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1、 毕业论文设计题 目：余家湖五万吨污水处理厂设计姓 名： 学号 系部：生物工程学院专 业：环境监测与治理技术指导老师： 职称讲师中国 二一二年五月独创性声明5摘 要6ABSTRACT71. 概述81.1 项目概况81.1.1 城镇概况8（一）、地形地貌8（二）、地质构造9（三）、水文与气象资料92. 设计规模及进出水指标112.1 污水量预测113 污水及污泥处理工艺方案选择133.1 污水处理工艺原则133.3.1 原污水的生化处理可行性143.3.2 污染物去除及处理工艺要求163.5 污泥处理工艺263.5.1 污泥浓缩脱水工艺264 污水处理生产构（建）筑物工艺设计294.1 粗格栅及
2、进水泵房294.1.1 粗格栅294.5 二沉池434.5.1 配水井与污泥泵房434.5.2 二沉池434.6 加药间454.7 接触消毒池464.8 贮泥池及污泥浓缩脱水车间464.8.1 贮泥池465. 总图设计485.1 厂区平面设计486. 环境保护517. 组织机构、劳动定员547.1 组织机构548. 投资概算559. 成本及效益分析569.1 费用效果分析569.3.1 社会效益分析57参考文献58独创性声明 本人声明，所呈交的毕业论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。文中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上其他人已经发表或撰写过的任何研
3、究成果，指导教师对此进行了审定。本人拥有自主知识产权，没有抄袭，剽取他人成果，由此造成的知识产权纠纷由本人负责。 签名： 日期：2012年06月1日摘 要当今，随着经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，环境污染日趋严重，加大城市污水治理力度势在必行。本设计的主要任务是城镇污水处理厂的设计，该污水处理厂工程的总规模达到50000/d。采用改良型A2/O氧化沟工艺，该工艺将A2/O与氧化沟的特性相结合，改良型A2/O氧化沟的主要优点在于脱氮除磷效果明显，BOD负荷高，能有效防止污水处理厂经常出现的污泥膨胀。 污水处理流程为：进水从泵房到细格栅，进入曝气沉砂池，再进入改良A2/O氧化沟，最后进入二
4、沉池，经消毒后尾水外排。本设计包含污水处理工艺流程的确定，主要构筑物尺寸设计与计算，施工图纸的绘制等。设计出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002一级B标准。本工程的实施将显著改善受纳水体水质，同时间接产生经济效益，促进经济可持续发展。关键词：污水处理； 改良型A2/O氧化沟； 脱氮除磷；工艺设计ABSTRACTNowadays, with the rapid economic development and the peoples living standard improved, environmental pollution is more serious. So
5、 it is both inevitable and necessary to develop the urban sewage treatment. The main task of this design is the sewage treatment plant in town, the total of the sewage treatment plant project amount to 50000 tons / day. This design uses improved A2/O oxidation ditch process. This process combined A2
6、/O with the characteristic of oxidation ditch, the main advantage of the improved A2/O oxidation ditch is the good effect of nitrogen and phosphorus removal, high load of BOD, can effectively prevent the sludge expansion of the sewage treatment plant that quite often happens.The wastewater treatment
7、 plant for the sewage treatment process: Sewage from the pumping station to the grid, then entering the improved A2/O oxidation ditch. Convergent flow into the secondary sedimentation tank, Into contact with pool, finally the water emissions.This design contains the identification, the size design a
8、nd calculation of the mainly constructs, construction drawings drawing etc.The effluent quality carries out B-level standards from pollutant emission standards of urban sewage treatment plantGB18918-2002. The implementation of this project will significantly improve the water quality of receiving wa
9、ter, and indirect economic benefits and promote sustainable economic development.Keywords: sewage treatment; improved A2/O oxidation ditch; removal the nitrogen and phosphorus; process design1. 概述1.1 项目概况1.1.1 城镇概况襄阳市位于湖北省西北部，河南省西南部。长江支流的汉江中游，是汉江流域中的一座中心城市，实行市管县体制，其地理范围为：北纬31143237，东经1104511343。平面版图
10、呈一个不规则的平行四边形。其东线北端起自枣阳新市镇的自竹园寺林场，与随州市新城镇的界牌口村相连；南端止于宜城流水镇马头村，与钟祥市的长寿镇和张集镇相接；两端直线距离约1095公里。西线北端起自老河口袁冲乡杨花岗村，与河南省淅川县相连；南端止于保康马桥镇，与房县和神农架林区相连接；两端直线距离约1228公里。辖区南北纵距最远两端点，北端点为老河口袁冲乡杨花岗村，南端点为南漳东巩镇苍坪村，两端点直线距离约157公里；东西横距最长两端点，东端点起自枣阳新市镇白竹园寺林场最东端，西端点止于保康马桥镇最西端。两端点直线距离约228公里。边界线全长13328公里。汉江将襄阳市域分为东西两半。1.1.2 自
11、然条件（一）、地形地貌襄阳市地形为东低西高，东部和中部以岗地为主，西部为山区。 地貌特征：东部为低山丘陵，海拔多在90米一250米之间，主要分布在枣阳东部的新市镇、鹿头镇、刘升镇、吴店镇、平林镇、王城镇等，最高点是湖北省与河南省交界处的玉皇顶，海拔为7785米。中部为岗地丘陵，兼有平原，主要分布在枣阳西部各乡镇和襄阳、宜城、老河口全部以及南漳东部乡镇。其中宜城以丘陵居多，海拔一般在85米140米之间，最低点在孔湾镇八角庙村，海拔高程为44米，是全市最低点。西部为山区，包括保康全部、谷城大部和南漳中西部。海拔多在400米以上，保康官山海拔高程达2000米，是全市最高点。拟建厂区地处湖北襄城经济开
12、发区（余家湖工业园区附近），东临汉江，距汉江约300米，场区属新征农田地，地势开阔，地形较平坦，各勘探孔标高在60.2061.84米之间，最大高差约1.64米。场区地貌部位属于汉江I级阶地前缘。（二）、地质构造襄阳市横跨扬子准地台与秦岭地槽两个性质不同的大地构造单元。以房县襄阳广济深断裂为界，断裂以南的保康、南漳、宜城三县全境和谷城、襄阳、枣阳等县（市）的南部边缘位于扬于准地台区，约占全市总面积的42；断裂以北的老河口市和谷城、襄阳、枣阳等县（市）的大部分地区位于秦岭地槽区，约占全市总面积的58。（三）、水文与气象资料拟建厂区属亚热带干燥区，四季分明，夏季炎热多雨，冬季温湿偏寒。根据有关部门气
13、象观测资料统计，年平均降雨量约870mm，年最大降雨量约1250mm，年平均蒸发量1400mm。年平均气温15.7。C，极端最高气温42.5。C，极端最低气温-14.8。C。襄阳地区最大冻结深度30厘米，土壤湿度系数0.85，大气影响深度约3米，急剧影响深度约1.5米。1.2 设计范围本设计范围最终确定为远期处理规模为5.0万m3/d（变化系数1.47）的余家湖污水处理厂工程，为了降低二期工程造价及远期总造价，方便管理并实现近远期的有机结合，本方案在进行近期工程设计中统筹考虑远期规模的扩建，部分土建按5万m3/d，设备主要按2.5万m3/d。1.3 设计原则（1）严格执行环境保护的各项规定，确
14、保经处理后的出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放相关指标。（2）采取统一规划，分期实施的方针，在设计中充分考虑近远期接合：既考虑近期建设，又同时考虑远期的发展，使工程建设与地区的发展相协调，做到既保护环境，又最大程度发挥工程效益，做到投资省、运行费用低、环境效益、社会效益和经济效益高。（3）根据进水水质和出水要求，选择工艺技术先进、处理效果稳定、可靠、操作简单、节能、占地面积小，工程投资省和运行费用低的工艺，力求高效、节能、操作管理方便，同时要求流程简单且耐冲击负荷，以减少基建投资和日常运行费用。（4）设计主要采用经济、节能、技术可靠的设备，一般设备选用国内先进成熟的产品，部分关键设备拟选用进
15、口产品，设备生产厂家要求具有良好的服务和信誉。（5）为确保污水处理厂的正常运行，供电系统采用双回路电源，运行设备考虑足够的备用率。（6）采用现代化的控制模式，系统分散控制、集中管理，减少人员编制。（7）厂区平面布置力求新颖美观，布局合理，功能齐全。在便于施工安装和维修的前提下，使处理构筑物尽量集中，布置紧凑，节约用地，保证绿化面积，同时充分考虑同远期工程的衔接。（8）妥善处理污水处理过程中产生的栅渣及浓缩脱水后的剩余污泥，避免对环境造成二次污染；同时加强绿化，尽量减少污水处理厂对周围环境带来不良影响；建筑风格力求一致，美观大方，建造花园式污水处理厂。（9）对排入本工程范围内的工业废水、可根据废
16、水性质确定是否要进行厂内预处理，要求达污水排入城市下水道水质标准（CJ3082-1999）后，方可排入城镇管网系统。对有机废水为主的工业废水，标准可适当放宽。严禁对污水生物处理产生毒害作用或呈强酸性腐蚀城镇管网的工业废水排入。（10）充分考虑污水处理厂在计划内减量服务和计划外暂停服务期间的应急措施，以尽量减少对汉江水体的污染。1.4 设计依据 设计依据主要是国家有关法律法规：1、污水综合排放标准（GB8978-96）；2、城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）；3、污水排入城市下水道水质标准（CJ3082-1999）；4、地表水环境质量标准（GB3838-2002）；5、中华
17、人民共和国环境保护法。2. 设计规模及进出水指标2.1 污水量预测 用水量根据襄阳市襄城经济开发区（余家湖工业园区）总体规划,至2020年欧庙镇规划总人口约3万人，镇区人口约1.0万人；近期镇区人口约0.6万人。按照城市给水工程规划规范（GB50282-98），欧庙镇单位城市人口综合用水量指标为0.40.8万m3/万人d，根据镇区规划发展情况，近期单位城市人口综合用水量指标取0.7万m3/万人d，远期单位城市人口综合用水量指标取0.8万m3/万人d，可得欧庙镇近期最高日用水量为0.42万m3/d，远期最高日用水量为0.80万m3/d。 污水量根据城市排水工程规划规范（GB50318-2000）
18、，经济开发区近、远期污水排放系数分别取0.80和0.85；欧庙镇近、远期污水排放系数分别取0.85和0.90。经济开发区和欧庙镇的地下水渗入系数均按10考虑，日变化系数均取1.3。根据上述参数可分别求得经济开发区和欧庙镇近、远期污水量。经济开发区近期污水量为：（3.0/1.3）0.801.12.03万m3/d经济开发区远期污水量为：（6.0/1.3）0.851.14.32万m3/d欧庙镇近期污水量为：（0.42/1.3）0.851.10.30万m3/d欧庙镇远期污水量为：（0.80/1.3）0.901.10.61万m3/d2.2 设计规模根据上述污水量结果，余家湖服务范围内污水总量分别为2.3
19、3万m3/d和4.93万m3/d。因此，余家湖污水处理厂工程总规模按5万m3/d设计，至2013年污水处理厂近期工程按2.5万m3/d规模建设。主要收集处理襄城经济开发区以及欧庙镇周边范围内的污水。主要处理的污水80%是经过预处理后的工业废水。变化系数取1.47。2.3 设计进水水质余家湖污水处理厂纳污范围内污水主要为工业废水和生活污水。工业废水必须达到污水排入城市下水道水质标准（CJ308299）后方可进入城市生活污水管网。根据当地的实际产污情况及周围污水处理厂实际运行的进水水质情况，余家湖污水处理厂厂设计进水水质确定如下表2-1：表2-1 设计进水水质一览表序号项目水质1pH值692BOD
20、5200mg/l3CODcr450mg/l4SS280mg/l5总氮40mg/l6氨氮30mg/l7总磷3mg/l2.4 出水水质要求襄城经济开发区污水处理厂受纳水体为汉江，根据当地环保要求，出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB18918-2002)一级标准B标准。具体指标如表2-2所示：表2-2 设计出水水质一览表序号项目水质1pH值692BOD520mg/l3CODcr60mg/l4SS20mg/l5氨氮8（15）mg/l6总氮20mg/l7总磷1mg/l2.5 污水处理程度根据设计进水水质和出水水质，本工程处理程度分析如下：表2-3 污水处理程度表项 目进水水质出水水质去除率
21、（%）BOD52002090.0CODcr4506086.7SS2802092.9NH3-N308（15）73.3（50.0）TP3.01.066.7TN402050.03 污水及污泥处理工艺方案选择3.1 污水处理工艺原则余家湖污水处理厂的污水处理工艺确定应做到： 工艺合理，技术先进，对水质变化适应能力强，出水达标且稳定，污泥易于处理与处置； 经济合理，电耗省，造价低，占地省； 易于管理，自动化控制程度高，操作方便，设备可靠。3.2 预处理工艺选择 预处理主要是去除水中较大的悬浮物，保证后续工艺的正常运行。沉砂池作为城市污水处理厂必不可少的预处理设施，通常设置在细格栅后以去除进水中的砂粒。在
22、大中型城市污水处理厂设计中，为提高沉砂效果，节约工程投资和占地面积，沉砂池一般采用曝气沉砂池和旋流沉砂池两种类型，其它型式的沉砂池因对水量波动的适应能力和处理能力有限等原因，目前在国内已经很少采用。表3-1 沉砂池性能比较表名称工艺优点工艺缺点平流沉砂池结构简单，动力消耗小，沉砂效果好沉砂有机物含量大（约15%），沉砂后继处理难度大曝气沉砂池结构简单，沉砂效果好。沉砂有机物含量较少（小于10%），能起到预曝气作用动力消耗大竖式沉砂池沉砂有机物含量较少（小于10%）处理效果一般较差旋流沉砂池动力消耗小，沉砂效果好结构复杂，不易脱水曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流
23、垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是，通过调节曝气量，可以控制污水旋流的速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小，还对污水起预曝气作用。 而且工业废水比一般的生活污水BOD要高一些。本设计采用曝气沉砂池。3.3 生化处理工艺选择3.3.1 原污水的生化处理可行性目前国内外城市污水处理厂绝大多数采用活性污泥法生化处理工艺，这种工艺方法能有效去除城市污水中的各种污染物质。该工艺相对化学处理法来说不仅投资省、处理费用低、操作管理方便，更主要是处理效果较稳定。原污水能否采用生化处理，特别是是否适用于生物除磷脱氮工艺，取决于原污水中各种营养成分的含量及其比例能否满足生物生长的需要，因此首先应判断相
24、关的指标能否满足要求。余家湖污水处理厂进水水质参数见表2-1。余家湖污水处理厂原污水中营养物比值见表3-2。表3-2 余家湖污水处理厂原污水中营养物比值项目比值BOD5/CODCr0.45BOD5/TN5BOD5/TP66.6（1）污水BOD5/CODCr值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/CODCr0.45可生化性较好，BOD5/CODCr0.3生化性较差，BOD5/CODCr0.25不易生化。本工程进水BOD5=200mg/L，CODCr =450mg/L，BOD5/CODCr=200/450=0.45，等于0.45，属于生化性好的污水范畴。（2）BOD5/T
25、N（即C/N）比值C/N比值是判别能否有效脱氮的重要指标。从理论上讲，C/N2.86就能进行脱氮，但一般认为，C/N3.5才能进行有效脱氮。经分析，污水处理厂进水水质，C/N5，可较好地满足生物脱氮要求。（3）BOD5/TP比值该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。生物除磷是活性污泥中除磷菌在厌氧条件下分解细胞内的聚磷酸盐同时产生ATP，并利用ATP将废水中的脂肪酸等有机物摄入细胞，以PHB（聚-羟基丁酸）及糖原等有机颗粒的形式贮存于细胞内，同时随着聚磷酸盐的分解，释放磷；一旦进入好氧环境，除磷菌又可利用聚-羟基丁酸氧化分解所释放的能量来超量摄取废水中的磷，并把所摄取的磷合成聚磷酸盐而贮存于细胞
26、内，经沉淀分离，把富含磷的剩余污泥排出系统，达到生物除磷的目的。进水中的BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基质，故BOD5TP是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值要大于20，比值越大，生物除磷效果越明显。经分析，本工程进水水质BOD5/TP=66.6，适用于生物除磷工艺。综上所述，余家湖污水处理厂工程进水水质可以采用生物二级处理工艺，而且适宜于生物脱氮除磷工艺。3.3.2 污染物去除及处理工艺要求污水处理的目的是去除水中的污染物，使污水得到净化，污水中的主要污染物有BOD5、CODCr、SS、N和P等。根据进出水水质，要求的污染物去除率见表2-3所示。（1）SS的去除污水中SS的去除主要
27、靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小直径的无机颗粒（包括大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体的吸附、网络作用，与活性污泥絮体同时沉淀被去除。污水厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，出水中的BOD5、CODCr、TP等指标也与之有关。因为组成出水悬浮物的主要成分是活性污泥絮体，其有机成份高，而有机物本身含磷，因此较高的出水悬浮物含量会使得出水的BOD5、CODCr和TP增加。所以，控制污水厂出水的SS指标是最基本的，也是很重要的。目前采用的大多数污水处理工艺都含有生物除磷脱氮技术，生物除磷技术是
28、靠聚磷菌对污水中磷的吸收作用，形成高含磷量的活性污泥，使磷从污水中去除。因此，采用生物除磷技术时对出水的SS指标就有较高的要求，否则因出水中高含磷量的悬浮物浓度就会引起出水总磷超标。为了降低出水中的悬浮物浓度，应在工程中采取适当的措施，例如，选用适当的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，选用高效的二沉池池型，充分利用活性污泥悬浮层的吸附网络作用等。在处理方案选用恰当、工艺参数取值合理和优化单体构筑物设计的条件下，完全能够使出水SS指标满足排放要求。（2）BOD5的去除污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用，对BOD5降解，利用BOD5合成新细胞，然后对污泥与水进行分离，从而完成
29、BOD5的去除。在活性污泥与污水接触的初期，就会出现很高的BOD5去除率，这是由于污水中的有机颗粒及胶体被絮凝和吸附在微生物表面，从而被去除所至。但是，这种吸附作用仅对污水中的悬浮物和胶体起作用，对溶解性有机物则不起作用。因此主要靠活性污泥的这种吸附作用去除BOD5的污水处理工艺，其出水中残余的BOD5仍然很高，属于部分净化。对于溶解性的有机物，微生物必须先将其吸附在表面，然后才能靠生物酶的作用对其水解和吸收，从这种意义来讲保证活性污泥具有较高的吸附性能是很有必要的。活性污泥中的微生物在有氧的条件下，将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量
30、，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。在合成代谢与分解代谢过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等）直接进入细胞内部被利用，而非溶解有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被胞外酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质，因此，可以使处理后污水中的残余BOD5浓度很低。根据国内外污水处理厂运行数据，在污泥负荷为0.3 kg BOD5 / kg MLSSd以下时，就很容易使得出水BOD5保持在20 mg/L以下。另外，当要满足硝化要求时，污水处理系统必须有足够的泥龄，因而污泥负荷不能太高，使得出水BOD5浓度
31、较低。（3）CODCr的去除污水中CODCr去除的原理与BOD5基本相同。污水处理厂CODCr的去除率，取决于进水的可生化性，它与城市污水的组成有关。对于主要以工业废水为主的城市污水，或BOD5CODCr比值较小的城市污水，其污水的可生化性较差，处理后污水中剩余的CODcr较高，要满足出水水质要求，需要改善污水的可生化性，针对城西污水处理厂，其污水通过水解酸化水解后，BOD5CODCr值可以进一步提高，可生化性好，容易达到60 mg/L（4）氨氮的去除污水处理去除氨氮方法主要有物理化学法和生物法两大类，在市政污水处理行业中生物法去除氨氮是主流，也是城市污水处理中经济和常用的方法。物理化学去除氮
32、主要有折点氯化法、选择性离子交换法、空气吹脱法等；生物去除氨氮工艺较多，但原理是一样的。氮是蛋白质不可缺少的组成部分，因此广泛存在于城市污水之中。在原污水中，氮以NH4+-N及有机氮的形式存在，这两种形式的氮和污水中的NOX-N（包括亚硝酸盐和硝酸盐在内）一起统称为总氮（TN）。氮是构成微生物的元素之一，一部分进入细胞体内的氮将随剩余污泥一起从水中去除。这部分氮量约占所去除的BOD5的5%，为微生物重量的12%，约占污水处理厂剩余活性污泥量的4%。在有机物被氧化的同时，污水中的有机氮也被氧化成氨氮，在溶解氧充足、泥龄较长的情况下，进一步被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，通常称之为硝化过程。其反应方程式
33、如下：NH4+ + 1.5O2 NO2- + 2H+ + H2ONO2- + 0.5O2 NO3-第一步反应靠亚硝酸菌完成，第二步反应靠硝化菌完成，总的反应为：NH4+ + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O因为硝化菌属于自养菌，其比生长率N明显小于异养菌的生长率h，生物脱氮系统维持硝化的必要条件是N，即系统的实际泥龄大于硝化要求的泥龄，也就是说系统必须维持在较低的污泥负荷条件下运行，使得系统泥龄大于维持硝化所需的最小泥龄。根据大量的试验数据和运转实例，设计污泥负荷在0.18 kg BOD5/kg MLSSd及以下时，可以达到硝化的目的。余家湖污水处理厂进水氨氮浓度为30 mg/L，要求
34、出水氨氮浓度小于8mg/L，需要采用硝化工艺才能满足出水要求。（5）磷的去除污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。城市污水采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷作为补充，以确保出水磷浓度满足排放标准的要求，并尽可能地减少加药量，降低处理成本。化学除磷主要是向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离使磷从污水中除去。化学除磷的优点是工艺简单，除加药设备外不需要增加其它设施，因此特别适用于旧厂改选。其缺点是药剂消耗量大，剩余污泥量增加，浓度降低，体积增大，使污泥处理的难度增加，同时还要消耗水中碱度，影响氨氮硝化。因此，对出水含磷要求较严的，二级生物处理工艺中
35、，才考虑以化学法辅助除磷。生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚羟丁酸）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件下时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸磷，形成高浓度的含磷污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。生物除磷的优点在于不增加剩余污泥量，处理成本较低。缺点是为了避免剩余污泥中磷的再次释放，对污泥处理工艺的选择有一定的限制。根据余家湖污水处理厂进水含磷量和出水含磷要求，磷的去除率要求达到66.7%，出水含磷量为1mg/L，采用生物除磷工艺无法达到稳定除磷要求，需要辅以化学法进行加强。（6）
36、硝酸盐的去除氮是藻类生长所需的营养物质，容易引起水体的富营养化，因此，一般情况下总氮也是污水处理厂出水的控制指标之一。经过好氧生物处理后的污水，其中大部分的氨氮都被氧化成为硝酸盐（NO3-N），反硝化菌在溶解氧浓度极低或缺氧情况下可以利用硝酸盐中氮作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮气（N2），从而完成污水的脱氮过程，通常称之为反硝化过程。综上所述，根据余家湖污水处理厂的进水水质和要求达到的出水指标，最佳的处理工艺是生物除磷脱氮工艺，即强化二级处理工艺。3.3.3 常用的生物脱氮除磷工艺（1）A/O（厌氧/好氧）法A/O（Anaerobic/Oxic）工艺（有硝化）即厌氧/好氧工艺
37、是厌氧区和好氧区组成的最简单的强化生物除磷工艺。其工艺流程见图3-1。图3-1 A/O法工艺流程框图回流活性污泥被回流至厌氧区中，污泥中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚羟丁基酸）储存起来。然后混合液进入好氧区，聚磷菌在好氧条件下降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸磷，形成高浓度的含磷污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到生物除磷的目的。在具有足够的泥龄的条件下，BOD5在好氧池内被降解的同时，也完成硝化反应。因为回流活性污泥被回流至厌氧区，在好氧区按硝化设计时，该系统也同时具有脱氮功能，其脱氮效率取决于活性污泥回
38、流比。一般认为A/O工艺有硝化时存在以下缺点： 为了避免回流活性污泥中所含硝酸盐氮破坏厌氧系统影响除磷效果，污泥回流量需要控制，因此其脱氮效率有限。也就是说该工艺的主要功能在于除磷。 因为要进行硝化反应，系统的泥龄比无硝化A/O工艺的要长，从而使除磷效率有所降低。（2）A2/O法A2/O法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。其构造是在A/O工艺的厌氧区与好氧区之间增设一个缺氧区，将好氧区的混合液回流至缺氧区进行反硝化，使之脱氮。污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，污水中的有机物、氮和磷得到去除，达到同时进行生物除磷和生物除氮的目的。其流程见图3-2。图3-2 A2/O工艺流程
39、框图在系统上，该工艺是最简单的除磷脱氮工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，使得SVI值一般小于100，有利于泥水分离。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，脱氮除磷效果好。目前，该方法在国内外广泛使用，广州市大坦沙污水厂一、二期工程即采用A2/O工艺，运行良好。国内目前对该工艺具有很好的设计和运行管理经验。但是A2/O工艺存在一些缺陷： 回流活性污泥（外回流）直接回流进入厌氧池，其中夹带的大量硝酸盐氮回流至厌氧池，破坏了厌氧池的厌氧状态，从而影响系统的除磷效果。 内回流增加了系统的能耗和污水处理运行成本。 研究结果表明，ML
40、SS中的含磷量随污泥负荷的降低将大幅度下降。生物除磷需要高的污泥负荷，而生物脱氮则需要低的物泥负荷，在A2/ O工艺中要使二者同时达到最佳状态是困难的，一般是以生物脱氮为主，生物除磷为辅。为了解决A2/ O法回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷的影响，可采取将回流污泥进行两次回流，或进水分两点进入等措施。于是，产生了改良型A2/ O、改良型A/ O、倒置A2/ O和UCT等工艺。（3）改良型A2/ O工艺改良型A2/ O工艺是在厌氧池前增加预脱硝池或选择池，以降低回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷的影响，并抑制丝状菌生长。为了解决缺氧池反硝化碳源不足的问题，将进水按比例进入厌氧池和缺氧池中，其流程如3-3所示。
41、图3-3 改良型A2/ O工艺流程框图（4）氧化沟工艺氧化沟（Oxidation Ditch）工艺是50年代由荷兰工程师发明的，其基本特性是生物反应池呈封闭的沟渠型，废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此被称为氧化沟，又称“循环曝气池”。目前应用较为普遍的为卡鲁塞尔氧化沟工艺。氧化沟工艺发展迅速较快，种类较多，但其处理机理仍是活性污泥法。沟型不断创新，在当前是较热门的一种工艺。原始氧化沟呈间歇式运转，集进水、处理、出水、污泥好氧消化于一沟。60年代发展为动态的过流式，继而派生多种型式，其共同特点为：混合液流态系统无终端循环流运，稀释能力强，采用表面曝气（转刷、转碟、曝气叶轮等），维护管
42、理简单，污泥负荷低，曝气时间长，耐冲击，污泥量少且稳定，一般不设初沉池。目前国际上应用比较多的氧化沟形式主要有：卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟，奥贝尔（Orbal）氧化沟，多沟（双沟DE型和三沟T型）交替工作型氧化沟等。各种氧化沟的主要区别在于池型和曝气方式的不同，虽然都采用机械曝气，但又分别为表曝机、转碟、转刷等。（5）传统SBR法在同一容器中进水时形成厌氧（此时不曝气）、缺氧，而后停止进水，开始曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀，再加上撇水器出水，完成一个程序。这种方法与以空间进行分割的连续系统有所不同，它不需要回流污泥，也无专门的厌氧、缺氧、好氧分区，而是在同一容器中，
43、分时段实行搅拌、曝气、沉淀，形成厌氧、缺氧、好氧过程。SBR工艺的特点如下： 生物反应、沉淀均在一个构筑物内完成，节省占地，造价低。 承受水量、水质冲击负荷能力较强。 污泥沉降性能好，不易发生污泥膨胀。 有机物和氮的去除效果好。但传统的SBR工艺用于生物除磷脱氮时，效果不够理想。这种方法厌氧池的氧化还原电位较高，除磷效果差，总容积利用率低，一般小于50%，适用于污水量较小场合。（6）CASS法CASS工艺是以生物反应动力学原理及合理的水利条件为基础而开发的一种具有系统组成简单、运行灵活和可靠性好等优点的新工艺，尤其适用于含有较多工业废水的城市污水及要求脱氮除磷的处理。CASS的整个工艺为一间歇
44、反应器，在此反应器中进行交替的曝气-不曝气过程的不断重复，将生物反应过程及泥水的分离过程结合在一个池中完成。因此，它是SBR工艺及ICEAS工艺的一种新变形。CASS 反应器由三个区域组成：生物选择区、兼氧区和主反应区。生物选择区是设置在CASS前端的小容积区，通常在厌氧或兼氧条件下运行。兼氧区不仅具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用,同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化作用。主反应区则是最终去除有机物的场所。CASS工艺脱氮除磷的原理为:除磷是靠厌氧生物选择区、兼氧区和主反应区完成，硝化硝化是在兼氧区和主反应区完成。从充水/曝气开始，溶解氧浓度从0mg/L
45、 逐渐增加到2mg/L的过程中，大约有50%的时间溶解氧浓度接近于零，约30%时间DO在1mg/L左右，约20%时间DO在2mg/L左右，DO能否进入微生物絮体内,取决絮体大小和活性污泥的好氧速率，一般情况下，好氧速度快，DO含量不高时，溶解氧很难进入絮体内部,这样在絮体内形成微缺氧环境,而硝化产生的较多浓度梯度的NO3-N可进入絮体内，使絮体发生反硝化作用，使硝化反硝化过程同时发生,从主反应区回流20-30%混合液至选择区，强化除磷效果。CASS工艺在国内得到广泛应用，如北京航天城污水处理厂、福建长乐污水处理厂就是采用CASS工艺。CASS工艺的主要优点在于: 工艺流程简单,占地少，分期建设
46、和扩建方便 。 该工艺不需混合液回流。 沉淀时接近理想静沉状态，泥水分离效果好，出水水质稳定。 抗冲击负荷能力强。该工艺的缺点有： 运行管理要求高。 设备及自控仪表较多，检修维护工作量大。 变水位运行，水头损失大，能耗高。3.3.4 二级生化处理工艺的确定根据确定的进、出水水质，其中SS主要靠物理方法（例如沉淀或过滤）去除，由此可见，主要是氨氮和磷的去除决定了可选择的污水二级生化处理工艺，也就是说除磷和硝化是所选工艺必须具备的。根据前面对目前常用的具有除磷脱氮功能的污水处理工艺所作的综述，A/O具有流程简单、占地面积省的优点，但因为考虑远期污水处理厂污水性质发生改变，简单的工艺流程对水质的适应性不灵活，不能同时满足远期脱氮除磷的需要，因此不选择此类工艺。A2/O工艺及其改良型工艺适用范围广，运行方式灵活，其中针对余家湖污水处理厂出水水质要求，结合远期发展，本设计采用改良型A2/O工艺。并将其与氧化沟工艺相结合作为污水处理厂采用的方案，详细叙述见下文。改良性A2/O工艺在传统的A2/O工艺的基础上前置了一个生物选择池。所谓生物选择池