本科生毕业设计（论文）
（3）好氧—缺氧（A/O）脱氮工艺
好氧—缺氧（A/O）脱氮工艺的基本原理：
污水在好氧条件下使含氮有机物被细菌分解为氮，然后在好氧自养型亚硝酸细菌的作用下进一步转化为亚硝酸盐，再经好氧自养型硝化细菌作用转化为硝酸盐，至此完成了硝化反应：在缺氧条件下，兼性异氧细菌利用或部分利用污水中原有的有机物碳源为电子供体，以硝酸盐替代分子氧做电子受体，进行无氧呼吸，分解有机质，同时，将硝酸盐中氮还原为气态氮，至此完成了反硝化反应。A/O工艺不但能取得比较满意的脱氮效果，而且通过上述好氧—缺氧循环操作，同时可取得高的COD和BOD的去除率。
A/O的工艺特点：（1）A/O工艺同时去除有机物和氮，流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，节省基建费用；（2）反硝化缺氧池一般无需外加有机碳源，降低了运行费用；（3）因为好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物的到进一步去除，提高了出水水质；（4）缺氧池中污水的有机物被反硝化细菌所利用减轻了其他好氧池的有机物负荷，同事缺氧池中反硝化产生的碱度可补充好氧池中硝化需要的碱度；（5）脱氮效果较高，一般氮的去除率约为60%~85%。
三种工艺经过比较，氧化沟除了具有A/O的效果外，还具有如下特点：（1）具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区，缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮效果。（2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。（3）BOD负荷低，使氧化沟具有对水温，水质，水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理。（4）脱氮效果还能进一步提高。（5）电耗较小，运行费用低。而SBR工艺仅适合处理量为10万t/d以下的处理厂，所以本课题选择氧化沟处理工艺[5]。
2.5工艺方案的确定
根据水质情况及同行业废水治理现状，技术水平，该废水采用UASB与好氧相结合的方法来处理，废水首先经过转动格栅，去除大部分悬浮物，大大降低进水有机负荷，并使出水达到好氧处理可接受的浓度，在进行好氧处理后达标排放。
气浮池是利用悬浮物与水的比重差异，分离去除污水中颗粒较大的悬浮物的一种处理构筑物，因其视密度小于水而上浮到水面上面实现固液分离的过程。它是近几年发展起来的一种技术，在工业废水及生活污水处理方面得到广泛应用。
该淀粉废水处理工艺由提取蛋白、厌氧生物处理和好氧生物处理3部分组成。提取蛋白采用气浮分离技术，淀粉生产车间的废水流过格栅，先去除大的悬浮物，然后进入集水井，集水井的废水泵入气浮池提取蛋白饲料，湿蛋白饲料经烘干制成干蛋白饲料。气浮分离后的废水流入调节沉淀池，以调节水量并沉淀去除部分悬浮物。厌氧生物处理采用UASB技术，调节沉淀池废水用泵压入UASB
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进行厌氧生物处理，大部分有机物在UASB反应器中降解，反应过程中产生的沼气经水封罐、三相分离器、脱硫器处理后进入沼气储柜进行利用[7]。UASB出水自流进入预曝沉淀池，预曝沉淀池是厌氧处理单元和好氧处理单元之间的重要构筑物，其功能主要是去除厌氧出水的悬浮物和H2S等有害气体，增加水中的溶解氧，为好氧处理创造有利的条件。好氧生物处理采用SBR技术，预曝沉淀池的出水自流进入SBR进行好氧生物处理，以进一步降解水中的有机物。调节沉淀池、UASB、预曝沉淀池、SBR等处理单元产生的污泥排入集泥井，集泥井中的污泥泵提升至污泥浓缩池，污泥经浓缩后进入污泥脱水间进行机械脱水，产生的泥饼作为有机农肥外运。污泥浓缩池的上清液和污泥脱水间的压滤液排入集水井进行再处理[8]。 淀粉废水 蛋白 沼气 出水 UASB SBR 格栅 集水井 预曝沉淀池 气浮池 水解酸化池 泵 污泥浓缩池 污泥脱水间 泥饼 上清液 图1 气浮+UASB+SBR法污水及污泥处理工艺流程
2.6处理工艺 UASB反应器+SBR
UASB反应器
UASB是升流式厌氧污泥床反应器的简称。基本原理是：废水中的有机污染物在厌氧条件下，经微生物分解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于70%，可作为能源燃料、发电等，既去除了有机污染物有回收了能源。UASB反应器集生物转化反应与沉淀于一体，结构紧凑，废水由配水系统从反应器底部进入，通过反应区经气、固、液三相分离器进入沉淀区，气、固、液分离后。沼气由气室收集，再由沼气管流向沼气柜；固体(污泥)由沉淀区沉淀后自行返回反应区，沉淀后的处理水从出水槽排出；UASB反应器内不设搅拌设备，上升水流和沼气产生的气流足可以满足搅拌要求。反应器内的三相分离器可使反应器内保持高活性、高沉淀性能的厌氧微生物，从而在工艺上较一般厌氧装置效率高，可节省投资与占地面积。厌氧处理出水可做农田灌溉，也可接好氧处理进一
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步降低出水中的有机物含量，达到工业污水的排放标准。该技术现已被推荐为“国家环保最佳实用技术”，并已有许多座用于高浓度有机废水的处理中，目前运行状况均良好，达到了设计要求。
UASB有如下优点：
?污泥颗粒化使反应器对不利条件抗性增强； ?不设填料，提高容积利用率，避免堵塞；
?消化产气，污泥上浮，造成一定的搅拌，因此不设搅拌设备； ?污泥浓度和有机负荷高，停留时间短； 好氧工艺
由于淀粉废水浓度较高，经处理后出水达不到排放标准，需继续进行好氧处理[9]。现对生物接触氧化，选用SBR工艺 。
UASB+SBR法处理工艺与水解酸化+SBR处理工艺相比有以下优点： ①节约废水处理费用。UASB取代原水解酸化池作为整个废水达标排放的一个预处理单元，从而降低后续SBR池的处理负荷。
②节约污泥处理费用。
通过以上分析及废水水质水量情况，选用“气浮池—UASB—SBR法”工艺进行淀粉废水处理。 2.7方案特点
?本方案以低耗的生化处理工艺为主体，且处理系统有较大的灵活性，以适应污水水质、水量的变化。
?本废水处理工程技术先进实用，工艺合理，在处理水质稳定达标排放的同时，能获得蛋白饲料和沼气，具有显著的经济效益，实现了环境效益和经济效益的统一。
?废水处理后水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准，可直接向外排放。
3．构筑物计算
3.1粗格栅 ? 设计说明：
格栅安装在废水渠道、集水井的进口处，位于整个污水处理系统最前端，用于拦截较大的悬浮物、漂浮物和大颗粒固体污染物，防止堵塞水泵机组及管道阀门以及减轻后续构筑物的处理负荷，是整个污水处理工艺中不可或缺的一部分，并保证后面处理设施的正常运行。结构为地下钢混结构。
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图3.1格栅示意图
? 设计参数：
设计流量：Q=10000m3/d=416.67m3/h=0.116m3/s；对食品工业来说[11]，所产生的废水的时变化系数Kh=1.5～2.0，取Kh=1.8，且日变化系数Kd=1,故总变化系数KZ=Kd?Kh=1×1.8=1.8,所以最大时流量Qmax=Kh? Q=1.8×0.116= 0.21m3/s。 格条间隙d=20mm；栅前水深h=0.3m；过栅流速0.6m/s；安装倾角?=600； ? 设计计算 ① 确定水深h
11在最优有水力断面的情况下Qmax=B1hv= B1B1v= B12v,v=0.6m/s
221此设计中设计2组格栅，每组格栅流量Q′=×0.21=0，105m3/s，故
22Q2?0.105B1===0.59m
v0.61h= B1=0.295m 2② 格栅的间隙数（n）：Q=Qmax=0.21m3/s,v=0.6m/s,α取60°，b取0.02，N=2
0.21sin60Qsin?==27.60 取n = 28
Nbhv2?0.02?0.295?0.6③ 栅槽有效宽度(B)
n = 设计格栅宽度s：即S=0.01 m B =S(n–1)+bn= 0.01×(28-1) + 0.02?28 = 0.83m 验算格栅前流速：
Q0.21V1=max==0.43m/s>0.4m/s，符合要求。
2Bh2?0.83?0.295④ 进水渠道渐宽部分长度l1
0.21Q 进水渠道内的流速=max==0.60m/s>0.4m/s，进水渠道宽取
2?0.59?0.2952B1hB1=0.59 m，渐宽部分展开角?=20°
B?B10.83?0.59l1 ==?0.33m
2tan?2tan20?故栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2
l2 = L1/2 = 0.165 m
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⑤ 通过格栅的水头损失h1：
设粗格栅的断面为锐边矩形断面：取k=3，?=2.42，?=0.6m/s，g=9.8m/s2
420.014(0.6)s3?2)3??sin60?=0.0458m h1=k?()sin?=3?2.42?(0.022?9.8b2g故取h1=0.1.
⑥ 格栅后槽总高度H:超高采用h2=0.3
格栅前槽高 H1=h+h2=0.295+0.3=0.595m 格栅后槽高 H=H1+h1=0.595+0.1=0.695m ⑦ 格栅总长度(L)
H1 L=l1+l2+0.5+1.0+= 0.33+0.0.165+0.5+1.0+0.595/tan60°=2.34m
tg600⑧ 每日格栅渣量（b为格栅间隙）
当b为16~25mm时，格栅渣量为0.10~0.05m3/1000m3污水；当b为30~40mm时，格栅渣量取0.03~0.01m3/1000m3污水。
格栅间隙b取20mm，
20?1625?16 ?W1?0.10.05?0.1故W1=0.078m3/103
Q?W1?864000.21?0.078?86400W=max==0.79m3/d
1000?1.81000?KZ所以采用机械清除。
综上，设两组粗格栅，每组n=28；一用一备。 3.2集水井
?设计说明
由于工业废水排放的不连续性，为了方便操作，减少施工工程量，气浮池设在地上，所以在气浮池之前和格栅之后设一集水井，其大小主要取决于提升泵的能力，目的是防止水泵频繁启动，以延长污水泵的使用寿命。具体设计时要选取适当的设计参数及合适的提升水泵型号，以达到要求。 ?参数选择
设计水量:Q=416.67m3/h 水力停留时间：T=5min 水面超高取：h1=0.5m 有效水深取：h2= 2m ?设计计算
11集水井的有效容积：V=Q·T=×416.67×5/60=11.57m3
33集水井的高度：H=h1+h2=0.5+2=2.5m 集水井的水面面积:A=V/h2=11.57/2=5.79m2，取取A=6m2
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