水污染控制工程课程设计(2)

水污染控制工程

（1）根据提供的原始设计资料和设计要求，查阅相关文献资料，确定废水处理工艺流程；

（2）对各构筑物和设备进行工艺计算；? （3）对废水处理站的定型设备进行设计和选型； （4）编制设计说明书。

（5）绘制废水处理站的平面布置图、高程图； （6）绘制主要构筑物和设备工艺图。

1.5设计方案比较

当前流行的污水处理工艺有：普通活性污泥法、氧化沟法、CASS处理工艺法、SBR法等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。下列是对这几种工艺的简单介绍及比较。

（1）普通活性污泥法

普通活性污泥法，也称传统活性污泥法，推广年限长，具有成熟的设计及运行经验，处理效果可靠。自20世纪70年代以来，随着污水处理技术的发展，本方法在工艺及设备等方面又有了很大改进。在工艺方面，通过增加工艺构筑物可以成为“A/O”或“A2/O”工艺，从而实现脱N和除P。在设备方面，开发了各种微孔曝气池，使氧转化效率提高到20%以上，从而节省了运行费。

其特点为： ①工艺相对成熟；

②有机物去除效率高，传统活性污泥法处理效果较好，BOD5去除率可达90%~95%。

③适用于处理的进水水质比较稳定，适用于处理净化程度和稳定程度要求较高的废水，对废水的处理程度比较灵活。

④耐冲击负荷低，有机负荷在0.2～0.5kgBOD/(kgMLVSS·d)之间，对冲击负荷适应性较弱。

⑤需氧与供氧矛盾大，活性污泥在曝气池内经历从对数增长到减衰增长以至于到内源优化期，需氧速率沿池长逐渐降低，混合液中溶解氧含量沿池长逐渐增高，在曝气池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象。

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⑥容积大、占地面多，基建费用高，电耗大、脱N和除P效率低，通常只有10%~30%。

该工艺适用于中小规模的污水处理厂，在处理过程中能降低水中BOD5、COD的含量。对N、P有一定的处理能力，但是达不到该厂所要求的去除率。

（2）氧化沟工艺

本工艺主要特点：

① 在流态上，氧化沟介于完全混合和推流之间。氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，有以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效果。

② 可考虑不设置初沉池，原污水经过格栅和沉砂池预处理，已经有效防止污水中无机沉渣沉积，有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度。

③ 可考虑不单独设置二沉池，使氧化沟与二沉池合建，可省去污泥回流装置。

④ BOD负荷低，同活性污泥法的延时曝气系统对比，具有下列各项效益： a、对水温、水质、水量的变动有较强的适应性

b、污泥龄一般可达15~30天，为传统活性污泥系统的3~6倍。可以存活、繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物。如果运行得当，氧化沟能够具有反硝化脱氮的效果。

c、污泥产率低，且多已达到稳定的程度，勿需再进行硝化处理。 ⑤ 脱氮效果还能进一步提高。因为脱氮效果的好坏很大一部分取决于内循环量，要提高脱氮效果势必要增加内循环量。而氧化沟的内循环量从理论上说可以是不受限制的，从而氧化沟具有较大的脱氮潜力。

⑥ 氧化沟只有曝气器和池中的推进器维持沟内的正常运行，电耗较小，运行费用较低。

（3）CASS处理工艺

传统CASS 由选择区、厌氧区和主反应区组成。运行方式由现有资料来看有两种：一是进水阶段时间明显，在曝气反应阶段时间内进水；二是进水、沉淀期间均可进水，直至水位达到最高设计水位止；其运行过程为冲水—曝气、充水—泥水分离、上清夜滗除、充水闲置。在整个过程中，污泥回流一直在运行，回流

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量约为日平均流量的20%。 缺点：

① 容积利用率低，每周期接纳废水约占总有效容积的30%，使污水的实际停留时间延长至13.3 小时左右。

② 同步硝化和反硝化效率不高，因此，有人在生物选择区和主反应区之间加了一个兼氧区，以提高脱氮效率。

③ 污泥在生物选择区中释磷受到回流混合液中硝态氮浓度的

影响比较大，在传统的CAST 工艺中难以提高除磷效率（为了提高除磷效率采用了同步沉淀除磷的方法）。

（4）SBR法

1980年在美国EPA资助下，在印第安纳州Culver建立了第一座SBR工艺的污水处理厂，1984年通过美国EPA技术评估。SBR已成为美国中小型污水处理厂的首选工艺。

我国1985年上海建成第一座肉类加工污水处理，现已在城市污水和其他污水处理中得到应用。目前，SBR已在国内外广泛应用，主要应用城市污水及其味精、啤酒、制药、焦化、餐饮、造纸、印染、洗涤、屠宰等工业废水的处理。

其优点为：

①工艺流程简单。SBR工艺的主要反应器是序批式间歇反应器，与传统的活性污泥法相比，不需要另外设置二次沉淀池、污泥回流及污泥回流设备，调节池小或可以不设置调节池，多数情况下可以省去初次沉淀池。

②占地面积小、造价低。SBR工艺处理系统布置紧凑、工艺简洁，因此占地面积小。由于省去二沉池及污泥回流设备，调节池的容积小或可以省去，因此SBR工艺的建设费用和运行费用都比较低，采用SBR工艺处理小城镇污水时，比普通活性污泥法节省基建投资30%以上。

③处理效果好。SBR工艺的主要特点之一是处理效果好，SBR反应器中的底物浓度和微生物浓度随反应的时间而变化，而且反应过程是不连续的。因此运行过程是典型的非稳态过程。在运行期间，反应器中活性污泥处于一种交替的吸附、吸收、生物降解和活化过程的不断变化过程。由于实践可知，用SBR工艺

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处理城市污水，可以大大缩减反应时间，并取得良好的处理效果。

④脱氮除磷效果好。SBR工艺运行操作灵活，可以根据不同的处理要求，通过调节不同的控制手段，来达到净化处理的目的。

⑤污泥沉降性能好。SBR工艺的污泥易于沉淀，SVI值较低。在一般情况下，不产生污泥膨胀现象。SBR工艺处理系统中存在着较大的浓度梯度，在反应器中缺氧和好氧状态并存，反应器中有较高的底物浓度、污泥龄短、比增长速率大。因此，可以有效地控制丝状菌的过量繁殖，避免污泥产生膨胀现象，取得良好的污泥沉降现象。

⑥良好的适应性。SBR处理工艺对进水水质水量的波动具有较好的适应性。当进水水质水量急剧变化时，SBR工艺仍可获得良好的处理效果，运行稳定性较好。SBR工艺的进水期内，曝气池起到了调节池的作用，通过曝气，可使污水与原污泥充分混合，进行反应。可通过调节进水时间，调整污水调节和反应的时间，也可通过调节闲置时间，调整活性污泥的吸附和吸收能力，提高污泥活性从而提高污染物被处理的程度。

⑦易于维护管理。SBR处理工艺如果管理得当，处理水水质将优于连续式活性污泥法，易于实现系统优化运行的自动控制。

尽管SBR有众多的优点，但自身也存在一些缺点： ①连续进水时，对单一SBR反应器来说需要较大的调节池；

②对于多个SBR反应器，进水和排水阀门切换频繁，容易造成阀门磨损，对自动化要求较高；

③适用于中小型污水处理项目，无法达到大型污水处理项目连续进水、连续排水的要求；

④设备的闲置率较高； ⑤污水提升水头损失较大。

综合考虑SBR法的优点和缺点，在管理和技术上可能有一定难度。 总的说来，上述方案都能够达到要求处理的效果，而且工艺简单，污泥处理的难度较小，在技术上都是可行的。但结合实际的工程要求来看，氧化沟对污水的脱氮除磷率有较高要求（脱氮率要求达到87.5%，除磷率要求达到80%），而且设计中可采用改良型的Carrousel氧化沟。

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Carrousel氧化沟使用立式表曝机，曝气机安装在沟的一端，因此形成了靠近曝气机下游的富氧区和上游的缺氧区，有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉降，设计有效水深4.0－4.5m，沟中的流速0.3m/s。BOD5的去除率可达95%－99%，脱氮效率约为90%，除磷效率约为50%，如投加铁盐，除磷效率可达95%。 有证据表明，城市污水经改良型氧化沟处理后，污水中各项污染物平均去除率能满足上面的脱氮除磷的要求；而且经过多年实践证明，改良型的Carrousel氧化沟二级处理工艺具有工艺简单成熟﹑操作管理简便，处理效果好，出水水质稳定，脱氮除磷性能好的特点，同时，该工艺省去了初沉，也不必、像其他方法脱氮除磷工艺那样需要大量混合液回流和多个池子，因此工艺布置紧凑，可省地﹑省电﹑降低运行费用，是城市污水处理厂比较理想的处理工艺。

综上所述，本设计采用改良型的Carrousel氧化沟工艺。

1.6 厂址选择

（1）处理厂厂址选择，应遵循以下原则：

①污水处理厂应选在城镇水体下游，污水处理厂处理后出水排入的河段，应对上下游水源的影响最小。

②厂址选择要便于污泥处理和处置。

③厂址一般应位于城镇夏季主风向的下风侧，保持一定的卫生防护距离。 ④厂址应有良好的工程地质条件。

⑤应尽量少拆迁、少占农田，使污水厂工程易于实施。 ⑥厂址选择应考虑远期发展的可能性。

⑦厂区地形不应受洪涝灾害影响，不应设在雨季易受水淹的低洼处。 ⑧有方便的交通、运输和水电条件，有利于缩短污水厂建造周期和污水厂的日常管理。

（2）厂址及场地现状

污水处理厂选址于郑州市第三污水处理厂附近，是一块长方形地带，地势平坦，处理后的水直接排入附近的十八里河。

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