【《低碳磷比生活污水的工艺设计案例》4000字】

低碳磷比生活污水的工艺设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u4303低碳磷比生活污水的工艺设计案例 1242251绪论 172761.1设计原始资料 1260341.1.1某市污水厂服务区概况 1226871.1.2工程建设场地概况 1203651.1.3地震 120021.1.4水文 290271.1.5气象 2291531.2设计规模及水质情况 266931.2.1服务范围 2164321.2.2污水处理厂建设规模 281821.2.3污水处理厂进水水质 3162921.2.4污水处理厂出水水质 3178032工艺设计 3243722.1初步拟定的四套污水处理的方案和工艺流程图 3167822.2各处理工艺的优缺点比较与确定 6143792.3工艺流程 81绪论1.1设计原始资料1.1.1某市污水厂服务区概况该市地处关中平原地区，位于该市绕城高速以南，市中心以北区域，主要服务经济开发区，以及相关建设改造项目，高新技术产业园区，部分生态园区域以及周边道路环线轻工业园区域，总规划面积97km2，规划区人口约50万人（至2020年）。1.1.2工程建设场地概况污水处理厂建设地点位于该市绕城高速以南，市中心以北区域，厂区占地面积521.78亩，厂址地形平坦，平均海拔417m。1.1.3地震根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）可知，本地区设计基本地震加速度值为0.1kg。1.1.4水文(1)地下水埋藏条件场地内地下水以第四系黄土潜水为主，主要接受大气降水及北部侧向地下水径流的补给，排泄方式以径流排泄、人工开采为主。据区域水文地质资料，水位年变幅3m左右，地下水位埋深大于10.0m。(2)地下水对建筑材料的腐蚀性依据《GB50021-2001规范》附录G之表G.0.1，该场地环境类型为Ⅲ类。场地地下水水位埋深大于10m，可不考虑地下水对基础的腐蚀性。根据工程地质勘察报告报告，地基土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性。1.1.5气象该市城区地处暖温带，属温带大陆性季风气候，四季分明，气候温和，雨量充沛，日照充足。光、热、水资源较丰富，有利于农、林、牧、渔各业发展。全年平均降水量为550~686mm，平均温度13.1℃-13.4℃。年极端最高气温35～41.8℃；极端最低-16～-20℃。全年以7月最热，月平均气温26.1～26.3℃，月平均最高气温32℃左右；1月最冷，月平均气温-0.3～-1.3℃，月平均最低气温-4℃左右，年较差达26～27℃。降水年际变化很大，多雨年和少雨年雨量差别很大，两者最大差值可达590mm。降水的季节分配也极不均匀，有78%的雨量集中在5～10月，其中7～9月的雨量即占全年雨量的47%，且时有暴雨出现。年平均相对湿度70%左右。年平均风速1.8m/s，全年盛行风向为东北风。1.2设计规模及水质情况1.2.1服务范围根据某市市政规划，本设计污水处理收集范围为：经济开发区，以及相关建设改造项目，高新技术产业园区，部分生态园区域以及周边道路环线轻工业园区域。1.2.2污水处理厂建设规模总设计处理规模为450000m3/d。其中设计水平年（2018～2023年）的设计污水处理量为250000m3/d，远期规划年（2024～2029年）的设计污水处理量为200000m3/d。1.2.3污水处理厂进水水质根据实际情况以及可行性研究报告批复意见并参照类似区域污水处理厂的进水水质，确定污水处理厂的进水水质见表1-1。表1-1污水处理厂进水水质污染物BOD5CODcrSSTNNH3-NTP浓度（mg/L）≤150≤400≤350≤45≤30≤81.2.4污水处理厂出水水质污水经消毒处理后，就近排入沿线河道，河水体功能符合《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）IV类标准。污水处理厂出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A类标准，见表1-2。表1-2污水处理厂出水水质要求污染物BOD5CODcrSSTNNH3-NTP浓度（mg/L）105010155（8）0.52工艺设计2.1初步拟定的四套污水处理的方案和工艺流程图改进型A2/O工艺（倒置型A2/O工艺）流入该工艺的污水首先进入缺氧段进行反硝化反应，脱氮效率大大提高。进入厌氧段，聚磷微生物开始释放磷酸盐，为后续吸磷积累能量。进入好氧段，硝化反应和吸磷反应降低污水中氨氮和磷的含量，同时有机污染物也更进一步被消耗。与传统A2/O工艺相比，倒置A2/O工艺具有以下优点：（1）缺氧段的前置，优先满足反硝化碳源需求，强化了处理系统的脱氮功能；（2）具有“群体效应”，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；（3）将传统A2/O工艺两套回流系统合并组成唯一的污泥回流系统，降低了运行成本[4]。其工艺流程如图2-1。图2-1倒置A2/O生物脱氮除磷工艺流程改良Bardenpho工艺由于改良Bardenpho工艺与常见的污水处理工艺有所区别，其主要处理有生产废水掺入的污水，因此在此将简要介绍改良Bardenpho工艺。1962年，Ludzakc和Ettinger首次提出利用进水中可生物降解的物质作为脱氮能源的前置反硝化工艺，解决了碳源不足的问题。1973年，Barnad在开发Bardenpho工艺时提出改良型Ludzack-Ettniger脱氮工艺，既广泛应用的A/O工艺。在A/O工艺中，回流液中的大量硝酸盐到缺氧池后，可以从原污水得到充足的有机物，使反硝化脱氮得以充分进行。A/O工艺不能达到完全脱氮，因为好氧反应器总流量的一部分没有回流到缺氧反应器，而是直接随出水排放了。为了克服A/O工艺不完全脱氮的不足，1973年Barnard提出把此工艺与Wuhrmann工艺联合，并称之为Bardenpho工艺。Barnard认为，一级好氧反应器的低浓度硝酸盐排入二级缺氧反应器会被脱氮，而产生相对来说无硝酸盐的出水。为了除去二级缺氧器中产生的，随着污泥絮体上的微细气泡和污泥停留期间释放出来的氨，在二级缺氧反应器和最终沉淀之间引入了快速好氧反应器。Bardenpho工艺在概念上具有完全去除硝酸盐的潜力，但实际上是不可能的。1976年，Barnard通过对Bardenpho工艺进行中试研究后提出，在Bardenpho工艺的缺氧反应器前加一厌氧反应器就能有效除磷，以保证磷的释放，从而使微生物在缺氧条件下有更强的吸收磷的能力，提高除磷的效果。该工艺在美国称之为改良型Bardenpho工艺[6]。其工艺流程图如图2-2。图2-2改良Bardenpho脱氮除磷工艺流程侧流强化生物除磷（S2EBPR）工艺S2EBPR工艺将部分或全部回流污泥（RAS）或混合液引入侧流反应器进行厌氧水解发酵，再回流至主流工艺的缺氧或好氧段。侧流厌氧发酵产生的挥发性脂肪酸（VFA）等易降解有机物（rbCOD）可降低或消除工艺对外加碳源和化学药剂的依赖。侧流反应器的持续厌氧环境还起到筛选特定功能微生物的作用。其工艺流程如图2-3。图2-3S2EBPR工艺流程图进水碳源不足、C/P比低是影响EBPR除磷性能与稳定性的重要瓶颈，我国排水系统雨污不分流和管网渗漏使该问题更加突出。S2EBPR工艺改善了传统EBPR工艺的性能和稳定性，是一项重要技术变革，将深刻影响未来EBPR机理研究和技术发展。目前已应用的S2EBPR系统主要包括四种工艺构型，分别为：侧流RAS发酵（SSR）、补充碳源的侧流RAS发酵（SSRC）、侧流混合液发酵（SSM）和无搅拌在线混合液发酵（UMIF）。在SSR工艺中，一部分RAS被引入侧流厌氧反应器中进行水解产酸，PAOs的厌氧释磷和底物利用主要在侧流反应器实现，主流缺氧段接收进水碳源将有利于脱氮。SSRC工艺是在SSR工艺基础上将更多的RAS引入侧流反应器并补充一定量碳源，由此缩短侧流水力停留时间（HRTAn）。申请人在前期研究中发现，将侧流反应器的搅拌装置改为间歇运行可显著提高SSRC工艺除磷效果和稳定性，这和延长的污泥厌氧停留时间（SRTAn）促进了RAS发酵有关。SSM工艺是将部分主流厌氧段混合液引入侧流反应器，利用间歇搅拌使混合液悬浮固体（MLSS）沉降而实现HRTAn与SRTAn的分离。UMIF工艺则通过减少搅拌使部分主流厌氧段MLSS沉降形成污泥层，从而促进污泥水解。一项针对实际S2EBPR污水厂的调研发现，该工艺具有比传统EBPR工艺更稳定的除磷效果。A2/O工艺A2/O工艺是典型生物处理脱氮除磷工艺的一种。A2O工艺是在AO工艺的基础上增加了一个厌氧池，集厌氧区-缺氧区-好氧区于一体的污水处理工艺。该工艺具有去除有机物、脱氮除磷的效果，且工艺流程相对简单，运行费用低，不易发生污泥膨胀等特点，被广泛应用于废水处理领域。A2O工艺在运行时，通过合理控制水力停留时间、污泥龄、污泥回流比、硝化液回流比、曝气量等工艺参数，使各反应区区适应于具有发生脱氮除磷反应的细菌增殖，进而形成A2O工艺。但由于工艺本身存在一些不足，使其在处理废水时的脱氮除磷效果受到一定限制,所以近年来对该工艺的改造和优化成为大量环境工作者研究探讨的重点和热点[2]。其工艺流程图如图2-4。图2-4A2/O工艺流程图2.2各处理工艺的优缺点比较与确定根据前面初步拟定的四种二级处理工艺，各种工艺优缺点如下表2-1。表2-1四种工艺优缺点比较工艺优点缺点倒置型A2/O工艺经厌氧释磷后聚磷菌直接进入好氧环境，可以更充分运用其在厌氧条件下形成的吸磷动力；所有参与回流的污泥均可经历完整的释磷、吸磷过程，因此在除磷方面具有优势；缺氧区位于工艺的起始端，可以让反硝化优先获取碳源，进一步加强了系统脱氮的能力；工程上采取适当措施可将污泥流和混合液流合并为一个流系统，较节能。在倒置A2/O工艺中，必须在倒置缺氧池中去掉流污泥中的高浓度硝态氮，否则无法保证除磷效果，这需要有大量的碳源和很大的缺氧池容积，这两个条件都难以满足；倒置缺氧池的主要挑战仍然是控制硝酸盐和磷之间的竞争，这是由于缺乏来自碳源的有机物造成的。硝酸盐控制将优先考虑废水中的生物可降解生物，而不会产生足够的碳源，影响磷的去除，减少氮的去除。改良Bardenpho工艺系统脱氮效果更佳，减少了通过回流污泥流入氧化池的硝酸盐量，限制了污泥对磷净化的反应，取得了良好的脱氮除磷效果。工艺流程较为复杂，并且投资和运行成本较高。侧流强化生物除磷（S2EBPR）工艺改善而稳定的生物除磷性能；除磷性能少或不依赖进水碳源；更多的可利用碳源有利于反硝化；工艺改造简单灵活，运行管理难度不高，适用于多种污水厂现有流程驱动工艺的功能微生物及其作用机理不明确，缺少表征手段分析其代谢特征及除磷贡献；影响工艺的关键控制参数和环境因子不清楚，未建立完善的调控机制与模型；侧流反应器污泥发酵对系统的长期影响未知；与各种磷回收方法耦合的潜力尚未挖掘。A2/O工艺1、流程简洁，节省能耗；2、碳源较充足，污泥沉降性能好；3、出水中磷浓度基本可达到1mg/L以下，氨氮可达到5mg/L以下，且总氮去除率大于50%。1、污泥不能充分吸收磷；2、厌氧释磷过程会受到回流污泥中存在的硝酸盐的影响；3、系统中污泥的龄期不能太短