日處理8萬噸污水處理廠工藝設(shè)計(jì)方案(計(jì)算公式).doc

目 錄第1章 前 言1第2章 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、方案選擇與工藝流程22.1水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)與工藝流程22.2方案選擇22.3原始數(shù)據(jù)確定3第3章 設(shè)計(jì)流量的計(jì)算和污水水質(zhì)污染程度的確定43.1污水流量的計(jì)算43.2污水水質(zhì)污染程度的確定4第4章 主要構(gòu)筑物設(shè)備及工藝設(shè)計(jì)54.1格柵54.2沉砂池94.3巴氏計(jì)量槽104.4初沉池104.5 A/O氧化溝124.6二次沉淀池164.7污泥處理設(shè)計(jì)184.8自動控制系統(tǒng)22第5章工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)23致 謝24參考文獻(xiàn)2525第1章 前 言水是人類的寶貴資源。由于淡水資源日益匱乏及其污染程度的不斷加劇，發(fā)展環(huán)境保護(hù)事業(yè)，建立污水處理廠，將工業(yè)、家庭生活排放的污水，經(jīng)城市污水處理廠治理后，使之達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，已成為各國政府十分關(guān)注的大事。但是，城市污水處理是一門涉及生物、化學(xué)、物理等多門學(xué)科的綜合性技術(shù)，其工藝機(jī)理較為復(fù)雜。隨著人類社會的發(fā)展，特別是都市化和工業(yè)化的迅速發(fā)展，污水排放量大大超過了天然水體的自凈能力，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)失衡。在人口聚集的城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和排放廢水的工礦企業(yè)設(shè)立污水處理廠，是保護(hù)自然環(huán)境和人類健康的必要措施。隨著環(huán)保法律的不斷規(guī)范和日益嚴(yán)格，我國將逐步建立數(shù)以千計(jì)的城市污水處理廠。有學(xué)者曾根據(jù)日處理污水量將污水處理廠分為大、中、小三種規(guī)模：日處理量大于10萬m3為大型處理廠，1-10m3萬為中型污水處理廠，小于1萬m3的為小型污水處理廠。近年來，大型污水處理廠建設(shè)數(shù)量相對減少，而中小型污水廠則越來越多。如何搞好中、小型污水處理廠，特別是中型污水廠，是近幾年許多專家和工程技術(shù)人員比較關(guān)注的問題。本文主要研究的是日處理80000噸污水的中型污水處理廠。第2章 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、方案選擇與工藝流程2.1水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)與工藝流程根據(jù)城市污水排放資料，并參照同類型城市污水處理廠實(shí)測資料，確定本工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為：BOD=100mg/L，COD=200mg/L，SS=200mg/L，TN=20mg/L，TP=3mg/L。參照污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-96），確定設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為：BOD20mg/L，COD60mg/L，SS20mg/L，TN15mg/L，TP1mg/L。 根據(jù)原污水水質(zhì)和排放要求，污水、污泥處理工藝流程見圖2.1。圖2.1 污水、污泥處理工藝流程2.2方案選擇1. 應(yīng)根據(jù)原始數(shù)據(jù)與城市地質(zhì)情況，確定污水處理廠的大概規(guī)模，之后要根據(jù)水體自凈能力、要求處理水質(zhì)以及當(dāng)?shù)氐木唧w條件來確定污水處理程度與處理工藝流程。優(yōu)化選擇的工藝流程。平面圖布置緊湊，便于管理。2.在確定流程時(shí)，同時(shí)選擇適宜的處理單位構(gòu)筑物類型。對其進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，確定包括有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)、負(fù)荷、尺寸與所需的材料、規(guī)格等。3.根據(jù)原始水質(zhì)資料、當(dāng)?shù)鼐唧w情況以及污水性質(zhì)與成分，選擇合適的污泥處理工藝方程進(jìn)行各單位構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算。2.3原始數(shù)據(jù)確定本設(shè)計(jì)主要處理為城市生活污水。污水處理量為平均日處理80000m3，預(yù)計(jì)最大處理量為日處理150000m3。本設(shè)計(jì)部分?jǐn)?shù)據(jù)是根據(jù)潮州市第一污水處理廠標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定的。潮州市第一污水處理廠設(shè)計(jì)服務(wù)范圍為31.8km2，人口35萬人，近期設(shè)計(jì)流量為8萬m3/d，避開了城市夏季主導(dǎo)風(fēng)向，緊靠受納水體三利溪，有利于污水管道建設(shè)和環(huán)境保護(hù)。第3章 設(shè)計(jì)流量的計(jì)算和污水水質(zhì)污染程度的確定3.1污水流量的計(jì)算 （3-1） （3-2）3.2污水水質(zhì)污染程度的確定1.按照排污口出水水質(zhì)要求計(jì)算ESS。 （3-3）2.按照排污口出水水質(zhì)要求計(jì)算EBOD。 （3-4）第4章 主要構(gòu)筑物設(shè)備及工藝設(shè)計(jì)4.1格柵格柵的主要作用是將污水中的大塊污物攔截,以免其對后續(xù)處理單元的機(jī)泵和工藝管線造成損壞。由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，被安裝在污水渠道、泵房集水井的進(jìn)口處或污水處理廠的端部，用以截留較大懸浮物，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，并使之正常運(yùn)行。格柵上的攔截物稱為柵渣，其中包括數(shù)十種雜物，大至腐尸，小至樹杈、木塞、破布條、碎磚石塊、瓶蓋、尼龍繩等均能在柵渣中發(fā)現(xiàn)。格柵有很多種類。按柵條的形式分有直棒式柵條格柵、轉(zhuǎn)筒式格柵、輻射式格柵、弧形格柵和活動?xùn)艞l格柵，最常見的格柵是直棒式柵條格柵。按照柵條之間的距離可分粗格柵和細(xì)格柵。近年來，由于各種格柵的使用，有人把格珊分為三類：柵距大于40mm的粗格珊，也稱保護(hù)型格柵；柵距在4-10mm的稱細(xì)格柵；柵距在1525mm的稱中格柵。中小型城市的生活污水處理廠或所需截留的污染物量較少時(shí)，可采用人工清理的格柵。這類格柵是用直鋼條制成，一般與水平面成4560傾角安放，傾角小時(shí)，清理時(shí)較省力，但是占地則較大。人工清渣的格柵，其設(shè)計(jì)面積應(yīng)采用較大的安全系數(shù)，一般不小于進(jìn)水管渠有效面積的2倍，以免清渣過于頻繁。在污水泵站前集水井中的格柵，應(yīng)特別注重有害氣體對操作人員的危害，并應(yīng)采取有效的防范措施。格柵間應(yīng)設(shè)置操作平臺。機(jī)械清渣的格柵，傾角一般為6070，有時(shí)為90。機(jī)械清渣格柵過水面積，一般應(yīng)不小于進(jìn)水管渠的有效面積的1.2倍。格柵柵條的斷面形狀有圓形、矩形以及方形，圓形的水力條件較方形的好，但是剛度較差。目前多采用斷面形式為矩形的柵條。設(shè)置柵條的渠道，寬度要適當(dāng)，應(yīng)使水流保持適當(dāng)?shù)牧魉?，一方面泥砂不至于沉積在溝渠的底部，另一方面截留的污染物又不至于沖過格柵。通常采用0.6-1.0m/s，最大流量時(shí)可高于1.2-1.4m/s。4.1.1粗格柵間根據(jù)近期設(shè)計(jì)流量過柵流速0.8m/s，柵條間隙20mm。共設(shè)兩道自動除渣的機(jī)械格柵，每道機(jī)械格柵寬1m，柵條厚度10mm，安裝角度75，柵前水深1m，配電功率0.6kW。在每道粗格柵前后均裝有電動閘板，備作檢修時(shí)切換用。機(jī)械格柵的耙渣機(jī)可人工啟動、定時(shí)啟動或根據(jù)格柵前后水位差自動運(yùn)行。（1）柵條間隙數(shù)n （4-1）式中 格柵傾角 N格柵數(shù) b格柵間隙寬度 v污水過柵流速（2）柵槽寬度 （4-2） （3）暗渠寬度 （4-3）（4）進(jìn)水渠道漸寬部分長度設(shè)漸寬部分的傾角為=20則： （4-4）（5）柵槽與進(jìn)水渠道連接部分漸窄部分的長度 （4-5）（6）通過格柵的水頭損失的計(jì)算 （4-6）式中 h1水頭損失（m）； k格柵受污染物阻塞后水頭損失增大倍數(shù)，柵條為矩形斷面，取k=3； 阻力系數(shù)，=2.42 （銳邊矩形） g重力加速度（m/s2）（7）柵后槽總高度設(shè)柵前槽高度h2=0.3m柵前總高H1=h+h2=1.0+0.3=1.3m柵后總高H=h+h1+h2=1.0+0.091+0.3=1.391m（8）格柵總長度 （4-7） （9）每日柵渣量 （4-8） 式中 W1柵渣量，取W1=0.08； KZ生活污水流量總變化系數(shù)，取KZ=1.204.1.2進(jìn)水泵房廠區(qū)進(jìn)水泵房按預(yù)計(jì)流量規(guī)模設(shè)計(jì)。選用3臺350QW1500-15-90型潛污泵，1臺200QW400-15-30型潛水泵，Q=400m3/h，H=15m，n=980r/min，N=30kW。2臺350QW1500-15-90型潛污泵（考慮一臺備用），Q=1500m3/h，H=15m，n=990r/min，N=90kW。進(jìn)水房平面凈尺寸為18.1m9.2m，地下深度為9.1m。4.1.3細(xì)格柵間本工程細(xì)格柵間和渦流沉砂池為合建式。根據(jù)設(shè)計(jì)流量過柵流速0.75m/s，柵條間隙6mm。設(shè)自動除渣的機(jī)械細(xì)格柵，每道機(jī)械格柵寬1.2m，柵條厚度4mm，柵前水深1.1m，配電功率0.6kW。機(jī)械格柵的耙渣機(jī)可人工啟動、定時(shí)啟動或根據(jù)格柵前后水位差自動運(yùn)行。（1） 柵條的間隙數(shù)設(shè)格柵的格柵傾角=60，格柵數(shù)N=3 （4-9） （2） 柵槽的寬度 （4-10）（3） 明渠寬度 （4-11）（4）進(jìn)水渠道漸寬部分的長度設(shè)漸寬部分傾角為=20，則： （4-12）（5）柵槽與出水渠道連接部分的漸窄部分的長度 （4-13）（6）通過格柵的水頭損失 （4-14） （7）格柵后槽總高度設(shè)格柵前渠道高度格柵前總高度格柵后總高度（8）格柵總長度 （4-15） （9）每日柵渣量 （4-16）式中W1=0.10；KZ=1.204.2沉砂池砂是指城市污水中比重較大、易沉淀分離下來的一些顆粒物質(zhì)，主要包括無機(jī)性的砂粒、礫石和少量較重的有機(jī)性的顆粒，如果殼皮、骨條、種粒等。在上述顆粒物質(zhì)的表面還附著一些粘性有機(jī)物質(zhì)，這些粘性有機(jī)物質(zhì)是極易腐敗的污泥。污水中的砂如不去處，會在后續(xù)處理單元或渠道內(nèi)沉積，并使設(shè)備過度磨損。在污水處理中，沉砂池的主要作用是利用物理原理去除污水中比重較大的無機(jī)顆粒，主要包括無機(jī)性的砂粒、礫石和較重的有機(jī)物質(zhì)。目前，應(yīng)用較多的沉砂池有平流沉砂池、豎流式沉砂池、輻流式沉砂池、曝氣沉砂池、渦流沉砂池以及斜板式沉砂池。在本工藝中采用渦流沉砂池。它與傳統(tǒng)的平流式曝氣沉砂池相比，具有除砂效率高，占地面積小，能耗低，土建費(fèi)用省等優(yōu)點(diǎn)。旋渦式沉砂池有平底型和斜底型，本設(shè)計(jì)采用平底型。其特點(diǎn)為：（l）水流為旋渦式，使砂粒保持在轉(zhuǎn)盤周圍旋轉(zhuǎn)，直至所有砂粒被旋渦傳送至漏斗部分，而較輕的有機(jī)物則被送回污水中，使砂和有機(jī)物分離，減少砂內(nèi)的有機(jī)物。（2）應(yīng)變能力強(qiáng)。如遇特殊原因，轉(zhuǎn)盤停止運(yùn)轉(zhuǎn)，砂粒便會沉積在平底上，但當(dāng)轉(zhuǎn)盤再次運(yùn)轉(zhuǎn)，便可恢復(fù)砂粒和有機(jī)物的分離，若有需要，也很容易將上層平底的砂粒清除。（3）不需依靠空氣仲洗來“清洗”砂粒，砂粒從漏斗被傳送至濃縮器，使砂粒與水和有機(jī)物再進(jìn)一步分離。（4）為避免在進(jìn)水渠道有沉積，在進(jìn)口處設(shè)計(jì)一個(gè)斜度，如有沉積物，便會沿斜度引至池的上層平底上。沉砂池部分?jǐn)?shù)據(jù)的確定：（1）沉砂池總有效容積 （4-17）式中 t最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的流行時(shí)間，一般為1-3min，取t=2min（2）水流斷面積 （4-18）式中 v1污水流速，取v1=0.092m/s（3） 沉砂池總寬度 （4-19）式中 h2有效水深，取h2=2m（4）沉砂池總長度 （4-20）長寬比： （4-21）（5）沉砂室所需要的容積 （4-22）式中 X城市污水沉砂量，取30m3/8.0104m3； T清砂間隔時(shí)間，取T=1d； KZ污水流量變化系數(shù)，取1.20每組沉砂池上設(shè)有立式槳葉分離機(jī)和輸砂泵各1臺，沉砂經(jīng)水力旋流濃縮后，進(jìn)入砂水分離器，分離后的干砂外運(yùn)，剩余污水接入進(jìn)水泵房。4.3巴氏計(jì)量槽巴氏計(jì)量槽具有價(jià)格便宜、水頭損失小、操作簡便、測量精度不受水中懸浮物的影響等優(yōu)點(diǎn)，本工程采用巴氏計(jì)量槽。計(jì)量槽設(shè)在渦流沉砂池后的渠道上，計(jì)量槽喉寬W=0.9m，測量范圍為0.25-1.8m3/s。4.4初沉池4.4.1沉淀的理論依據(jù)： 在流速不大時(shí)，密度比污水大的一部分懸浮物會借重力作用在污水中沉淀下來，從而實(shí)現(xiàn)與污水的分離；這種方法稱之為重力沉淀法。根據(jù)污水中可沉懸浮物質(zhì)濃度的高低和絮凝性能的強(qiáng)弱，沉淀過程有以下四種類型，它們在污水處理工藝流程中都有具體體現(xiàn)： 自由沉淀 自由沉淀有時(shí)也稱為離心沉淀，是一種相互之間無絮凝傾向或弱絮凝傾向的固體顆粒在稀溶液中的沉淀。由于懸浮固體濃度低，而且顆粒間不發(fā)生粘和，顆粒的形狀、粒徑和密度在沉淀過程中基本保持不變，各自獨(dú)立地完成沉淀全過程。顆粒的形狀、粒徑和密度都直接決定顆粒下沉速度。另外，由于自由沉淀過程一般歷時(shí)較短，因此污水的水平流速與停留時(shí)間對沉淀效果影響很大。自由沉淀由于發(fā)生在稀溶液中，且是離散的，因此入流顆粒濃度不影響沉淀效果。平流沉砂池中砂粒的沉淀過程即為典型的自由沉淀，沉淀效果有污水的水平流速和停留時(shí)間決定。初沉池沉淀初期也屬于自由沉淀。但初沉池內(nèi)自由沉淀歷時(shí)很短，絮體之間很快會相互黏結(jié)，形成另外一種沉淀類型。 絮凝沉淀絮凝沉淀是一種絮凝性顆體在稀懸浮液中的沉淀。在絮凝沉淀過程中，各微小絮狀顆粒之間能互相粘和成較大的絮體，使顆粒的形狀、粒徑和密度不斷發(fā)生變化，因此沉降速度也不斷發(fā)生變化。初次沉淀池中的顆粒在經(jīng)過短暫的自由沉淀之后，即馬上轉(zhuǎn)變?yōu)樾跄恋?。另外，活性污泥在二次沉淀池?nèi)的沉淀初期也屬于絮凝沉淀。 成層沉淀當(dāng)污水中的懸浮物濃度較高時(shí)，顆粒相互靠的很近，每個(gè)顆粒的沉降過程都受到周圍顆粒作用力的干擾，但顆粒之間相對的位置不變，成為一個(gè)整體的覆蓋層共同下沉。此時(shí)，懸浮物與水之間有一個(gè)清晰的界面，這種沉淀類型為成層沉淀?；钚晕勰嘣诙纬恋沓刂械某恋碇衅谝约盎瘜W(xué)絮凝體在混凝沉淀池中的均屬于成層沉淀。壓縮沉淀壓縮沉淀也稱擁擠沉淀。當(dāng)污水中的懸浮固體濃度很高時(shí)，顆粒之間便相互接觸彼此支撐。在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的游離水被擠出界面，因此顆粒之間相互擁擠得更加緊密。通過這種擁擠與自動壓縮過程，污水中的懸浮固體濃度進(jìn)一步提高?；钚晕勰嘣诙纬恋碇械某恋砗笃冢勰嘣跐饪s池內(nèi)的重力濃縮均屬于壓縮沉淀。4.4.2初沉池的作用以及特點(diǎn)初沉池作用是對污水中的以無機(jī)物為主的比重大的固體懸浮物進(jìn)行沉淀分離；去處50%60%的SS使污水的BOD5降低25%35%；去處漂浮物；均和水質(zhì)。本工藝采用平流式沉淀池，其特點(diǎn)： a.沉淀效果好；b.對沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)；c.施工簡易，造價(jià)較低；d.池子配水不易均勻；e.適用于地下水位較高及地質(zhì)較差的地區(qū)；f.適用于大、中、小型污水處理廠；g采用多斗排泥時(shí)，每個(gè)泥斗需單獨(dú)設(shè)排泥管各自排泥，操作量大；采用鏈帶式刮泥機(jī)排泥時(shí)，鏈帶的支承件和驅(qū)動件都沒于水中，易繡蝕。初沉池的部分設(shè)計(jì)4.5 A/O氧化溝4.5.1活性污泥法（氧化溝工藝）概述活性污泥法是處理城市污水最廣泛使用的方法。它能從污水中去除溶解的和膠體的可生物降解有機(jī)物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)。無機(jī)鹽類（磷和氮的化合物）也能部分地被去除。類似的工業(yè)廢水也可用活性污泥法處理?；钚晕勰喾冗m用于大流量的污水處理，也適用于小流量的污水處理。運(yùn)行方式靈活，日常運(yùn)行費(fèi)用較低，但管理要求較高?；钚晕勰喾ū举|(zhì)上與天然水體（江、湖）的自凈過程相似，二者都為好氧生物過程，只是它的凈化強(qiáng)度大，因此活性污泥法是天然水體自凈作用的人工化和強(qiáng)化。1912年英國的克拉克（Clark）和蓋奇（Cage）發(fā)現(xiàn)，對污水長時(shí)間曝氣會產(chǎn)生污泥，同時(shí)水質(zhì)會得到明顯的改善。繼而阿爾敦（Arden）和洛開脫(Lockett)對這一現(xiàn)象進(jìn)行了研究。曝氣試驗(yàn)是在瓶中進(jìn)行的，每天試驗(yàn)結(jié)束時(shí)把瓶子倒空，第二天重新開始，他們偶然發(fā)現(xiàn)，由于瓶子清洗不完善，瓶壁附著污泥時(shí)，處理效果反而好。由于認(rèn)識了瓶壁留下污泥的重要性，他們把它稱為活性污泥。隨后，他們在每天結(jié)束試驗(yàn)前，把曝氣后的污水靜止沉淀，只倒去上層凈化清水，留下瓶底的污泥，供第二天使用，這樣大大縮短了污水處理的時(shí)間。這個(gè)試驗(yàn)的工藝化便是于1916年建成的第一個(gè)活性污泥法污水處理廠?；钚晕勰喾ㄊ怯善貧獬?、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系統(tǒng)所組成。污水和回流的活性污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混和液。曝氣池是一個(gè)生物反應(yīng)器，通過曝氣設(shè)備充入空氣，空氣中的氧溶入污水使污泥混合液產(chǎn)生好氧代謝反應(yīng)。曝氣設(shè)備不僅傳遞氧氣進(jìn)入混合液，且使混合液得到足夠的攪拌而呈懸浮狀態(tài)。這樣，污水中的有機(jī)物、氧氣同微生物能充分接觸和反應(yīng)。隨后混合液流入沉淀池，混合液中的懸浮固體在沉淀池中沉淀下來和水分離。流出沉淀池的就是凈化水。沉淀池中的污泥大部分回流，稱為回流污泥?；亓魑勰嗟哪康氖鞘蛊貧獬貎?nèi)保持一定的懸浮固體濃度，也就是保持一定的微生物濃度。曝氣池中的生化反應(yīng)引起了微生物的增殖，增殖的微生物通常從沉淀池中排除，以維持活性污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。這部分污泥叫剩余污泥。剩余污泥中含有大量的微生物，排放環(huán)境前應(yīng)進(jìn)行處理，防止污染環(huán)境。從上述流程可以看出，要使活性污泥法形成一個(gè)實(shí)用的處理方法，污泥除了有氧化和分解有機(jī)物的能力外，還要有良好的凝聚和沉淀性能，以使活性污泥能從混合液中分離出來，得到澄清的出水。活性污泥中的細(xì)菌是一個(gè)混合群體，常以菌膠團(tuán)的形式存在，游離狀態(tài)的較少。菌膠團(tuán)是由細(xì)菌分泌的多糖類物質(zhì)將細(xì)菌包覆成的粘性團(tuán)塊，使細(xì)菌具有抵御外界不利因數(shù)的性能。菌膠團(tuán)是活性污泥絮凝體的主要組成部分。游離狀態(tài)的細(xì)菌不易沉淀，而混合液中的原生動物可以捕食這些游離細(xì)菌，這樣沉淀池餓出水就會更清澈，因而原生動物有利于出水水質(zhì)的提高。活性污泥法使用到現(xiàn)在已有近百年的歷史，面對污水復(fù)雜程度的提高和對出水水質(zhì)的嚴(yán)格要求，各國在活性污泥法原有基礎(chǔ)上進(jìn)行了許多革新與改進(jìn)，如：低負(fù)荷活性污泥法、氧化溝處理技求、兩段活性污泥法（AB法）、生物脫氮除磷工藝（A/O、A2/O法)、序批式活性污泥法（SBR）及天然生物凈化系統(tǒng)等等。氧化溝屬于延時(shí)曝氣活性污泥工藝，從運(yùn)行方式上可分為兩大類：一類按時(shí)間順序安排為主對污水進(jìn)行處理，如：交替和半交替工作式氧化溝；另一類按空間順序交排為主對污水進(jìn)行處理，如：連續(xù)工作分建式氧化溝（包括Pasveer型、Carrousel型、Orbal型）、連續(xù)工作合建式（包括Boat式、C型溝內(nèi)式、型D溝內(nèi)式、管式等）。與傳統(tǒng)活性污泥法相比，氧化溝在去除污水中BOD5的同時(shí)，兼具脫氮除磷功能，較長的HRT和SRT使得剩余污泥產(chǎn)量少且較穩(wěn)定，勿需消化處理。氧化溝法是活性污泥法的發(fā)展和演變，是其多種運(yùn)行方式中的一種。在50年代開發(fā)的氧化溝是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式（如圖4.1所示）。所謂的延時(shí)曝氣是在40年代末到50年代初在美國流行起來的。其特點(diǎn)是曝氣時(shí)間很長，達(dá)24h甚至更長，MLSS較高，達(dá)到3000-6000mg/L，活性污泥在時(shí)間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，剩余污泥少而穩(wěn)定，無需消化，可直接排放。適用于污水量很小的場合，最先是牛奶場，后來用于村莊和風(fēng)景區(qū)、旅社等。近年來，國內(nèi)用于高層建筑生活污水處理。設(shè)備可用鋼板裝配，由廠商供應(yīng)。對于不是24h連續(xù)來水的場合，常常不設(shè)沉淀池而采用間歇運(yùn)行方式，例如20h曝氣和進(jìn)水，2h沉淀，2h放空，再運(yùn)行。也有曝氣池和二沉池合建的。氧化溝的池體狹長，池深較淺，在溝槽中設(shè)有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉(zhuǎn)動，推動溝內(nèi)液體迅速流動，取得曝氣和攪拌兩個(gè)作用，溝中混合液流速約為0.3-0.6m/s，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。其中典型的氧化溝卡羅塞式氧化溝，它是由荷蘭DHV公司于60年代開發(fā)的使用很廣泛的一種氧化溝，如我國昆明蘭花溝污水處理廠，桂林市東區(qū)污水處理廠以及上海龍華肉聯(lián)廠的廢水處理都采用這種形式的氧化溝，它不但可以達(dá)到95%以上的BOD5去除率，還可以同時(shí)達(dá)到部分脫氮除磷的目的。氧化溝利用A/O法（即缺氧好氧活性污泥法）。A/O法是由厭氧池和好氧池組成的同時(shí)去除污水中有機(jī)污染物以及磷的處理系統(tǒng)。為了使微生物在好氧池中易于吸收磷，溶解氧應(yīng)維持在2mg/L以上，pH值應(yīng)控制在7-8之間。磷的去除率還取決于進(jìn)水中的BOD5與磷濃度之比。據(jù)報(bào)道，如果這一比值大于10：1，出水中磷的濃度可在1mg/L左右。由于微生物吸收磷是可逆的過程，過長的曝氣時(shí)間及污泥在沉淀池中停留時(shí)間過長都有可能造成磷的釋放。A/O工藝具有流程簡單，工程造價(jià)低的特點(diǎn)。其主要工業(yè)特征是將脫氮池設(shè)置在去除碳過程的前端，是脫氮過程一方面更直接利用進(jìn)水中的有機(jī)碳源而省去外加碳源；另一方面則通過曝氣池混合液回流，使其中的NO3-在脫氮池內(nèi)反硝化，使氮得以去除。圖4.1 氧化溝系統(tǒng)4.5.2氧化溝工藝基本原理氧化溝中碳源基質(zhì)的去除動力學(xué)與活性污泥法動力學(xué)完全一致，主要通過兼性菌好氧降解實(shí)現(xiàn)。氨氮的硝化反應(yīng)涉及到亞硝化毛干菌和硝化桿菌兩類不同的硝化細(xì)菌。亞硝化毛桿菌在有氧條件下將NH+4-N轉(zhuǎn)化為NO-2，NO-2進(jìn)一步被硝化菌轉(zhuǎn)化為NO-3。在缺氧區(qū)，NO-3作為電子受體，被反硝化菌還原為N2或N2O。磷的降解有兩條途徑，一條途徑是在厭氧條件下，聚磷菌代謝細(xì)胞內(nèi)多聚磷酸鹽獲得能量將污水中基質(zhì)合成為細(xì)胞內(nèi)聚合物質(zhì)，釋放磷酸鹽。在好氧條件下，環(huán)境中缺乏COD而使得厭氧條件下貯存的聚-羥基丁酸酯成為基質(zhì)，聚磷菌過量攝取環(huán)境中磷酸鹽而在細(xì)胞內(nèi)合成多聚磷酸鹽，細(xì)胞得到增殖；另一條途徑是基于兼性反硝化菌也有著很強(qiáng)的生物攝/放磷現(xiàn)象，在缺氧條件下，反硝化除磷菌能夠象在好氧條件下一樣，利用硝酸氮充當(dāng)電子受體產(chǎn)生生物攝磷作用，同時(shí)NO-3被還原成N2。后一條途徑已被作為新一代脫氮除磷的技術(shù)基礎(chǔ)之一，導(dǎo)致了可持續(xù)脫氮除磷工藝的誕生。另外，活性污泥吸附也是去除污水中氮磷化合物的重要機(jī)制。4.5.3氧化溝工藝技術(shù)特征氧化溝是主導(dǎo)反應(yīng)器，水流混合介于推流和完全混合之間，水流攪動情況和溶解氧（DO）濃度沿池長變化，十分有利于活性污泥生物凝聚和不同菌群生化活性的發(fā)揮。氧化溝主要技術(shù)參數(shù)如下：有機(jī)物容積負(fù)荷：0.2-0.4kgBOD5/(m3d)有機(jī)物污泥負(fù)荷：0.05-0.15kgBOD5/(kgVSSd)水力停留時(shí)間（HRT）：10-24h 污泥齡（SRT）：10-30d活性污泥濃度：2000-6000mg/l出水水質(zhì)：BOD5：10-15mg/l SS:10-20mg/l NH+4-N:1-3mg/l4.5.4工藝技術(shù)（A/O氧化溝法）A/O氧化溝是污水處理廠的關(guān)鍵構(gòu)筑物，本工程采用厭氧-好氧（A/O）氧化溝。設(shè)計(jì)流量8萬m3/d；污泥負(fù)荷0.16kgBOD/(kgMLSSd)，污泥濃度3g/L，水力停留時(shí)間5.2h；容積負(fù)荷0.48kgBOD/(m3d)；泥齡5.6d。氧化溝共設(shè)4座。（1） 厭氧區(qū)每座氧化溝內(nèi)有一個(gè)厭氧區(qū)，水力停留時(shí)間1.5h，混合液濃度3g/L。厭氧區(qū)中間由導(dǎo)流墻隔開，分成兩格，每格平面凈尺寸為8.05m18m，有效水深4.2m，每個(gè)厭氧區(qū)有效容積為1210m3。為了使厭氧區(qū)內(nèi)污泥處于懸浮狀態(tài)，不致于產(chǎn)生沉積而影響處理效果，池內(nèi)設(shè)淹沒式水下攪拌器2臺，每臺配電功率4kW，在兩座氧化溝間設(shè)一圓形配水井，直徑為5.4m，沉砂池出水與回流污泥在此混合后分別進(jìn)入兩座氧化溝。（2） 好氧區(qū)本工程采用帕式氧化溝，通過曝氣轉(zhuǎn)碟的布置，使得氧化溝內(nèi)形成一個(gè)好氧區(qū)（DO=1.5-2.5mg/L）。好氧區(qū)水力停留時(shí)間3.7h，混合液污泥濃度3g/L。每座氧化溝總有效容積為4314m3，其中厭氧區(qū)有效容積1210m3，好氧區(qū)有效容積為3104m3。氧化溝內(nèi)設(shè)導(dǎo)流墻，被分為兩道溝，每溝凈寬為8m，平面尺寸為17.2m71.35m。氧化溝出水采用溢流堰，設(shè)在好氧區(qū)內(nèi)，堰長為6.6m。好氧區(qū)的需氧量（供氧按最大時(shí)流量4333m3/h設(shè)計(jì)）經(jīng)計(jì)算，兩座氧化溝好氧區(qū)總需氧量為3060kg/d。采用轉(zhuǎn)碟曝氣，需轉(zhuǎn)碟12臺。轉(zhuǎn)碟葉片直徑1.4m，有效長度8m，轉(zhuǎn)速為72r/min，每臺充氧能力為40kgO2/h，配電功率為22kW，動力效率為1.8kgO2/(kWh)（以電機(jī)輸入功率計(jì)）。4.6二次沉淀池二次沉淀池是整個(gè)活性污泥法系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)組成部分。二次沉淀池是設(shè)置在曝氣池之后的沉淀池，是以沉淀、去除生物處理過程中產(chǎn)生的污泥,獲得澄清的處理水為主要目的的。二沉池有別于其它沉淀池，其作用一是泥水分離，二是污泥濃縮，并因水量、水質(zhì)的時(shí)常變化還要暫時(shí)貯存活性污泥。活性污泥處理系統(tǒng)的重要組成部分，其作同時(shí)泥水分離，使混合液澄清，濃縮和回流活性污泥。其運(yùn)行處理效果將直接影響活性污泥系統(tǒng)的出水水質(zhì)和回流污泥濃度。二沉池的真實(shí)運(yùn)行情況：（1）二次沉淀池中普遍地存在四個(gè)區(qū)：清水區(qū)、絮凝區(qū)、成層沉降區(qū)、壓縮區(qū)。一般存在兩個(gè)界面：泥水界面和壓縮界面。（2）混合液進(jìn)入二沉池以后，立即被池水稀釋，固體濃度大大降低，并形成一個(gè)絮凝區(qū)。絮凝區(qū)上部是清水區(qū)，清水區(qū)與絮凝區(qū)之間有一泥水界面。（3）絮凝區(qū)后是一個(gè)成層沉降區(qū)，在此區(qū)內(nèi)，固體濃度基本不變，沉速也基本不變。絮凝區(qū)中絮凝情況的優(yōu)劣，直接影響成層沉降區(qū)中泥花的形態(tài)、大小和沉速。（4）靠近池底處形成污泥壓縮區(qū)。壓縮區(qū)與成層沉降區(qū)之間有一明顯界面，固體濃度發(fā)生突變。運(yùn)行正常的、沉降性能良好的活性污泥，在污泥壓縮區(qū)的積存是很少的。當(dāng)污泥沉降性能不大理想時(shí)，才在二沉池的泥斗中積有較多污泥。排出二沉池的底流濃度主要決定于污泥性質(zhì)和污泥在泥斗中的積存時(shí)間。因此，可以認(rèn)為，二沉池的澄清能力與混合液進(jìn)入池后的絮凝情況密切相關(guān)，也與二沉池的表面面積有關(guān)。4.6.1二沉池的設(shè)計(jì)以及計(jì)算（1）二沉池的面積 （4-23）式中 n二沉池的個(gè)數(shù)，取n=2 表面負(fù)荷，取1.5m3/m2h（2）二沉池的直徑 （4-24）（3）二沉池的有效水深 （4-25）式中 t沉淀時(shí)間，取t=2h（4）排泥設(shè)計(jì)采用間歇排泥，則二沉池污泥容積： （4-26）式中 R污泥回流比，取100% X混合液污泥濃度，取X=2307.7mg/L Xr回流污泥濃度，（5）二沉池部分進(jìn)水設(shè)計(jì)當(dāng)回流比為100%時(shí)，單管流量： （4-27） 取管中心流速v=0.4m/s，則過水?dāng)嗝娣e： （4-28）有8個(gè)導(dǎo)流孔，則單孔面積： （4-29）按回流比100%的情況計(jì)算，進(jìn)水管水頭損失： （4-30）查表得 =1.245，v=1.5m/s管中心的水頭損失： （4-31）本工藝采用中心進(jìn)水、周邊出水輻流式沉淀池。池邊水深3.5m，其中有效水深3m，緩沖層高0.5m，另加超高0.5m，底斜坡高0.9m，泥斗高2.2m，總高度為7.1m。每座二沉池內(nèi)設(shè)1臺周邊轉(zhuǎn)動刮泥機(jī)，利用池內(nèi)水位以及真空系統(tǒng)吸排泥至排泥井。橋長40m，橋面寬0.8m，配電功率0.18kW。共用一座配水結(jié)合井，中心為配水井，周邊依次為排泥井、出水井。中心配水直徑為6m，進(jìn)水管采用DN10208鋼管，出水設(shè)4根DN8208鋼管均勻配至每座沉淀池。二沉池的排泥通過刮泥機(jī)的作用，采用DN6308鋼管將污泥排入排泥井，再通過一根DN10208鋼管流入污泥泵房。二沉池出水采用不銹鋼環(huán)形集水槽，雙側(cè)溢流三角堰出水，最大堰口負(fù)荷為1.2L/(sm)。4.7污泥處理設(shè)計(jì)4.7.1污泥處理的目的與處理方法（1）污泥的特性和處理的目的廢水在典型的處理廠經(jīng)過10h左右的處理以后，大部分懸浮性污染物以及可分解的膠體和溶解性污染物得以去除，廢水得到了凈化，其危害性相對減小，可以排入受納水體予以處置。從廢水中去除的污染物絕大部分轉(zhuǎn)變成污泥，污泥的體積占進(jìn)入處理廠的廢水流量的1%左右，其中可能含有病原微生物和有毒物質(zhì)。在很短的時(shí)間內(nèi)污泥就會變成腐臭的、令人厭惡的物質(zhì)。通過觀察污泥的外觀和顏色以及辨別污泥的氣味，可以判斷污泥的狀態(tài)。自然沉淀產(chǎn)生的生污泥呈灰色，有一股不良的氣味，可見到糞便物、廢紙、植物殘?jiān)?，這種污泥脫水很困難，脫水時(shí)通常散發(fā)惡臭氣味，污泥液渾濁而有臭味。厭氧消化污泥呈黑色，有一股焦油味，在砂濾床上能形成20cm厚的沉積層，一周或兩周后可鏟起。污水處理廠污泥是指水處理過程中產(chǎn)生的絮狀體，它含有大量水分、豐富的有機(jī)物及N、P、K等營養(yǎng)元素，同時(shí)還含有重金屬及病原菌等有害物質(zhì)，如果任意排放不加處理，不僅對環(huán)境造成污染，同時(shí)也是對資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國污水排放量為4.474107m3/d，不同規(guī)模、不同處理程度的污水處理廠有100多座。每天所產(chǎn)生的污泥量約為污水處理量的0.5%-1.0%，如果這些污泥還使用傳統(tǒng)的處置方法（如土地填埋、焚燒和海洋排放等）進(jìn)行處理，相對于當(dāng)今更加嚴(yán)格化的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，顯然是不合適的；同時(shí)，隨著資源短缺危機(jī)的加劇，人們不得不尋找新的資源，污泥由于其有機(jī)物、營養(yǎng)元素含量高而受到越來越多的關(guān)注。（2） 污泥處理方法的選擇污泥處理的目標(biāo)是為了使最后的污泥殘?jiān)馨踩嘏湃胪寥?、貯存塘或者海中。規(guī)劃和設(shè)計(jì)者的任務(wù)是選擇最經(jīng)濟(jì)同時(shí)又是最可行的處理工藝組合。在大多數(shù)情況下，生污泥先經(jīng)濃縮和消化池內(nèi)的好氧或厭氧穩(wěn)定，然后經(jīng)干化后直接排入土壤、填埋場處置或者焚燒；另一種處置方法是先對濃縮穩(wěn)定以后的污泥進(jìn)行機(jī)械脫水，然后進(jìn)行堆肥或焚燒處理。圖4.2所表示的是可供選擇的污泥處理和處置工藝的概況。本工藝采用污泥活化制取吸附劑技術(shù)來回用污泥。近年來，一些學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，來源于污泥熱解的衍生材料可以作為很好的吸附劑，我國學(xué)者吳鍵等和馬志毅等也從污水污泥中制取了吸附材料，一般的工藝過程如圖4.3所示。初級處理和二級處理氣浮濃縮重力濃縮離 心真空過濾干化床壓濾機(jī)焚燒土地處理駁運(yùn)好氧或厭氧消化熱處理濕式氧化 返回處理的廢液 返回處理的污泥固體 污泥圖4.2 污泥的處理與處置工藝概況干 化熱 解空氣中氧化化學(xué)活化烘 干物理活化吸 附 劑污 泥圖4.3 污泥制取吸附劑工藝流程從工藝過程可知，污泥制取吸附劑的途徑有3條，針對不同的污泥、所制取吸附劑的不同用途，可相應(yīng)采用不同的制取方法，而不同的制取方法所產(chǎn)生的吸附劑的性能差別很大，一般所制得的吸附材料性能為：化學(xué)活化物理活化空氣中氧化。影響吸附性能的主要因素有：活化藥劑的種類、濃度、熱解時(shí)間、熱解溫度和活化溫度等。馬志毅等利用污泥制取的吸附材料性能如表4.1所示。對于該種吸附劑的應(yīng)用，由于其中含有大量的重金屬的氧化物，致使其不但可以作為吸附劑，同時(shí)也是良好的催化劑，所以，雖然從相關(guān)參數(shù)上比較其不如商業(yè)活性炭，但應(yīng)用效果卻與商業(yè)活性炭效果接近，甚至有時(shí)會超過活性炭。通過化學(xué)活化法，選取氯化鋅作為活化藥劑，再被處理，防止了污染；污泥作為型煤黏結(jié)劑，可改善在高溫下型煤的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，提高型煤的氣化反應(yīng)性，降低灰渣中的殘?zhí)?。唐黎華的研究表明，污泥添加量為2%（干基），白泥添加量為0.3%（干基）時(shí)，所制型煤抗壓強(qiáng)度、跌落強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性與白泥型煤相當(dāng)，且污泥型煤無二次污染，其氣化成分符合氨原料氣的要求。經(jīng)該技術(shù)合成的燃料產(chǎn)生的煙氣，可以通過常規(guī)的氣體凈化裝置去除其中的酸性氣體及其他大氣污染物。 表4.1 污泥衍生吸附劑性能（物理活化，炭化溫度500）性能項(xiàng)壓伸壓力（kg/cm2）強(qiáng)度（%）容重（g/L）水容重（%）苯吸附（%）硫容量（mg/g）吸附劑60-70225795927767性能項(xiàng)碘值（mg/g）比表面積（m2/g）微孔（m2/g）總孔（mL/g）中孔（mL/g）微孔（mL/g）吸附劑2487052030.390.050.254.7.2污泥處理流程（1）污泥泵房污泥泵房內(nèi)設(shè)有回流污泥泵及剩余污泥泵，用于回流污泥至厭氧區(qū)，提升剩余污泥至濃縮池。剩余污泥干重為9100 kg/d，含水率為99.4%，剩余污