污泥污水處理技術(shù)2,8。(2) AO工藝 AO(缺氧好氧)法對于大型活性污泥法污水處理廠來說，處理效果較穩(wěn)定，且實現(xiàn)了脫氮或除磷的目標(biāo)，能耗和運營費用也較低；其缺點是處理單元多，管理較復(fù)雜，且不能同步脫氮和除磷。用于除磷的AO工藝的最主要特征是高負(fù)荷運行、泥齡短、水力停留時間短；用于脫氮的AO工藝的負(fù)荷很低，泥齡長、水力停留時間長68。沈陽北部污水處理廠設(shè)計處理的4O萬m³d污水中的20萬m³d采用的是AO脫氮的污水處理技術(shù)2。（3）A²

7、O工藝A²O(厭氧缺氧好氧)工藝同時具有脫氮除磷的效果，其工藝原理是磷在厭氧區(qū)被釋放，在好氧區(qū)被吸收，達(dá)到除磷目的；污染物在好氧區(qū)被氧化降解，去除COD和BOD5，同時在硝化菌作用下，有機(jī)氮轉(zhuǎn)化的氨氮繼續(xù)轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮和硝酸氮，含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化脫氮6。該工藝主要優(yōu)點是對COD、BOD5、SS等具有較高的去除率，對脫氮除磷也具有較高的去除效果，具有運行費用低、占地少，出水水質(zhì)好等特點；其缺點是運行管理要求較高，投資較大，節(jié)能差79。我國許多城市的污水處理廠，如廣州大坦沙污水處理廠、保定魯崗污水處理廠采用了該工藝7,9 。 AB法工藝AB 法是吸附生物降解法的

8、簡稱，是聯(lián)邦德國亞琛大學(xué)BBohnke教授于20世紀(jì)70年代中期，在傳統(tǒng)兩段活性污泥法和高負(fù)荷活性污泥法基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新工藝，屬超高負(fù)荷活性污泥法，在技術(shù)上有所突破10。該工藝不設(shè)初沉池，由污泥負(fù)荷較高的A段和污泥負(fù)荷較低的B段串聯(lián)組成，并分別有獨立的污泥回流系統(tǒng)。該工藝從80年代開始應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，由于具有技術(shù)成熟、處理高濃度生活污水效果好，出水穩(wěn)定、水質(zhì)高的特點，越來越受到污水處理界的青睞。但AB法也存在污泥量大、構(gòu)筑物及設(shè)備較多，運行管理復(fù)雜，脫氮除磷效果不理想的缺點11。青島海泊河812萬m³d污水處理廠采用了該工藝7。1.3.3 SBR及其改進(jìn)工藝（1）SBR工藝SBR工

9、藝也叫序批式活性污泥法，其最根本的特點是處理工序不是連續(xù)的，而是間歇的、周期的，污水一批一批地經(jīng)過進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水，然后又周而復(fù)始3,4,12。SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)，該工藝具有以下優(yōu)點：出水水質(zhì)穩(wěn)定、水質(zhì)好；耐沖擊負(fù)荷；運行管理簡單、自控水平高；占地面積小、造價低、操作靈活。但SBR法存在的曝氣系統(tǒng)易堵塞，故障率高，人工操作管理繁瑣，監(jiān)測手段要求高等缺點也影響了其使用。美國Cnmdy3000m³d污水處理廠和澳大利亞的Tmmwqdth污水廠采用了該工藝7。（2）ICEAS工藝傳統(tǒng)SBR是問歇進(jìn)水，切換頻繁，

10、并且至少需要兩池以上來回倒換，很不方便，于是出現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水的ICEAS工藝。該工藝的主要改進(jìn)是在反應(yīng)池中增加一道隔墻，將反應(yīng)池分隔為小體積的預(yù)反應(yīng)區(qū)和大體積的主反應(yīng)區(qū)，污水連續(xù)流人預(yù)反應(yīng)區(qū)，然后通過隔墻下端的小孔以層流速度進(jìn)人主反應(yīng)區(qū)3,4。在保持傳統(tǒng)的SBR工藝特點的同時，該工藝省去了問歇進(jìn)水的麻煩8。但該工藝設(shè)備造價偏高，技術(shù)全部進(jìn)口，操作運行要求嚴(yán)格。昆明市15萬rn。d第三污水處理廠是我國第一個ICEAS污水處理廠，也是我國最早采用SBR工藝的污水處理廠之一7。(3) CAST工藝CAST工藝是SBR工藝中脫氮除磷效率最好的一種，它對SBR工藝最大的改進(jìn)是在反應(yīng)池前段增加一個選擇段，污

11、水首先進(jìn)入選擇段，與來自主反應(yīng)區(qū)的回流混合液混合，在厭氧條件下，選擇段相當(dāng)于前置厭氧池，為高效除磷創(chuàng)造了有利條件3。該工藝的另一個特點是利用同步硝化反硝化原理脫氮，在主反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)時段前期控制溶解氧不大于0.5mgL ，處于缺氧工況，利用池中原有的硝態(tài)氮反硝化，然后利用同步硝化產(chǎn)生的硝態(tài)氮反硝化；到反應(yīng)時段后期。加大充氧量，使主反應(yīng)區(qū)處于好氧工況，完成生物除磷反應(yīng)，并保證出水有足夠的溶解氧4,5。CAST工藝設(shè)計和運行管理簡單，處理效果穩(wěn)定，已被多座中小型污水處理廠所采用，規(guī)模8萬m³d的貴陽市小河污水處理廠以及深圳、天津及云南的一些污水處理廠都采用了該工藝8。（4）UNITANK工

12、藝UNITANK工藝是20世紀(jì)90年代比利時西格斯公司在三溝式氧化溝的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。它由3個矩形池組成，其中外邊兩側(cè)的矩形池既可做曝氣池，又可做沉淀池，中問一個矩形池只做曝氣池。該工藝連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水、常水位運行，具有脫氮功能及流程簡單的特點，同時還有容積利用率低、設(shè)備閑置率高、除磷功能差等不足，要求除磷時則需要化學(xué)除磷13,14。我國石家莊高新區(qū)10萬m³d污水處理廠、上海石洞口40萬m³d污水處理廠及廣西梧州污水處理廠均采用此工藝5,8。(5) MSBR 工藝MSBR即改良型的SBR(Modified SBR)，是AO法和SBR法工藝組合合成的工藝系統(tǒng)，它具有二者

13、的一些優(yōu)點，因而出水水質(zhì)穩(wěn)定5。MSBR是一種可連續(xù)進(jìn)水、高效的污水處理工藝，且簡單、容積小、單池，易于實現(xiàn)計算機(jī)自動控制。在較低的投資和運行費用下，能有效地處理含高濃度BOD5，TSS、氮和磷的污水。但MSBR的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各種設(shè)備較多，操作管理也比較麻煩，這些都有待進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)58,15 。加拿大的Estevan污水處理廠、深圳市鹽田污水處理廠、北京海淀區(qū)某醫(yī)院污水處理項目均采用了該工藝5,8。1.3.4 氧化溝工藝氧化溝又稱循環(huán)曝氣池、無終端曝氣池，是活性污泥法的一種變型，通常采用延時曝氣，在污水凈化的同時污泥得到穩(wěn)定處理。常見的氧化溝有Carrousel氧化溝、交替工作式氧化溝、Orb

14、al氧化溝、一體化氧化溝等47。與活性污泥法相比，它具有處理工藝及構(gòu)筑物簡單、無初沉池和污泥消化池(一體式氧化溝還可以取消二沉池和污泥回流系統(tǒng))、泥齡長、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩(wěn)定等特點；但也存在著負(fù)荷低、占地大的缺點38,16。邯鄲市東污水廠處理水量為10萬m³d污水處理廠采用了該工藝5。1.3.5 曝氣生物濾池工藝曝氣生物濾池是當(dāng)前發(fā)展較快的一種新到生物處理技術(shù)，具有占地面積小、出水水質(zhì)高、投資省、運行靈活方便、易于管理、抗沖擊能力強等特點34，在污水的有機(jī)物去除、硝化去氨、反硝化脫氮、除磷以及微污染水源水的預(yù)處理過程中有著較好的應(yīng)用前景。曝氣生物濾池的基本原理是：在一級

15、強化的基礎(chǔ)上，以顆粒狀填料及其附著生長的生物膜為主要處理介質(zhì)，實現(xiàn)污染物在同一單元反應(yīng)器內(nèi) 除省去了二次沉淀設(shè)備。反應(yīng)器內(nèi)存在著不剛的好氧、缺氧區(qū)域，可同步實現(xiàn)硝化和反硝化，在去除有機(jī)物的同時達(dá)到脫氮的目的17。該工藝存在的主要問題包括：進(jìn)水一股要求進(jìn)行預(yù)處理，增加了工藝的復(fù)雜性；進(jìn)水懸浮物較多時，運行周期短，反沖洗頻繁；產(chǎn)生的污泥穩(wěn)定性差，進(jìn)一步處理比較困難；同步生物除磷效果不好一般多采用化學(xué)法進(jìn)行，增加了藥劑的使用量17等等。在我國，目前曝氣生物濾池正處于推廣階段，大連市馬欄河污水處理廠采用了該工藝17,18。 1.4國內(nèi)外發(fā)展趨勢1.4.1生物處理法的新進(jìn)展生物處理法是目前研究得較多、新

16、技術(shù)層出不窮的方法， 無論是好氧生物處理技術(shù)，還是厭氧生物處理技術(shù)都引起了研究人員的極大興趣。因為用生物法利用的是微生物的新陳代謝作用， 以污染物質(zhì)為食料， 將其代謝成諸如CO2、H2O、NH3、SO2等穩(wěn)定的小分子,它的二次污染小,對處理生活污水及與之性質(zhì)相近的有機(jī)污水有其獨特的優(yōu)勢。生物處理法自從問世以來,其技術(shù)已獲得了極大的發(fā)展，隨著人們生活水平的日益提高,生活污水中的成也日益復(fù)雜,因此用生物處理方法的目的也從以前能處理降解蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等一類物質(zhì)增加到也能處理合成洗滌劑、脫氮、脫磷及其它一些難降解的復(fù)雜有機(jī)物。這也就必然要求人們改革工藝，過去由于厭氧生物處理的效率不盡人意，

17、處理時間也較慢，所以未引起人們的重視，僅僅用來處理污泥或高濃度有機(jī)污水的預(yù)處理，但現(xiàn)在由于能源緊張，厭氧生物處理由于能產(chǎn)生能源物質(zhì)甲烷而越來越引起人們的青睞，由此也出現(xiàn)了許多新的工藝。(1) 活性污泥法的新發(fā)展到目前為止， 對活性污泥法在運行方式上還沒有大的突破， 往往所作的是一些局部的改進(jìn)， 但在曝氣方式上確取得了較大的成果， 如純氧曝氣、深井曝氣、射流曝氣， 采用微氣泡擴(kuò)散器等， 這些都增大了氧轉(zhuǎn)移率、提高了氧的利用率使曝氣池中氧的濃度增加。如美日等國研制出的一種超微氣泡擴(kuò)散器， 氣泡直徑50Lm， 氧吸收率達(dá)90% ，Reid Engineering Company of Frederi

18、ck shurg 等研制的氧化溝下表面曝氣也是一種曝氣方式的改進(jìn)，把沖刷曝氣(Brush Aeration)改進(jìn)透平曝氣(Turbine Aeration)避免了產(chǎn)生氣溶膠、飛濺、結(jié)冰等問題?；钚晕勰喾ǖ牧硪粋€發(fā)展趨勢就是朝多功能方向發(fā)展， 采用的方法有：培養(yǎng)馴化專用細(xì)菌，使活性污泥處理對象不局限于生活污水， 還可以處理如酚一類難降解的有毒有機(jī)物，甚至馴化可以處理象氰一類有劇毒的無機(jī)物；把活性污泥與其它處理方法結(jié)合起來，如活性炭活性污泥法，它實際上是一種以活性污泥法形式的活性炭吸附、生物氧化法的綜合處理法；固定活性污泥法是提供微生物附著的表面，如合成纖維、塑料、細(xì)沙、粘土焦炭等，使曝氣池同時存

19、在附著相和懸浮相的生物；這些都提高了活性污泥的凈化效率，提高了抗有毒物質(zhì)等沖擊負(fù)荷的能力，還具有脫色、脫氮、削減泡沫的效果， 國外已用于合成纖維、化工印染、煉油、煉焦等工業(yè)生產(chǎn)的污水處理；活性污泥法與厭氧工藝結(jié)合來脫氮、脫磷等，最典型的工藝是A-O(anaerobic-oxic) 流程?；钚晕勰喾ㄟ€可和化學(xué)法結(jié)合，提高凈化多氯聯(lián)苯、有機(jī)磷的去除效果。(2) 生物膜處理法的新進(jìn)展生物膜法最早出現(xiàn)的工藝是1893年在英國出現(xiàn)的將污水噴撒在粗濾料上而得以凈化的普通生物濾池，它是最早出現(xiàn)而至今仍在不斷改進(jìn)和發(fā)展的人工生物處理設(shè)備。在它的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤和生物接觸氧化

20、等。近二三十年來，又出現(xiàn)了一些新型的生物膜法處理技術(shù)，如生物流化床，它是以砂、焦炭、活性炭等顆粒材料作為載體，其載體表面附著生長著生物膜，充氧后的污水以一定流速自下而上流動使載處于流化狀態(tài)，載體上的生物膜可以充分地和污水接觸，使凈化效率提高，它的工藝有空氣流床、純氧流動床、三相流化床和厭氧兼型流化床工藝等?；钚陨餅V池是將生物濾池、曝氣池及二沉池結(jié)合為一體的新型污水處理工藝，它的特點是將生物濾池的部分出水回流匯同二沉池的回流污泥一起進(jìn)入生物濾池，用活性生物濾池處理生活污水和食品加工廢水的試驗結(jié)果表明： 該系統(tǒng)具有處理效果好、效率高、BOD 容積負(fù)荷大、不發(fā)生污泥膨脹和耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點。另外還有

21、空氣驅(qū)動的生物轉(zhuǎn)盤、生物轉(zhuǎn)盤和曝氣池相結(jié)合、藻類轉(zhuǎn)盤等。由于生物膜法的生態(tài)環(huán)境與活性污泥法的不同， 生物膜法生態(tài)系統(tǒng)中可以生長藻類、后生動物等， 甚至可以生長硝化菌及反硝化菌等， 因此可以用來脫氮等。(3) 厭氧生物處理法的新發(fā)展厭氧生物處理法也有一百多年的歷史，它是利用厭氧微生物在無氧的條件下對有機(jī)物進(jìn)行分解的技術(shù)。由于處理效率低、速度慢、且甲烷菌對環(huán)境要求嚴(yán)格不易控制等缺點，厭氧生物處理法長期以來一般僅用于污泥處理，它的主要工藝是化糞池、消化池等。但是由于近年來能源危機(jī)及環(huán)境污染加重，厭氧生物處理由于其產(chǎn)物具有能源物質(zhì)而得到人們的重視，一大批新的厭氧生物處理法技術(shù)相繼誕生，為了提高厭氧微生

22、物的濃度，有使厭氧微生物附著在載體表面的厭氧生物膜處理方法如厭氧生物濾池、厭氧轉(zhuǎn)盤、厭氧膨脹床、厭氧接觸氧化、厭氧檔板反應(yīng)器、厭氧流化床法，以及象上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB) 依靠微生物之間凝聚造粒而形成的自己固定法方法。還有人為地固定微生物包埋固定化法，它是人為地把增殖速度緩慢的厭氧微生物高濃度地保持在處理系統(tǒng)中，提高處理速度、縮小處理設(shè)備并可用于處理低濃度的有機(jī)污水。如日本本田等人1988 年采用包埋固定厭氧微生物處理TOC 為150mg/L 的人工配水， TOC 的去除率可達(dá)95% 以上。在厭氧處理中，甲烷的增殖速度慢成為產(chǎn)氣的決定步驟， 因此為了保持甲烷發(fā)酵中高濃度的微生物，出現(xiàn)

23、了利用膜的固液分離法， 如柏分等人1988 年利用超濾膜(UF) 進(jìn)行甲烷發(fā)酵試驗，結(jié)果表明：提高了反應(yīng)器內(nèi)甲烷的濃度， TOC 的容積負(fù)荷為2g/L·日，其去除率可達(dá)98.4%以上。厭氧生物處理法目前的發(fā)展趨勢是和其它生物處理方法聯(lián)用，如厭氧好氧復(fù)合工藝等，具有節(jié)約投資、節(jié)省能源、污泥產(chǎn)量少、出水水質(zhì)好等一系列優(yōu)點。厭氧生物處理法正朝著能處理低濃度有機(jī)污水，能夠脫磷脫氮且運行維護(hù)方便經(jīng)濟(jì)等方面發(fā)展。1.4.2活性污泥工藝的發(fā)展趨勢通過幾十年的研究與實踐，活性污泥工藝已經(jīng)成為一種比較完善的工藝。在池形、運行方式、曝氣方式、載體等方面已經(jīng)很難有較大的發(fā)展。用常規(guī)手段也已經(jīng)很難在生物學(xué)方

24、面有所突破。有學(xué)者認(rèn)為該工藝未來兩個大的方向是膜分離技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。 (1)膜分離技術(shù)的應(yīng)用用膜分離代替沉淀進(jìn)行泥水分離，可帶來活性污泥工藝的以下變化：不再存在污泥膨脹問題。在調(diào)控活性污泥系統(tǒng)時，不必再考慮污泥的沉降性能問題，從而使工藝控制大大簡化；曝氣池的污泥濃度將大大提高(MLSS可以大于20000mg/L)從而使系統(tǒng)可在超大泥齡、超低負(fù)荷狀態(tài)下運行，充分滿足去除各種污染物質(zhì)的需要；在同樣的處理要求下，可使曝氣池容積大大減小，節(jié)省處理廠的占地面積；污泥濃度的提高，將要求較高的曝氣速率，因而純氧曝氣將隨著膜分離而被大量采用。雖然膜分離目前還存在易堵塞等方面的問題，但這些問題正逐步

25、得到解決。實際上，目前已有一批膜分離活性污泥系統(tǒng)在運行，如日本hiroshiwa市的Higashi污水處理廠的膜分離系統(tǒng)已連續(xù)運行3年。 (2)分子生物技術(shù)的應(yīng)用目前分子生物技術(shù)已開始應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。為搞清聚磷菌除磷的生化機(jī)理，已開始用分子診斷技術(shù)獲取聚磷菌的遺傳信息?，F(xiàn)在從活性污泥中已發(fā)現(xiàn)的30多種絲狀菌中，只有4種準(zhǔn)確命名及生物分類學(xué)定位，因為這些絲狀菌大部分無法進(jìn)行分離純培養(yǎng)。目前正用分子診斷技術(shù)進(jìn)行這些絲狀菌的生物學(xué)定位，以進(jìn)一步準(zhǔn)確了解其特性。分子診斷技術(shù)的大量應(yīng)用，活性污泥微生物基因庫的建立，在此基礎(chǔ)上用基因技術(shù)培育具有高效活性的污泥菌種，進(jìn)一步提高處理效果，是未來發(fā)展的方向。

26、2課題的研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題通過畢業(yè)設(shè)計，使我們熟悉并掌握城市污水廠的設(shè)計原理、方法、內(nèi)容和步驟，能根據(jù)設(shè)計原始設(shè)計資料正確地選定設(shè)計方案，掌握污水處理廠工程設(shè)計的基本流程及各構(gòu)筑物的設(shè)計方法，熟悉設(shè)計計算書和設(shè)計說明書的編寫內(nèi)容和編制方法，并能夠熟練和規(guī)范的繪制工程圖紙。具體內(nèi)容如下：(1) 污水廠處理方案的比較和優(yōu)化；(2) 各主要構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)計算，主要設(shè)備造型包括格柵、鼓風(fēng)機(jī)、曝氣器等；(3) 平面布置和高程計算；(4) 根據(jù)所確定的工藝和計算結(jié)果，繪制城市污水處理廠的總平面布置圖、高程布置圖、工藝流程圖及各主要構(gòu)筑物圖。二、設(shè)計方案的確定1方案的原理、特點與選擇依據(jù)

27、1 研究的目標(biāo)（1）設(shè)計規(guī)模：10萬t/d（2）水質(zhì)指標(biāo)處理后污水水質(zhì)應(yīng)滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）中的一級B標(biāo)準(zhǔn)，其進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。表1 進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn) 單位：mg/L項目pH值SSCODcrBOD5NH3NTP廢水水質(zhì)69150400200253排放標(biāo)準(zhǔn)69206020812設(shè)計依據(jù)、原則（1）設(shè)計依據(jù)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB89781996)；建筑給排水設(shè)計規(guī)范(GBJl588)；給水排水快速設(shè)計手冊；城市污水處理廠污水污泥排放標(biāo)準(zhǔn)(GJ3025-95）（2）確定處理流程的原則城市污水處理的目的是使之達(dá)標(biāo)排放或污水回用用于使環(huán)境不受污染，處理后

28、出水回用于農(nóng)田灌溉，城市景觀或工業(yè)生產(chǎn)等，以節(jié)約水源。城市污水處理及污染防治技術(shù)政策對污水處理工藝的選擇給出以下幾項關(guān)于城鎮(zhèn)污水處理工藝的準(zhǔn)則：城市污水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、水質(zhì)特征、受納水體的環(huán)境功能及當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況和要求，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)先確定；工藝選擇的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括：處理單位水量投資，消減單位污染物投資，處理單位水量電耗和成本，消減單位污染物電耗和成本，占地面積，運行性能，可靠性，管理維護(hù)難易程度，總體環(huán)境效益；應(yīng)切合實際地確定污水進(jìn)水水質(zhì)，優(yōu)先工藝設(shè)計參數(shù)必須對污水的現(xiàn)狀、水質(zhì)特指、污染物構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測定，做出合理的分析預(yù)測；在水質(zhì)組成復(fù)雜或特殊時，進(jìn)行污水處理工

29、藝的動態(tài)試驗，必要時應(yīng)開展中試研究；積極地采用高效經(jīng)濟(jì)的新工藝，在國內(nèi)首次應(yīng)用的新工藝必須經(jīng)過中試和生產(chǎn)試驗，提供可靠性設(shè)計參數(shù)，然后進(jìn)行運用。2.1 本設(shè)計工藝流程的確定本工藝流程的二級生化處理系統(tǒng)確定為Carrousel型氧化溝。城市污水經(jīng)格柵、曝氣沉砂池，至氧化溝、二沉池，出水經(jīng)接觸消毒池消毒之后排出至溝渠或水渠。二沉池中的污泥進(jìn)入污泥泵房后回流至氧化溝中再進(jìn)行生化處理。污泥泵房中的剩余污泥進(jìn)入儲泥池中，經(jīng)過污泥脫水機(jī)房脫水，脫水之后的泥餅外運填埋儲泥池格柵曝氣沉砂池氧化溝二沉池接觸消毒池污泥泵房脫水間濃縮池剩余污泥排放砂水分離城市污水柵渣泥餅外運污泥回流圖1.6 Carrousel型氧

30、化溝的污水處理工藝流程“”2.3工藝流程的比較根據(jù)城市污水處理及污染防治技術(shù)政策，日處理能力在1020萬立方米的污水處理設(shè)施，可選用常規(guī)活性污泥法、氧化溝法、SBR法和AB法等成熟工藝2。本市污水處理廠方案，既要考慮有效去除BOD5又要適當(dāng)去除N，故可選擇三種典型的工藝流程，有三種可供選擇的工藝：（1）間歇式活性污泥法（SBR工藝）；（2）氧化溝工藝；（3）好氧缺氧（A/O）脫氮工藝。以下是三種工藝流程額比較：（1）SBR工藝SBR是序批間歇式活性污泥法的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。SBR工藝是一個完整的操作過程，亦即每個間歇反應(yīng)器在處理廢水時的

31、操作過程包括五個階段：（1）進(jìn)水期；（2）反應(yīng)期；（3）沉淀期；（4）排水排泥期；（5）閑置期。SBR的運行工況以間歇操作為特征。五個工序都在一個設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器中依次進(jìn)行，所以省去了傳統(tǒng)活性污泥法中的沉淀池和污泥回流設(shè)施。在處理過程中，周而復(fù)始地循環(huán)這種操作周期，以實現(xiàn)污水處理的目的2。SBR工藝的優(yōu)點如下：（1）工藝流程簡單，運轉(zhuǎn)靈活，基建費用低；（2）處理效果好，出水可靠；（3）具有較好的脫氮除磷效果；（4）污泥沉降性能良好；（5）對水質(zhì)水量變化的適應(yīng)性強。 SBR工藝的缺點如下：（1）反應(yīng)器容積率低；（2）水頭損失大；（3）不連續(xù)的出水，要求后續(xù)構(gòu)筑物容積較大，有足夠的接受能

32、力；（4）峰值需要量高；（5）設(shè)備利用率低；（6）管理人員技術(shù)素質(zhì)要求較高。對于小型污水處理廠而言，SBR是一種系統(tǒng)簡單、投資節(jié)省、處理效果好的工藝，但是它用于大型污水處理廠就不太適合了。因為大型污水處理廠的進(jìn)水量打，需要設(shè)計多個SBR反應(yīng)池進(jìn)行并聯(lián)運行，個數(shù)增多，必定使操作管理變得復(fù)雜，運行費用也會提高。而且由于SBR法事一種設(shè)備利用率低的處理工藝，用于大型污水處理廠時，基建費用也高。（2）氧化溝工藝氧化溝又稱循環(huán)混合式活性污泥法。一般采用延時曝氣，同時具有去除BOD5和脫氮的功能，它采用機(jī)械曝氣，一般不設(shè)初沉池和污泥消化池。氧化溝處理效率為：BOD5和SS均為95%以上，總氮為70%80%

33、。氧化溝具有工藝流程短，處理效率高。出水水質(zhì)穩(wěn)定，運行管理簡單等優(yōu)點。但占地面積過大。在劉態(tài)上，氧化溝介于完全混合于推流之間。污水在溝內(nèi)的流速v平均為0.4m/s，氧化溝總長為L，當(dāng)L為100500m時，污水完成一個循環(huán)所需時間約為420min，如水力停留時間定為24h，則在整個停留時間要做72360次循環(huán)?？梢哉J(rèn)為在氧化溝內(nèi)混合液的水只是幾近一致的，從這個意義來說，氧化溝內(nèi)的流態(tài)是完全混合式的。但是又具有某些推流式的特征，如在曝氣裝置的下游，溶解氧濃度從高到低變動，甚至可能出現(xiàn)缺氧段。氧化溝的這種獨特的水流狀態(tài)，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以將其區(qū)分為富氧區(qū)、缺氧區(qū)、用以進(jìn)行消化和反

34、硝化，去的脫氮的效應(yīng)。常用的氧化溝系統(tǒng)有卡羅塞氧化溝、交替工作氧化溝及二沉池交替氧化溝。 氧化溝可分為連續(xù)工作式、交替工作式和半交替工作式。連續(xù)工作式氧化溝如帕斯韋爾（Pasveer）氧化溝、卡魯賽爾（Carrousel）氧化溝。 普通卡魯賽爾氧化溝處理污水的原理如下：氧化溝中的污水直接與回流污泥一起進(jìn)入氧化溝系統(tǒng)。在充分摻氧的條件下，微生物得到足夠的溶解氧來去除BOD；同時，氨也被氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，此時，混合液處于有氧狀態(tài)。在曝氣機(jī)下游，水流由曝氣區(qū)的湍流狀態(tài)變成之后的平流狀態(tài)，水流維持在最小流速，保證活性污泥處于懸浮狀態(tài)。微生物的氧化過程消耗了水中溶解氧，知道DO值降為零，混合液呈缺

35、氧狀態(tài)。經(jīng)過缺氧區(qū)的反硝化作用，混合液進(jìn)入有氧區(qū)，完成一次循環(huán)。該系統(tǒng)中，BOD降解是一個連續(xù)過程，硝化作用和反硝化作用發(fā)生在一個池子內(nèi)。由于結(jié)構(gòu)的限制，這種氧化溝雖然可以有效去除BOD，但脫氮除磷的能力有限。 氧化溝的主要優(yōu)點如下：（1）氧化溝的液態(tài)在整體上是完全混合的，而局部又具有推流特性，使得在污水中能形成良好的混合液生物絮凝體，提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效果，另外，其獨特的水流性能對除磷脫氮也是極其重要的（2）處理效果穩(wěn)定，出水質(zhì)好，并可實現(xiàn)脫氮。（3）污泥廠量少，污泥性質(zhì)穩(wěn)定。（4）能承受水量，水質(zhì)沖擊負(fù)荷，對高濃度工業(yè)廢水有很大的稀釋能力氧化溝的缺點如下：（1）單純的氧化溝工藝

36、的除磷效率很低，需要增設(shè)厭氧段才能達(dá)到一定的除磷效率。（2）雖然污泥產(chǎn)量少，耐沖擊負(fù)荷，但是這是建立在該工藝很低的污泥負(fù)荷上的，且要求處理構(gòu)筑物內(nèi)水深要淺，而這又決定了在處理相同水質(zhì)，水量污水的情況下，該工藝是最占土地的，也即增加了基建費用。（3）好氧缺氧（A/O）脫氮工藝好氧缺氧（A/O）脫氮工藝的基本原理：污水在好氧條件下使含氮有機(jī)物被細(xì)菌分解為氮，然后在好氧自養(yǎng)型亞硝酸細(xì)菌的作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，再經(jīng)好氧自養(yǎng)型硝化細(xì)菌作用轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，至此完成了硝化反應(yīng)：在缺氧條件下，兼性異氧細(xì)菌利用或部分利用污水中原有的有機(jī)物碳源為電子供體，以硝酸鹽替代分子氧做電子受體，進(jìn)行無氧呼吸，分解有機(jī)質(zhì)

37、，同時，將硝酸鹽中氮還原為氣態(tài)氮，至此完成了反硝化反應(yīng)。A/O工藝不但能取得比較滿意的脫氮效果，而且通過上述好氧缺氧循環(huán)操作，同時可取得高的COD和BOD的去除率。A/O的工藝特點：（1）A/O工藝同時去除有機(jī)物和氮，流程簡單，構(gòu)筑物少，只有一個污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，節(jié)省基建費用；（2）反硝化缺氧池一般無需外加有機(jī)碳源，降低了運行費用；（3）因為好氧池在缺氧池后，可使反硝化殘留的有機(jī)物的到進(jìn)一步去除，提高了出水水質(zhì)；（4）缺氧池中污水的有機(jī)物被反硝化細(xì)菌所利用減輕了其他好氧池的有機(jī)物負(fù)荷，同事缺氧池中反硝化產(chǎn)生的堿度可補充好氧池中硝化需要的堿度；（5）脫氮效果較高，一般氮的去除率約為6

38、0%85%。三種工藝經(jīng)過比較，氧化溝除了具有A/O的效果外，還具有如下特點：（1）具有獨特的水力流動特點，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以將其工作區(qū)分為富氧區(qū)，缺氧區(qū)，用以進(jìn)行硝化和反硝化作用，取得脫氮效果。（2）不設(shè)初沉池，有機(jī)性懸浮物在氧化溝內(nèi)能達(dá)到好氧穩(wěn)定的程度。（3）BOD負(fù)荷低，使氧化溝具有對水溫，水質(zhì)，水量的變動有較強的適應(yīng)性，污泥產(chǎn)率低，勿需進(jìn)行硝化處理。（4）脫氮效果還能進(jìn)一步提高。（5）電耗較小，運行費用低。而SBR工藝僅適合處理量為10萬t/d以下的處理廠，所以本課題選擇氧化溝處理工藝。2設(shè)計步驟2.1流程各結(jié)構(gòu)介紹 格柵因為排入污水處理廠的污水中含有一定量的較大的懸

39、浮物或漂浮物，所以在處理系統(tǒng)之前設(shè)置格柵，以截留這些較大的懸浮物或漂浮物，防止堵塞后續(xù)處理系統(tǒng)的管理、孔口和損壞輔助設(shè)施。格柵可以根據(jù)格柵條的凈間隙不同而分為粗格柵、中格柵以及細(xì)格柵，分別用于截留不同粒徑的雜物而設(shè)計，也可以根據(jù)柵渣量的大小而選擇不同的清渣方式，可采用人工清渣或機(jī)械清渣。本設(shè)計采用粗格柵和細(xì)格柵進(jìn)行隔渣，分別設(shè)置在污水泵房前后，以去除不同大小的廢渣，由于柵渣量較大，采用機(jī)械清渣方式。曝氣沉砂池污水中的無機(jī)顆粒不僅會磨損設(shè)備和管道，降低活性污泥行，而且會板積在反應(yīng)池底部減小反應(yīng)器有效容積，甚至在脫水時扎破濾帶損壞脫水設(shè)備。沉砂池的設(shè)置目的就是去除污水中的泥沙、煤渣等相對密度較大的

40、無機(jī)顆粒，以免影響后續(xù)構(gòu)筑物的正常運行。沉砂池的工作原理是以重力分離或離心分離為基礎(chǔ)，即以控制進(jìn)入沉砂池的污水流速或旋流速度，使相對密度大的無機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)懸浮物顆粒則隨水流帶走。在污水處理系統(tǒng)中，沉砂池一般設(shè)在生物處理池前，從污水中分離密度較大的無機(jī)顆粒，以保護(hù)后續(xù)處理構(gòu)筑物中的設(shè)備免受磨損、堵塞。按池內(nèi)水流的方向不同，沉砂池可分為平流式、豎流式和旋流式三種，按池型可分為平流式沉砂池、豎流式沉砂池、曝氣沉砂池、旋流式沉砂池等。曝氣沉砂池中曝氣作用是使顆粒之間產(chǎn)生摩擦，將包裹在顆粒表面的有機(jī)物除掉，產(chǎn)生潔凈的沉砂，提高顆粒的去除效率；同時通過調(diào)節(jié)曝氣量還可以控制污水的旋流速度，使除砂效率較

41、穩(wěn)定，且對污水還有預(yù)曝氣作用。氧化溝本設(shè)計采用的是卡羅塞爾(Carrousel)2000氧化溝氧化溝是二級處理的主體構(gòu)筑物，是活性污泥的反應(yīng)器，其獨特的結(jié)構(gòu)使其具有脫氮除磷功能，經(jīng)過氧化溝后，水質(zhì)得到很大的改善。每座Carrousel 2000型氧化溝中配有一定數(shù)量的表曝機(jī)，實現(xiàn)溝內(nèi)混合液的推流、混合和充氧。系統(tǒng)的充氧量可以通過溝內(nèi)表曝機(jī)運行的臺數(shù)的多少進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，從節(jié)能的角度考慮，每座氧化溝中還裝有一定數(shù)量的液下推流器，用于保證混合液具有一定的流速，并防止混合液在部分表曝機(jī)運轉(zhuǎn)的情況下，發(fā)生污泥沉降分離的現(xiàn)象。二沉池二沉池是活性污泥系統(tǒng)的重要組成部分，一般布置在生化處理構(gòu)筑物后面，主要用

42、以澄清混合液，并回收濃縮活性污泥，期效果的好壞，直接影響出水的水質(zhì)和回流污泥的濃度。二沉池除了進(jìn)行泥水分離外，還需要進(jìn)行污泥濃縮，同時由于進(jìn)水的水量和水質(zhì)的變化，它還要暫時貯存污泥。由于二沉池需要起到污泥濃縮的作用，往往所需要的池面積大于只進(jìn)行泥水分離所需要的池面積。本設(shè)計采用輻流式沉淀池。其特點有：運行好，較好管理。接觸消毒池消毒是保證污水安全排放或回用的最后環(huán)節(jié)。盡管在污水處理過程中，水中的微生物和可能的致病菌已絕大部分被殺滅（氧化）或隨著沉淀物一起被去除，但經(jīng)過二級處理的城市污水仍可能含有一些游離的微生物（致病菌），其排放仍可能對水體的衛(wèi)生安全（尤其是排放水體作為飲用水源或其他可能與人類

43、接觸的用途時）造成威脅。因此，消毒是污水（尤其是城市污水、醫(yī)院污水、屠宰廢水等含有人類及動物代謝物的污水）處理必需的最終的處理單元。消毒方法分為兩類：物理方法和化學(xué)方法。物理方法主要有加熱、冷凍、輻照、紫外線和微波消毒等方法。化學(xué)方法是利用藥劑進(jìn)行消毒，常用的化學(xué)消毒劑有氯及化合物、各種鹵素、臭氧、重金屬離子等。污水消毒常用的消毒劑為氯系消毒劑，主要為液氯和漂白粉。消毒過程在接觸池中進(jìn)行。接觸池有水平隔板式、垂直隔板式和攪拌池等，由于水平隔板式（又稱廊道式）流態(tài)穩(wěn)定，不易短流和形成漩渦，且阻力較小，因此為最常見得接觸池池型。氯價格便宜，消毒可靠且經(jīng)驗成熟，是應(yīng)用最廣的消毒劑，所以本次設(shè)計選擇液

44、氯消毒。濃縮池濃縮池的作用是用于降低要經(jīng)穩(wěn)定、脫水處置過程或投棄的污泥的體積。污泥濃縮后污泥增稠，污泥的含水率降低，污泥的體積大幅度地降低，從而可以大大降低其他工程措施的投資。污泥濃縮的方法分為重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮等。本設(shè)計針對污泥量大、節(jié)省運行成本，采用了重力濃縮方法，重力濃縮具有以下幾個優(yōu)點：（1）貯存污泥能力高；（2）操作要求不高；（3）運行費用少，尤其是電耗。缺點：（1）占地面積大；（2）會產(chǎn)生臭氣；（3）對于某些污泥作用少。三、階段性設(shè)計計劃、設(shè)計目標(biāo)與應(yīng)用價值1 階段性設(shè)計計劃第1-2周查閱文獻(xiàn)資料，完成英文翻譯并按照格式要求，提交外文翻譯；第3-4周根據(jù)資料，撰寫文獻(xiàn)綜述并按照格式要求，提交文獻(xiàn)綜述