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1、选题背景第 1 页(共 86 页)汕头市东区污水处理厂工程设计汕头市东区污水处理厂工程设计1 选题背景选题背景1.1 课题来源课题来源题目来源：生产题目类型：设计1.2 课题目的及意义课题目的及意义随着国民经济的发展，我国环境问题日益突出，环境问题已经成为我国经济社会的发展的主要制约因素之一。伴随着一批批环保法规的出台，人们的环保意识也越来越强，一系列发生在我们身边的环境问题引起了人们的注意。淡水是人类生存和社会发展不可或缺和不可替代的宝贵资源，也是自然环境的重要组成部分。我国水资源总量 2.8 万亿,居世界第 6 位；我国人均水资源仅为世界人均水平的 1/4，3m居世界第 109 位。而且，
2、水资源在我国时空分布极不均匀，北方许多城市和地区缺水严重。由此可见，中国是世界上比较缺水的国家。中国也是世界上污染比较严重的国家。自 1985 年以来，我国废水年排放总量一直维持在 350 亿-400 亿左右。1997 年废水排放量达到最高值 416 亿，其中工3m3m业废水排放量 227 亿，市政污水排放量 189 亿。资料统计显示，在我国七大3m3m河流流域中，普遍存在水质恶化的问题，其中淮河流域由于工业污染和城市污染导致水质在旱季极度恶化1。近 20 年来，淡水资源的日益短缺和水污染的日益加剧严重制约了人类社会和经济的可持续发展，严重威胁着人类的生存、生产与生活。首先，淡水资源数量的不断
3、减少会导致全国各大城市居民生活用水和企业工业用水供给困难，农业灌溉出现紧缺，直接影响人民生活质量和国民经济发展。其次，淡水资源质量的下降，大量生活污水和工业废水未经处理排入湖泊、河流、水库，使其水质恶化。这引起了人们的关注和我国政府的高度重视，相继建立了各级环保机构，院校也陆续设置了环境工程专业，对污水处理技术进行研究。1984 年建成的天津市纪庄子污水处理厂是我国第一座大型城市污水处理厂，它为我国城市综合污水处理厂的建设起到了示范作用，并为以后污水处理事业的大规模发展奠定了基础。至上世纪末和本世纪初，汕头市东区污水处理厂设计第 2 页(共 86 页)国家在污水处理方面取得的各项科研成果，使我
4、国的污水处理技术水平大大提高，某些项目已达到国际先进水平，国外先进的污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到国内，在活性污泥法工艺应用的同时，A/O 法、A2/O 法、SBR 法、CASS 法、氧化沟法等处理工艺在污水处理工程建设中得到应用，一批大型城市污水处理厂相继建成并运行，我国污水处理事业发展到一个崭新的阶段。 1.3 国内研究状况及发展趋势国内研究状况及发展趋势目前我国新建及在建的城市污水处理厂所采用的工艺中，各种类型的活性污泥法仍为主流，占 90以上，其余则为一级处理、强化一级处理、生物膜法及与其他处理工艺相结合的自然生态净化法等污水处理工艺技术5。“七五”、“八五”、“九五”国家科技
5、攻关课题的建立与完成，使我国在污水处理新技术、污水再生利用新技术、污泥处理新技术等方面都取得了可喜的科研成果，某些研究成果达到国际先进水平。同时，借助于外贷城市污水处理工程项目的建设，国外许多新技术、新工艺、新设备被引进到我国，AB 法、氧化沟法、A/O 工艺、A/A/O 工艺、SBR 法在我国城市污水处理厂中均得到应用。污水处理工艺技术由过去只注重去除有机物发展为具有除磷脱氮功能。国外一些先进、高效的污水处理专用设备也进入了我国污水处理行业市场，如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备与装置。我国 80 年代以前建设
6、的城市污水处理厂大部分采用普通曝气法活性污泥处理工艺，由于该工艺主要以去除 BOD 和 SS 为主要目标，对氮磷的去除率非常低。为了适应水环境及排放要求，一些污水处理厂正在进行改造，增加或强化脱氮和除磷功能。AB 法污水处理工艺于 80 年代初开始在我国应用于工程实践。由于其具有抗冲击负荷能力强、对 pH 值变化和有毒物质具有明显缓冲作用的特点，故主要应用于污水浓度高、水质水量变化较大，特别是工业污水所占比例较高的城市污水处理厂。目前氧化沟工艺是我国采用较多的污水处理工艺技术之一。应用较多的有奥贝尔氧化沟工艺，由我国自行设计、全套设备国产化，已有成功实例。DE 型氧化沟和选题背景第 3 页(共
7、 86 页)三沟式氧化沟在中高浓度的中小型城市污水处理中也有应用。采用卡罗塞尔氧化沟工艺的城市污水处理厂大部分为外贷项目。多种类型的 SBR 工艺在我国均有应用，如属第二代 SBR 工艺的 ICEAS 工艺，属第三代的 CAST 工艺、UNITANK 工艺等。从国情出发，我国城市污水处理发展趋势：(1)氮、磷营养物质的去除仍为重点也是难点；(2)工业废水治理开始转向全过程控制；(3)单独分散处理转为城市污水集中处理；(4)水质控制指标越来越严；(5)由单纯工艺技术研究转向工艺、设备、工程的综合集成与产业化及经济、政策、标准的综合性研究；(6)污水再生利用提上日程；(7)中小城镇污水污染与治理问
8、题开始受到重视。下面介绍一些国内外城市污水处理的各种工艺及其原理。1.3.1 城市污水处理技术的发展现状及趋势城市污水处理技术的发展现状及趋势活性污泥法1.活性污泥法的基本工艺流程图图 活性活性污污泥工泥工艺艺流程流程图图2.活性污泥法的基本组成 曝气池：反应主体 二沉池：1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。 回流系统：1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。 剩余污泥排放系统：1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。 供氧系统： 提供足够的溶解氧3.活性污泥法的分类及演化剩余活性污泥二次 沉淀池废水曝气池初次 沉淀池出
9、水空气汕头市东区污水处理厂设计第 4 页(共 86 页)（1）传统推流式活性污泥法：主要优点：1) 处理效果好：BOD5的去除率可达 90-95%；2) 对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。主要问题：1) 为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大；2) 在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力费用；3) 对冲击负荷的适应性较弱。（2）完全混合活性污泥法 主要特点：a.可以方便地通过对 F/M 的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；b.进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力；c.适合于
10、处理较高浓度的有机工业废水。 主要结构形式：a.合建式（曝气沉淀池）：b.分建式（3）阶段曝气活性污泥法又称分段进水活性污泥法或多点进水活性污泥法主要特点：a.废水沿池长分段注入曝气池，有机物负荷分布较均衡，改善了供养速率与需氧速率间的矛盾，有利于降低能耗；b.废水分段注入，提高了曝气池对冲击负荷的适应能力；（4）吸附再生活性污泥法又称生物吸附法或接触稳定法。主要特点是将活性污泥法对有机污染物降解的两个过程吸附、代谢稳定，分别在各自的反应器内进行。主要优点：a.废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短，吸附池容积较小，再生池接纳的仅是浓度较高的回流污泥，因此，再生池的容积也较小。吸附池与再生池容积
11、之和低于传统法曝气池的容积，基建费用较低；b.具有一定的承受冲击负荷的能力，当吸附池的活性污泥遭到破坏时，可由再生池的污泥予以补充。主要缺点：处理效果低于传统法，特别是对于溶解性有机物含量较高的废水，处理效果更差。（5）延时曝气活性污泥法完全氧化活性污泥法 主要特点：a.有机负荷率非常低，污泥持续处于内源代谢状态，剩余污泥少且稳定，勿需选题背景第 5 页(共 86 页)再进行处理；b.处理出水出水水质稳定性较好，对废水冲击负荷有较强的适应性；c.在某些情况下，可以不设初次沉淀池。 主要缺点：池容大、曝气时间长，建设费用和运行费用都较高，而且占地大；一般适用于处理水质要求高的小型城镇污水和工业污
12、水，水量一般在 1000m3/d 以下。（6）纯氧曝气活性污泥法 主要特点：a.纯氧中氧的分压比空气约高 5 倍，纯氧曝气可大大提高氧的转移效率；b.氧的转移率可提高到 8090%，而一般的鼓风曝气仅为 10%左右；c.可使曝气池内活性污泥浓度高达 40007000mg/L，能够大大提高曝气池的容积负荷；d.剩余污泥产量少，SVI 值也低，一般无污泥膨胀之虑。（7）浅层低压曝气法 理论基础：只有在气泡形成和破碎的瞬间，氧的转移率最高，因此，没有必要延长气泡在水中的上升距离； 其曝气装置一般安装在水下 0.80.9 米处，因此可以采用风压在 1 米以下的低压风机，动力效率较高，可达 1.802.
13、60kgO2/KW.h； 其氧转移率较低，一般只有 2.5%； 池中设有导流板，可使混合液呈循环流动状态。（8）深水曝气活性污泥法 主要特点：a.曝气池水深在 78m 以上，b.由于水压较大，洋的转移率可以提高，相应也能加快有机物的降解速率；c.占地面积较小。 一般有两种形式：a.深水中层曝气法：b.深水深层曝气法：（9）AB 法(AdsorptionBiooxidation)AB 法是吸附生物降解法（Absorption Bio-degradation）的简称，是原联邦德国亚深工业大学宾克（Bohnke）教授于 20 世纪 70 年代中期所开发的一种新工艺。该工艺不设初沉池，由污泥负荷率很高
14、的 A 段和污泥负荷率较低的 B 段二级活性污泥系统串联组成并分别有独立的污泥回流系统。汕头市东区污水处理厂设计第 6 页(共 86 页)AB 工艺可不设初沉池，曝气池的体积较小，基建费用相应降低污泥不易膨胀，达到一定的脱氮除磷效果。常用 AB 工艺，BOD5去除率为 90%以上，TP 去除率约为 50-70%，TN 的去除率约为 30-40%，但不能达到防止水体富营养化的排放标准。AB 工艺比普通活性污泥法的基建费用降低约 15%-20%，运行费用降低约 10%-15%，特别有利于污水厂的分期分级建设。但该工艺的产泥量增加 20%，故增加了污泥处理处置的费用，同时运行管理较复杂。该工艺适合于
15、进水浓度高的城市污水处理厂。具有很强的抗冲击能力，但污泥产生量较多。（10）SBR 法(Sequencing Batch Reactor)序批式活性污泥法（SBRSequencing Batch Reactor）是早在 1914 年就由英国学者 Ardern 和 Locket 发明了的水处理工艺。70 年代初，美国 Natre Dame 大学的R.Irvine 教授采用实验室规模对 SBR 工艺进行了系统深入的研究，并于 1980 年在美国环保局（EPA）的资助下，在印第安那州的 CuLwer 城改建并投产了世界上第一个 SBR 法污水处理厂。SBR 工艺的过程是按时序来运行的，一个操作过程分
16、五个阶段：进水、反应、沉淀、滗水、闲置。 由于 SBR 在运行过程中，各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质、出水质量与运行功能要求等灵活变化。对于 SBR 反应器来说，只是时序控制，无空间控制障碍，所以可以灵活控制。因此，SBR 工艺发展速度极快，并衍生出许多种新型 SBR 处理工艺。间歇式循环延时曝气活性污泥法（ICEASIntermittent CycLic Extended System）是在 1968 年由澳大利亚新威尔士大学与美国 ABJ 公司合作开发的。1976年世界上第一座 ICEAS 工艺污水厂投产运行。ICEAS 与传统 SBR 相比，最大特点是：在反应器进水端设一个预反应区，整个处理过程连续进水，间歇排水,无明显的反应阶段和闲置阶段，因此处理费用比传统 SBR 低。由于全过程连续进水，沉淀阶段泥水分离差，限制了进水量。 （11）A/A/O 法(AnaerobicAnoxicOxic) 由于对城市污水
