2026年江苏开放大学污水处理工程第三次形考作业及答案

2026年江苏开放大学污水处理工程第三次形考作业及答案一、某城镇污水处理厂设计规模3万m³/d，进水水质：BOD₅=200mg/L，SS=250mg/L，TN=40mg/L，TP=4mg/L；出水需达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准（BOD₅≤10mg/L，SS≤10mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L）。（1）主体处理工艺选择及理由：选择改良A²/O工艺（厌氧-缺氧-好氧）。理由：①进水TN（40mg/L）、TP（4mg/L）较高，一级A标准对氮磷去除要求严格（TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L），A²/O工艺可同步实现有机物降解、硝化反硝化脱氮及生物除磷；②改良型A²/O通过优化各段停留时间（厌氧段1-2h，缺氧段2-3h，好氧段6-8h），并设置内回流（200%-300%）和污泥回流（50%-100%），可提高脱氮除磷效率；③针对城镇污水碳源（BOD₅/TN≈5）基本满足反硝化需求（一般要求BOD₅/TN≥4），无需额外投加碳源，经济性较好；④工艺成熟稳定，运行管理简便，适合3万m³/d规模的城镇污水厂。（2）工艺流程图：进水→粗格栅→提升泵房→细格栅→旋流沉砂池→厌氧池→缺氧池→好氧池→二沉池→混合反应池（加药除磷）→滤池（反硝化深床滤池）→消毒池→出水；剩余污泥→污泥浓缩池→污泥脱水机房→泥饼外运。（3）曝气池容积计算（采用活性污泥法）：已知：设计流量Q=3×10⁴m³/d，进水BOD₅（S₀）=200mg/L=0.2kg/m³，污泥负荷Nₛ=0.15kgBOD₅/(kgMLSS·d)，MLSS（X）=3500mg/L=3.5kg/m³。根据污泥负荷法公式：V=Q×S₀/(Nₛ×X)代入数据：V=(3×10⁴×0.2)/(0.15×3.5)=(6000)/(0.525)≈11428.57m³取安全系数1.1，实际曝气池容积V=11428.57×1.1≈12571.43m³（可设计为2座，单座容积约6285.7m³，尺寸建议：长×宽×有效水深=50m×25m×5m）。二、某工业废水处理站采用A²/O工艺，近期出现出水TN超标（设计≤15mg/L，实际22-25mg/L），同时二沉池污泥上浮（污泥呈褐色，有小气泡附着）。分析原因及解决措施：（1）TN超标的可能原因：①缺氧池溶解氧（DO）过高：若缺氧池DO＞0.5mg/L，反硝化菌优先利用氧气而非硝酸盐氮进行呼吸，抑制反硝化反应，导致TN去除率下降。②碳源不足：工业废水BOD₅/TN可能低于4（假设该废水BOD₅=150mg/L，TN=40mg/L，则BOD₅/TN=3.75），反硝化碳源不足，硝酸盐氮无法完全转化为N₂。③污泥龄（SRT）过短：硝化菌世代周期长（约10-15d），若SRT＜10d，硝化菌流失，氨氮氧化不彻底，导致好氧池硝态氮提供量减少，间接影响缺氧池反硝化效果。④内回流比过低：内回流（好氧池→缺氧池）携带的硝态氮量不足，若回流比＜200%，反硝化反应基质（NO₃⁻-N）供应不足。（2）二沉池污泥上浮的关联原因：污泥上浮的气泡主要为N₂（反硝化产生）或H₂S（污泥厌氧腐化产生）。结合TN超标，更可能是反硝化不完全：缺氧池未完全反硝化的硝酸盐氮进入二沉池，在厌氧环境下被污泥中的反硝化菌继续还原为N₂，气泡附着污泥上浮；若污泥在二沉池停留时间过长（＞2h），也可能因厌氧腐化产生H₂S导致上浮。（3）解决措施：①控制缺氧池DO：通过调节曝气设备（如关闭缺氧池搅拌器的曝气阀），将DO维持在0.2-0.5mg/L；②补充碳源：投加乙酸钠（优先选择，反硝化速率快），按C/N=4-5计算投加量（需根据实际出水TN调整）；③延长污泥龄：减少剩余污泥排放量，将SRT控制在15-20d，确保硝化菌增殖；④提高内回流比：将内回流比从200%提升至250%-300%，增加缺氧池硝态氮供应量；⑤缩短二沉池污泥停留时间：通过增加污泥回流泵频率，将污泥在二沉池的停留时间控制在1.5-2h，避免厌氧反硝化或腐化。三、江苏地区城镇污水处理厂提标改造中“碳源补充”的必要性及技术要点：（1）必要性：江苏地处长江、太湖流域，水环境敏感，部分区域污水处理厂需提标至《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32/1072-2018）或地表水准Ⅳ类标准（TN≤10mg/L，TP≤0.3mg/L）。提标后，对TN的去除要求更严格（原一级ATN≤15mg/L，提标后≤10mg/L），而城镇污水碳源（BOD₅）普遍不足：①江苏城镇污水多为合流制，雨季进水BOD₅被稀释（可能降至80-120mg/L），BOD₅/TN＜4（如BOD₅=100mg/L，TN=30mg/L，BOD₅/TN=3.3），无法满足反硝化需求；②原A²/O工艺中，厌氧段优先利用碳源进行释磷（聚磷菌释磷需消耗VFA），剩余碳源难以同时满足反硝化需求，导致“碳源竞争”，需额外补充碳源以平衡除磷与脱氮。（2）常用碳源类型及选择：①传统碳源：甲醇（成本低，反硝化速率快，但需驯化菌种，投加过量易导致出水COD超标）；乙酸钠（反硝化速率最快，无生物毒性，适用于应急投加，但成本较高）；葡萄糖（易被微生物利用，但易导致污泥膨胀）。②新型碳源：市政污水厂初沉池出水（含易降解COD，可作为“内碳源”，需增设初沉池出水旁路至缺氧池）；发酵液（工业废水发酵产物，含VFA，碳源利用率高）。（3）投加位置与控制要点：①投加位置：优先选择缺氧池前端（与原水混合均匀），或反硝化滤池进水端（深度处理阶段补充碳源）；②控制要点：碳氮比（C/N）：根据出水TN动态调整，目标C/N=4-6（以乙酸钠计，1g乙酸钠≈0.78gCOD，需换算为COD/N）；投加量：通过在线监测仪表（TN在线分析仪）联动加药泵，避免过量投加（过量会导致出水COD超标或污泥膨胀）；菌种适应性：甲醇需2-3周驯化期，乙酸钠可直接利用，改造初期建议选择乙酸钠过渡；冬季低温（＜15℃）时，反硝化速率下降30%-50%，需增加碳源投加量20%-30%。四、某污水处理厂污泥脱水后含水率80%，日产湿泥量200t，拟采用好氧堆肥处理。（1）干污泥量及调理剂添加量计算：①干污泥量=湿泥量×（1-含水率）=200t×(1-80%)=40t/d；②调理剂（秸秆，含水率15%）添加量计算：设需添加秸秆量为x吨，混合后物料总质量=200+x吨，总水质量=200×80%+x×15%=160+0.15x吨；堆肥要求含水率55%-60%，即：55%≤(160+0.15x)/(200+x)≤60%解不等式：下限（55%）：160+0.15x=0.55×(200+x)→160+0.15x=110+0.55x→50=0.4x→x=125t；上限（60%）：160+0.15x=0.6×(200+x)→160+0.15x=120+0.6x→40=0.45x→x≈88.89t；因此，秸秆添加量需控制在88.89-125t/d（实际取中间值100t/d，混合后含水率=(160+15)/(200+100)=175/300≈58.3%，符合要求）。（2）好氧堆肥过程控制要求及监测方法：①温度控制：要求：升温期（0-3d）升至50℃以上，高温期（4-15d）维持55-65℃（杀灭病原菌、寄生虫卵），降温期（16-20d）降至40℃以下；监测方法：插入式温度计（每2h监测一次，布点均匀，深度30-50cm），或在线温度传感器（精度±1℃）。②氧气控制：要求：堆体氧气浓度≥10%（＜5%时反硝化，产生NH₃、H₂S等恶臭）；监测方法：便携式氧气检测仪（每隔4h检测堆体不同位置，或通过翻堆频率调节，夏季每日1次，冬季每2日1次）。③pH控制：要求：初始pH6.5-7.5（秸秆含碱性物质，可中和污泥酸性），高温期pH升至8-9（氨氮释放），腐熟期降至7-8；监测方法：取堆体样品（500g），按1:1加水搅拌，静置30min后用pH试纸或便携式pH计检测（精度±0.1）。五、《长江保护法》实施后，江苏沿江城市污水处理厂的新要求及改造建议：（1）新要求分析：①排放标准更严：《长江保护法》要求“水污染物排放浓度不得超过国家和地方规定的排放标准”，江苏沿江城市已试点将污水处理厂出水提标至地表水准Ⅳ类（如TN≤10mg/L，TP≤0.3mg/L），部分敏感区域需执行“零直排”（回用或深度处理后补水）。②工艺选择强化氮磷去除：传统A²/O工艺难以满足提标需求，需增加深度处理单元（如反硝化滤池、人工湿地），同时关注“碳-氮-磷”协同去除（避免碳源浪费）。③污泥处置资源化：禁止沿江1公里内设置污泥填埋场，要求污泥含水率降至60%以下（《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》），优先采用焚烧（热值≥8MJ/kg）或建材利用（制砖、水泥掺料），减少填埋比例。（2）适应性改造建议：①工艺升级：新增反硝化深床滤池（处理二沉池出水，投加碳源后TN可降至5-8mg/L）；强化生物除磷：在厌氧池投加铁盐（FeCl₃），与磷酸盐形成沉淀（TP可降至0.3mg/L以下）；增设人工湿地（表面流+潜流组合），利用植物吸收和微生物降解进一步去除TN、TP（适用于出水作为生态补水的场景）。②污泥处置改造：建设污泥干化焚烧一体化设施（如薄层干化+循环流化床焚烧，干化至含水率30%后焚烧，热值满足自持燃烧）；推广污泥协同处置（与