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城市污水处理工程毕业设计（含图纸及说明）,城市,污水处理,工程,毕业设计,图纸,说明
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城市污水处理工程（氧化沟法）文献综述学 生 ： 指导老师 ： 教学单位 ： 摘要：氧化沟（oxidation ditch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor），是活性污泥法的一种变形。本文将对不同类型的氧化沟工艺进行简介，分析氧化沟工艺在我国的现状和发展前景。关键词：氧化沟 卡鲁塞尔型 奥贝尔型 三沟交替工作型 一体化氧化沟 1 前言氧化沟污水处理技术是一种典型的污水处理方法，并有多种改进工艺。氧化沟处理工艺的主要部件包括氧化沟体、曝气转刷、异步电极、进出水系统（初沉池、高位水箱、二沉池）及控制系统。通过调节曝气转刷的转速，可以实现氧化沟体的不同部位及不同程度的充氧，可以满足污水处理过程中不同微生物对氧的需求,同时实现好氧厌氧过程实现脱氮除磷同时进行。1954年在荷兰沃绍本，A.Psaveer博士设计建成第一座间歇运行的氧化沟系统，1967年在荷兰，由DHV公司设计建成第一座CARROUSEL氧化沟系统，七十年代末氧化沟技术进入我国。早期氧化沟只是一单沟道的“循环曝气池”，主要用于去除污水中的BOD及进行硝化反应，现已发展形成各种不同的类型，包括卡鲁塞尔型、奥贝尔型、二沟或三沟交替工作型，一体化氧化沟等。2 主体21 卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟卡鲁塞尔氧化沟是一种单沟式环形氧化沟，在氧化沟的顶端设有垂直表面曝气机，兼有供氧和推流搅拌作用。污水在沟道内转折巡回流动，处于完全混合形态，有机物不断氧化得以去除。卡鲁塞尔氧化沟的平面布置如图1所示。图1卡鲁塞尔氧化沟的平面布置流经沉砂池的生活污水与二沉池回流污泥在卡鲁塞尔氧化沟内设置的圆形混合井进行充分混合后进入厌氧区。该区分为3格，每格都设有水下搅拌器 以防止污泥沉淀。经厌氧反应后的混合液进入缺氧区，并与由氧化沟 经回流 通道进入缺氧区的回流液充分混合，进行反硝化脱氮和除磷反应。缺氧区的中间部位设导流隔墙，并在适当位置安装水下搅拌器，使该区具有良好的混合与循环条件。经厌氧、缺氧反应后的混合液流入氧化沟 进行氧化、硝化、反硝化反应，氧化沟的充氧机械采用倒伞形曝气叶轮，可根据池内DO测定仪控制调节堰出水、改变曝气叶轮浸水深度以达到调节供氧的目的。卡鲁塞尔氧化沟主要由3部分组成，即厌氧区、缺氧区、 氧化沟区。其工作原理、计算方法、设计参数、容积大小等因素的确定是设计中要解决的主要问题。 厌氧区在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，兼性细菌将溶解性BOD转化成低分子发酵产物，生物聚磷菌将优先吸附这些低分子发酵产物，并将其运送到细胞内、同化成胞内碳源存贮物，所需能量来源于聚磷的水解以及细胞内糖的水解，并导致磷酸盐的释放。经厌氧状态释放磷酸盐的聚磷菌在好氧状态下具有很强的吸磷能力，吸收、存贮超出生长需求的磷量，并合成新的聚磷菌细胞、产生富磷污泥，通过剩余污泥的排放将磷从系统中除去。 缺氧区泥水混合液由厌氧区进入缺氧区，一部分聚磷菌利用后续工艺的混合液(内回流带来的)中硝酸 盐作为最终电子受体以分解细胞内的PHB(聚羟基丁酸)，产生的能量用于磷的吸收和聚磷的合成，同时反硝化菌利用内回流带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解的有机物进行反硝化，达到部分脱碳与脱硝、除磷的目的。 氧化沟区氧化沟兼有推流型和完全混合型反应池两者的特性，完成一次循环所需时间约为520 min，而总的停留时间却很长。氧化沟中有好氧、缺氧交替出现的区域，具有硝化、生物除磷、反硝化的条件。在氧化沟好氧区聚磷菌除了吸收、利用污水中的可生物降解有机物外，主要是分解体内贮积的PHB，产生的能量可供自身生长繁殖，此外还可主动吸收周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内超量贮积。22 奥贝尔（Orbal）氧化沟一、奥贝尔氧化沟工艺的特征奥贝尔氧化一般沟由三个同心椭园形沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次。最后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机，进行供氧兼有较强的推流搅伴作用。外沟道的供氧量通常为总供氧量的50%左右，但80%以上的BOD可以在外沟道中去除。由于外沟道溶解氧平均值很低，绝大部分区域DO为0.0mg/L,所以，氧传递作用是在亏氧条件下进行的，氧的传递效率有所提高，有一定的节能效果。奥贝尔氧化沟具有较好的脱氮功能。奥贝尔氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态的优点。对于每个沟道内来讲，混合液的流态基本为完全混合式，具有较强的抗冲击负荷能力；对于三个沟道来讲，沟道与沟道之间的流态为推流式，有着不同的溶解浓度和污泥负荷，兼有多沟道串联的特性，有利于难降解有机物的去除，并可减少污泥膨胀现象的发生二、奥贝尔氧化沟的适用范围奥贝尔氧化沟一般适用于20万立方米/日以下规模的城市污水处理厂，尢其推荐应用于中小规模的城市污水处理厂。由于奥贝尔氧化沟属于多反应器系统，在一定程度上有利于难降解有机物的去除，且抗冲击负荷能力强，因此，当城市污水中工业废水比例较高时，奥贝尔氧化沟较其他类型氧化沟有更好的适应性。奥贝尔氧化沟有三个相对独立的沟道，进水方式灵活。在暴雨期间，进水可以超越外沟道，直接进入中沟道或内沟道，由外沟道保留大部分活性污泥，利于系统的恢复。因此，对于合流制或部分合流制的污水系统，奥贝尔氧化沟均有很好的适用性。三、工艺流程和典型构造奥贝尔氧化沟典型工艺流程由图2所示：与其它形式的氧化沟一样，奥贝尔氧化沟也具有工艺流程简单的优点。对于中小规模的城市污水厂，一般可不设初次沉淀池和污泥消化池。悬浮状有机物可在氧化沟内基本得到好氧稳定，这比设初沉池及单独处理初沉污泥要简便经济。当然，合理的工艺流程必须按照实际情况经充分的技术经济比较后确定。奥贝尔氧化沟的预处理及污泥处理部分的流程与其他活性污泥法处理工艺相似，不再赘述。氧化沟本身的典型构造见图3：奥贝尔氧化沟通常由三个同心的沟道组成，平面上为圆形或椭圆形。沟道之间采用隔墙分开，隔墙下部设有必要面积的通水窗口。沟道断面形图2 奥贝尔氧化沟典型工艺流程图3 奥贝尔氧化沟的典型构造状多为矩形或梯形。隔墙一般使用100-150毫米厚的现浇钢筋混凝土构造。各沟道宽度由工艺设计确定，一般不大于9米。有效水深以4-4.3米为宜。原污水和回流污泥可进入外、中、内三个沟道，通常均进入外沟道。出水自内沟道经中心岛内的堰门排出，进入沉淀池。当脱氮要求较高时，可以增设内回流系统（由内沟道回流到外沟道），提高反硝化程度。2.3 三沟交替工作型氧化沟三槽式氧化沟是带有沉淀功能的氧化沟，同建在一起的三个氧化沟组成一个单元。在每个氧化沟中均布置有一定数量的转刷，以达到曝气和环流的要求。三个氧化沟通过配水井相互连通，该配水井有三个自动控制的出水堰，可调节进入每沟的流量。基本运作方式分为六个阶段：阶段A：通过调节配水井堰门，污水进入第一沟，沟内转刷以低速运行，仅沟内污泥在悬浮状态下环流，所供氧量则不足以使沟内有机物氧化。此时，活性污泥中微生物强制利用上一阶段产生的硝态氮作为氧化剂，有机物被氧化，硝态氮还原成氮气逸出。同时，沟内自动调节出水堰上升，废水与活性污泥通过接管进入第二沟。阶段B：污水入流从第一沟转向第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转。开始，沟内处于缺氧状态，随着供氧量的增加，逐步成为富氧状态。在第二沟内处理过的污水与活性污泥一起进入第三沟，第三沟仍作为沉淀池，沉淀后的废水通过出水堰排出。阶段C：第一沟的转刷停止，开始泥水分离，至该阶段末端，分离过程结束。在C段，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水仍然通过第三沟出水堰排出。阶段D：污水入流从第二沟转入第三沟。第一沟出水堰降低，第三沟出水堰升高。同时，第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥一起从第三沟流向第二沟。在第二沟曝气后再流入第一沟，此时，第一沟仍作为沉淀池。阶段D与阶段A相类似，所不同的仅仅是反硝化作用发生在第三沟，处理后的污水通过第一沟已降低的出水堰排出。阶段E：污水入流从第三沟转入第二沟，第三沟的转刷开始高速运行，以保证在该段末端内有余氧。第一沟仍作为沉淀池，处理后的污水通过该出水堰排出，阶段E与阶段B类似，所不同的仅仅是两个外沟功能相反。阶段F：该阶段基本与阶段C相同，第三沟内的转刷停止运行，开始泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。该氧化沟系统非常灵活，运行方式有多种，可随不同的入流水质及出流水质要求而改变。24 一体化氧化沟立体循环一体化氧化沟由曝气转刷、上下两层沟道及沉淀区组成，其特点是： 化沟的上层为好氧区，下层为缺氧区，混合液在上下循环过程中完成降解有机 物和生物脱氮过程； 氧区在底层不与大气接触，缺氧环境形成快。与常规氧化沟相比，采取上下两层沟道立体循环方式减少占地面积约50%； 淀区与氧化沟合建(建在氧化沟的一端)，沉淀的污泥可自动回流到氧化沟内，无需污泥回流设备，节省了投资和能耗，并对氧化沟内混合液的流态无任何影响； 构紧凑，运行操作简便。立体循环一体化氧化沟结构形式如图4所示。立体循环一体化氧化沟能够有效地去除污水中的有机污染物，对COD去除率达到95%，相应的BOD5去除率为98%。同时，由于在下层沟道形成缺氧区，有利于生物脱氮。在H RT为10h、SRT为30d时，对NH3-N的去除率达到99%、对TN的去除率90%，因此采用立体循环一体化氧化沟处理城市污水是可行的。图4立体循环一体化氧化沟结构形式立体氧化沟的优点是：由于活性污泥混合液呈立体循环，故在同等处理能力下较常规氧化沟节省占地面积约50%；实现了污泥自动回流，沉淀分离器置于立体氧化沟的一端，不改变主沟混合液的流态，不造成能量损失，因而更加节能；整个系统结构紧凑、占地少、投资少、操作方便，是适合现阶段我国中小城镇及城市小区污水处理需要的新工艺。3 总结目前，我国氧化沟技术水平与国际先进水平相比差距很大。究其原因，是我国还未系统地研究氧化沟技术与设备，对国际上氧化沟技术跟踪也不够。故对氧化沟技术的掌握尚不够全面，在工程上还缺乏系统和科学的设计方法，对氧化沟新工艺、新池型、新配套设备了解甚少。由此就更需要加强创新性的研究，才能提高我国在氧化沟工艺上的技术水平。4 参考文献1 周雹，氧化沟工艺的分类和特点J.给水排水，2001，27(2)，31-33.2 周律等，三沟式氧化沟处理城市污水的效应.中国给水排水，1997；13(5)：473 王凯军，氧化沟的设计方法讨论.中国给水排水，1999，15(1)：2629 4 邓荣森，李伟民，王涛，等.从运行方式看氧化沟技术的发展J.给水排水，2000，26(3)：19-21.5 邓荣森等，一体化氧化沟技术的发展J.中国给水排水，1998，14(1)：42 -44. 6 杨宝林，有发展前途的氧化沟技术J.给水排水，1990，16(1)：38-44.7 黄祖安，氧化沟脱氮除磷工艺的运行控制。中国给水排水，2003，19(12)：101102。8 白晓慧，王宝贞。一种新型的Carrousel氧化沟。给水排水，1999，25(3)：2730。9 吴昊，刘庆臣，李强利等。氧化沟工艺运行中常见问题与解决方法。给水排水，2002，28(5)：2629。10 黄伏根，朱炳林
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