水污染控制工程课程设计--污水处理厂工艺设计

水污染控制工程课程设计--污水处理厂工艺设计内容摘要：

降低，同时对溶解氧要求较低的微生物将逐步成为优势种属，影响正常的生化反应过程，造成处理效果下降。 有毒物质（抑制物质） 有毒物质对微生物生理功能毒害作用的原因，效果都比较复杂，取决于较多的因素。 进水水质分析 污水处理厂进水营养物比值见表。 表 进水营养物比表 项目 比值 BOD5/ COD BOD5/ TN BOD5/ TP 40 污水生物处理是以污水中所含污染物质作为营养物质，利用微生物代谢作用使污染物被降解， 从而使 污水得到净化。 因此，对污水营养成分的分析以及判断污水能否采用生物处理是设计污水生物处理工程的前提。 BOD5 和 COD是污水处理过程中常见的两个水质指标，一般情况下， BOD5/ COD 的比值越大，说明污水可生物处理性越好。 综合国内外的研究成果，一般认为 BOD5/ COD 的比值＞ 可生化性较好， BOD5/ COD 的比值＜ 较难生化， BOD5/ COD 的比值＜ 不易生化。 BOD5/ TN（即 C/N）是鉴别能否采用生物脱氮的重要指标，由于反硝化细菌是在分解有机物的过程当中进行 硝 化脱氮的，在不投加外来碳源的条件下， 第 11 页 污水中必须有足够的有机物，才能保证反硝化的顺利进行。 一般认为， C/N≥ 3，即可认为污水有足够的碳源供反硝化菌利用，才能进行有效脱氮。 BOD5/ TP（即 C/P）是鉴别能否采用生物除磷的重要指标，生物除磷是活性污泥中除磷菌在厌氧条件下分解细胞内的聚磷酸盐同时放出 H3PO4 和 ATP，并利用 ATP 将废水中的脂肪酸等有机物摄入细胞，以 PHB（聚 β 羟基丁酸）及糖原等有机颗粒的形式贮存于细 胞内，同时随着聚磷酸盐的分解，释放磷；一旦进入好氧环境，除磷菌又可以利用聚 β 羟基丁酸氧化分解所释放的能量来超量摄取废水中的磷，并把所摄取的磷合成聚磷酸盐而贮存于细胞内，经沉淀分离，把富含磷的剩余污泥排除污泥，达到生物除磷的目的。 进水中的 BOD5是作为营养物质供除磷菌活动的基质， BOD5/ TP 是衡量能否达到除磷的重要指标， 当原水 COD 低于 500 m g /L 时 , 总磷去除率随原水 COD 的提高而提高 , 而当 COD 超过 500 m g /L 时 , 总磷去除率随着 COD 的提高而逐渐下降 , 但 COD去除效果不受影响。 当 COD /TP 在低于 70 左右时 , 随着 COD /TP 的增大除磷率也迅速上升 , 超过 70 后除磷效果逐渐下降。 因此 , 污水的 COD 浓度对间歇式生物接触氧化反应器的除磷效果有直接影响 , 总磷去除率随着 COD的提高而提高 , COD 浓度为 500 m g /L 左右时 , 除磷效果最好 , 而后开始下降。 根据试验结果 , 当污水的 COD /TP 值约为 50~ 100 时 , 可以达到较好的除磷效果。 一般认为该值要大于 20，比值越大，生物除磷效果越好。 综上所述，该城市污水处理厂进水水质不仅适宜于采用二级生物工艺，而且还适宜于采用 生物脱氮除磷工艺。 污水处理厂工艺方案比选 城市污水处理厂设计处理方案时，既要考虑有效去除 BOD5 又要考虑适当去除 N、 P。 城市污水处理的工艺有很多 ，而相对来说处理效果好而且技术成熟的工艺有 A/O、 A2/O、氧化沟、周期循环曝气活性污泥法（ CASS）以及序批式活性污泥法（ SBR）等，下面对各种工艺及使用的条件进行简要论述。 第 12 页 （ 1） A/O 工艺 A/O 是 Anoxic/Oxic 的缩写，它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以 A/O 法是 改进的活性污泥法。 A/O 工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起， A段 DO 不大于 ，O 段 DO=2～ 4mg/L。 在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的 N 或氨基酸中的氨基）游离出氨（ NHNH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将 NH3N（ NH4+）氧化为 NO3，通过回流控制返回至 A 池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将 NO3还原为分子态氮（ N2）完成 C、 N、 O 在生态中的循环，实现污水无害化处理。 改良的 A/O 工艺流程图见图 图 改良的 A/O 工艺流程图 根据以上对生物脱氮基本流程的叙述，结合多年的焦化废水脱氮的经验，我们总结出 (A/O)生物脱氮流程具有以下优点： 鼓风机房 缺氧反应池 好氧反应池 折流式沉淀池 污泥泵房 第 13 页 1）效率高。 该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。 当总停留时间大于 54h，经生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀，可将 COD 值降至100mg/L 以下，其他指标也达到排放标准，总氮去除率在 70%以上。 2）流程简单，投资省，操作费用低。 该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。 尤其，在蒸氨塔设置有脱固定氨的装置后，碳氮比有所提高，在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。 3）缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。 如 COD、 BOD5 和 SCN在缺氧段中去除率在 67%、 38%、 59%，酚和有机物的去除率分别为 62%和 36%，故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。 4）容积负荷高。 由于硝化阶段采用了强化生化，反硝化阶段又采用了高浓度污泥的膜技术，有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度，与国外同类工艺相比， 具有较 高的容积负荷。 5）缺氧 /好氧工艺的耐负荷冲击能力强。 当进水水质波动较大或污染物浓度较高时，本工艺均能维持正常运行，故操作管理也很简单。 通过以上流程的比较，不难看出，生物脱氮工艺本身就是脱氮的同时，也降解酚、氰、 COD等有机物。 结合水量、水质特点，我们推荐采用缺氧 /好氧 (A/O)的生物脱氮 (内循环 ) 工艺流程，使污水处理装置不但能达到脱氮的要求，而且其它指标也达到排放标准。 A/O 工艺的缺点如下： 1）由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低； 2）若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。 另外，内循环液来自曝气池，含有一定的 DO，使 A 段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到 90%。 第 14 页 3）影响因素 ：水力停留时间 （硝化 6h ，反硝化 2h ）污泥浓度 MLSS（ 3000mg/L）污泥龄（ 30d ） N/MLSS 负荷率（ ）进水总氮浓度（ 30mg/L） （ 2） A2/O 工艺 AAO 工艺，亦称 A2/O 工艺，是英文 AnaerobicAnoxicOxic 第一个字母的简称，按实质意义来说，本工艺称为厌氧 — 缺氧 — 好氧法。 本法是在 70 年代，由美国的一些专家在厌氧 — 好氧（ AnO）法脱氮工艺的基础上开发的，其宗旨是开发一项能够同步脱氮除磷的污水处理工艺。 A2/O 工艺由厌氧段和好氧段组成，两段可以分别建也可以合 建，合建时两段应该以隔板隔开。 厌氧池中必须严格控制厌氧条件，使其既无分子态氧， 也无 NO3等化合态氧，厌氧段水力停留时间为 1～ 2h。 好氧段结构型式与普通活性污泥法相同，且要保证溶解氧不低于 2mg/L，水力停留时间 2～ 4 小时。 A2/O 工艺流程图如图 所示。 图 A2/O 工艺流程图 A2/O 工艺 具有以下 优点： 1） 在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，污泥不易膨胀。 进水 厌氧池 缺氧池 好氧池 沉淀池 回流污泥 排放 剩余污泥 图 A2/O 工艺流程图 内循环 第 15 页 2） 脱氮效果难于进一步提高，内循环量一般以 2Q 为限，不宜太高，否则增加运行费用。 3） 基建费用低，具有较好的脱氮、除磷功能。 4） 具有改善污泥沉降性能，减少污泥排放量。 5） 具有提高对难降解生物有机物去除效果，运转效果稳定。 6） 技术先进成熟，运行稳妥可靠。 7） 管理维护简单，运行费用低。 8） 国内工程实例多，工艺成熟，易获得工程管理经验。 9） 出水水质好，较易于深度处理，出水水质稳定，对外界条件变化有一定的适应性。 A2/O 工艺 的 缺点 如下 ： 1） 1 污泥膨胀，正常活性污泥沉降性能良好，污 泥含水率在 99% 左右。 当污泥发生膨胀时，污泥容积指数上升，污泥体积膨胀，澄清液稀少，污泥在二沉池中不能进行正常的泥水分离，污泥随着水流大量流失，如果不采取相应措施，流失的污泥会使出水的 SS 超标，使曝气池中的微生物锐减，不能满足分解有机物的需要。 2） 污泥上浮，在二沉池中污泥不沉降，成块上浮，或已沉降的污泥成块上浮并随水流流失的现象。 3） 泡沫问题，泡沫问题是 A2 /O 工艺污水处理厂中常见的问题，一般有三种现象 : 在曝气池表面产生白色的、粘稠的空气泡沫，有时出现较大的浪花。 在曝气池表面形成 细微的暗褐色泡沫。 脂状，暗褐色泡沫异常强烈，并随混合液进入二沉池。 （ 3）氧化沟 传统活性污泥法污水处理技术的改良，外形呈封闭环状沟，其特点是混合液在沟内不中断地循环流动，形成厌氧、缺氧和好氧段，且将传统的鼓风曝气改为表面机械曝气。 氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠 第 16 页 型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，污水渗入其中得到净化。 氧化沟的工艺流程图如图 所示 图 氧化沟的工艺流程图 一般氧化沟法的主要设计参数为： 水力停留时间： 10－ 40 小时； 污泥龄：一般大于 20 天； 有机负荷： － ()； 容积负荷： － ()； 活性污泥浓度： 2020－ 6000mg/l； 沟内平均流速： －。 氧化沟法由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄。 因此相比传统活性污泥法，可以省略调节池，初沉池，污泥消化池，有的还可以省略二沉池。 氧化沟能保证较好的处理效果，这主要是因为巧妙结合了 CLR形式和曝气装置特定的定位布置，氧化沟具有独特水力学特征和工作特性： 第 17 页 氧化沟系统具有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力 ； 1) 氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化－反硝化生物处理工艺 ； 2) 氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质，液体混合和污泥絮凝。 3) 氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源 ,据国外的一些报道，氧化沟比常规的活性污泥法能耗降低 20%－ 30%； 4) 据国内外统计资料显示，与其他污水生物处理方法相比，氧 化沟具有处理流程简单，超作管理方便；出水水质好，工艺可靠性强；基建投资省，运行费用低等特点。 氧化沟缺点 尽管氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。 但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。 1） 污泥膨胀。