2 污水处理工艺流程比较及选择
2.1 工艺方案分析
本项目污水处理的特点为：生活污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.5 可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标，针对这些特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。 2.2 目前常用的城市污水处理技术
根据《城市污水处理及污染防治技术政策》，日处理能力在10~20万立方米的污水处理设施，可选用常规活性污泥法、氧化沟法、SBR法和AB法等成熟工艺[2]。本市污水处理厂方案，既要考虑有效去除BOD5又要适当去除N和P，故可选择三种典型的工艺流程，有三种可供选择的工艺：（1）间歇式活性污泥法（SBR工艺）；（2）氧化沟工艺；（3）好氧—缺氧（A/O）脱氮工艺[2]。
各种工艺都有其独特的方面，一般根据具体情况而定。主要特点如下： （1）SBR工艺
SBR是序批间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥水处理技术，又称序批式活性污泥法。SBR的运行工况以间歇操作为特征。五个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器中依次进行，所以省去了传统活性污泥法中的沉淀池和污泥回流设施。在处理过程中，周而复始地循环这种操作周期，以实现污水处理的目的[3]。
优点如下：
① 工艺流程简单，运转灵活，基建费用低； ② 处理效果好，出水可靠； ③ 具有较好的脱氮除磷效果； ④ 污泥沉降性能良好；
⑤ 对水质水量变化的适应性强。 缺点如下：
① 反应器容积率低； ② 水头损失大；
③ 不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力；
④ 峰值需要量高； ⑤ 设备利用率低；
⑥ 管理人员技术素质要求较高。 （2）A/O工艺
AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物[4]。 优点：
① 流程简单，勿需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低；
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② 反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好， 反硝化反应充分；
③ 曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质；
④ A段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免DO的增加。O段的前段采用强曝气，后段减 ，少气量，使内循环液的DO含量降低，以保证A段的缺氧状态[4]。 缺点：
① 由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；
② 若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。从外，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，脱氮率很难达到90％。 ③ 影响因素：水力停留时间 （硝化＞6h ，反硝化＜2h ）循环比MLSS（＞3000mg/L）污泥龄（ ＞30d ）N/MLSS负荷率（ ＜0.03 ）进水总氮浓度（ ＜30mg/L）。 （3）氧化沟工艺
氧化沟又称循环混合式活性污泥法。一般采用延时曝气，同时具有去除BOD5和脱氮的功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。
普通卡鲁赛尔氧化沟处理污水的原理如下：氧化沟中的污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。在充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，知道DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在一个池子内。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效去除BOD，但脱氮除磷的能力有限[5]。
氧化沟的主要优点如下：
① 氧化沟的液态在整体上是完全混合的，而局部又具有推流特性，使得在污水中能形成良好的混合液生物絮凝体，提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效果，另外，其独特的水流性能对除磷脱氮也是极其重要的。
② 处理效果稳定，出水质好，并可实现脱氮。 ③ 污泥厂量少，污泥性质稳定。 ④ 能承受水量，水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力 氧化沟的缺点如下：
① 单纯的氧化沟工艺的除磷效率很低，需要增设厌氧段才能达到一定的除磷效率。 ② 虽然污泥产量少，耐冲击负荷，但是这是建立在该工艺很低的污泥负荷上的，且要求处理构筑物内水深要浅，而这又决定了在处理相同水质，水量污水的情况下，该工艺是最占土地的，也即增加了基建费用。 2.3 工艺的比选
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对SBR工艺、氧化沟工艺、A/O工艺进行比选。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。 2.4 工艺流程图
以氧化沟为主工艺的工艺流程图见图1。
图1 Carrousel型氧化沟的污水处理工艺流程
城市污水
格栅 曝气沉砂池 厌氧池 氧化沟 二沉池 接触消毒池 栅渣 砂水分离 污泥回流 污泥泵房 剩余污泥 脱水间 泥饼外运 储泥池 浓缩池 出水 第5页 共40页
3 工艺流程设计计算
3.1 设计流量
平均流量：Qa?105m3/d?4166.6 m3/h?1.16 m3/s?1160 L/s 设计流量：Qmax?KZ?Qa?1.2?105 t/d ?5000 m3/h ?1.389 m3/s?1389 L/s 3.2 中格栅
城市污水含有大量悬浮物和漂浮物，故需要设置格栅以拦截较大的悬浮固体物质。格栅的间隙大小对污水处理运行有直接关系，目前设计采用格栅的间隙可分为三级：细格栅间隙为5~10mm，中格栅间隙为15~40mm，粗格栅间隙为10mm以上。
格栅的间隙应根据水体的实际需要设置，想用一种规格格栅截留各种漂流物是行不通的，进水格栅的间隙和道数应根据处理要求设计。从城市污水处理厂实际运行资料表明，一般设计中多采用中格栅和细格栅二道[6]。
主要设计参数：
栅条宽度S=10mm； 栅条间隙宽度b=30mm； 过栅流速v2=0.8m/s； 栅前渠道流速v1 =0.55m/s； 栅前渠道水深h=0.7m； 格栅倾角 75°； 数量 2座；
单位栅渣量取W1=0.02m3栅渣/1000m3污水。 （1）栅条间隙数
Q1sin?0.6945?sin75?n???40.63?41个 （3.2-1）
bhv0.03?0.7?0.8（2）栅槽宽度B
B?S(n?1)?bn?0.01?(41?1)?41?0.030?1.63m （3.2-2）
（3）进水渠道渐宽部分的长度
设进水渠道宽 B=0.1m，渐宽部分展开角α1=20o，此时进水渠道内的流速为0.77m/s
L1?B?B11.65?1.0??0.89m （3.2-3）
2tan?12?tan20?（4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度
L0.89 L2?1??0.45m （3.2-4）
22（5）通过格栅的水头损失
设栅条断面为锐边矩形断面，??2.42,k?3
?S?h1?h0k?k????b?43v2?sin? （3.2-5） 2g第6页 共40页