1．目的及意义

1 目的及意义：

我国水环境污染和生态破坏相当严重，并呈发展趋势，每年有近300亿立方米污水未经处理而直接排放，使水环境的污染量大大超过了自净能力所能承受的程度，从而破坏了水的良性循环，导致水资源危机的加剧，进而影响城市的可持续发展。

在国家可持续发展的新政策下,环境保护已受到各级政府和全国人民的重视,对污水进行彻底的治理以保护人类赖以生存的环境的重要性越来越大,高效节能的城市污水处理技术与工艺已能为国民经济的发展起到较大的推动作用。根据我国经济发展和环境保护需求，结合我国环境保护最新研究成果和国际环境保护技术水平和发展趋势，提出一套合理、经济、运转效率高的工艺流程对污水进行处理，以达标排放。对于保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，有着重要的意义。城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物降解，它是城市污水处理的主要手段，城市二级污水处理厂常用的方法有：传统活性污泥法、氧化沟法、SBR法等等。

2 国内外研究分析现状

长期以来,我国城市基础设施的发展与人口、资源、环境和工业建设不协调,导致基础设施长期超负荷承载。特别是城市环境保护基础设施建设,近几年才开始兴建,全国绝大多数城市的污水处理能力远远满足不了实际需要。2000年全国668个城市中,有123个城市建成307座不同处理等级的污水处理厂,日处理能力为1300万m3,污水处理率为13.4%,其中1998年和1999年46个重点城市污水处理率分别为20.3%和24.7%,全国有5万多个城镇,370多万个村庄,9亿多人口居住地尚无污水处理设施,由此导致了严重的水环境污染,加剧了水资源的短缺。特别是近年来城市生活污水的污染负荷已超过工业废水的污染负荷,而城市污水处理厂的建设远远不能适应经济社会发展的需要。

与国际上相比,我国城市污水处理率较低,其主要原因是我国的城市污水处理厂建设滞后。据资料介绍,发达国家对城市污水处理厂的建设投资都十分庞大,他们是从20世纪70年代开始大规模兴建城市污水处理厂的,美国、英国、日本等国七、八十年代的投资占国民生产总值的0.29%～0.88%,而我国前几年仅为0.002%～0.003%。美国现在平均每1万人就拥有1座污水处理厂,英国和德国每7000～8000人拥有1座污水处理厂。而我国城镇人口中,平均每150万人才拥有1座污水处理厂

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2. 研究的基本内容与方案

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3 污水处理工艺比选

目前，国内外经济适用的处理方法主要是生物法。在生物法中活性污泥法占绝大多数。活性污泥法有多种形式，应用最广泛的主要有以下3种：

3.1 传统活性污泥法

传统活性污泥法及其传统形式改进型，有A/O与A2/O法。A/O法有两种，一是用于降磷的厌氧－好氧工艺，一是用于降氮的缺氧－好氧工艺。A2/O法则是即除氮又除磷的工艺。活性污泥法的最基本流程是向污水中注入空气进行曝气，并持续一段时间后，污水中即生成一种絮凝体，这种絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这就是―活性污泥‖。需处理的污水与回流的活性污泥同时进入曝气池，成为混合液，随着曝气池注入空气进行曝气，使污水与活性污泥充分混合接触，并供给混合液以足够的溶解氧，在好氧状态下，污水中的有机物被活性污泥中的微生物群体分解而得到稳定，然后混合液进入二次沉淀池，在池中，活性污泥与澄清液分离后，一部分回流到曝气池进行接种，澄清液则溢流排放，在整个处理过程中，活性污泥不断增长，有一部分剩余污泥需要从系统中排除。

表1 A2O污染物去除率^[1]

污水类别	主体工艺	污染物除去率%
COD	BOD	SS	NH3-N	TN	TP
城镇污水	预处理 A2O反应池 二沉池	70-90	80-95	80-95	80-95	60-85	60-90
工业废水	预处理 A2O反应池 二沉池	70-90	70-90	70-90	80-90	60-80	60-90

3.2氧化沟法

氧化沟又称循环曝气池，类似活性污泥的延时曝气法，氧化沟具有传统活性污泥法的特点，有机物去除率高，也具有脱氮功能。氧化沟这种高效、简单的特点，但氧化沟不宜采用地下式，占地也较大。其曝气池呈封闭沟渠型，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因而氧化沟又名―连续循环曝气池‖［2］。氧化沟构造简单，运行管理方便且处理效果稳定。随着对氧化沟污水处理技术的不断改进，氧化沟的脱氮功能得到增强，在一定条件下，也可获得较好的生物除磷效果。氧化沟的型式很多，有多沟交替式氧化沟,卡鲁塞尔式氧化沟和目前国际国内比较先进的奥贝尔氧化沟等等

①多沟交替式氧化沟，它的特点是合建式，没有单独的二沉池，采用转刷曝气,通常有双沟和三沟式。这种氧化沟的脱氮除磷效果不稳定，如果在前面增加厌氧池，即可达到脱氮除磷的效果。

②卡鲁塞尔（Carroussel）氧化沟，它是分建式，有单独的二沉池，采用表曝机曝气，沟深大于多沟交替式氧化沟，长沙水质净化二厂就是这种工艺，它的脱氮除磷效果也不够理想，如果要求脱氮除磷，也需增加一些设施。

③奥贝尔（Orbal）氧化沟，它也是分建式，有单独二沉池，采用转碟曝气，沟深也较大，现在四川、北京、山东、浙江等地都在采用，它的脱氮效果很好，但除磷效率不够高，要求除磷时还需采取一些措施。

④一体化氧化沟（Integrated oxidation ditch），是合建式，沉淀池建在氧化沟内，已在四川成都市新都污水厂和山东高密市污水厂应用。它既是连续进出水，又是合建式，且不用倒换功能，从理论上讲最经济合理，但在一些具体技术问题上还不十分成熟，因此影响了它的推广使用。

表2 氧化沟污染物除去率^[3]

污水类别	主体工艺	污染物除去率%
COD	BOD	SS	NH3-N	TN	TP
城镇污水	预处理 氧化沟 二沉池	80-90	80-95	70-90	85-95	55-85	50-75
工业废水	预处理 氧化沟 二沉池	70-90	70-90	70-90	70-95	45-85	40-75

3.3 SBR法

SBR工艺为间歇式延时曝气活性污泥法，它的基本特点是在一个池子中完成污水的生化反应、沉淀、排水、排泥。SBR工艺具有一些优于传统活性污泥法的特征：

①SBR工艺运行简单，基本实现无需搬运操作，进水、曝气、沉淀、排水、闲置五道程序可由一台小型的PLC实现程序控制，运行的程序也可根据水质变化情况重新编排，使本来十分繁琐的操作变成全自动运行；

②造价低，占地少，不设置一沉池、二沉池，没有污泥回流系统，多数情况下也可不设调节池，因此可减少占地，降低造价；

③耐冲击负荷。污水逐渐进入池内，被池内的水缓慢稀释，污水与原池内的水的比例是逐渐提高的，所以耐水质变化的冲击；

④出水水质好。池内水沉淀时是在水平流速为零的理想静止状态下沉淀，沉淀效果好。池内溶解氧值交替变化。沉淀排水时，溶解氧接近零，抑制了丝状菌的生长，污泥沉淀性能好；

⑤能耗低。由于池内溶解氧的交替变化，使溶解氧浓度梯度大，提高了氧的利用率。没有污泥回流系统，节省能耗，降低了运行费用；

⑥除磷脱氮。一个运行周期内，厌氧、兼氧、好氧交替变化，在一个池内实现了除磷脱氮。

随着SBR工艺的改进，目前SBR工艺变种有多种形式，比较典型的有连续进水周期循环活性污泥法（简称CASS法），间歇进水周期循环式活性污泥法（简称CAST法），间歇式循环曝气活性污泥法（简称ICEAS法），连续曝气和间歇曝气相结合的活性污泥法（简称DAT－IAT法）［4］，三池连体型前部连续曝气和后部交替曝气相结合的活性污泥法（简称UNITANK法）等，以上几种改进型的SBR工艺都各有其特点。

表3 SBR污水处理工艺的污染物除去率设计值^[5]

污水类别	主体工艺	污染物除去率%
COD	BOD	SS	NH3-N	TN	TP
城镇污水	初次沉淀 SBR	80-90	80-95	70-90	85-95	60-85	50-85
工业废水	预处理 SBR	70-90	70-90	70-90	85-95	55-85	50-85

3.4 咸宁市高新区处理厂污水处理工艺确定

通过对上述几种污水处理方法的分析和比较，了解到A2O污水处理技术具有出水水质好，运行稳定，管理方便等特点，故确定潮安县污水处理厂采取的污水处理工艺为A2O工艺，下面对A2O工艺进行比较选择。

3.4.1传统AAO（Anaerobic-Anoxic-Oxic）

AAO工艺是厌氧-缺氧-好氧生物除磷脱氮工艺的简称，它是70年代由美国专家在厌氧-好氧除磷工艺(A/O)的基础上开发出来的。

该工艺是传统活性污泥工艺、生物脱氮工艺和生物除磷工艺的综合，能同时具有去除有机物、除磷脱氮的功能，该系统可以称为最简单的同步除磷脱氮的工艺。从工艺上来说，它是在传统活性污泥法的基础上增加一个缺氧段和一个厌氧段[6]。

其工艺特点主要是：工艺流程比较简单；厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌繁殖，减小无污泥膨胀；无需投药，运行费用低[7]

3.4.2 改良型AAO

改良型AAO活性污泥法工艺是通过厌氧、缺氧和好氧交替变化的环境完成除磷脱氮反应的。改良型AAO活性污泥法工艺的特点是把除磷、脱氮和降解有机物三个变化过程巧妙结合起来，在厌氧段和缺氧段为除磷和脱氮提供各自不同的反应条件，在最后的好氧段提供共同的反应条件，通过简单的组合，很好地解决了除磷脱氮的矛盾。该工艺相对成熟可靠，处理效果稳定，对于管理水平较高、规模较大地城市污水处理厂比较适用。

该工艺在传统AAO工艺的基础上，在厌氧池之前增设厌氧/缺氧池。来自于二沉池的回流污泥和10%左右的进水进入厌氧/氧调节池。其主要特点是：回流污泥和一部分污水进入该池进行反硝化，去除了回流污泥中的硝酸盐，消除（或大大降低）了回流污泥中硝态氮对后续厌氧池的不利影响，有利于厌氧池的聚磷菌释磷，同时抑制了丝状菌的繁殖，改善了泥水分离性能，从而使运行稳定、处理效果更好[8]。

4设计内容和工艺流程

4.1基本内容

该设计旨在通过对两种污水处理工艺进行详细的分析比较，确定最佳处理工艺，经本项目处理后的废水各污染物排放应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准。

设计污水量Q=5万m3/d；流量变化系数1.3；多年平均气温13℃；水厂地面标高25.60m，进水标高27.00m，出水标高24.20m。

表4-1 污水处理厂设计进水水质 单位（mg/L）

指 标	BOD5	CODCr	SS	NH3-N	TN	TP
设计进水水质	110	350	260	25	35	5

表4-2 污水处理厂设计出水水质要求 单位（mg/L）

指 标	BOD5	CODCr	SS	NH3-N	TN	TP
设计进水水质	≤10	≤50	≤10	≤5（8）	≤15	≤0.5

4.2 工艺流程

城镇污水的主要污染物是有机物。污水中主要污染物为有机物，其中BOD5：COD=0.31，该比值大于0.3，比较适合选用生化方法进行处理，因此污水处理工艺选择二级处理方案［9］。考虑到基建与运行成本，同时考虑污水处理效果，最终选定的工艺为A2O工艺。本次设计的工艺流程图如下：

3. 参考文献

[1] HJ 576-2010, 厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范[S].2010.

[2]崔玉川，杨崇豪，张东伟.《城市污水回用深度处理设施设计计算》[M].北京：化工工业出版社，2003.

[3] HJ 578-2010, 氧化沟活性污泥法污水处理工程技术规范[S].2010.

[4] 中国市政工程西南设计研究院主编.《给水排水设计手册》，第1册，常用资料[M].北京:中国建筑工业出版社，2000.

[5]HJ 577-2010, 序批式活性污泥法污水处理工程技术规范[S].2010.

[6] 王 琼,庞雪玲 ,史彦伟,温沁雪,陈志强.改良 A2 /O 工艺处理生活污水的脱氮除磷效果[J].中国给水排水:2018.34(23):100-104.

[7] PurkHold.U, Pommerenging-RoserA, Juretschko,S,et.al.Phylogeny of all recognized species of ammonia: implications for molecular diversity surveys[J]. Appl. Environ. MIcrobiol. 2000(66): 5368-5383

[8] 崔玉川，刘振江，张绍怡，《城市污水厂处理设施设计计算》[M].北京：化工工业出版社，2004.

[9] 任洁等. 改良型A2/O工艺处理城市污水的中试研究[J]. 给水排水, 2000, 26(6): 7-10

[10] 张建.水解酸化强化A2/O工艺除磷效能的研究[D]:2010. 33-46.

[11] 王莉.改良型A^2O工艺脱氮除磷效果的分析[J].江西化工:2010.(4):122-124.

[12]高庭耀.《水污染控制工程》[M].北京：高等教育出版社.2007.

[13] Chunhong Na, Ying Zhang, Xie Quan, Shuo Chen, Wei Liu, Yaobin Zhang.Evaluation of the detoxification efficiencies of coking wastewater treated by combined anaerobic-anoxic-oxic (A2O) and advanced oxidation process[J].Journal of Hazardous Materials:2017.(338):186-193.

[14] Changyong Wu , Yuexi Zhou a , Peichao Wang , Shujun Guo .Improving hydrolysis acidification by limited aeration in the pretreatment of petrochemical wastewater[J].Bioresource Technology:2015.(194):256-262.

[15] Ke Wang, Weiguang Lia, Xujin Gong, Xiangkun Lia,Weijie Liu, Chao He, ZheWang, Quan Nguyen Minh, Chia-LungChen, Jing-YuanWang.Biological pretreatment of tannery wastewater using a full-scale hydrolysis acidification system[J].International Biodeterioration amp; Biodegradation:2014.(95):41-45.

1．目的及意义

1 目的及意义：

我国水环境污染和生态破坏相当严重，并呈发展趋势，每年有近300亿立方米污水未经处理而直接排放，使水环境的污染量大大超过了自净能力所能承受的程度，从而破坏了水的良性循环，导致水资源危机的加剧，进而影响城市的可持续发展。

在国家可持续发展的新政策下,环境保护已受到各级政府和全国人民的重视,对污水进行彻底的治理以保护人类赖以生存的环境的重要性越来越大,高效节能的城市污水处理技术与工艺已能为国民经济的发展起到较大的推动作用。根据我国经济发展和环境保护需求，结合我国环境保护最新研究成果和国际环境保护技术水平和发展趋势，提出一套合理、经济、运转效率高的工艺流程对污水进行处理，以达标排放。对于保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，有着重要的意义。城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物降解，它是城市污水处理的主要手段，城市二级污水处理厂常用的方法有：传统活性污泥法、氧化沟法、SBR法等等。

2 国内外研究分析现状

长期以来,我国城市基础设施的发展与人口、资源、环境和工业建设不协调,导致基础设施长期超负荷承载。特别是城市环境保护基础设施建设,近几年才开始兴建,全国绝大多数城市的污水处理能力远远满足不了实际需要。2000年全国668个城市中,有123个城市建成307座不同处理等级的污水处理厂,日处理能力为1300万m3,污水处理率为13.4%,其中1998年和1999年46个重点城市污水处理率分别为20.3%和24.7%,全国有5万多个城镇,370多万个村庄,9亿多人口居住地尚无污水处理设施,由此导致了严重的水环境污染,加剧了水资源的短缺。特别是近年来城市生活污水的污染负荷已超过工业废水的污染负荷,而城市污水处理厂的建设远远不能适应经济社会发展的需要。

与国际上相比,我国城市污水处理率较低,其主要原因是我国的城市污水处理厂建设滞后。据资料介绍,发达国家对城市污水处理厂的建设投资都十分庞大,他们是从20世纪70年代开始大规模兴建城市污水处理厂的,美国、英国、日本等国七、八十年代的投资占国民生产总值的0.29%～0.88%,而我国前几年仅为0.002%～0.003%。美国现在平均每1万人就拥有1座污水处理厂,英国和德国每7000～8000人拥有1座污水处理厂。而我国城镇人口中,平均每150万人才拥有1座污水处理厂

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2. 研究的基本内容与方案

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3 污水处理工艺比选

目前，国内外经济适用的处理方法主要是生物法。在生物法中活性污泥法占绝大多数。活性污泥法有多种形式，应用最广泛的主要有以下3种：

3.1 传统活性污泥法

传统活性污泥法及其传统形式改进型，有A/O与A2/O法。A/O法有两种，一是用于降磷的厌氧－好氧工艺，一是用于降氮的缺氧－好氧工艺。A2/O法则是即除氮又除磷的工艺。活性污泥法的最基本流程是向污水中注入空气进行曝气，并持续一段时间后，污水中即生成一种絮凝体，这种絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这就是―活性污泥‖。需处理的污水与回流的活性污泥同时进入曝气池，成为混合液，随着曝气池注入空气进行曝气，使污水与活性污泥充分混合接触，并供给混合液以足够的溶解氧，在好氧状态下，污水中的有机物被活性污泥中的微生物群体分解而得到稳定，然后混合液进入二次沉淀池，在池中，活性污泥与澄清液分离后，一部分回流到曝气池进行接种，澄清液则溢流排放，在整个处理过程中，活性污泥不断增长，有一部分剩余污泥需要从系统中排除。

表1 A2O污染物去除率^[1]