（环境工程专业论文）崇州市城市污水处理厂运行效果评估及技术改造方案研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 水资源是全球最重要的资源，是维持人类生存和发展的最重要资源之一。污水处 理是采用各种方法将污水中所含的污染物分离出来一种净化过程，使其能够再次使用。 如今污水处理一般采用活性污泥法、氧化沟工艺、a o 工艺，a 2 o 工艺等。 崇州城市生活污水处理厂位于崇州市崇阳镇金鸡乡徐渡村，采用a 2 c 工艺( 即卡 鲁赛尔2 0 0 0 的改进型) 为二级生化处理主体工艺，总设计规模为日处理污水4 x 1 0 4 m 3 。 一期工程为日处理污水2 x 1 0 4 m 3 ，各项设施运转正常，一期工程污水出水达到城镇污 水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 一级b 标准。 随着环境压力的不断增大，国家对排污企业的要求也越来越严格。根据国家环 境保护“十一五”规划( 国发( 2 0 0 7 ) 3 7 号) ，在2 0 0 7 年，四川省发布了关于加强四 j i i 省地表水水域环境功能划类管理工作的意见的通知( 川办函1 2 0 0 7 3 5 6 号) ，通知 中明确规定重点流域新建的城镇污水处理厂排水必须执行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 ) 一级a 标准。其中，岷江干流( 成都一宜宾段) 及其支流 都属于文件规定的重点流域。因此崇州市城市生活污水处理厂一期的升级改造工程已 经迫在眉睫。 论文以崇州城市生活污水处理厂一期工程的氧化沟工艺为实例，通过对氧化沟工 艺的分析，从工艺、技术、经济角度，分析现有工艺存在的问题：氧化沟内流速过慢， 造成污泥沉积、水力停留时间变短、脱氮除磷效果变差；污水中s s 较高，造成二沉池 处理效果不稳定：污泥脱水工段进水含水率太高，污泥脱水能力降低。 论文通过分析，采用改动最少，经济最省的方式，对a 2 c 卡鲁塞尔氧化沟流速、 s s 控制、储泥池进行技术改造：将a 2 c 卡鲁塞尔氧化沟流速由原有的o 1 m s 提高至 o 3 m s ；增设纤维转盘滤池进一步过滤出污水中的s s ；将储泥池的进泥方式由自流改 为压力输送，从而使污水处理厂能够完成提标升级改造，污水排放能够稳定达到城 镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) 中的一级a 标准。 论文研究表明，卡鲁赛尔2 0 0 0 的改进型氧化沟沟内水体流速应不小于0 3 m s ，否 则会造成污泥沉淀，影响脱氮除磷效果；储泥池进泥方式改为压力输送，可控制地输 送剩余污泥，保证氧化沟的生化处理效果；对s s 采用纤维转盘滤池，过滤出悬浮物， 可确保污水达标排放。 关键词：污水处理；氧化沟：崇州市城市污水处理厂；技术改造；效果评估 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t t h ew a t e rr e s o u r c ei sac r u c i a ln a t u r a lr e s o u r c eo nt h ee a r t h ，a n di ti sa l s ot h em o s t i m p o r t a n tr e s o u r c e st os u s t a i nt h es u r v i v a la n dd e v e l o p m e n to f t h eh u m a nb e i n g s i no r d e rt o r e u s et h ew a t e r , t h ew a s t ew a t e rt r e a t m e n ti sap u r i f i c a t i o np r o c e s so fs e p a r a t i n gp o l l u t a n t s f r o mt h ew a t e rb yu s i n gv a r i o u sm e t h o d s i nn o w d a y s ，m o r ea n dm o r ea d v a n c e dt e c h n o l o g y h a sb e e na p p l i e di n t oe n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n s ，s u c ha sa c t i v a t e ds l u d g e ，o x i d a t i o nd i t c h , a oa n da 2 p t h e m u n i c 硒a ls e w a g et r e a t m e n tp l a n t ( m s t p ) o fc h o n g z h o u i sl o c a t e di nc h o n g y a n g t o w n ，c h o n g z h o uc i t y , a n dn o r t h w e s to f s i c h u a np r o v i n c e t h eu l t i m a t ed e s i g nc a p a c i t yi s 4 x10 4 m 3 do ft h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n t ( 2 xl0 4 m 3 df o rt h ef i r s t s t a g ep r o j e c t ) t h ec o r e t e c h n i q u ea p p l i e di nt h i sc a s ei sa 2 c ( m o d i f i e df r o mc a r r o u s e l2 0 0 0 ) ，a n dt h eq u a l i t yo f f i n a le m u e n tc a nr e a c ht h en a t i o n a ls t a n d a r d( g b18 918 - - 2 0 0 2 ) l e v e l1g r a d eb w i t ht h eg r o w i n ge n v i r o n m e n t a lp r e s s u r e ，c h i n ah a sl a u n c h e das e r i o u so fa c t st os t r i c t a n dr e g u l a t et h ep o l l u t i o ne n t e r p r i s e s a c c o r d i n gt ot h e t h e e l e v e n t hf i v e - y e a r s p l a n n i n g t h ev o l u m eo fs t a t ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ) ) ，s i c h u a np r o v i n c el o c a l l yi s s u e d t h e n o t i c eo ns t r e n g t h e nt h em a n a g e m e n to fa q u a t i ce n v i r o n m e n tf u n c t i o n a lc l a s s i f i c a t i o n f o rs u r f a c ew a t e r si ns i c h u a np r o v i n c e ) ) t h a tr e g u l a t e da 1 1t h en e w l yc o n s t r u c t e dw a s t e w a t e r t r e a t m e n tp l a n ta d j a c e n tt ot h ek e yw a t e r s h e dm u s tf o l l o w e dt h en a t i o n a ls t a n d a r do f ( ( d i s c h a r g es t a n d a r do fp o l l u t a n t sf o rm u n i c i p a ls e w a g et r e a t m e n tp l a n t ) ) l e v e l1 g r a d ea h o w e v e r , t h em a i ns t r e a mo fm i n j i a n gr i v e rw a si n c l u d e di nt h ea r e ao fk e yd r a i n a g eb a s i n s ot h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n tw a so nt h eu t m o s tu r g e n c yt h a tu p g r a d e da n di m p r o v e d t h ef i r s ts t a g ep r o je c t t h i st h e s i si sd i s c u s s e dac a s eo nt h eo x i d a t i o nd i t c hp r o c e s si nt h e1 吼s t a g ep r o j e c to f m w t po fc h o n g z h o uc i t y i tw a sa n a l y z e dt h ep r o b l e m so ft h ec u r r e n tp r o c e d u r ef r o mt h e p r o c e s s ，t e c h n o l o g i c a la n de c o n o m i ca s p e c t s ，a n dw h i c hw a ss h o w n a sf o l l o w s ： f l o wr a t ei sv e r ys l o wt oc a u s et h es e d i m e n t a t i o no fs l u d g e , s h o r th y d r a u l i c r e t e n t i o nt i m ea n df l u c t u a t i o no fd e n i t r i f i c a t i o ne f f e c t h i 曲s sc o n t e n tt oc a u s et h ev a r i a t i o no fs e c o n ds e d i m e n t a t i o nt a n k w a t e rm o i s t u r ec o n t e n t so ft h es l u d g ed e w a t e r i n gs e c t i o na r ct o oh i g ht h a tr e s u l t e d i nt h er e d u c i n go fs l u d g ed e w a t e r i n gc a p a c i t y s e v e r a lr e n o v a t i o ns c h e m ea n de x p e r i m e n t sh a v eb e e na l s op r o p o s e dp r a c t i c a l l ya n d 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 e c o n o m i c a l l yi nt h i st h e s i s ：a d j u s tt h eo x i d a t i o nd i t c hf l o wr a t e 丘0 m0 1m si n c r e a s e dt o 0 3m s ；s e ta d d i t i o n a lf i b e rt u r n t a b l ef i l t e r st of u r t h e rf i l t e rt h es ss e w a g e ；u s i n gt h ep u m p t ot r a n s p o r tt h es l u d g et os l u d g es t o r a g et a n kr e p l a c e dg r a v i t ys i n k i n gp r o c e s s a n dt h e r e s u l t sa r ea p p r e c i a b l et om e e tw i t ht h er e q u i r e m e n tu n d e rt h en a t i o n a ls t a n d a r dr e g u l a t i o n s f i n a l l y , t h er e s u l t sa f t e rr e n o v a t i n ga r es h o w na ss h o w na sb e l o w ： t h ef l o wr a t es h o u l db eh i g h e rt h a n0 3 m si nt h ec a r r o u s e l2 0 0 0o x i d a t i o nd i t c ho r t h a tc o u l dr e s u l t e di ns l u d g ed e p o s i t i o n c h a n g et h ep r e s s u r et r a n s p o r tp a t h w a yi np l a c et og r a v i t yc a nt r a n s p o r tt h er e m a i n s l u d g ea n db i o l o g i c a lt r e a t m e n tc o n t r o l l a b l ya n de f f e c t i v e l y a d daf i b e rr o t a r y - f i l t e rt of i l t r a t et h es st oe n s u r et h ee f f l u e n tr e a c ht h en a t i o n a l s t a n d a r df o rw a s t e w a t e rd i s c h a r g e k e y w o r d s ：w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ；o x i d a t i o nd i t c h ；m u n i c i p a ls e w a g et r e a t m e n tp l a n to f c h o n g z h o uc i t y ；t e c h n o l o g i c a lr e n o v a t i o n ；a s s e s s m e n t 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 研究背景 第1 章绪论 水是维持全人类社会及生态系统生存与发展的控制性资源之一，是全世界战略性 的经济资源，是国家综合国力的组成部分。 污水，通常指受一定污染的、来自生活和生产的废弃水。污水主要有生活污水和 工业废水。污水的主要污染物有病原体污染物，耗氧污染物，植物营养物，有毒污染 物等。 生活污水，通常是指人类在生活、生产过程中使用新鲜水后被污染的水。生活污 水的水质、水量与季节的变化有关，随着雨季用水量增加，污染物的浓度相应较低， 旱季用水量减少，污染物的浓度就相应较高。生活污水通常不含有毒有害物质，但是 由于含有大量的病原体、寄生虫卵等有机物，具有适合细菌等生物繁殖的条件，从卫 生健康的角度看对公众有一定的危害性。 工业废水是指人类在进行工业生产、矿产开采等生产性活动中使用新鲜水后所排 放的废水总称。工业废水可细分为生产污水与生产废水两大类。 生产过程中由于工艺的不同，且不同的生产原材料、半成品或者成品中所含污染 物所直接污染产生的废水，为生产污水。生产污水也包括热污染( 在工业生产活动过 程中产生的，温度超过6 0 的热水) 。 生产废水是在工业生产活动过程中形成，但不直接参与生产过程中，没有被生产 过程所需的原材料、生产的半成品或成品中所含污染物所污染，或者只是温度未上涨 的水，生产废水的水污染较轻。 生产污水通常需要进行深度的净化处理达相应标准后排放；生产废水由于污染较 轻，通常不需要进行净化处理或仅需做类似冷却处理的简单处理。城市污水为生活污 水与工业废水的混合污水 我国是淡水资源缺乏的国家之一，虽然地表水径流总量居世界第6 ，但人均经流量 仅为世界人均的1 4 ，名列世界第8 8 位，已被联合国列为1 3 个贫水国家之一【l 】。造成 我国水资源严重不足还有非常重要的原因是：伴随着我国经济的发展、人口的增长和 人民生活水平的提高，水资源的需求量急剧增加，同时由于大量工业废水和生活污水 未经处理直接排入江、河、湖、海而使水体污染日益严重，水质明显下降，相对可以 利用的水资源量减少，水资源供需矛盾日趋尖锐。据对我国5 3 2 条河流的调查，当中 有8 2 的河流受到不同程度的污染，有4 2 的城市饮用水源受到严重污染，农村有 7 0 饮用水不符合卫生标准，在许多地方，水资源已经成为制约国民经济发展的瓶颈【z j 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 此外，在我国，水资源分布极不平衡，因而必须从流域水资源的整体性出发，考 察流域内自然条件与社会、经济、生态环境的制约和联系，强化流域水资源统一规划 管理的机制。因此，水污染防治应该站在流域级的高度，结合流域内各单元的具体特 征，采取严格的管理措施和技术措施，这是我国水污染防治的基本出发点【3 0 5 】。 污水处理厂是人工治理污水的场所。它可将生产、生活过程中产生的污( 废) 水， 经过合理的工艺处理，降低污( 废) 水的污染物浓度，使不能达到排放标准的污( 废) 水达到相应的排放标准要求，满足区域的水环境容量要求，满足区域水环境功能，净 化废水。污水处理厂一般可分为城市污水集中处理厂和分散式污水处理厂，处理后的 废水排入城市污水管道或排入附近的地表水体中。如区域水资源缺乏，可提高污水处 理深度，提高出水水质，建设污水回用系统以实现污水循环使用。污水处理长的处理 方法一般包括物理法、化学法及生物法，通常是将各种常用的方法或者对特别的污水 采用的特殊办法，采用经济合理、技术先进、费用较省的优化组合而成。污水处理的 设计必须坚持目前国家现行的法律法规、各项建设原则及方针政策。因此，污水处理 厂的处理，可能是一级处理、二级处理、三级处理或者更先进的深度处理。污水处理 厂的设计包括污水处理不同的处理单元构筑物，配套的附属建筑物，平面的管道设计 和道路的高程、绿化、综合管线、工厂的供水和排水、污泥处置方式及污水处理系统 自动化管理设计，以确保污水处理厂实现稳定的达标排放，满足设计要求，便于操作 和管理，技术成熟先进，投资省，运行费用低等各种要求。 1 2 污水处理国内外研究进展 城市污水处理设施是水资源保护和现代化城市经济发展不可缺少的组成部分。国 外经济发达的国家于1 9 世纪以来，投以大量的资金兴建污水处理厂。各国政府对污水 处理的工作极为重视，并从法律上给予保证，并不断拓展新技术，使城市的污水处理 事业得以迅速发展。城市污水处理厂在发达国家已有了较成熟的经验。如英国、芬兰、 德国、荷兰等欧洲国家己投入巨资对城市水污染进行了治理；日本、美国、新加坡、 澳大利亚等国也对城市污水处理给予了较大的投资，特别是新加坡采取经济与环境协 调发展的正常，并没有走先污染后治理的道路，使国家不仅在经济上进入了发达国家 的行列，而且成为了一个蓝天碧水、绿树成荫、环境优美的国家。 目前，中国是在一个城市污水处理大兴发展时期，特别是国家西部大开发战略的 实施，我国的中部和西部环境和生态保护已经提上首要议程。国外污水处理已经走过 了几十年甚至上百年，积累了很多宝贵的经验，对中国正在开展的污水处理事业具有 重要的参考价值。 1 2 1国外的研究进展 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 1 9 世纪以来，国外经济发达的国家相继出现了环境污染的问题，许多国家河流水 域解氧能力降低，水生物减少。由于环境的污染，环境恶化，人民发病率增加，政府 认识到加强污水处理的必要性，并投以大量的资金兴建污水处理厂。 美国是目前世界上污水处理厂最多的国家，共有污水处理厂6 0 0 0 0 余座，平均5 0 0 0 人有1 座污水处理厂，其中，7 8 为二级生物处理厂；英国约有污水处理厂8 0 0 0 座， 平均7 0 0 0 人有l 座，几乎全是二级生物处理厂；日本约有污水处理厂6 3 0 座，平均2 0 万人有1 座，其中9 8 6 都为二级处理厂及高级处理厂；瑞典约有污水处理厂1 8 0 0 余 座，是目前污水处理设施最普及的国家之一，下水管普及率9 9 以上，平均5 0 0 0 人就 有1 座污水处理厂，其中9 1 为二级生物处理厂。 根据国外发达国家的经验表明，大力兴建污水处理厂对改善水环境起了很大的作 用。美国7 0 0 0 多条河流的水质得到了明显的改善；日本过去不符合环境标准的水域， 已由1 9 7 1 年的0 6 下降至1 9 8 0 年的0 0 5 ；欧洲莱茵河的有机污染已得到基本控制， 部分河段的水质明显有了改善；英国泰晤士河绝技的鱼群又重新出现，目前鱼种已达 到1 9 9 种。 1 、近期国外污水处理厂的主要建设特点为： 1 ) 、趋于集中处理方式 目前，国外对城市生产、生活污( 废) 水普遍采取的处理方式为集中处理，也就 是说，大型化集中处理。结合不同的城市布局、地理水文、发展规划等进行合理规划、 集中处理，不仅能保证建设资金的有效使用率，降低处理能耗，而且有利于区域或流 域水污染的协调管理及水体自净容量的充分利用。如位于英国伦敦市东部泰晤士河北 岸的贝克顿污水处理厂，是当前英国和欧洲共同体的最大污水处理厂，其规模在当今 世界上也是屈指可数的，它主要承担泰晤士河北岸3 0 0 平方公里范围内的工业污水和 伦敦市2 4 0 万人口的生活污水处理，日处理能力达2 4 0 万吨【6 】。 2 ) 、分期建设 国外污水处理厂均是按照环境治理的要求和城市发展的规模逐步分期建设的。这 不仅体现在污水处理厂的数量和规模方面，还体现在污水处理的等级和工艺类型方面。 污水处理厂的分期建设有助于缓解水污染和环境造成的巨大压力和政府的投资压力， 有利于国民经济的可持续发展1 6 。 污水处理厂的分期建设可缓解城市水污染的压力，还能为城市筹措资金提供了时 间，有利于城市经济的可持续发展。 3 ) 、污水处理设施投资 城市污水处理厂的建设最大问题是投资。国外对污水处理厂的建设投资都比较庞 大，日本、英国、美国等7 0 年代和8 0 年代在污水处理方面的投资分别占国民生产总 值的o 2 9 0 8 8 。而我国仅为0 0 0 3 左右，差距十分明显。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第4 页 2 、国外城市污水处理的工艺技术状况 污水处理工艺是污水处理厂的核心部分。污水处理工艺与很多因素有关，如进出 水水质要求、处理量、投资大小等，甚至还与当地的气候有关。污水处理的工艺有很 多，但在大多数情况下，国外污水处理厂仍然采用的是活性污泥法，其他一些低成本 的处理方法，如土地处理和氧化塘法也有所应用。污水处理的等级已从二级处理向三 级处理发展，特别是随着水资源的日益断球，城市污水的回用技术越来越受到各国重 视。 在国外，采用活性污泥法处理污水已经有悠久的历史，同时还衍生出了多种多样 的活性污泥法技术。除普通的活性污泥法以外，还有氧化沟工艺、a o 工艺，a z p 工 艺等。市政污水处理的方法没有改变，在过去3 0 多年来大多采用的是活性污泥法。 3 、国外城市污水处理的发展与展望 随着人类对环境质量要求的提高，国外城市污水处理厂的发展方向如下： 1 ) 污水处理普及率更高 国外城市在为污水处理普及率达1 0 0 而努力，部分国外城市如日本东京已完成了 城市生活污水处理率1 0 0 。 2 ) 推广能耗低性能高的污水处理工艺 如今，大多数国家污水处理工艺采用的活性污泥法，其效果好，但是投资较大， 能耗较高，虽然今后相当长一段时间内，将采用该方法，但是应致力于发展一些投资 低、能耗低、且与生态处理相结合的具有深度处理功能的处理工艺。 3 ) 多功能的污水处理技术 随着城市的发展，城市用水的供需越来越大，污水处理厂不仅要承担控制污水的 任务，还要承担解决城市水资源短缺的任务，污水处理回用需求也越来越大。发展更 高效的污水处理技术，增加污水处理回用量，对解决城市水资源短缺可产生有利影响。 1 2 2 国内研究进展 随着我国城市建设的发展和城市化进程的加快，城市水污染的问题日益严重，城 市污水处理己成为当前我围水污染治理的重点。长期以来，我国城市基础设施的发展 于人口、资源、环境和工业建设不协调，导致基础设施长期超负荷承载。全国绝大多 数城市的污水处理能力远远满足不了实际需要m 。 1 、我国污水处理现状 国内的城市污水处理始于1 9 2 1 年。上海首先建立了北区污水处理厂，又于1 9 2 6 年建了西区和东区污水处理厂，总处理能力为4 x 1 0 4 m 3 d 。近年来，随着经济的发展， 水污染控制所面临的问题也越来越严重，目前不仅城市在建污水处理厂，有些郊县也 在建污水处理厂。如上海市嘉定县的污水处理厂已投入运行十几年了，上海市青浦徐 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 泾镇、河南省汝州市、重庆市渝北区、浙江省的多个郊县等几十个污水处理厂均已建 成运行。据2 0 1 0 年统计，全国城镇的污水处理了达到5 0 。 然而，同国外发达国家相比，我国的城市污水处理厂从数量、规模、普及率及自 动化程度上，都存在着较大的差距。按照城市污水污染控制技术政策的要求，城 区人口达5 0 万以上的城市，必须建立污水处理设施；在重点流域和水资源保护区，城 区人口在5 0 万以下的中小城市及村镇，应依据当地水污染控制要求，建设污水处理设 施。 目前，在发达国家大多采用最先进的计算机管理和自动化控制系统，以确保污水 处理厂的稳定长期达标排放，而中国在这方面仍是相对落后。我国城市污水处理厂未 来的发展方向也将是计算机管理和自动化控制系统。 2 、我国城市污水处理工艺 我国城市污水处理工艺技术研究从2 0 世纪7 0 年代末起步，现已经过3 0 年的不懈 努力，取得了较大的进展，同事也不断引进国外新的工艺技术。目前我国城市污水处 理采用的工艺主要为生物活性污泥法。生物活性污泥法有多种处理工艺，常用的工艺 方法有：刖。工艺、a 2 o 工艺、普通曝气法、a b ( 二段曝气法) 法、氧化沟工艺等。 我国采取的这些工艺，也是欧美等发达国家所采取的主导工艺技术，是较适合我国国 情、社会和经济发展情况的。 3 、我国城市污水处理的发展 1 ) 工业废水处理与城市污水合并处理 工业废水与城市污水是否合并处理，是多年争辩的老问题，在世界各国都存在， 而我国更为突出。工业废水与城市污水能否合并处理，关系到如何发挥投资效益，能 否使有效的资金用于更好的防治水污染的问题。多数人认为，应优先考虑工业废水与 城市污水合并处理，规定工业废水在厂内经过必要的预处理后，进入城市下水道，与 城市污水合并处理，这样可控制并处理容易造成的问题。 2 ) 城市污水再利用 污水经过深度处理后，可成为人们的第二水资源。污水经过处理不能得到合理的 使用，就会淡化污水处理的意义。中国水资源匮乏，拥有量在世界排名第1 2 1 位。实 践证明，来源较为可靠的再生水是第二水资源之一，但是人们对再生水的认识有偏见， 认为再生水是由污水经过处理后获得的，归根还是污水，所以不能得到重用，因此给 再生水利用渠道的开发造成了极大的困难。面对淡水资源的宝贵要求，人们重新认识 再生水，把再生水利用的渠道拓宽，要因地制宜根据需要确定利用途径。例如农业用水、 工业用水、市政、园林用水j 生活杂用水、城市二级河道景观用水、利用现有坑塘储 存再生水、地下水回灌溉用水等m 。 3 ) 建设环保型的污水处理厂 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 污水处理厂是减轻污染、造福于民的产业，建设污水处理厂首先要消除自身对环 境的污染，特别是随着环保法的健全，以及全民环保意识的增强，污水处理厂自身的 污染应引起高度的重视。城市污水处理厂的建设应从少到多，从低级到高级。结合我 国实际，尽量开发低耗、高效的处理技术，在财力、物力不充足的条件下，经济有效 地解决水污染防治问题。 最后，要提高污水产业技术装备的系列化、国产化、成套化水平。加快开发与国 外先进水平差距较大或国内急需的污水处理技术和产品，巩固和提高具有一定比较优 势、国内市场需求量大的技术和产品，依法淘汰设计不合理、高耗低效、性能落后的 产品和技术。 1 3 研究意义 目前，国内外城市污水处理厂大部分均采用一级、二级处理工艺。一级处理工艺 主要是利用物理方法，通过粗细格栅拦截、沉淀池沉淀等手段去除污水中大块悬浮物、 沙粒和其他物质。这种处理工艺均已成熟，没有太大的不同。二级处理工艺是利用生 化方法，主要通过微生物的生命的运动，以消除污水中的悬浮物，溶解有机物和废水 中的氮，磷和其他营养物质。目前，这种处理工艺有很多方面，总体而言，有代表性 的工艺为：传统活性污泥法、氧化沟、a o 法、a 2 o 工艺、c c a s 及s b r 工艺等。目 前，这些类型的技术在国外和我国都有实际应用。 随着经济水平的提高，城市人口、工业企业的数量和规模都在不断扩大，向水体 的排污量也不断增大；与此同时，人民群众对生活环境的要求也越来越高。统计分析 显示，2 0 0 7 年，我国城市污水处理厂处理能力为7 1 3 7 5 x 1 0 4 m 3 d ，符合国家二级排放 标准的污水生化处理能力为6 2 9 3 4 x 1 0 4 m 3 d ，还有8 4 4 1 1 0 4 r n 3 d 的一级和一级强化工 艺需要陆续改造。不但，一级和一级强化工艺的污水处理厂需要向更高排放标准进行 升级改造，二级生化处理的生活污水处理厂也有更高的要求，尤其是在重点流域及大 城市圈有条件的区域，城市生活污水处理厂都纷纷在进行改造，以达到更高排放标准。 根据四川省相关部门文件规定，从2 0 0 8 年起，四川省内新建设的城市生活污水处理厂 都必须按照( g b18 9 18 - 2 0 0 2 ) 一级a 标准进行设计，而已建成且执行排放标准低于该 标准的城市生活污水厂都应进行升级改造，以适应新标准要求。所以崇州市城市生活 污水处理厂一期工程技改项目也提到议事日程上来。 1 4研究内容 ( 1 ) 、查阅资料，了解氧化沟工艺发展过程、类别、主要技术参数、常见问题及 处理方式。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第7 页 ( 2 ) 、现场考察，实地收集崇州市污水处理厂一期工程现有的各种资料。资料包 括污水厂所在区域的自然环境概况、社会经济统计资料、污水厂一期工程的设计方案、 运行现状、监测资料等。 ( 3 ) 、分析崇州市污水处理厂一期工程现有工艺的可行可靠性，据此发现污水厂 不达标的问题所在。 ( 4 ) 、根据分析出的污水厂不达标问题，提出可靠的解决方案，并进行方案比选， 确定可行的工艺。 ( 5 ) 、根据改造的工艺进行出水水质监测验证该工艺是否能达标，并得出本文的 研究成果。 1 5本文研究思路和技术路线 在广泛学习国内相关法律法规、政策方针，广泛研读国际、国内相关文献资料， 系统掌握该领域前沿技术的基础上，从工艺技术角度探讨污水处理中氧化沟工艺存在 的问题。以崇州市城市生活污水处理厂一期工程为研究对象，分析污水处理现有工艺 不能达到一级a 标准的原因，为改善受纳水体水质，解决污水处理问题，进行提标升 级改造。本文具体技术路线图1 1 所示。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 l 方案实施后效果验证 上 得出结论 图1 1本文技术路线图 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 第2 章氧化沟技术的特点及发展前景 2 1 氧化沟技术介绍 1 9 5 3 年，帕斯维尔博士研发出氧化沟工艺。若干年来，氧化沟工艺经过了很多的 变化和改进，但其基本原理( 在简单的构筑物中长期曝气来实现污水处理) 从来没有 发生过变化。氧化沟工艺在二级生化污水处理技术中属于延时曝气活性污泥法。 2 2 氧化沟技术的发展历史 荷兰伏肖订最先将氧化沟工艺运用在污水处理厂，作为一种污水处理的工艺。它 将曝气、污泥稳定等处理过程集于一体，间歇运行，b o d 去除率达9 7 ，其运行稳定， 易于管理。这种类型的氧化沟因其设计者而命名为帕斯维尔( p a s v e e r ) 氧化沟【8 1 。 2 0 世纪6 0 年代以来，氧化沟处理技术在欧洲、北美、澳大利亚及南非等地迅速得 到了推广和应用。据有关资料介绍，2 0 世纪6 0 年代英国建成了3 0 0 多座采用氧化沟工 艺的污水处理厂。由于其运行效果稳定，在这一趋势的影响下，采用氧化沟工艺作为 主体工艺的城市污水厂所服务的人口大大增加。然而，由于氧化沟工艺具有占地面积 大的缺点，2 0 世纪6 0 年代末氧化沟工艺的污水处理厂应用数量呈下降趋势。 随着许多国家污水处理技术的发展和严格的法律法规，到了2 0 世纪7 0 年代初期， 氧化沟工艺又重新得到公众认可，并应用于污水处理厂中，特别是处理规模约 5 x 1 0 4 m 3 d 以下的污水处理厂。据不完全统计，到现在为止，氧化沟工艺运用于污水处 理厂在全世界已有了上千座，且多数集中在欧洲、北美一带。 我国从2 0 世纪8 0 年代开始进行氧化沟的研究和应用工作，但相比之下，这项技 术在我国的发展比较缓慢。 2 3 氧化沟的类别 目前在国际上较广泛使用的氧化沟主要有两大类。一类是帕斯维尔( p a s v e e r ) 型， 一类是卡鲁塞尔( c a r r o u s e l ) 型。帕斯维尔与卡鲁塞尔的主要区别在于曝气器的形式 和土建构造形式【引。 帕斯维尔型氧化沟的曝气器为圆柱形叶片转刷，卡鲁塞尔氧化沟的曝气器为倒伞 形表面曝气装置，其土建构筑物比帕斯维尔深些。帕斯维尔及卡鲁塞尔氧化沟土建构 造见图2 1 、2 2 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 图2 1帕斯维尔氧化沟平面示意图 气 图2 2 卡鲁塞尔氧化沟平面示意图 2 4 氧化沟工艺的主要技术参数 以上两种氧化沟采用的曝气器的设置首先应符合充氧量的计算，并且还应保证其 水体流速不小于0 3 m s ，以避免污泥沉降到水体底部，造成死泥，影响处理效果。帕 斯维尔氧化沟和卡鲁塞尔氧化沟处理污水的原理和主要技术参数大体上相同。 该工艺的主要技术参数如下： 一 ( 1 ) 有机物体积负荷 o 2 旬4 k gb o d s m d a y ( 2 ) 有机物污泥负荷 0 0 5 - 4 ) 15 k g b o d s v s s d a y ( 3 ) 水力停留时间 1 0 3 0 小时 ( 4 ) 污泥龄 1 0 3 0 日 ( 5 ) 活性污泥浓度( m l s s ) 2 0 0 0 - 3 0 0 0 m g l ( 6 ) 出水水质 b o d 5l o l s m g l 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 s s10 2 0 m g l n h 3 - n1 - 3 m g l i s 2 5 氧化沟的特点 2 5 1 氧化沟的工艺特点 l 、简化了预处理 氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法长，有机物可得到较彻底的去除， 排出的剩余污泥能得到高度稳定，因此氧化沟可不设初沉池，污泥也不需要进行厌氧 消化。 2 、占地面积少 由于在流程中可省略初沉池、污泥消化池，有时还可省略二沉池和污泥回流装置， 使污水厂总占地面积不仅没有增大，相反还可缩小。 3 、具有推流式流态的特征 氧化沟具有推流的特性，使得溶解氧浓度在沿池长方向形成浓度梯度，形成好氧、 缺氧和厌氧条件。通过对系统合理的设计与控制，可以取得较好的脱氮除磷效果。 4 、简化了工艺 将氧化沟和二沉池合建为一体式氧化沟，以及近年来发展的交替工作的氧化沟， 可不用二沉池，从而使处理流程更为简化。 2 5 2 氧化沟的技术特点 1 、构造形式的多样性 氧化沟沟的形式基本呈封闭的沟渠形，而沟渠的形状和构造则多种多样。沟渠可 以呈圆形、椭圆形等形状，可以是单沟或多沟，多沟系统可以是一组同心的互相连通 的沟渠( 如奥贝尔氧化沟) ，也可以是互相平行、尺寸相同的一组沟渠( 如三沟式氧化 沟) ，有与二沉池分建的氧化沟，也有合建的氧化沟 2 1 。 2 、氧化沟曝气设备的多样性 常用的曝气装置有转刷、转盘和微孔曝气等。 3 、曝气强度的可调节型 氧化沟的曝气强度可以调节，其一是可以通过出水溢流堰调节堰的高度改变沟渠 内水深，从而改变曝气装置的淹没深度，改变氧量已适应运行的需要。淹没深度的变 化对于曝气设备的推动力也会产生影响，进而也可对水的流速起一定的调节作用。其 二是通过曝气器的转速进行调节，从而可以调整曝气强度和推动力。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 2 6 氧化沟处理存在的常见问题 1 、氧化沟内的溶解氧不足，会造成硝化反应不充分，导致脱氮效果差。 2 、氧化沟内污泥浓度过高，会导致以异养菌为主体的活性污泥大量消耗沟内的溶 解氧，抑制硝化反应。 3 、氧化沟内流速较小，会导致大量污泥在氧化沟中沉寂，变成死泥，污泥的沉积 使氧化沟的有效池溶减小，水力停留时间变短，处理能力下降，影响其脱氮除磷效果。 综上，从氧化沟内特性参数溶解氧、污泥浓度和流速的分布可知，溶解氧不足使 硝化反应充分，导致脱氮效果差；污泥浓度过高会降低沟内溶解氧含量；沟内流速较 小影响溶解氧的传递，难以形成生物脱氮的环境。同时，溶解氧、污泥浓度和流速三 个因素之间实质上存在一定的相关性，即流速过小影响污泥浓度和溶解氧传质，溶解 氧的不足致使脱氮除磷效果差，污泥龄的控制和推动力加强是解决脱氮除磷问题的关 键【9 】 2 7 氧化沟的发展前景 经过几十年的研究、使用、开发和改进，氧化沟系统在结构、运行方式、曝气装 置、适用范围、处理规模等方面都得到了较大的发展。距资料显示，如今欧洲已有的 氧化沟污水处理厂超过2 0 0 0 座，北美也已超过8 0 0 座。目前，中国正在建设和已经投 入运行的氧化沟也有很多。氧化沟自从问世以来，经久不衰的一个重要特点是污水在 一个闭合沟渠中完成污水的净化。从理论上讲，它既具有推流反应的特征，又具有完 全混合反应的优势。前者使其具有出水优良的条件，后者使其具有抗冲击负荷的能力。 正因为有这个环流，且有能量分区的缘故，使它具有其他众多污水生物处理技术所拥 有的大部分优势，其中最为显著的优势是工作稳定可靠。 氧化沟的未来发展方向：( 1 ) 加强反应器的生物除磷脱氮功能。至今氧化沟系统 多为活性污泥法，可以借鉴生物膜理论，提高单位反应器的微生物总量。高效除磷脱氮 是氧化沟技术的研究的主要方向。( 2 ) 提高氧化沟中微生物的活性。提高氧化沟中微 生物的耐毒性冲击是氧化沟技术研究的潜在方向。( 3 ) 提高氧化沟设备的性能和监控 技术使氧化沟系统进一步节能。提高曝气器的充氧效率及水下推进器的性能，同时减 少维修；同时对d o 、o r p 等目标进行智能监控，这是氧化沟技术发展的主要方向。 ( 4 ) 提高氧化沟的耐寒，减少占地面积和工程造价，使其得到更广泛的应用拉j 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 第3 章崇州市城市污水处理厂运行效果评估及改造的必 要性分析 3 1 崇州市城市生活污水处理厂介绍 崇州城市生活污水处理厂是经省计委立项( 川计投资 2 0 0 3 1 2 3 号) 批复同意建设 的污水处理环保项目。该项目位于崇州市崇阳镇金鸡乡徐渡村，占地面积含代征地 3 8 4 3 5 m 2 ，其中围墙内面积3 2 5 2 1 m 2 。采用a 2 c 工艺( 即卡鲁赛尔2 0 0 0 的改进型) 为 二级生化处理主体工艺，总设计规模为日处理污水4 x 1 0 4 m 3 。根据崇州市人口和供水情 况，工程分为二期建设，现一期工程为日处理污水2 1 0 4 m 3 。 3 1 1 建设情况 崇州市城市生活污水处理厂一期工程于2 0 0 2 年1 0 月完成了建设工程项目环境影 响报告表，并于2 0 0 3 年6 月通过了四川省计委关于崇州市城市生活污水处理厂可行性 研究报告( 代立项) 的批复。工程于2 0 0 5 年1 2 月动工建设，2 0 0 7 年1 2 月完成土建 工程和设备安装等基本投资建设。在工程完工的同时，严格按照污染源在线监控系统 与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用的“三同时”要求进行了建设与 管理。按照环评要求完成了总排放口规范化建设和c o d 在线监测、流量计及无线传输 系统的安装、调试运行工作，并相继通过了由成都市环境保护局组织的竣工验收。 3 1 2 工艺情况 崇州市城市生活污水处理厂一期工程的污水处理工艺如图3 1 。 污水进入厂区后，分别经机械自动粗格栅除去粗大固体杂物和细格栅去除污水中 的较大颗粒，然后进入沉砂池，主要去除水中的砂粒、油类。经过沉沙池处理后的污 水自流进入a 2 c 氧化沟。a 2 c 氧化沟分为厌氧区、缺氧区、好氧区；三个区都在一个 池子内，各部分用隔墙分开自成体系，但彼此又有联系。厌氧池主要起到除磷的作用。 新鲜污水在这里与由二沉池回流过来的污泥混合，由于处在厌氧的环境下，回流活性 污泥中的聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷，为好氧段的过量吸磷提供了条件。 废水自流进入卡鲁赛尔氧化沟。在缺氧区段中，硝基氮被还原成氮气，并释放到空气 中，起到脱氮的效果。经过释磷和脱氮处理后的污水进入好氧区段，在好氧环境中， 缺磷微生物对磷化物进行过量的吸收，而氨基氮被氧化成硝基氮，同时碳源也得到了 极大的消耗，污染物得到了有效的降解，处理后出水自流进入二沉池。而二沉池沉淀 的活性污泥也部分回流到厌氧池入口，整个系统在不断的循环中，实现污