改良型A_2_O底曝气氧化沟工艺设计与调试运行研究

＇中图分类号：Ｘ７０３密级：公开．ＵＤＣ：５０４学校代码：１００８２ＨＥＢＥＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文２改良型Ａ／Ｏ底曝气氧化沟工艺设计与调试运行研究论文作者：周素霞指导教师：侯永江教授企业指导教师：王利彬高级工程师申请学位类别：工程硕士（在职培养）学科、领域：环境工程所在单位：环境科学与工程学院答辩日期：２０１８年０６月 ClassifiedIndex：X703SecrecyRate：PublicizedUDC：504UniversityCode：10082DissertationfortheMasterDegreeProcessDesignandParameter2OptimizationofModifiedA/OBottomAerationOxidationDitchCandidate：ZhouSuxiaSupervisor:ProfessorHouYongjiangEnterprise-basedCo-supervisor：SeniorEngineerWangLibinAcademicDegreeApppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EnvironmentalEngineeringEmployer：SchoolofEnvironmentalScienceandEngineeringDateofOralExamination:Dec,2018 摘要摘要2本课题以进一步提高传统A/O工艺对生活污水的去除效率为目的，以改良型2A/O工艺为研究对象，对污水处理工艺进行了设计，对运行参数进行了优化。22本工程在设计时采用的改良型A/O底曝气氧化沟工艺，是在传统的A/O工艺基础上，在氧化沟前增设了预缺氧区，实现多点进水、多点回流，根据来水水质情况调整工艺更加便捷，可以对来水中的污染因子有针对性的进行去除。并且，在运行负荷较低时，鼓风机可采取间歇运行方式，大大降低了耗电量，吨水的处理电费成本小于0.3元。在调试运行期间，NH3-N和TN出现超标，其余污染物均能达标排放。通过研究溶解氧和活性污泥浓度等参数与污染物去除率的关系，发现溶解氧浓度控制在－1－12mg·L、活性污泥浓度控制在5.5~6.0g·L之间时，这两种污染物的去除效率较好。重新调整各项参数后，出水水质明显提高，各项污染物均能够稳定达标排放。氨氮的去除率即使在进水超过设计标准时，也能达到90%以上，总氮的去除率约为70%，总磷的平均去除率在92%以上，说明本改良处理工艺具有很好的脱氮除磷效果，从而为今后使用同类工艺的污水处理厂提供了经验数据和实际运行技术参考。2关键词改良型A/O底曝气氧化沟；工艺设计；参数优化；溶解氧；活性污泥浓度I AbstractAbstract2InordertoimprovetheremovalrateofthetraditionalA/Oprocessinthesewage2treatment,amodifiedA/Oprocesswasadoptedasthemainresearchobject.Thesewagetreatmentprogresswasdesigned,andtheoperatingparameterswereoptimizedinthisproject.2ComparedwiththetraditionA/Oprocess,apre-oxidationzonewasaddedinfrontof2theoxidationditchinthismodifiedA/Oprocessduringthedesign.Sothemultipointinfluentandmultipointrefluxpurposescanbeachieved.Theprocesscanbeadjustedconvenientlyaccordingtothewaterquality.Sothepollutionfactorsofthefuturewatercanberemovedaccordingly.Inaddition,duringthelowloadoperation,thediscontinuousoperationmodecanbeadoptedforblowingmachine,whichwilldecreasetheelectricpowerconsumptiongreatly,andthecostofelectricchargeusedforthesewagetreatmentpertonislowerthan0.3Yuan.Duringthetrialoperationstage,itwasfoundthattheconcentrationsofNH3-NandTNexceedthestandardvalues,whiletheconcentrationsofotherpollutantscanmeetthestandardoftheemissions.Byinvestigatingtherelationshipbetweentheparameterssuchasdissolvedoxygenandtheactivepollutionconcentration,etc.andremovalrateofpollutants,itwasfoundthattheremovalefficiencyforthesetwopollutantsisbetterwhen－1thedissolvedoxygenconcentrationiscontrolledbelow2mg·Landtheactivepollution－1concentrationiscontrolledbelow5.5~6.0g·L.Byreadjustingtheparameters,thewaterqualitywasimproveddramatically,andtheemissionoftheallkindsofpollutantscanmeetthestandard.Over90%oftheremovalrateofNH3-Ncanbeachievedeventheinfluentwaterquantityexceedsthedesignstandard.TheoverallremovalrateofNitrogenisca.70%,andtheoverallremovalrateofPhosphorusisabove92%.Theseindicatethat2themodifiedA/OprocesshasabetterefficiencyonNitrogenandPhosphorusremoval,sothisprojectprovidestheempiricaldataandpracticalprocessingtechniqueforthesewagetreatmentplantsusingthesimilartechnology.2KeywordsNitrogenandPhosphorusRemoval;ModifiedA/Obottomaerationoxidationditch;Processdesign;Parameteroptimization;Dissolvedoxygen;TheactivepollutionconcentrationIII 目录目录摘要··································································································································IAbstract····························································································································III第1章绪论··················································································································11.1论文的研究背景····································································································11.2城市生活污水特征及处理难点·············································································21.3国内外城市污水处理工艺技术···············································································31.3.1传统活性污泥技术工艺·················································································31.3.2序批式活性污泥法工艺·················································································41.3.3AB法工艺······································································································41.3.4A/O法工艺····································································································51.3.5氧化沟法工艺································································································521.3.6A/O法工艺···································································································621.3.7改良型A/O底曝气氧化沟法工艺·······························································81.4本课题研究的目的、意义及内容·······································································91.4.1研究目的········································································································91.4.2研究的意义····································································································91.4.3研究内容········································································································91.4.4拟解决的关键问题·······················································································10第2章污水处理厂工艺设计························································································112.1污水处理厂概况··································································································112.1.1城市概况······································································································112.1.2区域概况······································································································112.1.3自然条件······································································································112.1.4收水范围······································································································122.2处理规模、进水水质及处理标准·······································································122.2.1处理规模······································································································122.2.2进水水质及处理标准···················································································122.3处理工艺选择······································································································132.3.1工艺选择的原则···························································································132.3.2方案比选······································································································132.4工艺流程··············································································································15V 河北科技大学硕士学位论文2.5厂区布置总图······································································································172.5.1厂区平面布置······························································································172.5.2厂区竖向布置······························································································192.5.3厂区道路······································································································192.5.4厂区给排水··································································································192.5.5厂区绿化······································································································192.5.6污水、污泥计量仪表的位置·······································································192.6主要建（构）筑物设计······················································································202.6.1总进水交汇井、粗格栅间和进水泵房·······················································202.6.2细格栅间、旋流式沉砂池、分砂机房·······················································212.6.3A/A/O生化反应池·······················································································222.6.4二沉池··········································································································282.6.5鼓风机房······································································································332.6.6脱气配水井··································································································332.6.7污泥泵房······································································································332.6.8贮泥池及蓄水池···························································································342.6.9污泥脱水机房和污泥罩棚···········································································342.6.10回收水池····································································································352.6.11清水池········································································································352.6.12清水泵间····································································································352.6.13二氧化氯系统····························································································352.6.14污水厂鸟瞰图····························································································362.7本章小结···············································································································38第3章污水处理厂调试运行························································································393.1调试运行准备工作······························································································393.2调试期间进出水水质监测结果···········································································403.3运行参数优化······································································································433.3.1溶解氧与污染物去除率的关系···································································443.3.2活性污泥浓度与污染物去除率的关系·······················································483.5正常运行后进出水水质监测结果·······································································513.5本章小结··············································································································58第4章处理效益分析···································································································614.1环境效益··············································································································614.2社会效益··············································································································61VI 目录4.3本章小结············································································································62结论·······························································································································63参考文献··························································································································66致谢·······························································································································70个人简历··························································································································72VII 第1章绪论第1章绪论1.1论文的研究背景水是人们生活必不可少的物质，我国虽然地势广阔，但淡水资源短缺，且人口众多，平均每人占有水资源量很少，与世界人均占有量相差甚远，因而被列入水资源贫乏国家之列。而这些有限的水资源正遭受着来自绝大多数未经处理的城市污水[1-2]的污染，污（废）水中复杂的污染物不仅造成了水环境的严重污染，而且大量氮[3-7]磷等营养物质进入水体，成为水体富营养化的主要成因。这种局面必定会导致水资源危机。京津冀地区是典型的资源型严重缺水地区，有资料显示，1956~2000年平33均水资源总量为258亿m，2001~2012年平均水资源总量为178亿m，十多年来，3水资源总量下降80亿m。水资源减少的同时，污水排放量却在日益增加。据统计，－12007年我国城市人均生活废水排放总量达到100L·d，农村居民的生活污水排放量－1[8]达到了70L·d，生活污水排放总量达到330亿吨，成为水污染的主要来源。大量废水不断排入水体，造成了城市附近水体的严重污染。据估计，我国每年因水污染所造成的经济损失达400亿元。水环境的恶化，对广大人民群众的身体健康造成严[9][10]重威胁。据2016年环境保护部发布的《中国环境状况公报》显示，对全国31个省（区、市）225个地级行政区地下水环境质量进行监测，监测点总数为6214个，其中国家级监测点1000个。水质为优良级、良好级、较好级、较差级和极差级的监测点比例为10.1%、25.4%、4.4%、45.4%和14.7%。主要超标指标为“三氮”（亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和氨氮）、总硬度、氟化物、溶解性总固体、铁、锰、硫酸盐等，个别监测点有砷、汞、铅、六价铬、镉等类重金属超标现象。随着我国城市化水平的提高和经济发展速度的加快，污水排放量必定也会出现持续增加，但与之相配套的污水处理能力提高缓慢。我国《国家环境保护“十二五”规划》中提出，要加快县城和重点建制镇污水处理厂建设，到2015年，全国新增污水日处理能力4200万吨，基本实现所有县和重点建制镇具备污水处理能力，污水处理设施负荷率提高到80%以上，城市污水处理率达到85%。而我国目前的污水处[11-16]理现状与这一要求还有一定的差距。水利部部长陈雷在《<中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议>辅导读本》中发表的《实行最严格的水资源管理制度》署名文章中指出，实行水资源消耗总量和强度双控行动，从严控用水总量、严管用水强度、严格节水标准方面强化水资源管理。到2020年，全国年用水总量控制在6700亿立方米以内。而加强污水的深度处理，达到中水回用，以开辟第二水源，可以大大降低城市新鲜水取水量。国务院印发的《水污染防治行动计划》1 河北科技大学硕士学位论文中，也把城镇污水治理放在了重要位置，提出要加快城镇污水处理设施建设与改造。因此，兴建污水处理厂，提高城市污水的处理效率，对污水适当处理后加以回用，以解决水资源短缺问题，已成为当务之急。《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）明确规定，自2006年1－1月1日起建设的污水处理厂，总磷的排放浓度要求严格控制在0.5mg·L以下，总氮－1的排放浓度要求严格控制在15mg·L以下，氨氮的排放浓度要求严格控制在5mg·L－1以下。由此可以看出，当前我国污水处理的重点是对污水生物脱氮除磷工艺特点、影响因素等方面的探索研究。寻找污染物去除效率高，系统运行稳定可靠，适合中小城镇污水处理的既经济又实用的污水处理工艺。这样以来，怎样以较少的投资建设，以较低的成本运行，具有较高的污染物去除率，系统运行可靠、稳定、控制调[17-20]节灵活，就成为摆在污水处理技术研究人员面前的一个新挑战。虽然很多城镇都新建了污水处理厂，基本能保证出水水质达标排放，但多数存在运行费用高、系统运行不稳定等缺点。因此，对于污水处理系统全过程运行优化的研究是十分必要的。1.2城市生活污水特征及处理难点所谓生活污水，是指众多居民在维持日常生活中排放的废水。主要来源于居住建筑和公共建筑，如住宅、机关、学校、医院、商店、公共场所及工业企业卫生间等。城市生活污水所含的污染物主要是有机物，包括碳水化合物、淀粉、脂肪、蛋白质、尿素、氨氮、纤维素以及矿物油等杂质，和大量病原微生物(如寄生虫卵和肠[21]道传染病毒等)。并且，这些有机物极不稳定，容易腐化而产生恶臭。细菌和病原体以生活污水中有机物为营养而大量繁殖，可导致传染病蔓延流行。氮、磷的排放，会造成水资源富营养化，使得细菌大量繁殖出现赤潮的情况。因此，生活污水排放前必须进行处理。当前我国城市生活污水的处理技术也存在一些问题，城市是人口密度高度集中的地方，因而日常生活中排放的废水也是数额巨大。但与生产过程中产生的废水相比，城市生活污水比生产污水中污染物的含量要低很多。当前城市生活污水处理的难点主要体现在三方面：一是城市生活污水污染情况差异大、难以评估。人们生活水平的不断提升，生活方式各异，对水资源的用途越来越多，这在一定程度上使得生活污水的成分变得复杂。季节的不同也会影响到城市生活污水中污染物的含量，从而导致生活污水的不可控性。因此，城市生活污水的污染情况很难有效的进行评估和判断，这就大大增加了城市生活污水的处理难度，不能简单地根据单一的方案来设定城市污水的处理方法。二是生活污水处理技术受到自然环境影响。自然环境的影响与生活污水的处理方式密切相关，为避免环境的影响，目前，许多生活污水2 第1章绪论处理实验大部分都选择在实验室，但是外界的环境是瞬息变化的，这些变化会对污水处理工作造成影响。例如自然环境中的水流、温度、湿度等不可控的因素，极大地影响了生活污水的处理效果。三是处理技术不太成熟。城市生活污水处理技术主要是通过厌氧反应达到去除污染物的目的，由于厌氧技术并不是特别成熟，不能有效的实现曝气过程中的反馈控制和在线监测，无法保证工艺的稳定运行，耗电量高、污染物去除率低，就成为城市生活污水处理发展的主要问题之一。众多的理论研究及工程实践验证了实时控制技术，可以改善城市污水系统的特性，保证污水处理系[22-25]统的高效、稳定运行，并可大大节省污水厂的运行与维护费用，而实施这一技术的前提也是需要对各控制参数对处理系统的影响进行研究和优化，以便实现有效的在线监控，达到既稳定运行又节能降耗的目的。1.3国内外城市污水处理工艺技术城市污水的二级处理工艺通常可采用传统活性污泥法、SBR法、氧化沟法、AB2[26]法、A/O法、A/O法以及吸附再生法等。当进水有机物浓度高时，AB法、A/O2法、A/O法比较有利，当有机物浓度低时，SBR法、氧化沟等延时曝气工艺会有[27]明显的优势。而活性污泥法在处理有机废水方面具有处理效果好，出水水质稳定，[28]运行稳定等优点。国外现有污水处理厂80%以上采用活性污泥法，其余采用一级[29]处理法、强化一级处理、稳定塘法及土地处理法等。1.3.1传统活性污泥技术工艺传统活性污泥法是废水生物处理系统的传统方式，系统由曝气池、二沉池和污泥回流管线及设备三部分组成。这一处理技术主要是选择利用活性污泥将城市生活污水中的有机物进行处理的技术手段，处理方法步骤如下：初次沉淀后的废水与二沉池回流的活性污泥混合后进入曝气池，选择适宜的曝气方式将空气送入曝气池内，持续一定的曝气时间，以使进入的污水、活性污泥及回流污泥充分混合，可以有效地发生化学反应。在曝气池反应完全后的产物顺着工艺处理流程进入二沉池，进行污染物的沉淀分离。在整个处理过程中，有机污染物经过一系列的吸附、絮凝和氧化作用被去除。二沉池分离出来的活性污泥通过回流装置重新回流到曝气池，继续参与污染物去除反应。活性污泥工艺方法运行稳定、操作简单、技术成熟，特别适用于大型城市污水处理厂浓度较低的生活污水的处理。缺点是曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高，当进水的水质、水量发生波动时，污染物处理效果会受到影响，适应性较差。活性污泥法工艺流程见图1-1。3 河北科技大学硕士学位论文消毒污水格栅沉砂池沉淀池曝气池二沉池出水污泥回流剩余污泥图1-1活性污泥法工艺流程1.3.2序批式活性污泥法工艺这种技术处理方法又称间歇曝气活性污泥法或SBR法，是通过间歇曝气来运行的活性污泥法处理技术。它是基于以悬浮生长的微生物在好氧条件下对有机物、氨氮等污染物进行降解的废水生物处理活性污泥工艺。反应池是SBR工艺法中一个非常重要的构筑物，通过它能够有效地发挥曝气池的作用，同时还能够具备一定的沉淀功能，污水在这个反应池中完成反应、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序,使处理过程大大简化。SBR工艺优点是工艺简单，节省费用和场地，污染物去除效果好，没有混合液回流系统，运行管理方便，很适合小城镇采用。缺点是自动化控制要求高，人工操作难度大，曝气头易堵塞，对曝气头技术质量要求高，除磷效果较差。序批式活性污泥法工艺流程见图1-2。消毒剂SBR反污水格栅沉砂池应池接触池排放污泥浓消化池脱水缩池污泥处置图1-2SBR法工艺流程图1.3.3AB法工艺AB法工艺属于两端活性污泥,整个工艺将曝气池分为高低负荷两段即A段和B段,分别有各自独立的沉淀池和污泥回流系统。其中A段为吸附段,B段为生物氧化段。整个工艺中,A段之前一般不设初沉池,以便充分利用原污水存在的微生物4 第1章绪论和有机物,效率很高。AB法系统运行稳定，对有机物去除效率高，运行费用低，耗电量低，适用于高浓度污水处理。缺点是如果控制不好，易产生臭气，且污泥产率高，脱氮效果较差。AB法工艺流程见图1-3。A段B段污水出水格栅沉砂池A段曝气池中沉池B段曝气池二沉池A段污泥回流B段污泥回流清渣剩余污泥排砂剩余污泥图1-3AB法工艺流程图1.3.4A/O法工艺A/O工艺法，也叫厌氧好氧工艺法，分别通过A、O两段的反应来完成硝化和反硝化作用，达到去除污水中氮、磷和有机污染物的目的。传统的A/O工艺脱氮效[33]率仅为65%~75%。该方法主要特点是：耐冲击负荷能力强、流程简单、效率高、投资少、运行费用低，缺点是若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，从而就会加大运行费用。另外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率难以提高。A/O法工艺流程见图1-4。混合液回流出水进水缺氧池好氧池二沉池回流污泥剩余污泥图1-4A/O工艺流程图1.3.5氧化沟法工艺氧化沟污水处理技术是二十世纪五十年代在荷兰研制成功的，经过五十余年发[30]展，已成为一种技术成型的污水处理工艺。氧化沟是活性污泥法的一种变型，它的曝气池是封闭的沟渠形，5污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，又称为环形曝气池。六十年代以来，氧化沟技术在欧洲、北美、非洲、大洋洲等地得到迅速推广和应用，经过多年的实践和发展，氧化沟处理技术不断完善，其封闭循环式的[31]池形尤其适合于污水的脱氮除磷。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、5 河北科技大学硕士学位论文导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。氧化沟法具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄，相比传统活性污泥法，可以省略初沉池，通常采用延时曝气，能保证较好的处理效果。氧化沟法进出水构造简单、出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、运行简便，且其最大的优点是在不外加碳源的情况下在同一沟中实现有机物和总氮的去除，非常经济。缺点是管理相对复杂、易发生污泥膨胀、电耗相对较高。但随着氧化沟技术的不断改进和提高，曝气装置不断完善和多样化，目前已被[32]广泛应用于国内外大、中型城市污水处理厂。氧化沟法工艺流程见图1-5。污水格栅沉砂池氧化沟二次沉淀池出水回流污泥图1-5氧化沟法工艺流程图21.3.6A/O法工艺2（1）A/O工艺的介绍和特点2A/O法又称A/A/O法，即厌氧-缺氧-好氧生物处理法，是一种常用的污水处理工[34][35-37]艺，通过在空间上的变化，从而具有良好的脱氮除磷效果，可用于二级污水2处理或三级污水处理，以及中水回用。A/O工艺由美国的一些污水处理专家在20世纪70年代针对厌氧-好氧（Anarerobic-Oxic）法脱氮的工艺，经历了改良Ludzack-Ettinger工艺、Wuhrmann工艺、Phoredox工艺和Bardenpho工艺几个阶段[38]的基础上研发出来的，其目的是能开发出一种能同步脱氮除磷的污水处理工艺。2我国经过十几年来对A/O工艺的探索研究，在提高其脱氮除磷效果、改善、优化工2艺运行过程方面积累了大量的实践经验，并已广泛应用于污水处理厂的建设中。A/O工艺流程见图1-6。混合液回流进水出水厌氧池缺氧池好氧池二沉池污泥回流剩余污泥2图1-6AO工艺流程图6 第1章绪论2A/O工艺的特点：①污泥中含磷量高，可做高效肥料；②工艺简便，可以实现同步脱氮除磷；③在运行中的两个A段，只需轻轻搅拌，反应环境所需溶解氧低，运行费用少，不需另行投加药剂；④厌氧、缺氧和好氧交替运行，污泥膨胀现象得到控制。2（2）A/O工艺脱氮除磷中存在的问题2A/O工艺生物脱氮除磷涉及到硝化、反硝化、释磷和吸磷等多个生化反应过程，[39]每个过程的原理并不相同，微生物的组成、基质类型及环境条件的要求都不相同，脱氮和除磷要在同一个反应池内同时完成两个过程，就会出现许多无法协调的矛盾，[40-41]比如由于系统中脱氮和释磷对碳源的竞争、硝化菌和聚磷菌所需泥龄的矛盾。这些矛盾导致除磷脱氮效果难再提高。进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧浓度也2不宜过高，否则会增大回流液中溶解氧浓度，从而会阻碍缺氧段的反应。A/O工艺建设费用高，运行控制条件严格，导致管理费用相应也高，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。2（3）A/O工艺脱氮除磷改良方法2[42]在众多污水处理方法中，发挥主要作用的仍是A/O改良工艺，世界上通过2[43]A/O工艺来完成脱氮除磷的污水占80%以上。2①工艺改造。在传统A/O的理论基础上，国内外的专家对各反应进行调整改进，2并针对传统A/O工艺运行中的某些缺陷进行了优化和改良。将工艺参数调整到最佳22运行模式，以提高污染物的去除效率。现有的改良工艺如：倒置式A/O工艺、A+AO2工艺（如图1-8）、多点回流的AO工艺（如图1-9）。22倒置A/O工艺将常规A/O工艺的厌氧池和缺氧池位置互换，进水、硝化液和[44-46]污泥同时进入缺氧池，碳源优先满足反硝化脱氮，反硝化速率可提高30%-59%。（如图1-7）混合液回流出水进水缺氧池厌氧池好氧池二沉池回流污泥剩余污泥2图1-7倒置式AO工艺流程图7 河北科技大学硕士学位论文90%进水10%进水厌氧/缺氧调节厌氧缺氧好氧二沉池出水混合液回流污泥回流剩余污泥2图1-8A+AO工艺流程图混合液回流进水厌氧缺氧好氧二沉池出水污泥回流剩余污泥2图1-9多点回流的AO工艺流程图②新技术的研发。随着微生物学的不断发展和生物学在脱氮除磷技术上的渗入，人们相继研发出了很多脱氮除磷的新技术，比如：短程硝化反硝化脱氮技术、厌氧2氨氧化技术和同时硝化反硝化脱氮技术等。这对传统A/O工艺的改良从单一的工艺[47]方面的研究转向对生物学与工艺相结合的方面的研究,为脱氮除磷技术的改良注入了新的活力。③加强对处理工艺的运行管理。对一些重要的运行参数，如溶解氧、活性污泥浓度、曝气量、污泥回流比等进行实时监测，发现问题及时调整，实现对工艺进行全2程控制。在确保A/O工艺处理效率的同时，尽可能做到节能降耗，降低运行费用。2与传统的脱氮除磷工艺相比，改良A/O工艺氧气耗量可降低30%，污泥产量可[48-49]减少50%。21.3.7改良型A/O底曝气氧化沟法工艺22改良型A/O底曝氧化沟是将A/O工艺特点融合到氧化沟工艺中，根据生物脱氮除磷机理，设置了厌氧区、缺氧区及好氧区，并将表面曝气改为底部曝气。并在厌氧区前设置了预缺氧池，将回流污泥中的硝酸盐氮对厌氧区厌氧环境的影响降到最少；设置了过渡区（缺氧/好氧区），可根据实际运行工况灵活调整，优化脱氮能力；设置了分点进水渠道，实现了碳源的优化配比。8 第1章绪论改良型底曝氧化沟具有如下特点：（1）具有强化脱氮除磷的优点，在厌氧池前增设预缺氧池，可部分提高脱氮能力；（2）底曝氧化沟采用底曝和水下推流相结合，氧气利用率高，混合搅拌均匀，有效防止了污泥的沉积；（3）底曝氧化沟采用底曝，主要设备为鼓风机，另外推进器辅助推流，设备数量少，管理维护简单，运行灵活多变；（4）占地面积少，采用底部曝气，氧化沟工艺池深不再受限制，不再受传统氧化沟工艺占地面积大、能耗高的限制。1.4本课题研究的目的、意义及内容1.4.1研究目的2本课题研究主要针对某污水处理厂所采用的改良型A/O底曝气氧化沟工艺，2即在传统的A/O工艺基础上，在氧化沟前增设了预缺氧区、厌氧区、缺氧区，组合形成的改良工艺，从该厂的工艺设计、工艺调试及日常运行过程入手，对其设计方案、运行性能及运行参数控制进行多角度研究，在保证处理效果的前提下，选择技术合理、经济合算、管理方便的最优方案，优化操作条件，探索最佳运行参数，降低运行成本，使其发展为成熟的、普及化的污水处理工艺。1.4.2研究的意义2对传统A/O污水处理工艺进行改良，从而提高污染物去除率和污水处理效率，进一步降低污水处理成本。同时，对现有污水处理厂旧工艺的升级改造提供了高效快捷的解决方案。另一方面，从工艺调试及日常运行过程中的监测数据入手，对其运行性能及运行参数控制进行多角度研究，结合我国污水处理过程中脱氮除磷工艺2的现状及存在问题，探讨改良型A/O底曝气氧化沟工艺运行优化控制方法策略，并将其推广到实际污水处理厂的设计及运行中，为新建的污水厂提供依据。对于活性污泥法污水处理工艺的改良及降低污水中氮磷污染物的排放量，减少环境污染，促进我国水环境的可持续发展具有重要的现实意义。1.4.3研究内容2（1）研究改良型A/O工艺设计的原则及其适用性。2（2）研究改良型A/O工艺的运行优化控制策略，系统研究工艺控制参数（水温、PH值、污泥沉降比及容积指数、污泥浓度、污泥负荷、溶解氧、混合液回流比、污泥龄等）之间的内在联系和它们对脱氮除磷效果的影响。（3）通过监测数据，分析工艺年内进水量波动及进水水质特性对出水达标稳定性的影响。（4）研究工艺整体运行效果及运行过程中的一些问题及解决办法。（5）通过实验进一步了解进水水质特点，发现问题并及时改进。9 河北科技大学硕士学位论文1.4.4拟解决的关键问题（1）研究设计一套技术、经济合理，管理方便的最优改良方案。（2）确保工艺长期稳定达标排放，即出水的各项指标达到国家规定的一级A标准。（3）确定实际进水量和水质的各项控制参数，在出水水质达标的前提下，尽可能的降低运行成本。（4）发现并解决运行中设备、设施、控制、工艺参数等方面出现的问题并积极应对与处理工艺运行过程中产生的突发状况，确保污水厂日后的正常运行。（5）发现现阶段存在的问题，并逐一分析解决，为今后使用该类工艺的污水处理厂的改进工作积累经验数据。（6）及时分析了解进出水水质特点。（7）编制工艺控制规程，以指导今后的运行。10 第2章污水处理厂工艺设计第2章污水处理厂工艺设计2.1污水处理厂概况2.1.1城市概况该污水处理厂所在城市是全国的纺织、化工、医药、电子工业中心之一，也是全国的交通枢纽和商贸中心之一。京广、石德、石太铁路交汇于此处，为我国三大铁路编组站之一；京深、石太、石黄高速公路向四周辐射；现有民航机场已通向全国二十余座城市，并已开通了香港、俄罗斯的定期航班。该市发达的交通使其成为具备陆、海、空运输条件的交通枢纽城市。2.1.2区域概况区域现状：该污水处理厂位于所在城市北部地区，地区内现有文教企事业单位90余家、行政村20多个，总人口5万余人。区域规划：该污水处理厂所在区域总规划面积为5535.9公顷。区域内规划人口2005年为6万人，2015年不超过10万人。规划该区域将以生态建设为主导，以公园为表现形态，发展成为市区生态区和近郊风景游憩区，成为该市的后花园。2.1.3自然条件（1）地形地貌该市位于华北平原的中南部，西倚太行山，东、南、北三面为华北平原。地势由西北向东南逐渐倾斜，坡降约为1‰，海拔标高为67~78米。本污水处理厂所在位置属于山前倾斜平原和侵蚀堆积河谷地貌。（2）地质条件工程地质：该市位于华北台地太行山隆起与冀中拗陷交界处，新生代以来，地质构造运动以垂直下沉为主，沉积了较厚的第四纪地层，沉积厚度约300米左右，沉积了典型的二元结构沉积物，即上部除极少部分工程性人工回填土外，均为细颗粒的亚粘土，下部为粗颗粒的砂砾石层。工程区内发育的地层岩性以堆积粉细砂为主，局部夹有中粗砂。土体结构松散，孔隙比一般在0.78~1.04范围内，容许承载力大于100kPa。水文地质：该市大部分属河流洪水冲积水文地质区，含水层岩性主要为中、粗砂及卵砾石层，含水层厚度达数十米，地下水资源丰富，但由于地下水连年超采，市区地下水埋深已达40米左右，且以每年1~2米的速度下降。地下水矿化度小于1g·L－1，为淡水，水化学类型以重碳酸钙、镁型为主。11 河北科技大学硕士学位论文气象条件：该市所在区域气候类型为温带大陆性季风气候，多年来，平均降水量为570毫米，最大年降水量为1047.0毫米，最小年降水量为224.7毫米。降水年内分配很不均匀，降水量的60%~80%集中在6~8月份，春冬季节干旱少雨，年际变化悬殊。主导风向：东南风（夏季）次主导风向：西北风（冬春季）风频率：10%冬季平均风速：1.8米/秒夏季平均风速：1.5米/秒最大积雪厚度：19厘米最大冻土厚度：53厘米年平均雷电日数为：31天年平均日照时数：2200小时全年无霜期：240天（3）水文条件河流水系：本区内河流主要包括滹沱河及其支流汊河和小青河，滹沱河为海河流域子牙河水系的两大支流之一，发源于山西省繁峙县境内，干流总长588km，总222流域面积24774km，其中山区面积23491km，平原面积1283km。滹沱河自上而2下接纳众多支流，其中冶河是最大的支流，流域面积6470km。黄壁庄水库以下支流有松阳河、小清河、汊河及周汉河等四条浅山丘陵及平原河道。其中松阳河和小清河在京广铁路以西汇入滹沱河，汊河（即北泄洪渠）和周汉河在京广铁路以东汇入滹沱河。2.1.4收水范围污水处理厂收水范围为周边约50平方公里范围内的100多家文教企事业单位及沿线20多个行政村约5万多人排放的生活污水。2.2处理规模、进水水质及处理标准2.2.1处理规模3－1近期工程建设规模为4.67万m·d,总变化系数Kz=1.4。3－1远期工程建设规模为7万m·d,总变化系数Kz=1.34。2.2.2进水水质及处理标准随着人们生活水平的提高和污染的加剧，现有的环境容量越来越满足不了社会污染物的排放要求，城镇生活污水排放标准要求会越来越严格。本污水处理厂排水12 第2章污水处理厂工艺设计执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，同时因为污水处理厂排水会作为中水全部回用，用于河道观赏性景观用水及补充河水水量用－1水，所以设计时，将COD排放浓度标准从标准值的小于等于50mg·L，提高到小于－1等于40mg·L。具体标准见表2-1。表2-1进出水水质对照表项目名称进水出水处理效率COD（mg/l）450≤40≥91%BOD5（mg/l）200≤10≥95%SS（mg/l）200≤10≥95%TN（mg/l）50≤15≥70%NH3-N（mg/l）30≤5≥83%TP（mg/l）5≤0.5≥90%pH6～96.5～92.3处理工艺选择2.3.1工艺选择的原则处理工艺要根据污水来源、水质水量及最终排放去向（排入水体或回用），并结合本身的自然条件、经济状况、管理人员的素质及技术水平，进行多方案比选后再行确定。选择的主要原则为：一是技术合理，二是经济节能，三是易于管理，四是重视环境。具体应考虑的内容：（1）是否能确保各项污染物达标排放。（2）工艺是否能做到建设费用少，运行管理成本低。（3）要确保工艺安全可靠。2.3.2方案比选各项指标比选情况见表2-2。13 河北科技大学硕士学位论文表2-2方案技术指标对比表2方案一（改良型底A/O底曝气氧2比较内容方案二（A/O工艺）化沟工艺）出水水质好好污染物去除能力高高出水指标全部达标全部达标对环境状况改善好好污泥稳定状况稳定稳定抗冲击负荷能力好较好运行管理简单复杂能耗较低较高对操作人员技术水平要求低高占地少多2（1）A/O工艺在大、中型污水处理厂采用较多，有比较成熟的设计、施工及运行经验，但需要较大的内回流，系统控制复杂。22（2）改良型A/O底曝气氧化沟工艺是在传统的A/O工艺基础上，在氧化沟前增设了预缺氧区，以实现多点进水、多点回流，即生化池配水方面，预缺氧、厌氧、缺氧池都能配水，在二沉池污泥回流方面，预缺氧、厌氧、缺氧池均能回流。这种工艺的优点是，针对来水水质的特点，及水质指标的情况，调整工艺更加便捷，有针对性的对水体中的污染因子进行去除。污水中氮的去除通常分为三步：氨化，消化，反硝化，并分别由不同的细菌来完成。①氨化作用含氮有机物经微生物降解释放氨的过程称为氨化作用。有机物+O2→NH3（氨化细菌）②硝化作用--硝化作用是指将NH3氧化NO2，然后再氧化为NO3，亚硝化菌将NH3氧化成---NO2，消化杆菌将NO2氧化NO3。+--NH4+O2→NO2→NO3(亚硝化菌,消化杆菌)③反硝化作用反硝化作用是指硝酸盐和亚硝酸盐还原成气态氮或者是氧化亚氮的过程。-NO3→N2↑(反硝化菌)在脱氮的同时需要一定量的碳源，在来水水质COD较低的情况下，水体进入缺氧池的碳源就会不充足或者缺失，导致氮的去除率降低。此种情形可以通过调整配14 第2章污水处理厂工艺设计水来实现氮的去除。生物法除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到抑制释放体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚B羟丁酸）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧环境下时，就释放体内储存的PHB产生能量用于细胞合成和吸磷，形成高浓度的含磷污泥，并随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。该工艺投资省，处理工艺简单，运营管理简便，污泥基本已好氧稳定，可不再作消化反应，直接经污泥浓缩池脱水。通过对比，本着“技术先进、经济合理、高2效节能、简单实用”的原则，本污水处理厂采用改良型A/O底曝气氧化沟工艺。此工艺在运行负荷较低、所需曝气量减少时，鼓风机可采取间歇运行方式，从而大大2降低了耗电量，节约能耗。吨水的处理电费成本低于0.3元，比采用传统的A/O工艺吨水可节约成本0.1元。2.4工艺流程2本工程采用“多点进水多点回流A/O底曝氧化沟+三级处理+辅助化学除磷”工艺为主体的污水处理工艺。多点进水（污水及混合液多点分配）是在目前污水处理出2[50]2水标准一级A的要求下，改进原有A/O工艺，即在传统A/O工艺的厌氧池前增设一个预缺氧池，作为前置反硝化区，在前置反硝化区中，利用30%进水中的有[51]机物碳源去除回流污泥带来的硝酸盐，其余70%进水进入后续的厌氧池。全厂污水及污泥处理工艺流程见下图2-1所示。15 河北科技大学硕士学位论文反冲洗水加加加冲洗水混混聚凝凝合剂剂物出原粗进细旋预厌缺氧脱二中回高后变清出前流水水水收效孔格格沉缺氧氧化气沉间混混水水泵澄隙砂水凝栅栅凝滤房池氧池池沟配池提池清池泵池池池池水升硝化液回污污泥回泥加氯厂区自用加氯流砂渣外运剩余干污泥作污加絮凝浓污污泥储肥料或填泥缩埋泥泥脱水泵池机房冲洗废水图2-1工艺流程图16 第2章污水处理厂工艺设计2.5厂区布置总图2.5.1厂区平面布置3拟建的污水处理厂位于石家庄市北部，厂区用地不规则。污水处理厂按7万m·d－1规模征地并进行总图布置，总占地面积为8.55公顷。东西向最长371.39米，最短314.34米；南北向最长277.31米，最短222.36米。总图布置原则：在现状实际征地红线图内，在满足工艺流程顺畅的前提下，厂区平面布置尽可能紧凑、美观，各建筑物间距除考虑满足使用要求外，还要满足防火的要求。考虑到污水处理厂北侧为规划路，西南侧为污水处理厂远期用地，为进出厂方便，设计将污水处理厂厂前区设在一期用地的东北部，按照各地块的用途，将污水处理厂分成三个不同区域：包括办公、生活及生产辅助用房在内的厂前区；包含预处理、二级处理、三级处理在内的污水处理区；污泥处理区。各功能分区之间采用道路及绿化带隔离。（1）厂前区位于厂区东北部，主要是生产管理和生活服务区，是人们日常办公、活动和休息、娱乐的场所，主要包括综合楼、食堂、仓库、车库及机修间、水源热泵房和传达室等。该区位于厂区污染系数小的方位，可以尽可能避免生产区对其造成的环境影响。厂区主入口位于厂前区的中间位置，综合楼与入口大门位于同一轴线上，并在厂前区中心位置设置喷泉池和广场，广场以草坪绿化为主，使综合楼前形成视觉宽阔的广场。厂前区西侧设绿化带，以便与生产区隔离，使之形成一个幽静娴雅、赏心悦目的工作环境。（2）污水处理区该功能区分别由预处理、二级处理、三级处理三部分区域构成，预处理区布置在整个厂区的西北方向，由粗细格栅、进水泵房及旋流沉砂池组成；二级处理区位于厂区中部，由生物反应池和二沉池组成；三级处理区位于厂区东南部，主要构筑物有调节水池及回收水池、中间提升泵站、澄清池、清水池、加药、加氯及鼓风机间、清水泵间等。（3）污泥处理区该功能区包括贮泥池、蓄水池、污泥脱水机房、泥饼车库等。位于污水处理厂西南部，处于夏季主导风向的下风向，远离厂前区，且西侧为规划路，交通便利。污泥区为全厂较为集中的污染区，在该区四周做绿化以使其污染降至最低。设计的交配电间靠近用电负荷最高的鼓风机房和进水泵房，交配电间南北有道路相通，且考虑防火规范要求留有必要间距。厂区平面布置总图见图2-2。17 河北科技大学硕士学位论文图2-2厂区平面布置总图18 第2章污水处理厂工艺设计2.5.2厂区竖向布置厂区处理构筑物高程设计，采用三次提升，高程设计控制点有两处，一处为进水标高：污水管网接入污水厂处管底标高为62.30米。另一处为中水回用点进水井的水面标高69.30米。以这两个控制点为基础进行水力计算，选择合适的水泵扬程，尽可能节省能量。厂区外路面标高为68.20米，考虑与周围场地相协调及厂内雨水排放，确定污水处理厂设计地面标高为68.60米。2.5.3厂区道路干道呈环状布置，主要干道与外部道路顺坡相接。厂区路网按功能区和建、构筑物使用要求划分，联络成环满足消防及运输要求，进厂路宽12米，主干道宽6.0米，次干道宽4.0米，主干道转弯半径9.0米，次干道转弯半径6.0米，道路为沥青路面。2.5.4厂区给排水（1）厂内给水：厂区生活用水及消防用水取自城市给水管网，厂区给水管网呈环状布置，在厂内设计8个室外消火栓，以满足消防要求。厂内一般区域水压可满足0.2MPa以上。（2）厂内排水：为雨、污分流制，生活废水全部由污水管网收集排到进水泵房。厂内建、构筑物上清液排放管及各构筑物放空、溢流管一并接入厂区污水管网。厂内雨水经雨水管、雨水口汇入雨水井，雨水分两个系统从厂区北侧排至厂外道路两侧市政雨水管道。（3）应急溢流口：在厂区东西侧上游1公里处设溢流口作为污水处理厂事故或超量时的应急溢流。（4）超越：在二级处理沉淀池后设置超越管，一端接入清水池，另一端溢流至雨水涵管。2.5.5厂区绿化厂区绿化主要在道路两侧植以绿篱，建、构筑物四围空地以花草灌木加以烘托，厂区周围种上高大乔木，以形成花园式厂区效果。2.5.6污水、污泥计量仪表的位置污水、污泥计量仪表的位置见表2-3。19 河北科技大学硕士学位论文表3-3污水、污泥计量仪表位置测量目标设置位置形式进厂污水量旋流沉砂池出水管道电磁流量计出厂污水量消毒池前的总出水管电磁流量计污泥量脱水机进泥管上电磁流量计2.6主要建（构）筑物设计2.6.1总进水交汇井、粗格栅间和进水泵房（1）总进水交汇井：城市污水一路经D1350mm干管（管底绝对标高62.30m）进入交汇处，一路经D1000mm干管（管底绝对标高64.90m）进入交汇井。该井平面尺寸为2.5m×2.0m，位于污水厂西北角处。厂区内生产、生活污水排入格栅井，与进厂污水混合处理。为防止意外停电造成进水泵房淹泡，在交汇井处设置事故时能及时自动关闭的电动闸门，城市污水通过厂区上游1公里处溢流口就近排放。（2）粗格栅间：设计粗格栅由三条格栅渠道（并联运行）组成。每格内设格栅机1套，格栅间上部有维护机构，格栅渠道采用钢筋混凝土结构。粗格栅间内设有：①机械粗格栅除污机三套，W1100mm×H7000mm，格栅安装角度70°，栅条间距20mm，近期2用1备。②为便于检修粗格栅除污机，在每个格栅渠道固定栅条的前后均设有电动闸板。并在栅条的前后设有液位计。③在每台格栅出渣口处设置运渣小车一台，用以输送栅渣。（3）进水泵房：进水泵房设计集水池最低控制水位62.30m，集水池底高程61.30m，污水提升进入沉砂池，进水泵房的提升泵按最高日最高时污水量Q=39083－1m·h配置，共设置6台潜水排污泵，近期4台泵（3用1备），远期增加2台泵（4用2备），其中两泵为变频调速。进水泵房地下深度约8m，6台潜水泵一字型排列，进水泵房的集水池容积满足一台水泵5分钟流量的要求，在地上配置3t可自动行走电动葫芦1台，潜污泵可通过固定导杆方便提出，维修方便。进水泵房内设有：①潜水排污泵6台，近期安装4台，远期再装2台（两端预留）单台泵流量Q=9803－1m·h，扬程H=13.5m。②为便于水泵安装检修，在每个水泵吊装孔处设有固定导杆。③在集水池设有液位计。根据集水池水位由PLC自动控制水泵的开停，根据累计运行时间自动轮值，同时可设手动控制。20 第2章污水处理厂工艺设计2.6.2细格栅间、旋流式沉砂池、分砂机房（1）细格栅间3－1工程规模70000m·d。细格栅设3道格栅槽，近期2用1备，远期并联运行。单格结构尺寸L×B×H=7000×1440×2000mm。水泵出水管经配水槽消能并均匀配水后进入细格栅槽，出水沿明渠进入漩流沉砂池。细格栅间内设有：①机械细格栅除污机三套，D=1.440m，格栅安装角度35°，栅条间距6mm。近期2用1备。②为便于检修细格栅除污机，在每个格栅渠道固定格栅的前后均设有手动闸板，并在栅条的前后设有液位计。③在每台格栅出渣口处设置运渣小车一台，用以输送栅渣。（2）旋流式沉砂池3－1工程规模70000m·d。沉砂池为2池采用对流式组合，选用旋流沉砂池，1套3砂水分离器对应2组旋流沉砂池。每座旋流沉砂池的处理水量1954m/hr，旋流沉砂池单池尺寸为：直径D=4870mm深度H=4050mm砂斗部分直径B=1500mm砂斗部分高F=2200mm除砂效率d≥0.297mm≥95%有机物分离效果≥95%建成后照片见图2-3。图2-3细格栅照片21 河北科技大学硕士学位论文（3）分砂机房分砂机房建在沉砂池西侧紧靠沉砂池处，建筑尺寸为L×W=9000mm×6000mm，采用轻钢罩棚结构。分砂机房内设螺旋砂水分离机1台，规格：Q=20~30L/s；每座旋流沉砂池配套鼓风机1台，也装设在分砂机房内。4、进水计量井计量井尺寸为：W8600mm×H3800mm，采用电磁流量计，规格为DN700。2.6.3A/A/O生化反应池3－1A/A/O生化反应池按平均日污水量Q=2917m·h设计，反应池配水系统按最高3－1日最高时污水量Q=3908m·h流量设计。（1）设计参数3－1①一期工程设计规模（2个处理系列）：4.67万m·d；－1②污泥浓度：MLSS=3.5g·L；③污泥负荷：Fw=0.10kgBOD5/kgMLSSd；④总泥龄：θ=15.5d；－1⑤剩余活性泥量：11.3t·d；⑥水力停留时间：HRT=16.43h，其中预缺氧区为0.6h；缺氧区为4.15h；厌氧区为2.0h；好氧区为9.69h。3⑦单池实际池容Va=15974m－1⑧采用微孔鼓风曝气充氧，所需最大供气量为26400Nm·h（气水比9∶），1反应池内空气管道采用PVC管。⑨总的污泥回流比50%~115%。⑩污泥内回流比130~260%（好氧池至缺氧池），回流液通过潜水回流泵提升后由好氧区进入缺氧区，每座生化池采用2台潜水回流泵，一期工程共设5台（每池2台，备用1台）。⑪每池有预缺氧区、厌氧区、缺氧区、好氧区。（2）A/A/O生化反应池构造设计一期工程将处理构筑物分为2个系列，每个系列由1座生化反应池组成，每座3－1生化池规模按最高日处理规模2.33万m·d设计，每座生化反应池均可独立运转。生化池是污水处理厂的核心区，利用创造的预缺氧、缺氧、厌氧、好氧的条件，去除BOD5、COD、N、P等污染物。每座反应池内设预缺氧区、厌氧区、缺氧区和好氧区，本工程的生化反应池可按“多点进水、多点回流A/A/O”工艺运行。每座反应池平面总尺寸为B×L=73.81m×44.3m，有效水深h=6m，超高0.8m。每座反应池第1道分为3池，依次是预缺氧区、厌氧区、缺氧区，3区总平面尺寸为22 第2章污水处理厂工艺设计B×L=73.81m×17.3m,好氧区平面尺寸为B×L=73.81m×24.12m。经预处理后的污水分别进入预缺氧区、厌氧区、缺氧区、好氧区，从二沉池回流的活性污泥进入预缺氧区和厌氧区，污水分别进入预缺氧区和厌氧区，在预缺氧区污水与二沉池回流的活性污泥充分混合，为保证缺氧和厌氧状态，保持水质均匀，又不使污泥沉淀，在缺氧区和厌氧区内均设有潜水搅拌机，搅拌器的运转由PLC控制。经缺氧池反应的污水进入好氧区，这个区内既设置了推流式搅拌机又设置了微孔曝气装置，其运转状态可根据实际情况进行调整，在好氧区进行直线段池底曝气，并形成溶解氧梯度变化，实现去除有机物、氮、磷的目的。生物反应池在预缺氧区、厌氧区分别设置了1台潜水搅拌机、缺氧区设置了2台潜水推进器，使活性污泥与污水均匀混合不沉淀并推动水流。在好氧区设置了微孔曝气管，在好氧条件时进行曝气。另外在池直线段末端还设置了潜水推流器4台，以使在池内维持氧化沟循环流态。压缩空气气源由鼓风机房提供，每池有1根DN500mm总进气管和电动调节阀，可根据池中溶解氧浓度由现场PLC自动调节气量，并可通过空气流量计随时了解供气情况。生物反应池具体设计图分别见图2-4、图2-5、图2-6、图2-7。23 河北科技大学硕士学位论文图2-4生物反应池工艺总图一24 第2章污水处理厂工艺设计图2-5生物反应池工艺总图二25 河北科技大学硕士学位论文图2-6生物反应池空气管事路安装图26 第2章污水处理厂工艺设计图2-7生物反应池可调堰安装图27 河北科技大学硕士学位论文图2-8生物反应池照片一图2-9生物反应池照片二2.6.4二沉池3－1二沉池按最高日最高时污水量Q=2724m·h设计。全厂一期共设2座中心进水周边出水辐流式二沉池。二沉池表面负荷320.86m/m·h，沉淀时间4.88小时。每座池直径φ45m，池边水深4.2m,缓冲层0.5m，超高0.40m，池底为5%坡度，坡向池中心。沉淀池设周边传动全桥式刮吸泥机，将沉淀污泥吸至集泥管，再经输泥管排入污泥泵房中。进水通过中心竖井均匀进入二沉池，沿池周边处水面设置一内圈是环形出水集水槽，并在池壁处设置导流板，此外由于A/A/O工艺比普通活性污泥法容易产生浮渣，宜设置二沉池撇浮渣设施。二沉池具体设计图分别见图2-10、图2-11、图2-12和图2-13。28 第2章污水处理厂工艺设计图2-10二次沉淀池工艺总图一29 河北科技大学硕士学位论文图2-11二次沉淀池工艺总图二30 第2章污水处理厂工艺设计图2-12二次沉淀池工艺总图三31 河北科技大学硕士学位论文图2-13二次沉淀池进水井、中心支墩预埋大样图32 第2章污水处理厂工艺设计图2-14二次沉淀池建成后照片2.6.5鼓风机房3－1鼓风机房总供气量Q=26400m·h，气体压力P=0.73bar。鼓风机房平面尺寸为L×B×H=22.8m×12.3m×8.8m，鼓风机房一侧建有取风塔和风道间，空气经过自动卷帘式空气过滤器净化后再进入鼓风机房风道间。鼓风机房内设有起重设施，以利设备检修，并建有屋内通风设施。设4台单级高速离心鼓风机，近期2用1备，远期3用1备。3－1单台鼓风机设计流量Q=8800Nm·h，设计风压P=0.73bar。每台风机的出风管上均设有止回阀、安全阀、闸阀弹性接头、出口消声器、压力开关、温度开关等。鼓风机和出空气管上安有压力计电动阀及流量计、温度计等。单级高速离心鼓风机进口设置空气过滤器，对大于1μm的灰尘除尘效率99%。2.6.6脱气配水井脱气配水井为矩形钢筋混泥土结构，用以除去附着在活性污泥上的气泡，向二沉池均匀配水。通过操作二沉池配水井中的3套电动可调堰来调整二沉池进水量。2.6.7污泥泵房回流污泥泵房为圆形结构，直径8米，池深6米。集泥池分别设置有3台污泥回流泵和3台剩余污泥泵。污泥回流采用潜水泵提升，污泥外回流比可按R=50~115%范围调整，回流污泥通过潜水泵提升后由回流污泥泵房进入生化反应池的预缺氧区或厌氧区。剩余污泥泵提升的污泥进入污泥浓缩脱水机房旁的储泥池，回流污泥泵房上部为筋砼结构。建成后照片见图2-15。33 河北科技大学硕士学位论文图2-15污泥回流泵房建成后照片2.6.8贮泥池及蓄水池自污泥泵排出的剩余污泥首先进入污泥储泥池后再进入污泥浓缩脱水机房，污泥储泥池污泥停留时间按2hr设计，设1座污泥储泥池，平面尺寸：L×B=7m×7m。3最大泥深3m,有效容积约147m，钢筋混泥土结构。污泥储泥池进泥和排泥将形成的泥位不断变化，每个贮泥池装设1台液位计，池内设潜水搅拌器搅拌。2.6.9污泥脱水机房和污泥罩棚（1）工艺设计污泥脱水机房旁设污泥罩棚，污泥脱水机房与污泥罩棚合建，污泥脱水机房平面尺寸为30.4m×15.35m，污泥脱水机房共设3套污泥浓缩脱水处理系列，一期工程按1用1备,共安装2套污泥浓缩脱水处理系列，污泥浓缩脱水系统按每日24h工作制考虑，当泥量增大时，可增加投药和增大浓缩脱水机水力负荷。污泥堆棚可以在雨季或运输不及时的情况下，临时存放7d以上的脱水后污泥饼。堆棚内有1.0t的轮式前卸单斗装载车一辆，可用来将临时存放的泥饼装卸至运泥车上。（2）主要设计参数3－1每日处理污泥量1496m·d；污泥含水率约99%；即干污泥量14960kgDS/d。脱水后污泥含固率<80%；一期选用带式污泥浓缩脱水一体机2台（1用1备）；3－1单机处理泥量为60m·h。34 第2章污水处理厂工艺设计2.6.10回收水池土建按远期设计。有效容积：400m³设计有效水深：4.0m数量：1座外形尺寸：15.0m×7.0m×4.3m回收水池内安装主要工艺设备的技术参数如下：（1）潜水搅拌器功率：30kw数量：2台（2）收水泵型式：潜水排污泵3－1流量：50m·h扬程：20m功率：5.5kw数量：2台（1用1备）2.6.11清水池贮存滤池处理水，为后续处理工艺提供稳定的流量。在清水池进水端投加杀菌剂二氧化氯，投加量为5~8mg/L。根据有关设计规范的要求以及结合本工程对出水稳定性与连续性（处理后中水大部分用作河流补充水）的要求将初步设计中6000m³的清水池更改为2座1500m³的清水池。清水池为全地下式构筑物，共设2座，每座容积1500m³，有效水深3.8m，每座外形尺寸24.0m×16.4m×4.2m，每座清水池内设置1台液位计。2.6.12清水泵间将深度处理后的出水提升后经过输水管网输送给用户。补充水泵按近期配置，为远期预留位置，技术参数：3－1流量：1000m·h扬程：30m功率：132kw数量：3台（2用1备）2.6.13二氧化氯系统杀菌系统采用复合型二氧化氯发生器系统，土建按远期设计、设备按近期规模35 河北科技大学硕士学位论文配置。－1－1投加量暂按8mg·L计算，按2台10kg·h设备设计，实际加氯量待本工程试验后最终确定。二氧化氯发生器采用化学复合法，所用的化学药剂为氯酸钠和盐酸。设置2台容积为10m³的贮罐以贮存氯酸钠和盐酸。2.6.14污水厂鸟瞰图污水厂鸟瞰图见图2-16。36 第2章污水处理厂工艺设计图2-16污水处理厂鸟瞰图37 河北科技大学硕士学位论文2.7本章小结该污水处理厂收水范围为周边约50平方公里范围内的100多家文教企事业单位及沿线20多个行政村约5万多人排放的生活污水。处理规模为：近期工程建设规模3－13－1为4.67万m·d，远期工程建设规模为7万m·d，污水处理厂排水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，因其排水全部回用于河道观赏性景观用水及补充河水水量用水，设计时将COD排放标准从标准限值的－1－1250mg·L，提高到小于等于40mg·L。经过方案比选，确定采用改良型A/O底曝气氧化沟工艺，以实现多点进水、多点回流，可以针对来水水质的特点，及水质指标的情况，及时调整工艺，有针对性的对水体中的污染因子进行去除。在此基础上，对厂区进行了总图布置，对主要建（构）筑物（粗细格栅、水泵房、旋流沉砂池、生物反应池、二沉池等）进行了工艺设计。38 第3章污水处理厂调试运行第3章污水处理厂调试运行3.1调试运行准备工作为确保后续正式进水后的稳定运行，调试前，应进行系列充分准备工作：（1）对进水监测基本污染物数据，如COD、NH3-N、BOD、DO、PH、TN、TP等。（2）对进水水量如实记录备案，形成台账，为日后研究水量变化与污染物处理效果之间的关系提供依据。（3）对所有的调试监测数据做好记录，为日后稳定运行提供可靠数据来源。（4）操作人员上岗前必须经过专门培训，调试期间保证在岗在位，不间断的对监测数据进行观察和记录。表3-1化验室主要设备清单编号名称规格数量单位1高温炉SXL-10081台2恒温培养箱DNP-90521台3恒温干燥箱1台4化验室玻璃仪器1套5恒温水浴锅DK-S261台6分光光度计DR50001台7PH计FE20K精度：0.011台8便携式溶氧仪ORION3STAR0-8mg/l1台9电子分析天平AL204-IC0-200g精度：0.11台10物理天平1台11生物显微镜XSP-ICA1台12电冰箱BCD-175T1台39 河北科技大学硕士学位论文续表3-1编号名称规格数量单位13电动离心机TGL-16G1台14真空泵ZXZ-21台15灭菌器LS-B50L-I1台16磁力搅拌器78-12台17电脑1台18鼓风干燥箱DHG-9076A1台19化验台柜根据实验室面积配置1套20药品柜1套3.2调试期间进出水水质监测结果－1表3-2调试初期前10天进出水浓度单位：mg·LCODNH3-NTNTP日期进水出水进水出水进水出水进水出水0420259.7843.3028.01419.19733.20113.8381.550.240421239.8613.5416.92214.84634.5420.991.600.320422117.1324.2011.83106646.1317.412.690.430423418.7327.6614.227.4538.09617.5663.270.380424203.2926.4316.56.3132.2916.983.910.270425253.4841.4819.05512.65633.9717.313.620.500426404.5427.4520.7613.6543.9015.712.640.270427372.25824.04818.7113.71111.0325.770.7870.6350428737.3331.2029.6017.7022.33418.6572.220.320429542.2226.6576.5021.9025.50513.5351.100.1140 第3章污水处理厂调试运行（1）COD的去除出水COD浓度见图3-1，从图中可以看出COD出水浓度值介于13.54~43.30mg·L－1－1－1之间，平均值为28.60mg·L，为标准限值50mg·L的27.1%~86.6%，经计算去除率在79.34%~95.09%之间，出水COD浓度能够同时满足排放标准值和设计值的要求。2说明此改良A/O系统工艺COD处理效果比较好。50.00120.00出水（mg/l)去除率（%）45.00100.0040.0035.0080.0030.00mg/l)）%25.0060.00出水浓度（去除率（COD20.0040.0015.0010.0020.005.000.000.0012345678910时间（d）图3-1COD出水浓度变化情况及其去除率（2）氨氮的去除－1出水氨氮浓度见图3-2，从图中可以看出氨氮出水浓度值介于6.31~21.9mg·L－1之间，平均值为13.81mg·L，经计算去除率在9.89%~71.37%之间。氨氮出水浓度－1不能满足标准限值小于等于5mg·L的要求。（3）总氮的去除－出水总氮浓度见图3-3，从图中可以看出总氮出水浓度值介于13.54~20.99mg·L1－1之间，平均值为17.78mg·L，经计算去除率在16.46%~76.79%之间，总氮出水浓－1度不能满足标准限值小于等于15mg·L的要求。41 河北科技大学硕士学位论文25.00080.000出水(mg/l)去除率（100%）70.00020.00060.000）50.00015.000mg/l）%40.000去除率（10.000氨氮出水浓度（30.00020.0005.00010.0000.0000.00012345678910时间（d）图3-2氨氮出水浓度变化情况及其去除率30.00080.000出水（mg/l)去除率（%）70.00025.00060.00020.000）50.000mg/l）%15.00040.000去除率（30.000总氮出水浓度（10.00020.0005.00010.0000.0000.00012345678910时间（d）图3-3总氮出水浓度变化情况及其去除率42 第3章污水处理厂调试运行（4）总磷的去除－1出水总磷浓度见图3-4，从图中可以看出总磷出水浓度值介于0.11~0.635mg·L－1之间，平均值为0.35mg·L，经计算去除率在19.31%~90%之间，总磷出水浓度基本－12能够满足标准限值小于等于0.5mg·L的要求。说明此改良A/O系统工艺总磷的处理效果较好。0.70100出水去除率900.60800.5070600.40）50）0.30去除率（%（mg/l40总磷出水浓度300.20200.10100.00012345678910时间（d）图3-4总磷出水浓度变化情况及其去除率通过对以上调试期间监测数据的分析，发现COD和TP能够达标排放，但NH3-N－1和TN存在以下问题：（1）氨氮居高不降，均值在13.5mg·L左右；（2）总氮不－1稳定，均值在18mg·L左右徘徊。3.3运行参数优化氨氮的去除主要是消化反应进行的是否顺利，充足的曝气量是氨氮去除的前提。而较长的缺氧环境和合适的污泥龄是总氮去除的关键。通过对以上调试数据及氨氮和总氮超标问题分析，得出产生以上问题的原因可能为：曝气不足导致氨氮氧化不彻底而超标；污泥浓度不合适导致总氮超标。因此，对溶解氧浓度及活性污泥浓度与污染物去除率的关系进行研究调试。43 河北科技大学硕士学位论文3.3.1溶解氧与污染物去除率的关系2采用A/O工艺方法进行污水处理时，好氧段是该工艺的关键处理工序，好氧池各项参数的控制优化，会直接影响污水水质的处理效果。同时，耗氧段也是污水处理过程中能耗较大的单元，通过参数控制可以达到节能降耗的目的。溶解氧是影响好氧段微生物生长、繁殖及发挥其特定作用的重要因素，对脱氮除磷效果至关重要。溶解氧过高过低都会对系统的处理效果产生影响。溶解氧过高时：氨化和硝化效果好，将氨氮转化为硝态氮，但反硝化作用会受到抑制，降低去除率。另外，溶解氧高的同时，曝气量自然随之也会增大，这样会直接导致用电量增加。同时，强大的气流冲击会使活性污泥被冲散，反应池污泥发生消解，硝化细菌不能充分发挥作用，硝化作用就会减弱。溶解氧过低时，硝化细菌同样不能很好地发挥作用，硝化作用受阻，脱氮能力将会下降，这是由于溶解氧过低，会影响好氧微生物的代谢，代谢活动下降，又会导致活性污泥发黑发臭，氨氮转化作用降低的同时，会产生亚硝酸盐，从而影响磷的去除效率。另外，溶解氧过低，易于滋生丝状菌，出现污泥膨胀现象，影响硝化细菌生长，脱氮能力下降，影响污染物的去[52]除效果。因此，研究溶解氧与污染物去除效率的关系，从而对本工艺的溶解氧参数进行优化控制，在达标排放的同时，能够尽可能的降低能耗，是十分必要的。－1－1本次参数优化实验将溶解氧的值从0.5mg·L逐渐调至5.0mg·L，在此过程中，分别观察计算溶解氧值变化对COD、NH3-N、TN、TP的影响，从而确定溶解氧的最佳运行值。（1）溶解氧对COD去除效果的影响溶解氧对COD排放浓度及去除率的影响如图3-5所示。44 第3章污水处理厂调试运行600.0010090500.0080400.0070）60300.00去除率50COD（mg/l200.0040COD进水（mg/l）30COD出水（mg/l）100.00COD去除率（%）200.00100.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0DO（mg/l）图3-5COD的去除率与DO的变化曲线试验结果表明：随着溶解氧的变化，COD的去除效率基本稳定，受溶解氧影响－1－1不大。COD进水浓度平均值为373.58mg·L，出水浓度平均值为24.73mg·L，平均去除效率为93.70%。即使在进水浓度超过设计进水水质要求时，COD仍能够达标排放。因此，工艺对COD的去除能力较强，且单从去除COD角度分析，随着溶解氧的变化，工艺运行效果差别不大，但从节能降耗角度考虑时，该工艺可以采用相对较低的溶解氧浓度，即减少曝气量，降低耗电量。（2）溶解氧对氨氮去除效果的影响表3-3溶解氧浓度与氨氮排放情况表溶解氧（mg/l）进水氨氮（mg/l）出水氨氮（mg/l）去除率（%）0.513.826.4253.551.014.125.1963.241.515.134.0073.562.014.682.6082.292.515.160.9293.933.014.980.6195.9345 河北科技大学硕士学位论文续表3-3溶解氧（mg/l）进水氨氮（mg/l）出水氨氮（mg/l）去除率（%）3.515.460.5296.644.014.980.5296.534.513.890.4996.475.014.200.4896.62溶解氧对氨氮排放浓度及去除效率的影响如图3-6所示。18.00120氨氮去除率（%）氨氮进水（mg/l）16.00氨氮出水（mg/l）10014.0012.0080）10.00）%mg/l608.00氨氮（去除率（6.00404.00202.000.0000.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0DO（mg/l)图3-6氨氮的去除率与DO的变化曲线－1由图3-6分析得出：溶解氧值从0.5~2.0mg·L变化的过程中，氨氮去除效率逐渐升高，随后溶解氧值再继续上升，氨氮的去除率继续有所提高，但提高并不明显。分析原因认为：溶解氧较低时，硝化细菌不能很好地发挥作用，硝化作用受阻，导致脱氮能力下降，随着溶解氧浓度逐渐上升，硝化作用效果明显提高，脱氮能力－1增强，氨氮的去除率升高，当溶解氧浓度升至2.0mg·L时，去除率达到93.93%。－1这是因为，在好氧区溶解氧浓度达到2.0mg·L左右时，既能满足硝化所需条件，同时区域内又存在低溶解氧的微环境，满足同步硝化反硝化或短程硝化反硝化作用条件(短程硝化反硝化作用关健就在于控制溶解氧浓度、污泥龄、温度等反应条件抑制[53-54]亚硝酸氧化菌，并实现氨氧化菌在反应器中的优势积累)，对提高脱氮效率有很46 第3章污水处理厂调试运行大作用。随着溶解氧值进一步提高，低溶解氧微环境消失，只存在全程硝化反硝化作用，去除率不再提升，而耗电量增大。－1综上可知，当好氧区溶解氧值控制在2.0mg·L左右时，既能达到氨氮的高去除率要求，又能达到节能降耗的目的。（3）溶解氧对总氮去除效果的影响表3-4溶解氧浓度与总氮排放情况表溶解氧（mg/l）进水总氮（mg/l）出水总氮（mg/l）去除率（%）0.521.5217.8617.011.020.1914.6427.491.523.8411.2452.852.022.168.7460.562.524.1611.2153.603.023.8514.8537.743.522.9416.1829.474.022.2616.1227.584.521.8717.8918.205.022.0218.1417.62溶解氧对总氮排放浓度及去除率的影响如图3-7所示。30.0070总氮进水（mg/l）总氮出水（mg/l）6025.00总氮去除率（%）5020.00））4015.0030总氮（mg/l去除率（%10.00205.00100.0000.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0DO（mg/l）图3-7总氮的去除率与DO的变化曲线－1由图3-7分析可知：溶解氧值从0.5~4.5mg·L变化的过程中，总氮的去除率经历了一个由低到高、而后又变低的变化过程。这是因为，当好氧区溶解氧含量低时，47 河北科技大学硕士学位论文硝化细菌不能很好的发挥作用，硝化作用受阻，不能完全将氨氮转化。另外，回流到缺氧段的回流液中的硝态氮含量也相应较少，这就导致反硝化效果减弱，总氮的去除率就低。经研究得出，溶解氧较低时，好氧池内的生物膜上会出现某些缺氧区，[55-56]在这些区域硝化反硝化作用会同步进行。随着溶解氧浓度逐渐升高，回流到缺氧段的硝态氮含量也会随着好氧段硝态氮含量的升高而升高，缺氧池此时的反硝化[57]条件适宜，反硝化作用提升，总氮去除率显著升高。随着溶解氧浓度的继续升高，硝化作用加强，但过高的曝气也会导致二沉池回流液中的溶解氧增大，导致缺氧段[58]的反硝化作用减弱，出现氨氮去除效率高而总氮去除效率低的现象。－1综合考虑各因素，溶解氧含量仍然是控制在2.0mg·L左右时，总氮的去除效率较高。（4）溶解氧对总磷去除效果的影响溶解氧对总磷排放浓度及去除效率的影响如图3-8所示。7.00100906.00805.00总磷进水（mg/l）总磷出水（mg/l）70总磷去除率（%））4.00）60503.00总磷（mg/l去除率（%402.00301.00200.00100.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0DO（mg/l）图3-8总磷的去除率与DO的变化曲线由图3-8可知，溶解氧对总磷的影响曲线与总氮的曲线相类似，在将溶解氧浓度－1控制在2mg·L左右时，总磷的去除效果较好。3.3.2活性污泥浓度与污染物去除率的关系（1）活性污泥浓度对氨氮去除效果的影响48 第3章污水处理厂调试运行表3-5活性污泥浓度与氨氮排放情况表污泥浓度（g/l）进水氨氮（mg/l）出水氨氮（mg/l）去除率（%）0.513.8213.125.071.514.1212.4511.832.515.136.1559.353.514.684.1569.284.515.162.2485.225.514.980.6195.936.015.460.5996.186.514.981.5889.457.013.894.6566.527.514.207.9544.01氨氮去除率与活性污泥浓度的变化曲线如图3-9所示。120去除率（%）1008060去除率（%）402000.51.52.53.54.55.566.577.5活性污泥浓度（mg/l）图3-9氨氮的去除率与活性污泥浓度的变化曲线－1由图3-9可知，活性污泥浓度从0.5~4.5g·L变化的过程中，氨氮去除效率逐渐－1升高，当活性污泥浓度达到6.0g·L时，氨氮去除率最高。随后活性污泥浓度再继续上升，氨氮的去除率开始下降。所以，针对此处理工艺，当活性污泥浓度值控制在－15.5~-6.0g·L时，氨氮的去除效率较好。（2）活性污泥浓度对总氮去除效果的影响49 河北科技大学硕士学位论文表3-6活性污泥浓度与总氮排放情况表污泥浓度（g/l）进水总氮（mg/l）出水总氮（mg/l）去除率（%）0.521.5220.146.411.522.2619.1513.972.520.1917.1415.113.523.8416.2431.884.522.1614.5134.525.524.1610.1258.116.023.8510.9853.966.522.9411.2151.137.021.8713.2139.607.522.0214.1935.56总氮去除率与活性污泥浓度的变化曲线如图3-10所示。70去除率（%）60504030去除率（%）201000.51.52.53.54.55.566.577.5活性污泥浓度（mg/l）图3-10总氮的去除率与活性污泥浓度的变化曲线－1由图3-10可知，活性污泥浓度从0.5~5.5g·L变化的过程中，总氮去除效率逐－1渐升高，当活性污泥浓度达到5.5g·L时，总氮去除率最高。随后活性污泥浓度再继续上升，总氮的去除率有所下降。所以，针对此处理工艺，当活性污泥浓度值控制－1在5.5~6.0g·L时，总氮的去除效率较好。－1综上所述可以得出：本处理工艺在活性污泥浓度控制在5.5~6g·L之间时，氨50 第3章污水处理厂调试运行－1氮和总氮的去除率最高，出水浓度分别能够达到小于等于5mg·L和小于等于－115mg·L的标准值要求。3.4正常运行后进出水水质监测结果经过对溶解氧浓度和活性污泥浓度的调试，将活性污泥浓度提高到－1－15500~6000mg·L，溶解氧浓度控制在2mg·L，延长缺氧环境，将好养区域间歇运行，增大污泥内回流，从而使出水水质有了进一步提高，各项污染物出水浓度能够稳定达到标准限值的排放要求。下面是调试结束后，分别选取正常运行的6月份和12月份进出水水质情况进行分析。（1）COD6月份污水处理厂COD变化曲线如图3-11所示。300100.090.025080.070.0200）60.0）15050.0浓度（mg/l进水COD（mg/l）出水COD（mg/l）40.0去除率（%COD出水COD达标值（mg/l）100设计出水COD值（mg/l）30.0去除率（%）20.05010.000.01357911131517192123252729时间（d）图3-116月份污水处理厂COD变化曲线－1由图3-11可知，6月份COD平均进水浓度为195.4mg·L，平均出水浓度为－1－18.63mg·L，平均去除率为95.52%，出水浓度能够同时满足小于标准限值50mg·L－1和设计出水值40mg·L的要求。12月份污水处理厂COD变化曲线如图3-12所示。51 河北科技大学硕士学位论文350100.0090.0030080.0025070.00）60.00）20050.00浓度（mg/l150进水COD（mg/l）40.00去除率（%COD出水COD（mg/l）出水COD达标值（mg/l）10030.00设计出水COD值（mg/l）去除率（%）20.005010.0000.00135791113151719212325272931时间（d）图3-1212月份污水处理厂COD变化曲线－1由图3-12可知，12月份COD平均进水浓度为227.10mg·L，平均出水浓度为－1－19.84mg·L，平均去除率为95.28%，出水浓度能同时满足小于标准限值50mg·L和－1设计出水值40mg·L要求。6月份和12月污水处理厂COD变化对比曲线如图3-13所示。50100.090.04080.070.0）306月份出水COD（mg/l）60.0）12月份出水COD（mg/l）50.06月份去除率（%）浓度（mg/l12月份去除率（%）2040.0去除率（%COD30.01020.010.000.0135791113151719212325272931时间（d）图3-136月份和12月份污水处理厂COD变化对比曲线由图3-13可知，两个月份的COD排放浓度与去除率差别不大，出水浓度远远－1－1低于标准限值50mg·L和设计出水值40mg·L的要求。说明该工艺COD去除效果比较好，且温度变化对COD去除效率影响不大。（2）氨氮52 第3章污水处理厂调试运行6月份和12月份氨氮进水情况如图3-14。606月份氨氮进水（mg/l）12月份氨氮进水（mg/l）氨氮设计进水值（mg/l）504030氨氮浓度(mg/l)20100123456789101112131415161718192021222324252627282930时间（d）图3-146月份和12月份污水处理厂氨氮进水情况由图3-14可知，两个月的氨氮进水浓度值基本均高于设计进水值要求，但氨氮－1出水浓度监测结果均为小于0.2mg·L，说明该工艺对氨氮的去除效率很高，即使在进水浓度超过设计标准值60%的情况下，也能达标排放，且排放值远低于标准限值－15mg·L。（3）总氮6月份污水处理厂总氮变化曲线如图3-15所示。53 河北科技大学硕士学位论文60.0074.00进水总氮（mg/l）出水总氮（mg/l）出水总氮达标值（mg/l）73.00去除率（%）50.0072.0071.0040.0070.00））30.0069.00去除率（%总氮浓度（mg/l68.0020.0067.0066.0010.0065.000.0064.001357911131517192123252729时间（d）图3-156月份污水处理厂总氮变化曲线－1由图3-15可知，6月份总氮平均进水浓度为42.78mg·L，平均出水浓度为－1－112.29mg·L，平均去除率为70.25%，出水浓度能够满足小于标准限值15mg·L的要求。12月份污水处理厂总氮变化曲线如图3-16所示。54 第3章污水处理厂调试运行60.0076.00进水总氮（mg/l）出水总氮（mg/l）出水总氮达标值（mg/l）去除率（%）74.0050.0072.0040.0070.00））30.0068.00去除率（%总氮浓度（mg/l66.0020.0064.0010.0062.000.0060.00135791113151719212325272931时间（d）图3-1612月份污水处理厂总氮变化曲线－1由图3-16可知，12月份总氮平均进水浓度为43.15mg·L，平均出水浓度为－1－113.25mg·L，平均去除率为69.19%，出水浓度能够满足小于标准限值15mg·L的要求。6月份和12月份污水处理厂总氮变化对比曲线如图3-17所示。55 河北科技大学硕士学位论文16.00100.0090.0014.0080.0012.0070.00）10.0060.00）8.0050.0040.00去除率（%总氮浓度（mg/l6.006月份出水总氮（mg/l）30.0012月份出水总氮（mg/l）4.006月份去除率（%）20.0012月份去除率（%）2.0010.000.000.00135791113151719212325272931时间（d）图3-176月份和12月份污水处理厂总氮变化对比曲线－1由图3-17可知，两个月份的总氮排放浓度均能够满足小于标准限值15mg·L的要求，6月份总氮的平均去除效率略高于12月份，说明温度变化对总氮的去除效果略有影响。（4）总磷6月份污水处理厂总磷变化曲线如图3-18所示。9.00100.008.0090.0080.007.0070.006.00）60.00）5.0050.004.0040.00去除率（%总磷浓度（mg/l3.0030.00进水总磷（mg/l）2.00出水总磷（mg/l）出水总磷达标值（mg/l）20.00去除率（%）1.0010.000.000.001357911131517192123252729时间（d）图3-186月份污水处理厂总磷变化曲线56 第3章污水处理厂调试运行－1由图3-18可知，6月份总磷平均进水浓度为4.81mg·L，平均出水浓度为－1－10.33mg·L，平均去除率为92.99%，出水浓度能够满足小于标准限值0.5mg·L的要求。12月份污水处理厂总磷变化曲线如图3-19所示。8.00100.0090.007.0080.006.0070.005.00）60.00）4.0050.00去除率（%总磷浓度（mg/l40.003.0030.002.00进水总磷（mg/l）出水总磷（mg/l）20.00出水总磷达标值（mg/l）1.00去除率（%）10.000.000.00135791113151719212325272931时间（d）图3-1912月份污水处理厂总磷变化曲线－1由图3-19可知，12月份总磷平均进水浓度为4.66mg·L，平均出水浓度为－1－10.26mg·L，平均去除率为94.17%，出水浓度能够满足小于标准限值0.5mg·L的要求。6月份和12月份污水处理厂总磷变化对比曲线如图3-20所示。57 河北科技大学硕士学位论文0.60100.0090.000.5080.0070.000.40）60.00）0.3050.0040.00去除率（%总氮浓度（mg/l0.2030.006月份出水总磷（mg/l）20.000.1012月份出水磷（mg/l）6月份去除率（%）10.0012月份去除率（%）0.000.00135791113151719212325272931时间（d）图3-206月份和12月份污水处理厂总磷变化对比曲线－1由图3-20可知，两个月份的总磷排放浓度均能够满足小于标准限值0.5mg·L的要求，6月份总磷的平均去除效率略高于12月份，说明温度变化对总磷的去除效果略有影响。3.5本章小结在调试初期，对各种污染物进行了跟踪监测，发现除NH3-N和TN外，其余污染物均能达标排放。因为氨氮的去除主要是消化反应进行的是否顺利，曝气量是否充足，总氮去除的关键是要有较长的缺氧环境和合适的污泥龄。通过分析得出氨氮和总氮超标的原因可能为：曝气不足导致氨氮氧化不彻底而超标；污泥浓度不合适导致总氮超标。通过研究溶解氧和活性污泥浓度等参数与污染物去除率的关系，得出结论：（1）氨氮的去除率随着溶解氧的升高而逐渐升高；总氮的去除率在溶解氧－1为2mg·L时，去除率最高，随着溶解氧的升高，去除率下降。即溶解氧控制在2mg·L－1时，能同时满足这两种污染物的去除要求，能够达标排放。(2)活性污泥浓度控制－1在5.5~6g·L之间时,氨氮和总氮的去除率最高，能够达标排放。后将活性污泥浓度－1－1提高到5500-6000mg·L，溶解氧控制在2mg·L，延长缺氧环境，将好养区域间歇运行，增大污泥内回流，出水水质有了明显提高，各项污染物均能够稳定达标排放了。在将各项运行参数调至最佳正常运行后，分别选取6月份和12月份两个月的污染物排放情况进行分析，发现：（1）两个月份的COD排放浓度与去除率差别不大，出水浓度远远低于污水处理厂排放标准限值和设计限值的要求。说明该工艺COD去除效果比较好，且温度变化对COD去除效率影响不大。（2）两个月份的氨氮进水58 第3章污水处理厂调试运行－1浓度值基本均高于设计进水值要求，但氨氮出水监测结果均为小于0.2mg·L，说明该工艺对氨氮的去除效率很高，即使在进水超过设计标准值60%的情况下，也能达标排放，且排放值远低于标准值。（3）两个月份的总氮和总磷排放浓度均能够满足污水处理厂标准限值的要求，6月份总氮和总磷的平均去除效率略高于12月份，说明温度变化对总氮和总磷的去除效果略有影响。2与某采用传统A/O运行的污水处理厂相比较，该厂在没有提标改造前，氨氮的2去除效率为81.36%，总氮的去除效率仅为55.5%；而本改良A/O底曝气氧化沟工艺，氨氮的去除率即使在进水超过设计标准时，也能达到90%以上，总氮的去除率约为70%，总磷的平均去除率在92%以上，说明本改良的处理工艺具有很好的脱氮除磷效果。59 河北科技大学硕士学位论文60 第4章处理效益分析第4章处理效益分析4.1环境效益该污水处理厂是当地政府为改善区域生态环境，保护城市供水水源地，解决城北区域内污水无组织排放和污水的最终出路问题而投资建设的一座城市污水处理设施。自正常运行以来，年处理污水总量1406.37万吨，排放水量1343.26万吨，排水作为中水全部实现回用，用于河道观赏性景观用水及补充河水水量用水。每年可减少COD排放量2902.36吨，减少氨氮排放量463.75吨，减少新鲜用水量1343.26万2吨。另外，本工程采用改良型A/O底曝气氧化沟工艺，在运行负荷较低、所需曝气量减少时，鼓风机可采取间歇运行方式，从而大大降低了耗电量，节约能耗。吨水2的处理电费成本低于0.3元，比采用传统的A/O工艺吨水至少可节约成本0.1元。现该厂年处理污水总量1406.37万吨，电费以0.70元/kw·h计，每年可节约电费140万元左右。4.2社会效益（1）推动区内基础设施建设，极大的方便了居民生活污水排放，改善了收水范围内居民生存环境和生活质量，夏天不再是臭味冲天、蚊蝇孳生，冬天不再是污水结冰，道路打滑。（2）正式运营以来，该污水处理厂一直承担着“纳污水为清泉”的基本职能，作为一家为公众服务的企业，始终坚持环保是企业可持续发展的生命线，2017年，被环保和教育部门批准为市级环境教育实践基地，多次接待中小学生及家长的参观，通过开放日的参观，学生们见证了污水经过沉淀池、滤池、清水池等一道道“关卡”最终变清的整个过程，使孩子们对污水处理过程有了更直观的认识，通过直观感受变化，激发孩子们的节水意识。目前，该污水处理厂已成为面向公众普及环保知识、提高环保意识的重要场所,在开展环境教育活动中具有公益性和示范性作用。学生参观污水处理厂图片见图4-1。61 河北科技大学硕士学位论文图4-1学生在教育基地开放日参观污水处理厂4.3本章小结该污水处理厂建成后，每年可减少COD排放量2902.36吨，减少氨氮排放量463.75吨，减少新鲜用水量1343.26万吨，每年可节约电费140万元左右。同时，该污水处理厂的建设，极大的改善了收水范围内居民的生存环境和生活质量，在承担“纳污水为清泉”的基本职能的同时，积极发挥为公众服务的示范作用，成为当地开展环保宣传教育活动的环境教育实践基地，具有良好的环境效益和社会效益。62 结论结论本课题研究的污水处理厂，总投资18273万元，其中配套管网建设费用4868万元，3－1占地总面积为8.55公顷，近期工程处理规模为4.67万m·d，远期工程建设规模为73－1万m·d，收水范围主要为沿线的学校、企事业单位、居民的生活污水。该污水处理厂自2012年5月开始施工，2013年10月底基本建成，开始通水单机调试。2014年3月，生产用电接通，正式进行菌种培养。4月20日，项目进入试运营期，6月1日起正式进入运营期，至今处于稳定运营阶段。本课题针对该污水处理厂的废水来源、水质水量等实际情况，按照国家设计规范和排放标准，在查阅大量国内外资料文献，充分调查现有污水处理工艺及对运行参数进行比较分析的基础上，确定适合本工程的最佳处理工艺方案和最优运行参数，为今后使用该类工艺的污水处理厂提供了经验数据和实际运行技术参考。具体结论如下：221）本工程在设计时采用的改良型A/O底曝气氧化沟工艺，是在传统的A/O工艺2基础上，在氧化沟前增设了预缺氧区、厌氧区、缺氧区，组合形成改良型的A/O底曝气氧化沟工艺。该工艺为“多点进水、多点回流A/A/O工艺”，即生化池配水方面，预缺氧、厌氧、缺氧池都能配水，在二沉池污泥回流方面，预缺氧、厌氧、缺氧池均能回流。这种工艺的优点是，针对来水水质的特点，及水质指标的情况，调整工艺更加便捷，有针对性的对水体中的污染因子进行去除。并且，在运行负荷较低时，所需曝气量减少，鼓风机可采取间歇运行方式，大大降低了耗电量，节约能耗。吨水的处理2电费成本为0.3元，比采用传统的A/O工艺吨水可节约成本0.1元。现该厂年处理污水总量1406.37万吨，电费以0.70元/kw.h计，每年可节约电费约140万元。2）通过调试初期对各种污染物的监测，发现除NH3-N和TN外，其余污染物均能达标排放。通过研究溶解氧和活性污泥浓度等参数与污染物去除率的关系，发现氨－1氮的去除率随着溶解氧的升高而逐渐升高；总氮的去除率在溶解氧为2mg·L时，去－1除率最高，随着溶解氧的升高，去除率下降。即溶解氧控制在2mg·L时，能同时满－1足这两种污染物的去除要求，能够达标排放。而活性污泥浓度控制在5.5~-6g·L之间时,氨氮和总氮的去除率最高，能够达标排放。因此，针对本处理工艺及综合各种因素，－1－1将活性污泥浓度提高到5500~6000mg·L，溶解氧控制在2mg·L，延长缺氧环境，将好养区域间歇运行，增大污泥内回流，可以使出水水质明显提高，各项污染物能够稳定达标排放。本污水处理厂年处理污水总量1406.37万吨，排放水量1343.26万吨，排水作为中水全部实现回用，用于民心河观赏性景观用水及补充民心河水量用水。每年可减少COD排放量2902.36吨，减少氨氮排放量463.75吨，减少新鲜用水量1343.2663 河北科技大学硕士学位论文万吨。64 河北科技大学硕士学位论文65 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河北科技大学硕士学位论文69 河北科技大学硕士学位论文致谢本论文是在侯永江教授的悉心指导下完成的。本论文的选题、研究以及写作的整个过程都是在候老师的悉心指导和帮助下，方得以完成的。侯老师渊博的专业知识以及在学术和生活中睿智、沉稳、严谨、认真的治学精神，深深激励着我，对我的性格和生活中的做事态度影响深远，这将会是我一生的财富。在此，再次向我的导师侯永江教授表示衷心的感谢和崇高的敬意！在课题研究的过程中，我也得到了国洁老师、污水处理厂相关技术人员的大力支持和帮助，他们为我创造了良好的学习和实验条件，使我能够顺利完成学业。同时，在撰写过程中也得到了许多同学、同事的帮助。在此，也对他们表示衷心的感谢！最后，谨向论文评阅人和各位评委专家表示最衷心的感谢！70 河北科技大学硕士学位论文71 河北科技大学硕士学位论文个人简历周素霞，女，1975年8月12日生。1997年7月毕业于石家庄大学化工系精细化工专业，同年9月，分配到正定县环境保护局，从事环境监理工作。2001年3月因区划调整，调至长安区环保局工作至今，先后从事环评审批、法制信访、办公室等各项工作。参加工作后，于2002年9月至2005年7月在河北科技大学环境科学与工程学院进行在职本科学习，并取得环境工程专业学士学位。72