（环境工程专业论文）萧山污水处理厂改建工程处理工艺研究.pdf

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1s b r 工艺操作过程 由于上述技术特点，s b r 系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。就近 期的技术条件，s b r 系统更适合以下情况： ( 1 ) 中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变 化较大的地方。 ( 2 ) 需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去 除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。 ( 3 ) 水资源紧缺的地方。s b r 系统可在生物处理后进行物化处理，不需要 增加设施，便于水的回收利用。 ( 4 ) 用地紧张的地方。 ( 5 ) 对已建连续流污水处理厂的改造等。 ( 6 ) 非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。 但s b r 法也有如下缺点： ( 1 ) 单一的s b r 反应器需要较大的调节池。 ( 2 ) 处理水量大时，来水与间歇进水不匹配的问题难以解决。此时需多套 s b r 反应器并联运行，阀门切换频繁，操作程序复杂。因此对污水厂设备仪表 的要求较高，并要求管理人员有一定的技术水平。 ( 3 ) 大水量时，优势不明显，会暴露出容积利用率不高的问题。水量小时， s b r 的运行费用比传统活性污泥法省2 0 左右，据相关资料统计，废水量o 2 万们的s b r 工艺，单位污水处理费用为2 3 2 元吨；但水量大时，s b r 运行费 9 浙江_ t 业大学在职t 程硕士学位论文第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 用与传统法相近。可见s b r 法对大水量失去了优势。 ( 4 ) 设备闲置率高。 ( 5 ) 污水提升阻力损失较大。 为克服s b r 法的缺点，人们对s b r 工艺不断改进。如今出现了多种改进型 s b r 工艺，主要有连续进水周期循环延时曝气活性污泥法( i c e a s ) 、连续进水 分离式周期循环活性污泥法( d e a ) 和不完全连续进水周期循环活性污泥法 ( c a s s 、c a s t 或c a s p ) 、u n i t a n k 等。 2 3 2 4 氧化沟 氧化沟( o x i d a t i o nd i t c h ) 是活性污泥法的一种变型，属于低负荷、延时曝 气活性污泥法。 厂己7 一 、。 蒋三二；i 、 方鼍卜_ = 一劲9 ； 豢；萄j 丐玉叠0 。： 。：三i 丐龄 l 9 。t j 二a i =髦。； 乒。4 ；7 ，。譬。+ ，i 罨，j 图2 2 卡鲁塞尔氧化沟结构示意图 7 】 其曝气池呈封闭的沟渠型，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，废水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠 道中不断地循环流动，因此又被称为“循环曝气池。氧化沟污水处理的整个过 程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧化沟内完成，它通常采 用延时曝气，连续进出水，所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定， 不需设置初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。氧化沟法具有处理工艺及构 筑物简单、有机物去除率较高、脱氮、除磷( 沟前增设厌氧池) 、综合指标较优、 泥龄长、剩余污泥少且容易脱水、处理效果稳定等优点，但存在负荷低、占地大、 电耗大、运转费用偏高的缺点，适用于中小规模的低负荷污水处理厂。 2 3 2 5u n i t a n k 法 u n i 吖烈k 工艺是一种新型的污水生物处理工艺( 由比利时史格斯公司开 发) ，它采用计算机控制，自动化程度高，且集合了s b r 和传统活性污泥法的优 1 0 浙江工业大学在职- t 程硕十学位论文第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 点，一体化设计，不仅具有s b r 系统的主要特点，还可以像传统活性污泥法那 样在恒定水位下连续运行。同时u n i t a n k 还有节省占地面积、出水稳定和不需 回流的特点【8 】，但此法除磷效果不佳。 递墩 图2 3u n i t a n k 工艺示意图f 9 】 期爱孵髭 毖瘃 图2 - 4u n i 蝌k 的运行过程示意图【9 】 综上所述，氧化沟、序批池( s b r ) 、一体化( u n i 吖n k ) 都是属于低负荷 污水处理工艺，出水水质非常好。由于负荷低、一般不再设置初沉池，而二沉池 也往往和曝气池组合为一；由于泥龄长、污泥较为稳定，一般可以不再作稳定化 处理而直接处置或者应用，省去了污泥稳定化设施，大大简化了工艺构成，使运 行管理非常简单，但是负荷低、泥龄长也使生化部分大大增加，增加了污水处理 设施的建设投入，提高了能耗( o 2 8k w h m 3 左右) ，提高了运行消耗成本。 随着人们对水环境保护的关注不断提高，政府对城市污水处理厂也提出了更 高的水质要求。为了在降解b o d 污染物的同时也能去除造成水体富营养化的氮 和磷，国内外近几年较多地采用了生物脱氮除磷处理技术o 法和刖o 法。 这两种工艺既可以在传统的活性污泥法、分段进料法上应用，也可以在氧化沟、 序批池( s b r ) 和一体化法( u n i t a n k ) 中使用，进一步提高出水水质。 2 3 2 5 城市污水生态工程处理技术 这类技术的最大特点是，运行维护费用低廉、运行可靠简易且节省能源。 城市污水生态工程处理技术，包括氧化塘系统和土地处理系统，近年来我国 浙江工业火学在职工程硕上学位论文 第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 一些中小城镇修建的污水氧化塘运行结果表明，设计施工和运行维护良好的氧化 塘系统，其出水水质( s s 、d o d 5 、c o d c r 等) 接近或达到常规二级处理出水水 质，如辅之以必要的强化措施，完全可以达到污水综合排放标准 ( g b 8 9 7 8 一1 9 9 6 ) 的规定。对于水生植物塘、养鱼塘等生物或生态净化塘，其脱 氮除磷和去除细菌能力等都高于二级处理，达到部分三级处理的效果，而净化塘 系统的基建单价仅为常规二级处理厂的l 5 1 3 ，运行维护费为常规二级处理的 1 2 。 当前城市污水生态工程处理技术的重点技术包括：采用多种人工强化措施提 高氧化塘的去污效率，如利用风能向塘内充氧，人工养殖水生动、植物，在塘内 挂膜增大微生物栖息场所，布设人工软性、硬性填料等，对系统进行改善、组合， 使之具备高效、快速和多功能的特点。采用光催化降解法，提高处理效率。在水 中加入一定的光敏半导体材料，利用太阳能净化污水。 城市污水生态工程处理技术的关键技术如下： ( 1 ) 城市污水生态工程处理技术的设计路线。 ( 2 ) 城市污水生态工程数学模型、工艺参数的优化。各处理单元的优化和 组合，最优处理单元的设计。如何选取最佳的工艺组合形式，充分发挥单元构筑 物的容积效率，在最小占地面积、最低工程造价情况下，达到城市污水出水水质 标准的要求。 ( 3 ) 城市污水生态工程处理工艺的关键结合点的联接。 ( 4 ) 城市污水生态工程处理工艺生态调控点的特征和不同工况下的控制。 2 3 3 城市污水处理工艺改造的基本要求 根据城市污水脱氮除磷的机理，要将无脱氮除磷功能的城市污水处理厂改建 为具有脱氮除磷效果的污水处理厂必须要提供三个条件。第一，要提供脱氮除磷 反应过程所必需的足够的碳源；第二，要提供脱氮除磷反应过程所必需的反应容 积；第三，要提供脱氮除磷过程所必需的缺氧、厌氧、好氧环境。 上海市政工程设计研究院张辰，李春光【1 等提出污水厂改造的一般步骤为： 必须对污水厂进行全面分析，尽可能多地收集污水厂现状设施及运行状态的数 据；确定影响污水厂运行的限制因素；编制污水厂改造方案；详细分析推 荐方案；确定最佳方案；实施改造工程。一些专家学者也提出要使污水处理 1 2 浙江工业大学在职t 程硕十学位论文第三章萧山污水处理j j 原有处理工艺特点分析 厂达到设计的水量，除对厂外管网作改造外，还必须投入一定数量的资金，解决 污水厂生产流程和设备上积累起来的问题。 2 4 脱氮除磷机理 长期以来，我国城市污水处理厂均以去除b o d 和s s 为目标，并未考虑对n 、 p 的去除，但随着化肥、洗涤剂和农药的广泛应用，污水中n 、p 含量有所增加， 对环境的影响也引起了人们的极大关注。最突出的是水体富营养化，表现为藻类 的过量繁殖及继而引起的水质恶化以及湖泊退化。另外，近年来，赤潮在我国近 海发生的范围越来越大，持续时间越来越长，危害越来越重，不仅出现在夏季， 春、秋两季也时有发生。作为防治赤潮和水体营养化的主要措施，城市污水除磷 脱氮是当务之急。目前，国内外许多专家学者对污水脱氮除磷效果方面的研究逐 渐增多，但选择一种适合本工程的处理工艺则需要综合多种因素来考量。 生物除磷脱氮工艺的类型和实施方式多种多样，各具特点，其适用范围和应 用的边界条件也存在差异，实际工程中应因地制宜，灵活运用。 2 4 1 生物脱氮机理 传统的生物脱氮是在好氧的条件下，利用水中的好氧菌硝酸菌把氨态氮转化 成硝酸态或者亚硝酸态的氮，再在缺氧的条件下，利用反硝化菌将硝酸态的氮和 亚硝酸态的氮转化为氮气放出，从而达到脱氮的目的。 主要过程为： 氨化：一般生物废水处理反应器内的微生物都能讲解蛋白质、多肽、氨基酸、 尿素等含氮化合物以获得生命活动所需能量和其它小分子物质，并生成氨氮，这 个过程成为氨化【1 1 1 。 氨化作用无论是在好氧还是厌氧条件下，中性、碱性还是酸性环境中都能进 行，只是作用的微生物种类不同、作用的强弱不一。由于氨化反应速度很快，在 一般的生物处理设备中均能完成。 有机氮在氨化菌的作用下转化为氨态氮，以氨基酸为例，其反应式为： r c h n h ，c o o h + h ，o 专r c o h c o o h + n h ，( 式2 1 ) r c h n h ，c o o h + o ， r c o c 0 0 h + c o ，+ n h ，( 式2 2 ) 浙江t 业大学在职工程硕士学位论文第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 硝化：硝化作用是指n h 3 被氧化成n 0 2 一，然后再进一步氧化成n 0 3 一的过程。 硝化反应时在好氧状态下由亚硝酸菌与硝酸菌共同完成的。亚硝酸菌和硝酸菌以 无机化合物c 0 3 2 h c 0 3 一及c 0 2 等为碳源，以n h 4 + 及n 0 2 一为电子供体，0 2 为电子 受体，使氨氮氧化并合成新细胞，反应式可表示为： n h ：+ 昙0 2 型墼n o ；+ h ：o + 2 h + ( 式2 - 3 ) n o ；+ 昙0 2 堕骘n o ； ( 式2 4 ) 硝化菌( 亚硝酸菌、硝酸菌) 为化能自养菌，以c 0 2 为碳源、n h 4 + 为电子供 体，所需的生长环境温度为2 0 3 0 。1 9 氨氮完全氧化需0 24 5 7 9 。 反硝化：兼性厌氧的硝酸盐还原菌将硝酸盐还原为氮气，这叫反硝化作用。 污水生物系统中微生物在无氧条件下大多具有反硝化能力，这些细菌利用硝酸盐 中的氧进行呼吸，氧化分解有机物，将硝态氮还原为n 2 或n 2 0 ，其过程如下： n o ；( n o ；) 型马n ： ( 式2 5 ) 反硝化茵为异养型兼性厌氧菌，其生长环境要求d o o 5m l 。 硝化过程的影响因素 ( 1 ) 温度 硝化反应的适宜温度是2 0 3 0 ，1 5 以下时，硝化速度下降，5 时完全 停止。 ( 2 ) 好氧条件 满足“硝化需氧量”的要求，在硝化过程中，1 m o l 原子氮( n ) 氧化成硝酸 氮，需2 m 0 1 分子氧( 0 2 ) ，即l g 氮完成硝化反应，需氧4 5 7 9 ，这个需氧量称为“硝 化需氧量 ( n o d ) 。溶解氧含量不能低于1 m l 。 ( 3 ) 碱度 在硝化反应过程中，释放出h + 离子，致使混合液中h + 浓度增高，从而使p h 值下降。硝化菌对p h 值的变化十分敏感，为了保持适宜的p h 值，应当在污水中 保持足够的碱度，以保证对在反应过程中p h 值的变化，起到缓冲的作用。一般 来说，1 9 氨态氮( 以n 计) 完全硝化，需碱度( 以c a c 0 3 ) 7 1 9 。最佳p h 值是8 o 8 4 。 ( 4 ) 有机物含量 1 4 浙江工业大学在职t 程硕十学位论文第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 硝化菌是自养型细菌，有机物浓度并不是它的生长限制因素，故在硝化反应 过程中，混合液中的含c 有机物浓度不应过高，一般b o d 值应在2 0 m l 以下。若 b o d 浓度过高，会使增殖速度较高的异养型细菌迅速增殖，从而使自养型的硝 化菌得不到优势，不能成为优势种属，硝化反应无法进行。 ( 5 ) 生物固体平均停留时间( 污泥龄) 微生物在反应器内的停留时间必须大于自养型硝化菌最小的世代时间，至少 应为硝化菌最小世代时间的2 倍以上。 ( 6 ) 重金属及有害物质 除重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有：高浓度的n h 4 n 、高浓 度的n 0 x - n 、有机物以及络合阳离子等。 反硝化过程的影响因素 ( 1 ) 碳源 污水中所含碳源，这是比较理想和经济的，优于外加碳源。一般认为，当污 水中b o d 5 t n 大于3 5 时，即可认为碳源充足，勿需外加碳源。当原污水中碳、 氮比值过低，如b o d 5 t n 值 3 5 ，即需另投加有机碳源，现多采用甲醇 ( c h 3 0 h ) ，因为它被分解后的产物为c 0 2 和h 2 0 ，不留任何难于降解的中间产 物，而且反硝化速率高。 ( 2 ) p h 值 对反硝化菌最适宜的p h 值是6 5 7 5 ，当p h 值高于8 或低于6 时，反硝化速率 将大为下降。 ( 3 ) 溶解氧 反硝化菌以在厌氧、好氧交替的环境小生活为宜，应控制在o 5 m l 以下。 ( 4 ) 温度 反硝化过程的适宜温度是2 0 4 0 。 2 4 2 生物除磷机理 磷不同于氮，不能形成氧化体或还原体，向大气放逐，但具有以固体形态和 溶解形态互相循环转化的性能。从污水中除磷技术就是以磷的这种性能为基础而 开发的。 生物除磷，是利用聚磷菌类的微生物，能够过量地，在数量上超过其生理 浙江工业人学在职工程硕上学位论文第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 需要，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态贮藏在菌体内，形成高磷污泥， 排出系统外，达到从污水中除磷的效果。 一般认为，生物除磷过程中，聚磷菌( p a o ) 这一类特殊的微生物在好氧条 件下吸收大量的磷酸盐，磷酸盐作为能量的贮备；在厌氧状态下吸收有机底物并 释放磷。聚磷菌在好氧条件下能够过量地、超过其生理需要地从外部环境中摄取 磷，并将磷以聚合的形态贮存在菌体内，形成高磷污泥，将这些含磷量高的污泥 排出系统，就可以达到从污水中除磷的目的。 代? 0 执。暖链鲐辫 捆冁耪 墒备成 商，? 射，或k l bj j ， u 簸唆碡 图2 5 聚磷菌( p a o ) 的作用机理 污水厂采用较广泛的脱氮除磷工艺有a 2 o 、氧化沟、s b r 等，这些工艺均 是基于传统硝化反硝化法脱氮除磷机理而开发出来的，可部分去除污水中的氮和 磷。而传统工艺存在基建投资大( 采用空间分隔，池容量大) 、运行费用高( 硝化 充氧能耗高、市政污水厂需投加碳源和碱等) 、能量浪费、排放温室气体等一系 列问题。此外，传统工艺的脱氮效率受进水水质的影响，低碳源污水在不投加外 碳源的情况下，其脱氮效率低。随着污水处理技术的不断发展，出现了一批低能 耗、低投资、管理简单的处理工艺。 1 6 浙江工业大学在职工程硕十学位论文第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 3 1 萧山污水处理厂原有工艺 杭州市萧山城市污水处理厂一期工程( 1 2 1 0 4 m 3 d ) 于2 0 0 0 年l o 月建成并 投入运行。该工程采用挪威h c r ( 高效生化处理) 二级处理工艺，设计出水执 行污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中城镇二级污水处理一级标准( c o d 除外) ，对氨氮、总磷的排放标准未作要求。原设计进水水质和出水水质标准具 体数据分别见表3 1 、表3 2 。 表3 1 污水处理厂原设计进水水质标准单位：m g l 水质指标原设计进水水质标准实际进水水质 c o d c 1 9 l 4 5 04 3 9 3 b o d 5 m l 2 2 01 1 8 9 s s m l 3 0 02 6 1 9 n h 3 - n m g l 1 8 5 t p m g l |5 2 p h 6 96 9 表3 - 2 污水处理厂原设计出水水质标准单位：叫l 项目 c o d c ， b o d 。s s 出水水质 8 52 02 0 从表3 1 可以看出，2 0 0 6 年1 8 月进水水质基本控制在设计进水水质标准之 下，且实际进水b o d 5 比原设计进水水质低很多，实际进水b o d 5 基本在1 6 0 m l 以下，由于c o d 偏高，造成b o d 5 c o d 比值偏小，污水的可生化性较差，为实 际的处理带来困难。 h c r 工艺( h i 曲p e r f o m a n c ec o n l p a c tr e a c t o r ) 是德国克劳斯塔尔( c 1 卸s t h a l ) 工业大学物相传递研究所于2 0 世纪8 0 年代发明的，是第三代生物反应器。由于 该反应器采用高速射流曝气，具有深井曝气和流化床的特点。h c r 通过提高传 质速率，以高充氧能力和高污泥活性来满足短时间内快速降解有机物的要求，从 而实现高效的目的；其氧的转移率高，反应器的容积负荷大，水力停留时间短， 浙江工业大学在职t 程硕十学位论文第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 是一种高效好氧生物处理方法。h c r 工艺流程见下图3 1 。 图3 lh c r 工艺流程图 h c r 系统主要包括：集成反应器、两相喷头、沉淀池以及配套的管路和水 泵等。集成反应器为圆形容器，其外筒两端被封闭，连接着各种管道；内筒两端 开口，两相喷头安装在反应器上部的正中心。循环水泵提升高压水流经喷头射入 反应器，由于负压作用同时吸入大量空气。水流和气流的共同作用又使喷头下方 形成高速紊流剪切区，把吸入的气体分散成细小的气泡。富含溶解氧的混合污水 经导流筒达到反应器底部后，又向上返流形成环流，再经剪切向下射流，如此循 环往复运行。于是，污水被反复充氧，气泡和微生物菌团被不断剪切细化，并形 成致密细小的絮凝体。 该工艺的生物反应器的高径比较大，由于h c r 为完全混合型反应器，加上 高浓度污泥的协同作用，使进水量和浓度的大幅度波动得以充分缓和，毒害性物 质也得到稀释，从而有效提高了h c r 系统的抗冲击负荷能力【1 3 】。h c r 系统的反 应效率较常规活性污泥法大大提高，接近到纯氧曝气的水平，根据挪威克瓦纳公 司提供的数据【1 4 】，h c r 的容积负荷可达5 0 一7 0 蛞 c o d m 3 d ，是常规活性污泥 法的1 0 3 0 倍，反应时间为1 2 小时，是常规活性污泥法1 2 1 4 ，污泥负荷可达 5 1 0k g 【c o d 瓜g m l s s 】，是常规活性污泥法的2 3 倍，因此h c r 系统的反应体 积仅为常规活性污泥法的1 5 0 1 3 0 。一般h c r 工艺所产生的剩余污泥量为 0 15 o 2k g s s k g b o d 】，比其他好氧方法平均减少4 0 左右，从而大大减少了 污泥处理量。h c r 工艺已在德国、挪威、法国和加拿大等国家应用于造纸废水、 酵母生产废水、屠宰废水、化工废水的处理【1 5 】。拉维克市雀斯科夫锐兹公司 ( t r e s c h o w f r i t z e ，l a i k ) 的半化学纸浆废液，c o d 浓度高达2 0 0 0 0 m l ，采用h c r 工艺处理，容积负荷为8 0 蝇 c o d ( m 3 d ) ，c o d 去除率达到7 0 ，废水中含有 浙江工业大学在职工程硕士学位论文第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 过氧漂白污水，其剩余污泥产率约为o 2 埏 s s 瓜g c o d 1 6 】。 由该工艺的工作原理可知，h c r 的主要特点是： ( 1 ) 系统占地少，基建费用低。h c r 系统占地一般很少，其原因主要有三： 一是系统设计紧凑，结构合理，减少了占地；二是反应器高径比大，部分被埋在 地下，有效地利用了垂向空间，减少了平面上的占地；三是所需水力停留时间很 短，容积负荷和污泥负荷都很高，减少了反应器的体积合理集成设计、少占地是 减少基建投资的主要因素，反应器和沉淀池的容积小，又节省土建投资或设备制 造费用【1 7 】。 ( 2 ) 空气氧转化利用率高，容积负荷和污泥负荷高。h c r 工艺的曝气方式 采用射流扩散式，并通过垂向循环混合，使溶解氧达到最大值，这一过程实际上 吸取了深井曝气依靠压头溶氧的优点。高速喷射形成紊流水力剪切，使气泡高度 细化并均匀分散，决定了该方法对空气氧的转化利用率高。 ( 3 ) 足够的溶解氧是保证好氧生物处理系统高负荷运行的条件，这也是 h c r 工艺的优势所在。一般情况下，h c r 系统的污泥浓度在1 0 l 左右，最高 可超过2 0 l 。反应器中生物量之大，决定了其负荷值必然耐1 7 1 。 ( 4 ) 固液分离效果好，剩余污泥量较少。h c r 工艺混合污水中的微生物菌 团颗粒小，其沉降性能好，这是其显著特点之一，污泥在沉淀池中的停留时间一 般只需要4 0 1 1 1 i n 左右。该工艺每降解l k g b o d 所产生的剩余污泥量，比其他好 氧方法平均减少4 0 左右，从而大大减少了污泥处理量。 ( 5 ) 系统操作简便灵活，处理效果有保障。h c r 系统的反应器循环水量、 补充曝气量、污泥回流量等都可以根据需要进行调节，便于选择最佳的组合效果。 h c r 工艺虽然有许多优点，但也有一些不能克服的缺点，h c r 反应塔对氨 氮的平均去除率较低，对t n 基本没有去除，而t p 的去除主要通过投加聚合氯 化铝固化，经沉淀排泥带走；运行费用高，管理难度大；反应塔的能耗较高( 电 耗为3 0 3 6 0 k w l l d ，污水处理量约为6 7 万吨日) ，约占全厂运行能耗的6 0 ， 与c o d 的去除率不成比例，效率低。为改善活性污泥的沉降性能，保障出水水 质，在二沉池前投加聚合氯化铝，但出水c o d 仍在7 0 1 0 0 m l 波动；如果活 性污泥中凝聚性良好的菌胶团被破坏或破碎，污泥沉降性能变差，泥水分离效果 不好，也会造成出水s s 超标。 1 9 浙江工业大学在职工程硕上学位论文第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 3 2 原有工艺进出水水质分析 根据萧山污水处理厂报表，2 0 0 6 年1 8 月进出水水质平均值及平均去除率见 表3 3 、3 - 4 ，3 5 。 表3 32 0 0 6 年l - 8 月平均进水水质情况 进水( m g l ) 月份 c o d c r b o d 。s s 氨氮总磷 14 4 l9 9 22 2 91 55 3 4 23 6 11 0 31 6 42 3 14 1 7 35 l o 3 1 3 5 82 7 52 2 16 1 45 1 41 6 9 73 3 52 1 29 2 6 54 5 4 1 5 13 0 21 65 4 6 64 7 51 0 23 2 71 3 45 4 73 7 7 11 72 3 51 62 8 3 83 8 27 3 52 2 82 0 93 3 7 平均值 4 3 9 31 1 8 92 6 1 91 8 5 5 2 表3 - 42 0 0 6 年1 8 月平均出水水质情况 出水( 呲) 月份 c o d c r b o d ；s s氨氮总磷 l8 2 61 0 0 33 41 1 5o 3 6 29 8 55 83 31 8 81 0 2 39 9 792 1 51 8 70 7 49 0 39 41 61 8 31 3 59 1 8 1 3 3 7 3 21 2 4o 9 l 68 2 27 72 11 1 70 3 9 7 6 7 5 8 5 52 11 6 40 2 9 88 2 87 1 71 71 7 70 3 8 平均值 8 6 98 8 82 4 41 5 70 6 7 原h c r 污水处理工艺月平均处理水量约为6 7 万m 3 d ，月平均进水指标 b o d 5 c o d = 1 1 8 9 4 3 9 3 = 0 2 7 0 3 ，可见进水水质可生化性较差，由表3 4 数据 看出，按理论每克s s 含b o do 5 9 计算，出水s s 和出水b o d 数值与理论不相 符合，这可能有以下原因导致：一是出水s s 中的无机成分含量较高，二是数据 2 0 浙江t 业大学在职工程硕士学位论文第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 测试过程中出现误差。 表3 52 0 0 6 年1 8 月平均总去除率情况 出水( ) 月份 c o d c r b o d 。s s 氨氮总磷 17 9 98 9 8 8 2 6 2 2 9 9 3 3 27 2 19 2 77 7 72 1 57 0 3 38 0 5 9 3 4 9 2 2 1 5 38 9 1 4 8 1 49 4 19 3 91 3 98 6 3 57 8 48 7 48 7 4 2 3 38 3 3 6 8 0 89 2 39 1 21 2 29 2 8 77 9 59 2 58 5 0 o 58 9 8 8 7 4 38 5 08 9 91 5 38 8 7 平均值 7 8 3 69 0 98 7 5 1 5 68 6 7 由表3 - 4 可知，c o d 的出水平均值略大于8 5 m l ，基本达到了原设计出水 标准，使c o d 浓度出水偏高的原因可能是污水的可生化性较差，系统中能使难 降解大分子有机物质水解成易生化处理的小分子物质的生物较少，生物量的不足 限制了反应池对污染物的降解。 按城镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 中一级b 标准限 值要求，出水s s 2 0 吲l ，但h c r 工艺中s s 出水上下波动较大，分析其原因 是h c r 循环泵经过喷嘴的高速射流，将活性污泥中含有的大量具有生物活性、 凝聚性良好、沉降性能良好的絮状菌胶团打碎，造成活性污泥的絮凝性和沉降性 能变差，致使泥水分离效果不好，造成出水s s 超标。 国内外的h c r 工艺在实际应用过程中也出现类似问题，除上述的高速射流 破坏絮凝和沉降的缺点之外，该工艺在处理某些工业废水时由于在反应器中溶解 氧浓度高，氧分压高，导致泥水混合液进入二沉池后，微小的气泡重新被释放并 裹挟小颗粒的污泥上升，一方面影响污泥在二沉池的沉淀效果；另一方面也会导 致二沉池池面出现大量浮沫，使出水水质变型1 7 1 。 原设计出水标准并未对氨氮和总磷作要求，但根据表3 4 中数据可知，原工 艺中氨氮出水没有达到城镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 中一级b 标准限值。原因是h c r 反应塔设计平均时水力停留时间只有0 8 h ，水 力停留时间明显不足。另一方面，萧山区污水厂实际运行控制的泥龄为3 5 d ，低 2 l 学位论文 第三章萧山污水处理厂原有处理工艺特点分析 天，硝化菌难以大量繁衍和生存，这样很难保证硝化菌的数 率的下降。 氯化铝的情况下，总磷的出水可达到标准t p 1 2 时的控制指标，括号内数值为水温1 2 时的控制指标。 浙江工业大学在职工程硕上学位论文第四章萧山污水处理厂改建工程处理工艺 4 2 适合本改建工程的处理工艺选择 4 2 1 国内外污水生物脱氮除磷工艺介绍 4 2 1 1 生物倍增工艺 生物倍增污水处理工艺是德国恩格拜环保技术公司在3 0 多年的科学研究和 实践经验基础上开发的一项先进的污水处理技术。生物倍增工艺主要是通过采用 德国恩格拜公司研发的b i o d o p p 曝气系统、b i o - d o p p 固定床、以及b i o d o p p 快速澄清装置等。将生物脱氮除磷、氧化去除有机物、污泥硝化稳定等各种不同 工艺步骤放在同一反应池内同时进行【1 9 】。 ( 1 ) 生物倍增工艺原理 b i o - d o p p 曝气器是b i o - d o p p 工艺的关键装置之一，b i o d o p p 曝气器是一种 大面积细小气泡曝气装置，其产生的细小气泡在反应池内停留时间比常规曝气法 高出两倍以上，同时不会出现气泡聚结现象。该装置主要由防堵塞的细长多孔软 管组成，一条长1 0 0 m 的软管均匀曝气面积可达l o m 2 。在反应池一侧铺设压缩 空气供应管，若发生软管堵塞现象，关闭打开压缩空气供应管道的阀门即可清 洗软管，无需中断污水处理工艺。 b i o d o p p 固定床是曝气软管的导向装置，主要作用是保证固定床可控范围 内曝气能够均匀分配，运行过程中，b i o d o p p 曝气器和b i o - d o p p 固定床在反应 池内形成均匀间格，细小气泡均匀地通过固定床的槽沟，向上流动的细小气泡不 断更新于水流的接触面，使反应池内气体交换达到理想程度。b i o d o p p 快速澄 清器组合能够浓缩池中悬浮的活性污泥，是处理性能达到常规工艺的两倍。组合 内特别设计的槽沟构造改善了对向上流动的水流到过滤效果，使出水具有良好的 澄清度。 b i o d o p p 工艺把现有污水生物处理工艺的优点理想地结合起来，该工艺的 最大特点是把功能微生物去除过程全都集中在一个单一池内协同进行，通过对池 体进行特殊设计以实现污水曝气池生物处理及水泥分离( 相当于二沉池) 工艺过 程的要求。b i o d o p p 工艺的流程如图4 2 所示。 2 5 浙江工业人学在职工程硕士学位论文第p q 章萧山污水处理厂改建工程处理工艺 鼓厉【房 阿空芦 丁厂_ 匝暨匦一匦囹一匦巫堕一达标排放 l 脱水泵房l 一外运 图4 - 2b i o - d o p p 工艺流程简图 ( 2 ) 工艺特点： 可在低溶解氧条件下完成同步硝化反硝化反应，氮污染物去除效率高； 污泥产量少； 低溶氧条件下除磷效果良好； 运行高效、持续稳定； 单位污水处理能量消耗低； 投资费用低，占地面积省； 运行高效、安全稳定。 b i o d o p p 工艺与传统工艺相比，出水水质优良。生物倍增反应池出水指标 满足城镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) 的出水水质，正常情 况下能满足a 标准，特殊情况下( 如：水温1 0 以下) 亦能满足b 标准。 目前，该工艺在国内多应用于化工废水的处理。该工艺是否能适应我国市政 污水的特点，达到高于传统工艺的脱氮除磷效果，还有待工程实例的进一步探讨。 4 2 1 2a 2 o 工艺 该工艺由厌氧池、缺氧池、好氧池加沉淀池组成，工艺流程见下图4 3 。可 充分利用厂区内已有的构筑物，可将原h c r 处理系统中初沉池改造为厌氧池、 缺氧池，新建容积适宜的好氧池，减少新建构筑物及配套设施的数量，可减少占 地。 a 2 o 工艺是最经典的脱氮除磷处理工艺，几乎所有的生物脱氮除磷水处理 工艺都是在此工艺上发展起来的，其最明显的优势是工艺流程短，占地较少，脱 氮除磷效率高。 2 6 浙江工业大学在职工程硕士学位论文第四章萧山污水处理厂改建工程处理工艺 混合液回流( 1 0 0 3 0 0 ) 峰匦压一 图4 3a 2 o 工艺流程图 污水首先进入厌氧池、兼性厌氧的发酵细菌将污水中大分子有机物转化为小 分子发酵产物，聚磷细菌将菌体内积聚的聚磷盐分解。随后污水进入缺氧池，停 留时间可为o 5 1 o 小时，反硝化菌就进行反硝化以去除碳和氮。在厌氧池和缺 氧池都设有搅拌混合器，以防污泥的沉淀。接着污水进入曝气的好氧池，以去除 可降解的有机物，这时的聚磷细菌吸收周围环境中的溶解性磷，以聚磷盐的形式 在体内储存起来，最后进入沉淀池使泥水分离，排放出的剩余污泥的含磷量可达 到6 以上，泥龄以5 1 0 天为佳，整个系统b o d 去除率9 8 以上，总氮去除率 8 0 以上，总磷去除率9 5 以上【2 0 】【2 1 】【2 2 1 。 但a 2 o 工艺存在一定的缺陷性【2 3 】，比如： ( 1 ) 聚磷菌厌氧释磷后，先经过缺氧区再进入好氧区，而聚磷菌在缺氧状态 下同时存在释磷和吸磷，由于环境限制，缺氧状态下的吸磷效率较低，当聚磷菌 进入好氧区时，在厌氧条件下形成的吸磷动力或聚磷菌胞内外磷浓度差已降低 了，影响到总释磷率。 ( 2 ) 回流污泥中的硝酸盐氮进入厌氧区，一方面会竞争性消耗释磷所需的低 级脂肪酸，一方面结合态氧的存在会导致聚磷菌吸磷，从而影响到总释磷。 ( 3 ) 由于缺氧区在厌氧区后，反硝化所需的碳源往往得不到充分满足，因而 影响了系统的脱氮效果，而反硝化脱氮效果越差，通过二沉池污泥回流到厌氧区 的硝酸盐氮浓度越高，除磷效果也越差，处理系统进入恶性循环。 4 2 1 3 水解+ a 2 o 工艺 本工程的c o d c ，浓度在较正常的城市污水范围内，但经过混凝沉淀处理后的 废水仍然残存一定量的高分子难降解有机物，可生化降解性较差，用常规的好氧 生物处理方法较难去除，出水不能保证达到排放标准。 大量研究和实践表明，对于c o d c ，浓度较高、生化性较差的工业或城市污水， 进行水解( 酸化) 处理，可明显提高出水b c 值，使得出水中溶解性的c o d 比 2 7 浙江工业大学在职工程硕士学位论文第四章萧山污水处理厂改建工程处理工艺 例提高，同时反应器内的污泥浓度起到了良好的截留水解作用，在有机物通过时 将其吸附截留，增加了有机物的停留时间，提高了难降解物质和不易降解物质的 可降解性，消除了难降解物质对后续生化处理的抑制性。 其次，水解酸化池水解后的溶解性c o d 和b o d 5 数量增多，可生化性强， 利于后续好氧处理，后续需氧量也大大降低，降低了后续运行费用。在水解酸化 过程中，有机物的降解会产生部分的有机酸，可以中和废水中的碱性物质，降低 废水的p h 值。 根据萧山污水处理厂改建工程的特点及目前所普遍应用的厌氧水解的方式， 认为水解酸化+ a 2 o 工艺也是可选择的工艺组合。萧山污水处理工程的水解酸化 池采用厌氧接触法。 具体操作是可在原初沉池前新建水解酸化池，在池内安装高效厌氧填料。水 解池停留时间一般为5 小时左右，同时，为增强水解酸化池的处理效果，在水解 池的底部设置混合搅拌器，进行搅拌、推流，使泥、水混合均匀。在水解池后需 要新增厌氧池及好氧处理设施，合理利用原h c r 工艺初沉池和h c r 反应塔及其 附属设施，将其改造成为缺氧池。与前面方案相比，此工艺增加了投资费用和运 行管理的难度。 4 2 1 4 倒置a 2 o 工艺 缺氧区厌氧区好氧区( a 2 a i o ) 形式的倒置a 2 o 工艺是由张波博士首先 提出的，工艺简图见图4 4 。经过多人多年系统的试验研究和生产规模的运行结 果证明了其可行性，它与传统方法相比具有的优点如下： ( 1 ) 缺氧区位于工艺系统首端，优先满足反硝化碳源需求，强化了处理系 统的脱氮功能； ( 2 ) 所有的回流污泥全部经过完整的厌氧释磷与好氧吸磷过程，具有“群 体效应，同时聚磷菌经过厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境，其在 厌氧状态下形成的吸磷动力可以得到充分利用，提高了处理系统的除磷能力【2 4 】； ( 3 ) 通过缩短初沉池停留时间，不仅增加了系统脱氮除磷所需的碳源，而 且提高了处理系统内的污泥浓度，强化了好氧区内的同步反硝化作用，进一步缓 解了处理系统内的碳源矛盾，提高了处理系统的脱氮除磷效率【2 5 】； ( 4 ) 将常规a 2 o 工艺的混合液回流系统与污泥回流系统合二为一组成了唯 浙江工业人学在职工程硕士学位论文第四章萧山污水处理厂改建t 程处理t 艺 一的污泥回流系统，工艺流程简捷，运行管理方便，占地面积减少； ( 5 ) 与常规a 2 o 工艺相比，倒置a 2 o 工艺的流程形式和规模要求与传统 法工艺更为接近，在老厂改造方面更具推广优势； 进水 4 2 2 工艺比选分析 图4 _ 4 倒置a 2 o 工艺流程简图 表4 3 四种方案比较分析表 一出水 余污泥 一 工艺方案优点缺点 b i o d o p p 占地面积小、工程投资低、污泥产少、能耗低；是