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摘 要：通过对某新建城镇污水处理厂设计探索和实践，希望能为广大污水处理技术人员提供参考和借鉴。
关键词：污水处理；设计研究；城镇
中图分类号：R123文献标识码： A
一、工程概况
某新镇污水处理厂征地28604米2，设计地面标高用黄海2.3米。经过处理的水至神仙沟，初沉池与二沉池剩余污泥浓缩处理后用泵输送至处理厂南面的苗圃作为肥料用。
该镇的地形由南向北稍有坡度，平均的坡度为0.5‰，地面平整，海拔高度为3.3—3.5米，属黄河冲积粉质沙土区，土质盐碱，全年最高气温39度，最低-8度，极值冻土深度为0.57米，全年降水量1600毫米。镇东有卫东河，水流由南向北与神仙沟在新镇东北角汇合流向渤海湾。因为该镇人口较多城市污水排放量大，如果不处理直接排放到神仙沟和卫东河，将对水体造成污染，因为污水中含氮磷较多，也可使水体富营养化，所以必须建设污水处理厂对该镇排放的污水进行处理。
二、关于活性污泥法
当前流行的污水处理工艺有：AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O 法等，這几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。
① AB法(Adsorption—Biooxidation)
该法由德国Bohuke教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD/(kgMLSS·d)以上，池容积负荷6kgBOD/(m3·d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微生物群体。AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期建设。
② SBR法(Sequencing Batch Reactor)
SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。
③ A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)
由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。为有效脱氮除磷，对一般的城市污水，COD/TKN为3.5～7.0(完全脱氮COD/TKN>12.5)，BOD/TKN为1.5～3.5，COD/TP为30～60，BOD/TP为16～40(一般应＞20)。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD为主，则可用A/O 工艺。
④ 普通曝气法及其变法
本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好，经验多，可适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的；在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除BOD5，在池型上有多种形式(如下文所述的氧化沟)，工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普通曝气法。
三、工程设计内容
该新镇将建设成完备的各种市政设施。规划人口，近期30000人，2010年发展为82000人，生活污水标准为160L/cap·d，其总变化系数为1.5，工业最大日污水量为5800米3/日，排水采用分流制。污水水质按一般的生活污水性质考虑。生活污水与工业废水混合后其水质平均值为：BOD5=190mg/L，SS=238mg/L，CODcr=380mg/L，TP=4.9mg/L，NH3-N=49mg/L，要求经过处理后水质达到国家《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中一级标准（BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，CDcr≤60mg/L，TP≤0.5mg/L，NH3-N≤15mg/L）。
所以本工程处理水量：近期：30000×0.16×1.5+5800=13000m3/d，
2015年：82000×0.16×1.5+5800=25480m3/d
据此，该厂按远期2010年一期2.6万吨/天建设完成，污水厂主要处理构筑物拟分为二组，每组处理规模为1.3万吨/天。这样既可满足近期处理水量要求，有留有空地以三期扩建之用。四、整体设计方案
本项目污水处理的特点：（1）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；（2）污水中主要污染物指标BOD、、COD、SS都值都比国内一般城镇污水低30%左右；（3）污水处理厂投产时，多数重点污染源治理工程已投入运行。
针对以上特点，以及出水要求，现有城镇污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于氮磷超标，处理工艺尚用硝化除磷。根据处理规模（2.6万吨/天），进出水质（一般的生活污水），出水质要求（国家《污水综合排放标准》〈GB8978—1996〉中一级标准），污水处理厂既要求有效地去除BOD5，有要求对污水中的氮、磷进行适当处理，防止神仙沟的富营养化，以及该工程的造价与运行费用，当地的自然条件（包括地形、气候、水资源），污水水量及其变化动态，运行管理与施工，并参考典型的工艺流程和各种生物处理法的优缺点及使用条件。本课题选择典型的工艺流程，有两种可供选择的工艺：1）普通A/A/O法处理工艺。2）厌氧池+氧化沟处理工艺。两种工艺经过比较，氧化沟除了具有A/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。所以本课题选择厌氧池+氧化沟处理工艺。
关键词：污水处理；设计研究；城镇
中图分类号：R123文献标识码： A
一、工程概况
某新镇污水处理厂征地28604米2，设计地面标高用黄海2.3米。经过处理的水至神仙沟，初沉池与二沉池剩余污泥浓缩处理后用泵输送至处理厂南面的苗圃作为肥料用。
该镇的地形由南向北稍有坡度，平均的坡度为0.5‰，地面平整，海拔高度为3.3—3.5米，属黄河冲积粉质沙土区，土质盐碱，全年最高气温39度，最低-8度，极值冻土深度为0.57米，全年降水量1600毫米。镇东有卫东河，水流由南向北与神仙沟在新镇东北角汇合流向渤海湾。因为该镇人口较多城市污水排放量大，如果不处理直接排放到神仙沟和卫东河，将对水体造成污染，因为污水中含氮磷较多，也可使水体富营养化，所以必须建设污水处理厂对该镇排放的污水进行处理。
二、关于活性污泥法
当前流行的污水处理工艺有：AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O 法等，這几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。
① AB法(Adsorption—Biooxidation)
该法由德国Bohuke教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD/(kgMLSS·d)以上，池容积负荷6kgBOD/(m3·d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微生物群体。AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期建设。
② SBR法(Sequencing Batch Reactor)
SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。
③ A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)
由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。为有效脱氮除磷，对一般的城市污水，COD/TKN为3.5～7.0(完全脱氮COD/TKN>12.5)，BOD/TKN为1.5～3.5，COD/TP为30～60，BOD/TP为16～40(一般应＞20)。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD为主，则可用A/O 工艺。
④ 普通曝气法及其变法
本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好，经验多，可适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的；在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除BOD5，在池型上有多种形式(如下文所述的氧化沟)，工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普通曝气法。
三、工程设计内容
该新镇将建设成完备的各种市政设施。规划人口，近期30000人，2010年发展为82000人，生活污水标准为160L/cap·d，其总变化系数为1.5，工业最大日污水量为5800米3/日，排水采用分流制。污水水质按一般的生活污水性质考虑。生活污水与工业废水混合后其水质平均值为：BOD5=190mg/L，SS=238mg/L，CODcr=380mg/L，TP=4.9mg/L，NH3-N=49mg/L，要求经过处理后水质达到国家《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中一级标准（BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，CDcr≤60mg/L，TP≤0.5mg/L，NH3-N≤15mg/L）。
所以本工程处理水量：近期：30000×0.16×1.5+5800=13000m3/d，
2015年：82000×0.16×1.5+5800=25480m3/d
据此，该厂按远期2010年一期2.6万吨/天建设完成，污水厂主要处理构筑物拟分为二组，每组处理规模为1.3万吨/天。这样既可满足近期处理水量要求，有留有空地以三期扩建之用。四、整体设计方案
本项目污水处理的特点：（1）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；（2）污水中主要污染物指标BOD、、COD、SS都值都比国内一般城镇污水低30%左右；（3）污水处理厂投产时，多数重点污染源治理工程已投入运行。
针对以上特点，以及出水要求，现有城镇污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于氮磷超标，处理工艺尚用硝化除磷。根据处理规模（2.6万吨/天），进出水质（一般的生活污水），出水质要求（国家《污水综合排放标准》〈GB8978—1996〉中一级标准），污水处理厂既要求有效地去除BOD5，有要求对污水中的氮、磷进行适当处理，防止神仙沟的富营养化，以及该工程的造价与运行费用，当地的自然条件（包括地形、气候、水资源），污水水量及其变化动态，运行管理与施工，并参考典型的工艺流程和各种生物处理法的优缺点及使用条件。本课题选择典型的工艺流程，有两种可供选择的工艺：1）普通A/A/O法处理工艺。2）厌氧池+氧化沟处理工艺。两种工艺经过比较，氧化沟除了具有A/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。所以本课题选择厌氧池+氧化沟处理工艺。