污水处理厂设计方案

江西某县污水处理厂工程设计

一、设计任务

设计水量4万m3/d，进水水质BOD

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：100~150mg/L，SS：200~250mg/L，

COD

Cr ：200~300mg/L，NH

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-N：35mg/L。污水排放执行《城镇污水处理厂污染物排

放标准》（GB18918-2002）一级B标准。

二、工艺流程选择

1、工艺流程方案比较

（1）生物脱氮法。目前，国内外对氨氮废水实际处理中使用较成熟的处理方法是传统的前置反硝化生物脱氮法，如A/O、AA/O工艺等，都能在一定程度

上去除废水中的氨氮。其基本原理是首先将废水中的NH

3-N转化为NO

2

－-N，再将

NO

2－-N氧化为NO

3

－-N。然后再将NO

3

－-N转化为NO

2

－-N，最终转化为N

2

。A/O、AA/O

两种工艺都是在传统活性污泥基础上发展起来的，与传统活性污泥方法相比，不仅能使出水中的BOD

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达标排放，而且对废水中COD和氨氮也能在一定程度上进行处理。AA/O工艺较A/O工艺一个明显的特点是增加了厌氧阶段。厌氧阶段主要是水解酸化过程。邵林广等对AA/O和A/O系统处理焦化废水进行了比较，发现AA/O工艺处理焦化废水的效果优于A/O工艺。

（2）物理化学脱氮法。国内外采用物理化学的脱氮方法很多，大多数都是作为生物处理的预处理手段。主要有蒸氨法、吸附法、折点加氯法、催化湿式氧化法、烟道气中和法和化学沉淀法等。

蒸氨法的基本原理是在碱性条件下，用蒸汽气提将废水中氨氮转化成游离氨氮被吹出，以达到去除废水中氨氮的目的。蔡秀珍等对高浓度氨氮废水(3000～4000mg/L)进行了蒸吹处理，氨氮的去除率可达到95％以上。虽然蒸氨法具有工艺流程简单、操作简便和去除率高的优点，但是游离氨会对大气造成二次污染。此外，由于蒸氨过程要在碱性条件下进行，需消耗大量碱，生产成本比较高，且蒸氨废水中的氨氮浓度仍不能达到国家排放标准。

吸附法是利用吸附剂很大的比表面积和很强的吸附能力，将废水中的金属离子、有机物牢固地吸附在吸附剂表面，从而使废水得到净化。张晓丽等利用天然沸石和NaCl再生处理后的沸石对煤气厂的焦化废水进行了吸附法脱氮试

验，氨氮去除率可达42.8%，单位沸石的氨氮去除量平均为2.63mg/g。用改型后的斜发沸石（钠型沸石）还可有效提高氨氮的去除率。

折点加氯法是将氯气通入水中，其投加量达到某一值（点），在该点水中游离氯含量最低而氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。因此称该点为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气。需氯量取决于氨氮浓度，两者质量比为7.6:1，为了保证反应完全，一般氧化lmg氨氮，需加9～10mg氯气。pH值在6～7时为最佳反应区，接触时间为0. 5～2.0 h。氯化法的处理效率达到90%～100%，处理效果稳定，且不受水温影响，投资较少，但运行费用高，副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染，故氯化法只适用于处理低浓度氨氮废水。

催化湿式氧化法是在一定的温度和压力和在催化剂的作用下，经空气氧

化使废水中的氨等有机物氧化成CO

2、H

2

O和N

2

等无害物质，以达到净化的目的。

鞍山焦耐院和中国科学院联合完成了包括焦化废水在内的含高浓度有机物和氨氮废水的催化湿式氧化试验，试验采用自行研制的新型高效双组分催化剂，取得了理想的效果。其特点是净化效率高、流程简单和占地面积少，但由于设备耐高温、耐腐蚀，故投资较大。

化学沉淀法的主要原理是通过向废水中投加某种化学药剂，使之与废水中的某些溶解性污染物质发生反应，形成难溶盐沉淀下来，从而降低水中溶解性污染物浓度的方法。目前，研究得最多的是向废水中添加含有Mg2+和PO

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3－的药剂。黄

稳水等用Na

2HPO

4

和MgSO

4

为化学沉淀剂，确定适宜pH值为9.5, n(P)︰n (N)

=1. 04, n (Mg)︰n (N)=1.2 (n表示物质的量），氨氮的去除率＞95%。

（3）物理化学法中的化学沉淀法和吸附法。物理化学方法用于处理氨氮废水时，出水水质几乎不能达标排放。物理化学法处理常常作为生物处理的预处理手段。

化学沉淀法常用于高浓度氨氮废水处理，使用时需要考虑的问题主要是去除剂的选择、将沉淀从液体中分离出来的方法和产品纯化的方法。其中去除剂选择问题已经基本成熟，即加入含镁离子的盐和含磷酸根离子的盐，镁离子、磷酸根离子和铵离子一起结合生成磷酸铵镁沉淀(MAP)而去除废水中的氨氮。可以

采用传统的物理方法把沉淀从液体中分离出来。产品纯化是当前化学沉淀法不能在工业中应用的最主要原因。

吸附法处理氨氮废水有很诱人的前景，可以作为单独系统处理废水，但目前的吸附剂价格比较昂贵，投入方式存在很多问题。在吸附法处理的研究中应着重考虑如何降低吸附剂的成本，找到合适的投加方法和稳定的工艺条件。

2、工艺流程方案确定

（1）物理法处理高浓度的氨氮废水，大都作为生物或化学处理的预处理过程。目前来说，吸附法处理氨氮废水中，应进一步研究价格低廉、性能良好的吸附剂，并同时研究对副产品的回收方法。化学法处理中化学沉淀法有很诱人的前景，因为化学沉淀产物富含氮元素，是一种很好的肥料，应进一步研究化学沉淀处理中的药剂选择和化学沉淀产物的纯化。物理化学法处理氨氮废水过程中，往往产生的副产品中含有大量的有毒有机物，这就要求在研究过程中，对产生的副产品要合理处理，以防造成环境二次污染。

（2）用于市政给水处理中生物预处理工艺主要有：生物过滤反应器、生物滤塔、生物接触氧化反应器、生物转盘反应器、生物流化床以及土地处理系统等。其中以生物过滤反应器中的生物陶粒滤池与生物接触氧化反应器最为常用。前者有一定的机械过滤能力适合处理较低浓度或低温原水，后者则因为填料空隙率大，不易堵塞，适合处理较高浓度的微污染原水。

在臭氧—生物活性炭吸附工艺这一生物膜法处理工艺中，颗粒活性炭是微生物生长的载体。活性炭表面及微孔形成的微生物膜通过生物降解作用，可进一步降解在活性炭表面及微孔富集的有机物，从而降低了活性炭的吸附饱和度，延长了其使用寿命。

生物膜法水处理技术具有负荷高、占地面积小、运行维护管理方便、出水水质好等特点被广泛运用于市政给水处理、市政污水达标处理以及污水深度处理回用等众多领域。随着人们对生物膜水处理机理的进一步认识和掌握，生物膜技术在水处理领域中必将发挥越来越重要的作用。

水解酸化—曝气生物滤池工艺在工程投资、占地和能耗上具有极大的优势，其可根据进出水水质要求的不同，分别采用的二段或三段处理工艺组合，且可根据水量的大小进行模块化设计，是适合此小城镇污水处理新技术。

三、工程设计

1 设计参数与污水处理工艺流程确定

污水处理厂设计水量40000m3/d，出水执行《GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。具体进出水水质参数如下表：

表1 单位：mg/L

工艺流程如图1所示：

图1 工艺流程图

2 工艺介绍

（1）格栅井

格栅井内采用1台机械细格栅，宽600mm，间隙5mm，格栅倾角60度，每日

栅渣2.8 m3/d。主要用于拦截污水中较大的固体漂浮物和悬浮物，以防止其在调节池中积聚沉淀和堵塞水泵及管道，保证后续处理工艺正常运行。栅渣每天人工清理外运。

（2）调节池

由于中小城镇来自各时段的污水水量不均匀且波动性较大，故设一调节池来缓冲水量，均匀水质，以避免冲击负荷对生化处理的影响。

a.本次设计按连续进水进行设计。

调节池的调节容积按日处理量的35﹪～50﹪计算，即相当于

8.4～12.0倍的平均时水量。

b.设计进水量Q： Q＝40000t/d＝40000÷24＝1666.7m3/h

c.停留时间t：取设计停留时间t＝9.0h

d.有效容积V： V＝Qt＝1666.7×9.0＝15000.3（m3）

e.有效水深h：有效水深采用h＝5.0m

f.池子的面积F：F＝V÷h＝15000.3÷5.0＝3000.06（m2）

g.池子的平面尺寸：采用L×B＝56m×53.6m

h.池子的总高度H：设超高h1＝0.5m ∴ H＝h＋h1＝5.0＋0.5＝5.5（m）

i.池子的几何尺寸：采用L×B×H＝56m×53.6m×5.5m

调节池采用全地下式，设计停留时间为9h，有效容积为15000.3 m3，工艺尺寸为：56 m×53.6 m×5.5m（超高0.5m）。池内设潜水防堵污水泵3台（2用1备），Q=1000m3/h，H=13m，将调节池内污水提升至水解酸化池；

（3）水解酸化池

水解酸化工艺属于升流式厌氧污泥床反应器技术范畴。水解池内分污泥床区和清水层区，待处理污水以及滤池反冲洗时脱落的剩余微生物膜由反应器底部进入池内，并通过带反射板的布水器与污泥床快速而均匀地混合。污泥床较厚，类似于过滤层，从而将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附。由于污泥床内含有高浓度的兼性微生物，在池内缺氧条件下，被截留下来的有机物质在大量水解—产酸菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质；同时，生物滤池反冲洗时排出的剩余污泥（剩余微生物膜）菌体外多糖粘质层发生水解，使细胞壁打开，污泥液态化，

重新回到污水处理系统中被好氧菌代谢，达到剩余污泥减容化的目的。由于水解酸化的污泥龄较长（一般15～20天），所以在本设计中，采用水解酸化池代替常规的初沉池，除达到截留污水中悬浮物的目的外，还具有部分生化处理和污泥减容稳定的功能。

水解酸化池设计停留时间为4h，有效水深4m,有效容积为277.8m3，共分2格，每格工艺尺寸为：5.4 m×6 m×4.3m（超高0.3m）。

（4）曝气生物滤池

第一段DC曝气生物滤池以去除污水中碳化有机物为主，在该段滤池中，优势生长异养菌，沿滤池高度方向从底部进水端到出水端有机物浓度梯度处于递减，其降解速率也呈递减趋势。在进口端由于有机物浓度较高，异养微生物处于对数增殖期，微生物浓度很高，BOD负荷率也较高，有机物降解速率很快，而此时自养菌处于抑制状态；随着降解的进行，在滤池中有机物浓度沿水流自下向上不断降低，异养微生物处于减速增殖期，微生物膜增长缓慢，而自养微生物处于增殖工程，曝气生物滤池最终出水中的有机物已处于较低水平。

本设计采用的UBAF滤池最大特点是气、水为同向上向流态，使用一种新型的类球形轻质陶粒填料，在其表面及内腔空间生长有微生物膜，污水由下向上流经滤料层时，微生物膜在滤料层下部提供曝气供氧的条件下，使废水中的有机物得到好氧降解，并将污水中的部分氨氮进行硝化。它定期利用处理后的出水对滤池进行反冲洗，排除滤料表面增殖的老化微生物膜，以保证微生物的活性。

曝气生物滤池有效容积为252 m3，共分2格，每格工艺尺寸为：4.7m×4.7m ×6.2m（超高0.5m）。填料为轻质球型陶粒，滤料总体积为132 m3 (粒径φ3～6mm) 。滤料厚3.0m，填料层停留时间19min，容积负荷3.0kgBOD5/ m3滤料·d，空塔滤速v=4.7m/h。。单格供氧量31kgO2/h，气水比3.3：1。反冲洗形式为气洗、气水联合、水漂洗，反冲洗周期取24h，设计反冲洗水速15m/h，反冲洗气速50m/h。

滤池配水共通过约48块滤池专用滤板(980×980×100mm)和1591个滤池专用长柄滤头(滤头契型缝隙2.5mm，滤头长度390mm)。

（6）清水池

提供滤池反冲洗的水，作为反冲洗泵的吸水池。1座，半地上式，工艺尺寸：5.0m×5.0m×4.0m（超高0.3m）。

（7）反冲洗缓冲池

对滤池反冲洗瞬时大水量进行缓冲调节，保护水解池的正常运行。 1座，半地上式，工艺尺寸：5.0m×5.0m×4.0m（超高0.3m）。