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第六章处理工艺比选6.1项目处理要求通过将会昌县污水厂(二期)的进水水质与出水水质进行对比，其污染物去除效率如下表6-1。表6-1污水处理厂(二期)要求处理效率类别CODCr(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)NH4+-N(mg/l)总氮(mg/l)TP(mg/l)进厂水质≤250≤160≤200≤25≤35≤2.0出厂水质≤60≤20≤20≤8(15)≤20≤1.0去除效率76%87.5%90%68%43%50%从以上数据可以看出，本污水处理厂(二期)不仅对有机污染物、SS有较高的去除要求，对N、P的去除更是提出了较高的要求，因此在选择城镇污水处理工艺的时候必须考虑具有脱氮除磷功能的工艺。6.2污水处理工艺选择原则⑴根据收集区域污水水质与水量，受纳水体的环境容量和利用情况，选择污水处理的工艺必需考虑工业废水占污水一定比例、有一定处理难度的现实，确保贡江水体规划及综合利用的目标功能，提高环境效益。⑵技术经济比较，优先采用技术先进、经济合理、稳妥可靠的工艺技术，既确保污水达标排放，又尽量降低建设投资和运行成本。⑶选择的处理工艺应确保出水水质满足国家和地方现行的有关规定，符合环境影响评价报告的要求。⑷对工业废水强调源头控制，确保污水的达标排放。⑸总平面布置力求流程顺畅，合理紧凑，减少占地，土方平衡并考虑防洪、预留远期处理厂用地。⑹对工程系统进行深入的技术经济分析，选用效果好、投资省、能耗低、占地少、操作管理方便、技术成熟的处理工艺，为工程建成后的运行管理体制提供可靠的依据。6.3污水重点处理项目6.3.1污水处理工艺的关键⑴污水水质的可生化性污水处理厂设计进水水质CODCr250mg/l，BOD5160mg/l，BOD/COD=0.64，属于可生化的污水。⑵脱氮主要采用生物方法进行脱氮，过程一般如下：氨氮首先被硝化菌氧化成硝态氮，再在反硝化菌的作用下被还原成氮气排放。对于硝化来说，由于硝化菌的世代期较长，维持系统有足够的污泥龄是必要的，即必需保持较低的有机负荷；而反硝化菌需要利用碳源作为反硝化的电子供体。一般的生物脱氮反应需要满足以下条件：硝化反应：DO≥2.0mg/l，水温不低于10℃，有足够长的污泥龄，有机负荷≤0.15kgBOD/kgVSS·d；反硝化：DO≤0.2mg/l，足够的碳源等。6.3.2污水处理的重点处理项目污水处理厂(二期)的各个出水水质指标之间并不是彼此无关而是相互联系的，需要采用系统分析的方式，分析各指标之间的内在联系和相互影响，确定污水处理厂(二期)需要重点处埋的项目。所谓重点处理项目就是该项出水指标达标了，其他一些出水指标也同时能满足排放的要求的项目。抓住主要矛盾、解决主要矛盾，其他问题就可以迎刃而解。因此污水处理厂(二期)的工艺选择与设计主要是围绕着重点处理项目来进行的。⑴BOD5排放标准要求的出水BOD5指标为20mg/l，相应的去除率为87.5%，应满足一级B排放标准。从目前常采用的一些污水处理工艺来看，该项指标要求较高。当要求对污水进行硝化或者硝化及反硝化时，处理后出水BOD5浓度低于10mg/l其相应的去除率大于87%。这是因为自养型的亚硝酸菌具有很小的比增长速率，与去除碳源的异养型生物相比要小一个数量级以上，因此需要硝化系统比单纯去除碳源BOD5的系统具有更长的泥龄或更低的污泥负荷，在此条件下，BOD5的去除率不难达到排放标准要求。根据对出水NH4+-N的要求，污水处理厂(二期)必须采用具有脱氮功能的污水处理工艺，因此一级B排放标准确定的BOD5出水值不是处理工艺的重点控制指标。由此可见，BOD5不是本工程的重点处理项目。⑵CODCr根据要求的出水CODCr指标为60mg/l，相应的去除率为76%，应满足GB18918-2002一级B排放标准。同样，因为硝化过程对系统泥龄的延长，使得CODCr的去除率随BOD5有较大幅度的提高，且因含有难生物降解的物质，因此CODCr不是本工程的重点控制指标。⑶SS要求出水SS浓度小于20mg/l，去除率为90%，要求达到的去除率很高。根据国外现有资料，在采用生物除磷工艺时，出水SS中所含的有机磷将占0.5mg/l磷排放指标中的很大部分。经工艺计算，会昌县城市污水处理厂(二期)剩余污泥含磷比例为≥2.1%，当出水SS指标控制在20mg/l之内，使得随出水SS排放的磷含量为0.4mg/l。因此，SS是污水处理厂(二期)的重点处埋项目。⑷NH4+-N，TN要求出水NH4+-N小于8(15)mg/l，TN小于20mg/l，不考虑进水有机氮、出水有机氮等影响因素，其NH4+-N去除率要求大于68%，TN去除率要求大于43%。污水处理厂(二期)进水氨氮，TN的去除主要靠硝化和反硝化过程来完成，氨氮的硝化过程将成为控制生化处理好氧单元设计的主要因素。要满足小于8(15)mg/l出水要求，实际上需要进行完全硝化，出水中残余氨氮浓度也低于排放标准规定的要求，在设计中应控制在8mg/l以内。在进行完全硝化的同时，碳源也被氧化，将会得到较高的BOD5去除率，出水的BOD5将低于20mg/l。因此，NH4+-N(TN)是污水处理厂(二期)的重点处理项目。⑸磷酸盐(即TP)要求出水TP浓度小于1mg/l，去除率为50%。要满足出水磷浓度低于1mg/l的要求，采用具有除磷功能的污水处理工艺或者进行化学除磷。磷的去除将在很大程度上决定所选污水处理工艺的类型，磷是会昌县污水处理厂(二期)的重点处理项目。综上所述，会昌县城市污水处理厂(二期)的重点处理项目包括SS、NH4+-N、TN和TP，这些项目是需要在工艺设计中重点考虑的控制因素，其余指标BOD5、CODCr等则需要兼顾考虑。在上述重点处理项目中，SS主要是靠物理方法解决(通过沉淀或过滤去除)，而CODCr、NH4+-N则要靠生物处理的方法解决，TP的去除辅以化学除磷。6.4污水生化处理工艺论述6.4.1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，污水中的主要污染物有BOD5、CODCr、SS、N和P等。排放标准要求的污染物去除率如表6-1所示。从表6-1中可以看出，排放要求的各种污染物去除率由大到小的排列次序是：SS＞BOD5＞CODCr＞NH4+-N＞TP，而污水处理工艺的选用是与要求达到的处理效率密切相关的，因此首先需要分析各种污染物的去除机理和所能达到的去除程度。⑴污水中SS的去除根据本项目出水标准要求SS浓度要小于20mg/l，去除率为90%，要求达到的去除率是很高的，常规的SS去除方法很难达到如此的去除率。常规的处理方法中，污水中SS的去除主要靠沉淀作用。悬浮物的浓度不仅涉及到出水的SS指标，而且出水的BOD5、CODCr、PO4--P等也与其有关，根据国外现有资料，在采用生物除磷工艺时，出水SS中所含的有机磷将占1mg/l磷排放指标中的很大部分。这是因为污水中的悬浮物中有活性污泥絮体和胶体，其本身有机成分也很高，较高的悬浮物含量会使得出水中BOD5、CODCr、PO4--P等均增加，所以控制污水处理装置出水的SS指标是很重要的。为了尽可能去除污水中的悬浮物，需要采取适当的措施，常用的方法有适当的加药处理等。但是要使得出水的SS稳定保持在20mg/l以下是比较难的，所以需要采取过滤工艺强化处理SS，才能够使出水SS指标达到设计值。⑵BOD5、CODCr的去除对于城市污水厂来说，BOD5/CODCr是鉴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/CODCr＞0.45可生化性好，0.3＜BOD5/CODCr＜0.45可生化性较好，BOD5/CODCr＜0.30较难生化，BOD5/CODCr＜0.25不易生化，本项目的BOD5/CODCr为0.50，其可生物降解，对有机物的去除选择微生物处理是最经济、高效的工艺方案。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BOD5的去除。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，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。根据国外有关设计资料，活性污泥法中在污泥负荷为0.3kgBOD5/kgMLSS·d以下时，就很容易使得出水BOD5保持在20mg/l以下。考虑到除氮要求时，污水处理系统又必须有足够的碳源，如果设置了初沉池有可能使得部分的有机物质流失，这样在脱氮的工艺中碳源不足，对氮处理效果将会很差，需要投加碳源。投加碳源又增加了工程项目的经济费用与工艺的复杂性。所以对BOD5的去除不需要设置初沉池，使得回流硝化液中在前置缺氧池内发生反硝化反应，可去除大量有机物质，再经后续接触氧化工艺去除，即可达到出水的要求。加上过滤的去除，出水中的BOD5指标要降到20mg/l以下是比较容易实现的。对于CODCr的去除与BOD5基本相同。污水厂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。对于主要以生活污水及其成份与生活污水相近的工业废水组成的城市污水，污水的可生性较好，出水CODCr值可以控制在较低的水平，能够满足CODCr≤60mg/l的要求。而成份主要以工业废水为主的城市污水，或BOD5/CODCr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CODCr≤60mg/l有一定难度。会昌县城市污水处理厂(二期)服务范围内的城市污水主要以生活污水为主，其BOD5/CODCr值为0.64，污水可生化性好，采用二级处理工艺可以满足排放标准出水CODCr≤60mg/l的要求。⑶N、P的去除污水脱氮除磷的方法通常包括物理化学法和生物处理。国外从60年代开始曾系统地进行了脱氮除磷的物化处理方法和生化处理方法的研究，实验研究表明污水中含氮化合物的去除是完全可以采用生化处理方法来完成的。而对磷化物含量较高的污水，若只采用生化处理方法是很难实现达标治理的，原因是生化处理系统对污水中含磷化合物的去除率只能达到40%左右。这也是现有河流、湖泊出现富营养化现象的直接原因。为此在80年代后期，一些污水处理厂将物化处理和生化处理相结合的除磷措施用在了污水处理工艺过程中。污水去除总氮与氨氮方法主要有物理化学法和生物法两大类，在城市污水处理中经济和常用的方法为生物法，可以说生物法是市政污水处理中的主流工艺，其原因就在于其经济性和高效性，所以对氮的去除应该采用生物处理的方法。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，这两种形式的氮合在一起称之为凯氏氮，用TKN表示。而原污水中的NOX--N(包括亚硝酸盐和硝酸盐在内)含量很少，几乎为零。这些不同形式的氮统称为总氮(TN)。在有机物被氧化的同时，污水中的有机氮通过氨化作用被氧化成氨氮。在溶解氧充足、泥龄较长的情况下，又进一步被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，通常称之为硝化过程。会昌县城市污水处理厂(二期)的进水总氮浓度为35mg/l，氨氮浓度为25mg/l，要求出水氨氮浓度小于8(15)mg/l，需要采用硝化、反硝化工艺才能满足排放标准的要求。采用回流工艺加前置反硝化可有效去除水中的硝酸氮，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(主要为硝酸盐)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。其能量来源于甲