江中湾里新厂区污水处理

密级： NANCHANG UNIVERSITY学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR（2009 2013 年）题 目 江中股份有限公司湾里新厂区污水处理 学 院： 环境与化学工程 系 环境工程 专业班级： 环境工程 091 班 学生姓名： 刘 小 虎 学号： 5802109020 指导教师： 朱乐辉 职称： 教 授 起讫日期： 南 昌 大 学学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密。（请在以上相应方框内打“” ）作者签名： 日期：导师签名： 日期：I前 言毕业设计是实现高等工科院校培养目标所不可缺少的教学环节，是教学计划中一个有机组成部分，是培养学生结合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能，分析解决实际问题能力的重要一环。它与其他教学的环节紧密配合相辅相成，是前面各个教学环节的继续、深入和发展。通过毕业设计（毕业论文） ，使学生得到工程师所必须的综合训练，在不同程度上提高调查研究、查阅文件、撰写论文和设计说明书、计算书及工程设计绘图的能力。本人为环境工程应届毕业生，此次毕业设计课题为：江中股份有限公司湾里新厂区污水处理。本设计要求完成以下四个方面的工作内容了：1、处理方案论证。包括污水处理工艺路线的确定，工艺流程论证和主要处理构筑物的选型。2、污水处理和污泥处理设计计算。3、污水处理厂构筑物高程计算。4、污水处理厂总体布置图和某些构筑物的施工设计。毕业设计应达到初步设计阶段的要求，其中总图和构筑物设计图应尽量达到施工图设计的初级要求。因本人自身水平和实践经验有限，资料搜集的广度和深度的局限性，加之时间仓促，设计中难免有错漏之处，敬请老师、同学批评指正。1江中股份有限公司湾里新厂区污水处理专 业：环境工程 学 号：学生姓名： 指导教师： 摘要当今，随着经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，环境污染日趋严重，加大城市生活污水和工业废水的治理力度势在必行。根据江中股份有限公司湾里新厂区的生产能力，平均每天产生污水水量 1500 吨，拟设置一个污水处理站，其污水水质如下：CODcr=600 2500mg/L， BOD5=600800mg/L，SS=400700mg/L ，色度=300 700mg/L，PH=4.59，处理后的污水水质应达到国家一级排放标准，其中每天 600 吨应满足国家景观娱乐用水水质标准 （GB12941-91 ） 、 生活杂用水水质标准 （CJ/T48-1999）中所规定的排放标准。本设计采用 UASB+好氧工艺，此工艺具有投资省，处理效果好，运行管理方便，而且出水水质稳定，处理后的污水能够达到国家一级排放标准。针对需要深度处理的 600 吨回用水采用 BIOFOR 工艺，该工艺占地面积小，处理后的污水能够达到排放标准。本设计设计内容包括污水处理工艺流程的确定，并对整个工艺进行详细的论证和说明，各单体构筑物的计算，施工图纸的绘制等。本工程的实施将使江中股份有限公司的污水达到排放要求，同时间接产生经济效益，促进经济可持续发展。关键字：升流式厌氧污泥层反应器，曝气生物滤池，生物接触氧化法The sewage treatment of Jiangzhong company limitedby shares the new factory of WanLiAbstractNowadays, with the rapid development of economy, the continuous improvement of peoples living standard, increasingly serious environmental pollution, strengthen city life sewage and industrial wastewater treatment is imperative. According to the production capacity of Jiangzhong LTD the new factory of WanLi, produce 1500 tons of sewage water average a day, intends to set up a sewage treatment station, the wastewater quality is as follows: CODcr = 600 2500 mg/L, BOD5 = 600 800 mg/L, SS = 400 700 mg/L, chromaticity = 300 700 mg/L, PH = 4.5 9, after the processing of sewage water quality should meet the national discharge standards, including 600 tons a day shall meet national “entertainment landscape water quality standard“ (GB12941-91), the life of mixed water water quality standard “(CJ/T48-1999) of the prescribed discharge standards. This design uses the UASB plus aerobic process, this process is saving investment,benefical treatment effect, convenient operation and management, and the effluent is stable, the treated wastewater can reach the national discharge standard. In view of the need for deep processing of 600 tons of water use BIOFOR process, this process covers an area of small, after processing can reach discharge standard of sewage.This design content including sewage treatment process design, and the whole process a detailed argumentation and shows that the calculation of each monomer structure construction drawings, drawing and so on. The implementation of this project would make Jiangzhong LTD sewage achieve to emission requirements, the indirect economic benefits at the same time, promote the economic sustainable development.Keyword:UASB, BIOFOR, Biological contact oxidation目录I目录前 言 .I摘要 1Abstract 2第一篇 设计说明书第一章 概述 11.1 设计的目的 .11.2 设计原则与规范 .11.2.1 设计原则 11.2.2 设计依据 21.3 设计范围 .21.4 设计内容 .21.4.1 设计规模 21.4.2 原水水质 31.4.3 污水处理要求 31.5 城市概况 .31.5.1 地理位置 31.5.2 地形地质 31.5.3 气候及气象 41.5.4 水文 4第二章 污水处理工艺 52.1 工艺选择原则 52.2 工艺选择 .52.2.1 厌氧处理工艺的选择 .52.2.2 好氧处理 92.3 工艺流程 162.3.1 污水处理工艺流程 .16第三章 单体构筑物的说明 183.1 格栅 .183.2 调节池 .183.3 中和池 .183.4 初沉池 .193.5 UASB 反应器 193.6 曝气池 .203.7 二沉池 .203.8 配水井 .213.9 BIOFOR 滤池 213.10 消毒池 .22第四章 污水厂平面布置与高程布置 234.1 平面布置 .234.1.1 总平面布置原则 234.1.2 污水厂的平面布置 244.2 厂址的选择 .244.3 高程布置 .25第五章 技术经济分析 275.1 编制依据 .275.2 工程投资 .275.3 运行成本 .25第二篇 设计计算书第一章 物料衡算 29第二章 各构筑物的设计计算 302.1 格栅 .302.1.1 参数选择 302.1.2 格栅计算 302.2 调节池 .302.3 中和池 .312.4 平流式初沉池 .312.5 UASB.322.5.1 设计参数 322.5.2 设计计算 322.5.3 三相分离器尺寸设计计算 332.6 曝气池 .342.7 竖流式二沉池 .362.7.1 设计参数 362.7.2 设计计算 362.8 配水井 .37目录III2.9 曝气生物滤池 .372.10 消毒池 .39第三章 污泥处理 413.1 污泥处理工艺流程 .413.2 污泥浓缩池 .413.2.1 设计参数 413.2.2 设计计算 413.3 污泥脱水间 .433.3.1 设计参数 433.3.2 设计计算 43第四章 污水处理工程中的水力计算 444.1 污水水力计算 .444.1.1 水头损失计算 444.1.2 连接管渠水头损失 47第五章 仪表设施设计 505.1 变配电系统 .505.2 控制系统 .505.3 检测系统 .50第六章 经济技术分析 516.1 估算范围及编制依据 .516.2 工程总投资估价 516.2.1 土建部分投资估算 526.2.2 设备投资估算 526.3 运行费用与技术经济分析 .546.3.1 成本计费标准 546.3.2 污水处理站定员 .546.3.3 药剂消耗 .546.3.4 电力消耗 .556.3.5 用水量与水费 .556.3.6 折旧费 556.3.7 设备维修费 .566.3.8 运行费(年运行按 300 天计) .56结论 57参考文献 58致谢 60第一章 概述1第一篇 设计说明书第一章 概述1.1 设计的目的毕业设计是总结在校期间学习成果，完成工程技术人才基本技能训练的一个重要环节；毕业设计是我们在毕业前的综合训练阶段，是学习、深化和拓展综合教学的重要过程；是我们对学习、研究与实践的全面总结，是培养我们综合素质和工作实践的重要方法。毕业设计目的在于进一步巩固和加深理论知识，并能结合实际，学以致用。通过毕业设计，学会查阅设计资料、使用设计资料、巩固所学水与污水处理基本理论，掌握污水处理的工艺设计方法，树立正确的设计思想，培养综合运用所学理论与生产实际知识来分析和解决设计问题的能力。通过毕业设计使学生初步掌握科学研究的基本方法；培养将所学理论运用于解决实际工程问题的独立工作能力，培养刻苦钻研及创造精神；学习和领会有关技术规定和技术规范，使学生树立具有符合生产实际的正确设计思想和观点；树立严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识、善于与他人合作的工作作风。1.2 设计原则与规范1.2.1 设计原则1、根据水质水量的特点和地域特性认真研究各项基础资料、基本数据，全面分析各项影响因素，选择合理的设计参数，为工程设计提供可靠的依据；2、选取技术先进、运行成熟稳定、投资和处理成本合理的污水处理工艺，尽可能采用节能技术处理污水，使污水处理高效节能，简便易行；3、平面布置和工程设计时，结合厂区现状，布局力求紧凑、简洁，工艺流程合理通畅，尽可能缩短建、构筑物间的管路距离，建筑物与附属物尽可能合建以节省占地；4、污水处理站建设尽量考虑操作运行稳定与维护管理简单方便，在经济合理的前提下，提高自动化控制水平；5、严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后污水的排放水质达到国家、当地和公司要求的有关排放标准。1.2.2 设计依据1、 污水综合排放标准(GB8978-1996)2、 给水排水设计规范GBJ15-883、 室外排水设计规范(GBJ13-87，1997 年版)4、 地表水环境质量标准(GB3838-2002)5、 生活杂用水水质标准(CJ/T 48-1999)6、 污水处理工程项目建设标准(修订)(2001)7、 泵站设计规范GB/T 50265-978、 景观娱乐用水水质标准 （GB12941-91）9、 混凝土结构设计规范(GB50010-2002)10、 工业建筑防腐蚀设计规范GB50046-200811、 建筑给水排水设计规范GB50015-200312、 建筑物防雷设计规范GB50057-201013、 建筑抗震设计规范GB50011-201014、 工业企业设计卫生标准GBZ1-201015、 工业企业总平面设计规范GB50187-201216、国家及地方现行的有关法律、法规和规范1.3 设计范围本污水处理在指定用地处进行，污水经污水经管网收集后输送至污水处理站进行处理。本技术方案不考虑污水的收集和输送系统。本技术方案包括污水处理站工程界区内的处理工艺、土建工程、管道工程、设备及安装工程、污水处理站给水排水工程等。本技术方案不包含非标机械的设计。污水及给水进口从污水处理站界区边线开始计算，动力线从污水处理站变配电柜进线开始计算，排水至污水处理站界区边线止。1.4 设计内容1.4.1 设计规模江中股份有限公司湾里新厂区污水处理量为 1500 吨/日，其中 600 吨/ 日要求水达到生活杂用水水质标准和景观用水标准。第一章 概述31.4.2 原水水质表 1-1 污水水质水量构成一览表污水水量（吨） BOD5 CODcr SS 色度 PH1500 600800 6002500 400700 300700 4.591.4.3 污水处理要求处理后的污水水质应达到国家一级排放标准,其中每天 600 吨应满足国家景观娱乐用水水质标准 （GB12941-91） 、 生活杂用水水质标准 （CJ/T48-1999）中所规定的排放标准。主要控制指标如下：表 1-2 污水综合排放标准(GB8978-1996)：一级标准项目 BOD5 CODcr SS 色度 PH指标 20 100 70 50 69国家景观娱乐用水水质标准 （GB12941-91） 、 生活杂用水水质标准（CJ/T48-1999）中所规定的排放标准表 1-3 （GB12941-91）和（CJ/T48-1999）排放标准污染物 （mg/L）项目 色度 pH 值 臭COD BOD5 SS 总大肠菌群指标 25色度单位 6.58.5 无明显异嗅 40 8 10 3 个/L1.5 城市概况1.5.1 地理位置南昌地处江西中部偏北，赣江、抚河下游，三环，濒临我国第一大淡水湖鄱阳湖西南岸。位于东经 11527至 11635、北纬 2810至 2911之间。东连余干、东乡、南接临川、丰城、西靠高安、奉新、靖安，北与永修、都昌、鄱阳三县共鄱阳湖，南北最大纵距约 121 公里，东西最大横距约 108 公里，总面积约 7402 平方公里。1.5.2 地形地质南昌市位于江南台隆构造单元的丰城乐平凹陷之中，构造上主要受赣江大断裂的影响，区内河谷阶地属内迭或上送类型。根据钻孔分析，未揭露明显的断裂构造。区内第四系地层分布最广，岩性以洪积红土、砾石层及粗沙、砥石层为主，多分布于赣、抚、锦河两侧和滨湖地带。前震旦系地层断续分布于石岗、西山至樵舍。西部的欧阳村至华源一带，则有雪峰期喜山期岩浆岩出露。在白虎岭、柏岗等小褶皱发育地区，老土层隆起第三系、白垩系、三叠系、二叠系、石炭系、泥盆系等地层均有另星分布出露，岩性以炭岩、砂岩为代表。以上土层给全市地貌以深刻影响，形成西部山地逶迤，中部丘岗起伏，东部赣江、抚河下游平原绵延。区内第四纪发育，下伏基岩为第三纪红岩系。第四纪厚度约 15-37m，基岩顶面自赣江上游向下游倾斜，第四系岩性变化复杂，总的规律是颗粒分布上细下粗，分属于粘性土和砂类土两大类。1.5.3 气候及气象南昌为亚热带湿润气候区，雨量充沛，光照充足，常年气温较高，气候温暖湿润。多年平均气温为 18.01，一月为最冷月，一月平均温度为 4.64，七月为最热月，七月平均温度为 30.97。本地区全年的主导风向为 NE-ENE-E(东北- 东北东- 东)风，出现频率分别为 11.24%、12.95%、17.27%，最小频率的风向出现在 SSW(西南南)、SW(西南)、WSW( 西南西 )，其出现频率分别为1.44%、 1.30%、0.69%，全年静风出现频率为 2.67%。项目所在地年平均风速为1.92m/s。8 月平均风速最大，为 2.48m/s，4 月平均风速最小，为 1.57m/s。1.5.4 水文区域主要河流为赣江、抚河。赣江是鄱阳湖水系的第一大河流，发源于闽赣交界的武夷山赣南地区，干流全长 439km，由南向北纵贯江西全省，在市汊进入南昌后流经市区约 78km，最终注入鄱阳湖；抚河是江西省第三大河流，发源于武夷山（广昌县境内） ，全长 276km，流经进贤、南昌二县，并由青岚湖注入鄱阳湖；抚河故道在南昌城区西部经潮阳洲、新洲闸闸口注入鄱阳湖，长约5km。南昌市湖泊众多、军山湖、青岚湖、金溪湖、瑶湖、青山湖、艾溪湖、象湖、梅湖、前湖、碟子湖、黄家湖等星罗棋布，由城内东、南、西、北四湖点缀其间的数百个大水湖泊，形成水天一色，河湖环绕的自然景观。全市年均产水量为 66.25 亿立方米，地表水资源为 61.53 亿立方米，地表径流量为 51.42 亿立方米，还原水量为 4.07 亿立方米，地下水资源为 14.97 亿立方米。水资源蕴藏量为 7.27 万千瓦，可供开发的资源为 3.45 万千瓦，占蕴藏量的 33.7%。第二章 污水处理工艺5第二章 污水处理工艺2.1 工艺选择原则污水处理及污泥处理工艺方案的选择原则是：1、尽可能利用已有的处理设施，使扩建的处理设施与已有的处理设施有机地结合起来，做到投资省，处理运行费用低；2、在常年处理运转中要保证出水所要求的处理程度，处理效果稳定，技术成熟。3、运行管理方便运转方式灵活，并可以根据不同的进水水质调整运行方式和参数，最大限度地发挥处理装置和构筑物的处理能力。4、便于实现处理工艺运转的自动控制，以尽可能少的投入取得尽可能大的效益。2.2 工艺选择该污水的主要污染物为有机物。污水 CODcr 浓度变化较大，最高时达2500mg/L，最低时为 600mg/L。可采用厌氧预处理，降低污水的 BOD5 后再经生化处理；因污水处理后要达到国家一级排放标准，且部分污水要达生活杂用水水质标准和景观用水质标准，需对污水进行深度生化处理、过滤处理和消毒。2.2.1 厌氧处理工艺的选择污水的厌氧处理工艺主要有：升流式厌氧污泥层反应器(UASB)、内循环厌氧反应器（IC） 、折流式厌氧反应器（ABR） 、升流式厌氧生物滤池、两相厌氧消化工艺等工艺。内循环厌氧反应器(IC)要求原水浓度较高，不适合该场合，折流式厌氧反应器（ABR）的研究尚处于试验阶段，对于升流式厌氧生物滤池，容易引起反应器的堵塞，适用于处理可溶性的有机污水，两相厌氧消化工艺在实行相的分离时，操作复杂，难控制，因此根据污水的特性，拟选 UASB 作为厌氧处理工艺。表 3-1 几种厌氧处理法比较方法 特点 优点 缺点传统消化法 在一个消化池内进行酸化，甲 设备简单 反应时间长，池容烷化和固液分离 积大；污泥易随水流带走UASB 消化和固液分离在一个池内， 微生物量很高 负荷高；总容积小；能耗低，不需要搅拌 池的构造复杂两相厌氧处理法酸化和甲烷化在两个反应器中进行，两个反应器内可以采用不同的反应温度能承受较高负荷，耐冲击，运行稳定设备较多，运行操作复杂厌氧生物滤池 微生物固着生长在滤池表面， 适用于悬浮固体量低的污水设备简单，能承受较高负荷，出水悬浮固体低，能耗小底部易发生堵塞，填料费用较贵UASB 反应器升流式厌氧污泥层反应器简称 UASB 反应器，是荷兰学者 GLettinga 等人在 20 世纪 70 年代初开发的。1）UASB 反应器的构造污水由池底进入反应器，通过反应区经气体分离后混合液进入沉淀区进行固液分离。澄清后的处理过的水由出水渠排走，沉淀下来的微生物固体，即厌氧污泥靠重力自动返回反应区，集气室收集的沼气由沼气管排出反应器。UASB 反应器内不设搅拌装置，上升的水流和产生的沼气可满足搅拌要求，反应器内不需填装填料，构造简单，易于操作运行，便于维护管理。UASB 反应器主要由下列几部分组成：（1）进水分配系统 配水系统设在 UASB 反应器的底部，其功能主要是把污水均匀地分配到整个 UASB 反应器，使有机物能在反应区内均匀分布，有利于污水与微生物充分接触，使反应器内的微生物能够获得充足的营养，这是提高反应器容积利用率的关键。同时，进水分配系统还具有搅拌功能。（2）反应区 反应区包括污泥床和污泥悬浮层区，是 UASB 反应器的核沼 气 污 泥 床污 泥 悬 浮 层 区 气 室出 水 渠气 封出 水进 水第二章 污水处理工艺7心，是培养和富集厌氧微生物的区域，污水与厌氧污泥在这里充分接触，产生强烈的生化反应，有机物主要在这里被厌氧菌分解。（3）气、固、液分离器 气、固、液分离器又称三相分离器，由沉淀区、集气室和气封组成，其功能是把气体（沼气） 、固体（微生物）和液体分离。首先，气体被分离后进入集气室，然后，固液混合液在沉淀区进行固液分离，下沉的固体藉重力由回流缝返回反应室。三相分离器分离效果好坏直接影响反应器的处理效果。（4）出水系统 出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀地收集起来，排出反应器外。出水是否均匀对处理效果有很大影响。（5）排泥系统 排泥系统的功能是定期均匀地排除反应区的剩余厌氧污泥。2）UASB 反应器的形式根据不同污水水质，UASB 反应器的构造有所不同，主要可分为开放式和封闭式两种。开放式 UASB 反应器的特点是反应器的顶部不密封，不收集沉淀区液面释放出的沼气，有时虽然也加盖，但不密封，其目的是为防止臭气散发。这种UASB 反应器主要适用于处理中低浓度的有机污水，中低浓度污水经反应区处理后，出水中的有机物浓度已较低，所以在沉淀区产生的沼气数量较少，一般不再回收。这种形式的反应器构造比较简单，易于施工安装和维修。封闭式 UASB 反应器的特点是反应器的顶部是密封的。三相分离器的构造与开放式有所不同，不需要专门的集气室，而在液面与池顶之间形成了一个大的集气室，可以同时收集反应区和沉淀区产生的沼气。这种形式的反应器适用于处理高浓度有机污水或含硫酸盐较高的有机污水。3）UASB 反应器的启动与运行UASB 反应器启动成功的关键是培养出活性高、沉降性能好的厌氧颗粒污泥，使反应器内能维持足够的生物量。污泥平均浓度达到4050gSS/L(30 40gVSS/L)，这时，反应器会具有很高的进水容积负荷率和较高的有机物去除率。UASB 反应器在启动前必须投加接种污泥。接种污泥的选择，首先应考虑选用处理同类污水 UASB 反应器排出的新鲜的颗粒污泥，这样会使反应器的启动十分迅速。如果反应器内颗粒污泥的接种量达 2.02.2m 高的污泥床区，2 周内即可达到设计负荷。当用厌氧消化污泥做泥种时，接种量以整个反应器容积计，以 68VSS/ （m 3 反应器）为宜。UASB 反应器投产过程的主要任务是实现反应器内污泥颗粒化。4）颗粒污泥形成条件UASB 反应器的运行稳定性和高效能很大程度上取决于是否能培养出具有优良沉降性能和很高产甲烷活性的厌氧颗粒污泥。1.污水性质一般处理含糖类污水易于形成颗粒污泥，而脂类污水、蛋白质污水及有毒难降解污水则难培养出颗粒污泥。要求污水的 C、N 、P 质量比约为 20051，否则，要适当补充。投加适量的镍、钴、锌、钼等微量元素有利于提高污泥产甲烷活性。投加 Ca2+25100mg/L，有利于污泥颗粒化。2.污泥负荷率影响污泥颗粒化进程最主要的运行控制条件是可降解 COD 污泥负荷率，当达到 0.3COD/（VSS d）以上时便能开始形成颗粒污泥，当颗粒污泥出现后，应迅速将 COD 污泥负荷率提高到 0.6COD/（ VSSd）左右，有利于加速污泥颗粒化。3.碱度碱度对于厌氧污泥颗粒化有重要影响，应确保反应器的 pH 值维持在6.57.5 范围。4.接种污泥厌氧消化污泥是较好的接种污泥。处理同类污水时，当接种量为反应器容积的 1/41/3 时，反应器经两周左右的运行就能达到设计负荷。5）UASB 反应器具有的优点（1）结构简单，不用设置填料，没有悬浮物堵塞问题。（2）UASB 反应器在处理各种有机污水时，一般情况下反应器内均能形成厌氧颗粒污泥，而厌氧颗粒污泥不仅具有良好的沉降性能，且有较高的比产甲烷活性。（3）由于 UASB 反应器设有三相分离器，使得反应器内的污泥不易流失，所以反应器内能维持很高的生物量，平均浓度可达 80gSS/L 左右。（4）反应器的固体滞留时间（SRT）很大，HRT 很小，这使反应器有很高的容积负荷率、处理效率以及运行稳定性。（5）UASB 反应器通常采用地面式，这有助于运行管理和施工安装。（6）UASB 反应器处理污水一般不加热，充分利用污水本身的水温，可在常温条件下运行，以降低运行费用，但反应器一般都采用保温措施。第二章 污水处理工艺9（7）常温（20左右） 、中温（35左右） 、高温（55左右）均可培养出厌氧颗粒污泥。（8）对于食品工业污水或与其性质相似的其它工业污水，采用 UASB 反应器处理，COD 去除率可达 80%90%。2.2.2 好氧处理目前，应用的好氧生化污水处理工艺主要分二大类：一类为活性污泥法，包括传统活性污泥工艺及其变形工艺、生物氧化沟工艺、生物脱氮除磷工艺(A O 法、A/A/O 法及其改进工艺)、A-B 工艺、SBR 工艺、CASS 工艺；另一类为生物膜法，包括生物滤池(普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、曝气生物滤池) 、生物转盘、生物接触氧化法。根据国内外已运行的小型污水处理厂的经验，要达到本工程的处理目标，需要较好的深度处理好氧设施。SBR(或 CASS)方案、生物接触氧化法方案和曝气生物滤池方案是优选方案，对 SBR 方案、CASS 方案、曝气生物滤池方案和生物接触氧化法方案进行比较，最终确定推荐方案。1)SBR 方案SBR(Sequencing Batch Reactor)即为序批式活性污泥法的简称。序批式活性污泥法在 1914 年开始开发，但由于该工艺在当时人工管理复杂，自控和在线监测系统落后，使其难以大规模推广应用。近年来由于计算机在自控方面的广泛应用，同时也由于自控和监测仪表备的不断更新和技术水平的不断提高，特别是时间程序控制器、在线溶解氧测定仪、在线液位计和泥位计等高精度并且对过程控制比较经济的水质检测仪表的出现，使污水处理厂的运行管理逐渐实现了自动化，SBR 工艺以其独特的优势引起人们的广泛关注，近年来得以迅速推广应用，成为目前世界上污水处理技术中的热门工艺。SBR 工艺是在一组或多组平行运行的池子中完成生物降解和泥水分离过程。在这一系统中，活性污泥法处理过程按照“进水一曝气一沉淀” 阶段不断在 SBR池中重复进行。在进水阶段主要完成泥水混合和氨氮的反硝化；在曝气阶段主要完成有机物降解过程和氨氮的硝化过程；在沉淀阶段也有部分生物作用，但主要是完成泥水分离过程。由于曝气反应和泥水分离在同一座池中进行，所以处理后出水不需再进行二次沉淀即可排放，省去了普通活性污泥法或氧化沟法后面的二沉池，并且也不需要设置污泥回流设施。在 SBR 池中完成泥水分离后，由滗水器将处理达标的上清液排出池外排放，并根据池内活性污泥的实际增殖情况，在每一处理循环结束阶段自动排除剩余污泥。SBR 工艺不但可以降解有机物(BOD、COD)，还可以通过处理过程中的不同阶段进行硝化/ 反硝化去除大量的氨氮，同时完成生物除磷过程。SBR 工艺每一操作循环过程由四个阶段组成，即进水一曝气一沉淀一湛水一闲置，这五个过程组成一个循环，并不断重复进行。循环开始时向池内注水，池中的水位从某一最低水位开始上升至某一设定水位，并进行曝气；在经过一定时间的曝气后，停止曝气，以使活性污泥进行絮凝并在一个静止的环境中沉淀；在完成沉淀后由一个移动式的滗水器排出已处理达标的上清液，使水位下降至池子所设定的最低水位。完成上述操作阶段后，系统进入下一循环过程，并重复以上操作。归纳起来，SBR 法具有以下主要特征和优点。(1)工艺流程简单，布置紧凑，运行灵活，处理效果好。(2)无需设置二沉池，土建和设备投资相应减少。(3)不需大规模的污泥回流系统，可节省大量能耗。(4)整个工艺系统的操作完全自动化，可减轻劳动强度。(5)具有一定的抗冲击负荷能力。(6)占地面积比氧化沟工艺稍少。除上述优点外，SBR 法还具有以下缺点。(1)由于工艺过程对自控系统要求较高，所以自控仪表、元件质量的好坏直接影响到工艺的正常运行，并对操作和维护人员的技术水平要求很高。(2)由于工艺要求间隙式运行，所以正常运行时总有部分反应池和设备处于待机状态，使反应池和设备闲置率较高。(3)滗水器的水头损失较大。2)CASS 处理工艺简介CASS 工艺（ Cycling Activated Sludge System）是序批式活性污泥法（SBR法）基础上的一种改进工艺，目前是国际公认的生活污水及工业污水处理的先进工艺。该方法是美国川森维柔污水处理公司 1975 年研究成功的。CASS 工艺在美国的明尼苏达州草原市污水处理厂、俄亥俄州托莱多污水处理站、密执安州地区污水处理站应用均获得了良好的处理效果。COD 去除率达 90%以上， BOD 去除率达 95%，并达到良好的除磷脱氮效果。目前，该方法应用比较广泛，美国、加拿大、澳大利亚已有 270 家污水处理厂应用该工艺，其中城镇污水处理厂 200 家，工业污水处理站 70 家。我国上海、昆明、北京等地也开始应用该工艺处理生活污水及工业污水。其中规模最大的是昆明市第三污水处理厂，设计污水处理量 1 六万吨项目/天，高峰流量 20 万吨/ 天，投资第二章 污水处理工艺111.89 亿元人民币，已运行 2 年，该工程被建设部评为优质工程。我公司已成功地应用于十几个污水处理工程中。CASS 工艺的主要原理是：在序批式活性污泥法(SBR) 的基础上，将反应池沿长度方向设计为两部分，前部设置了生物选择区(也称预反应区)，后部为主反应区。在主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置，曝气、沉淀和排水在同一池子内周期性地循环进行，取消了常规活性污泥法的二沉池。相应的，CASS 池的主要结构组成如下： 预反应区在反应器的前段设置预反应区，这是 CASS 工艺与 SBR 工艺的重要区别之一。在预反应区中，污水中的溶解性有机物能通过酶反应机理迅速去除。通过维持预反应区的缺氧状态，可有效防止污泥膨胀，同时通过主反应区污泥回流到预处理区，进行反硝化过程，达到生物脱氮的目的。主反应区完成污水中绝大部分有机物、氨氮及磷的去除，保障出水全面达标。污泥回流/剩余污泥排放系统利用回流泵完成主反应区到预反应区的污泥回流过程（回流量约 20%） ，同时，利用阀门控制，定期完成的剩余污泥排放。滗水装置滗水器是 CASS 工艺中的关键设备，设置在 CASS 反应池的末端设有可升降的滗水器，以实现处理达标水的外排。每次滗水阶段开始时，滗水器以设定的速度首先由原始位置降至水面，然后随水面缓慢下降，上清液通过滗水器排出。滗水器排水均匀，不会扰动已沉淀的污泥层。滗水器设计独特，可有效防止浮渣进入系统出水，充分保证了处理效果。滗水器出水水质良好，当出现意外情况时，出水设旁路回进水池重新进行处理。CASS 工艺每一操作循环由下列五个阶段组成：曝气阶段由曝气系统向反应池内供氧，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的 NH3-N 通过微生物的硝化作用转化为 NO3N 。沉淀阶段此时停止曝气，微生物利用水中剩余的 DO 进行氧化分解。反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。污泥逐渐沉到池底，上层水变清。滗水阶段沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐层排出上清液。闲置阶段闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。为了保持适当的污泥浓度，系统根据产生的污泥量排出相应数量的剩余污泥。这样，通过反复循环操作完成污水的连续处理过程。CASS 工艺具有以下特点：对原水的水质水量的变化有较强的适应能力，处理效果稳定，出水水质好，可回用于污水处理厂内的如绿化、浇地、洗车等有关杂用用途；在 CASS 工艺中，能同时进行有机物的降解、硝化和反硝化以及生物除磷过程，在不增加投资和运行能耗的条件下，能达到深度处理的目的；在 CASS 工艺中设置有生物选择区（即预反应区） ，能有效避免丝状性微生物的生长繁殖，防止污泥膨胀，使系统的稳定性得到进一步的提高；工艺流程简单，投资费用低；处理效果好，工艺稳定性高，具有很高的缓冲进水水质水量冲击的能力；污泥产量低，为常规活性污泥法污泥产量的 1/3 2/3。众所周知，微生物降解有机污染物的机理是利用水中的有机污染物作为碳源进行新陈代谢，将有机污染物降解为 CO2 和水等简单的无机物质，完成对水体的净化。而微生物的生长主要分为对数生长期、减速生长期和内源呼吸期。在对数生长期，微生物的生长速率很快，污泥的吸附和降解能力强，但污泥的产量高；减速生长期时，微生物的生长速率减慢，是一般生化处理系统中利用的微生物的生长阶段，其污泥的沉降性能较好，产量较低；而内源呼吸期主要发生在微生物生长需要的有机物相对匮乏的环境中，微生物生长缺乏碳源，所以只有消耗自身的碳源进行新陈代谢（因为其自身细胞主要由 C、N 等组成） ，所以会造成污泥的产量降低。CASS 工艺在主反应区主要利用了其内源呼吸阶段，所以污泥的产量低，且污泥稳定。自动化程度高，所需机械设备少，日常维护简单；设备安装简便，施工周期短，具有较好的耐水、防腐能力，设备使用寿命长；CASS 系统采用 8 小时一个周期，其中曝气段为 375 分钟，沉淀 45 分钟，第二章 污水处理工艺13滗水 60 分钟。即系统连续进水，先曝气 375 分钟；然后停止曝气，进行静止沉淀；沉淀 45 分钟，开启滗水器，开始滗水，滗水时间需 60 分钟；完成一个运行周期。然后再进行曝气，开始进行第二个运行周期操作。整个运行切换由自动化控制系统来完成。除上述优点外，CASS 法基本具有 SBR 法的缺点。3)上向流曝气生物滤池方案“上向流曝气生物滤池处理污水新工艺”是国家环保总局力推的中小型污水处理厂的处理工艺。上向流曝气生物滤池(BIOFOR)(Biological Aerated Filter)是 80 年代末最先在欧美发展起来的一种新型污水生物处理技术。曝气生物滤池是由滴滤池发展而来，属于生物膜法范畴，最初用作三级处理，后发展成直接用于二级处理，自 90 年代初在欧洲建成第一座城市污水处理厂后，已在欧美和日本等发达国家广为流行，目前世界上已有数百座大大小小的污水处理厂应用了这种技术。随着研究的深入，曝气生物滤池已经由单一的工艺发展成了系列综合工艺。该工艺综合了过滤、吸附和生物代谢等多种净化作用，使其具有体积小、占地面积省、处理效率高、出水水质好、流程简单、操作管理方便并可省去二沉池等优点。它的最大特点是使用一种新型的球形陶粒填料，在其表面及内腔空间生长有微生物膜，污水由下向上流经滤料层时，微生物膜吸收污水中的有机污染物作为其自身新陈代谢的营养物质，并在滤料层下部提供曝气供氧的条件下，气、水为同向上向流态，使污水中的有机物得到好氧降解，并进行硝化脱氮。它定期利用处理后的出水对滤池进行反冲洗，排除滤料表面增殖的老化微生物膜，以保证微生物的活性。该工艺技术具有以下几个优点。较小的池容和占地面积 曝气生物滤池的 BOD5 容积负荷大，是常规二级生物处理的 510 倍，所以它的池容积和占地面积较常规二级生物处理工艺要小得多，同时在滤池后不需设二次沉淀池，大大节省了占地面积和大量的土建费用。采用曝气生物滤池工艺的城市污水处理厂总占地面积只有氧化沟工艺的 1/3。滤池内高比表面积和粗糙多孔的粒状填料，其比表面上可以积累较高的微生物量，微生物量可达 1015g/L。高浓度的微生物量使得曝气生物滤池的容积负荷大大增加，所以池容和占地面积可大大降低。池容和占地面积小对拟建的城市污水处理设施具有很大意义。由于曝气生物滤池对污水中悬浮物的生物截留作用，使出水中的 SS 很少，完全达到国家所要求的排放标准，故滤池后面不需设置二沉池。抗冲击负荷能力强，处理效果稳定，处理出水水质好 由于整个滤池中分布着较高浓度的微生物，使反应速率高，并可通过控制供气量使滤池中存在好氧和缺氧环境，使得滤池组合可实现硝化、反硝化。同时由于高浓度的微生物以膜状存在于滤池的陶粒表面；其本身就耐水量的冲击，而高浓度的固定生物膜使得滤速增大而不会使微生物流失，所以对水量、水质具有较强的抗冲击能力。简化处理流程由于曝气生物滤池的生物截流作用，处理后水中 SS 很少，故不需设置二沉池和污泥回流泵房，处理流程简化，使占地面积进一步减少。基建费用、运转费用节省在国外，曝气生物滤池工艺被广泛应用于各种污水处理，包括市政综合污水、生活污水和工业污水处理，日处理规模从几百立方米到 41 万立方米。由于该工艺流程短、池容积小和占地省，使基建费用大大低于常规二级生化处理。同时，采用滤池专用曝气系统并利用粒状填料对气泡的切割作用，以及滤料对气泡的阻挡作用，使得气泡在滤池内的停留时间大大增加，同时使得空气与微生物膜的接触面积也大大增加，上述原因导致滤池总体充氧效率大大提高，氧的利用率达到 30%以上，可节省大量能源消耗。其填料为无机烧结材料，经久耐用且不需更换，所以设备维护费用较低。自动化程度高，运行管理简单 曝气生物滤池具有很强的抗冲击负荷的能力，没有污泥膨胀问题，微生物也不会流失，能保持较高的微生物浓度，因此，日常运行管理简单，处理效果稳定。BIOFOR 系统可以对进水水质、水量以及污水中溶解氧浓度的在线检测，并通过 PLC 控制系统可方便地调整曝气时间的长短，控制风机的供氧量，做到优化运行。脱氮除磷效果好通过不同功能的滤池组合或同一滤池中的不同功能区分布，使滤池在除碳的同时可进行硝化和反硝化。其原理是通过对两组滤池或同一座滤池内分别人为地造成好氧、厌氧的生物环境，不仅能去除一般有机物和悬浮固体，而且还能去除营养物质氮和部分磷(若要使磷稳定达到 O.5mg/L以下，需进行部分化学除磷)，在降解污水中有机物的同时，去除污水中的氮和部分磷，因为氮和磷是维持水生物生长的主要营养物，其处理效果主要取决于供氧条件和曝气与非曝气阶段的比例。值得注意的是，根据我院的实际工程运行情况及国外城市污水处理工程运行情况表明，在曝气生物滤池运行过程中，滤料中存在厌氧或缺氧的微环境，第二章 污水处理工艺15使得滤池内部存在大量厌氧或兼性微生物，在滤池进行除碳、硝化的过程中，滤料上的厌氧或兼性微生物同步进行硝化和反硝化，反硝化效率达 50%以上。受气候、水量、水质影响小 由于大量的微生物生长在粒状填料粗糙多孔的内部和表面，一方面微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种，使其运行管理非常简单，如长时间停止不用后再使用，其设施可在几天内恢复正常运行；另一方面，高浓度的微生物量使得滤池对气候和水量、水质的波动适应性强。构筑物模块化，有利于今后的扩建 曝气生物滤池单元为模块化结构，可较好满足城市污水处理厂分期建设的要求。主要设备和材料均可国内配套生产，不需利用进口工艺中所需的绝大部分设备和材料均可在国内生产和采购，而只有少量的检测仪表需进口。4)生物接解除氧化法方案生物接触氧化法是在池内设置填料，污水浸没全部填料，并以一定的速度流经填料，同时充氧。填料上长满生物膜，污水与生物膜接触，在生物膜微生物作用下污水得到净化。其特点是：1、处理效率较高；工艺适用范围较广；2、没有或少量污泥回流，管理方便。3、较耐冲击，适应性较强；挂膜简单，启动快。其缺点是：填料上生物膜实际数量随 BOD 而变化；负荷过高填料易堵塞，易产生污泥膨胀；填料选用不当，会严重影响接触氧化法工艺的正常使用。表 3-3 BIOFOR 与 SBR、生物接触氧化法工艺处理生活的比较项 目 生物接触氧化法 SBR(CASSCAST)工艺 BIOFOR 生物滤池工艺BOD 容积负荷 0.51.8kg/m3d一般以 1kg/m3d 考虑 0.11.3kg/m3d一般以 0.8kg/m3d 考虑 212kg/m3d一般以 4kg/m3d 考虑处理该污水拟采用的 BOD 容积负荷05kg/m 3d 0.2kg/m3d 1kg/m3d污泥膨胀 容易产生 可能产生 不会产生二沉池 需要 不需要 不需要好氧处理部分充氧利用率 25% 13% 2030%总投资 最大 适中 最小运行费用 中等 最高 最低技术经济指标 出水水质 最差 中间 最好其它 要求曝气头 要求微孔曝气 要求微孔曝气 可直接使用穿孔管曝气堵塞现象采用蜂窝填料易堵采用半软性填料易产生污泥膨胀不易堵塞 定期反冲洗不易堵塞污泥龄 较长(视填料而定) 较长 最长污泥回流 不需要或少量 不需要 不需要生物膜 厚，易产生厌氧反应 活性污泥 薄膜生物反应器流量变化影响 受沉淀速度限制有一 定影响受每个处理单元的可接纳的容积限制有一定影响影响很小，抗冲击负荷能力强影响因素 温度变化影响 露天面积大，处理效 果受低温影响最大 处理效果受