文献综述
摘要：河南某区拟设计建设一座污水处理厂，该厂主要处理附近城区生活污水及部分食品加工企业工业废水，处理规模为3 万m3/d。经水量预算，污水厂进水中生活污水占比约为60%，工业废水占比40%。经水质预估，污水原水化学需氧量(COD)为550 mg/L、总氮(TN)为70 mg/L、总磷(TP)为5 mg/L、氨氮(NH3-N)为55 mg/L。要求污水厂处理后出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A标准排放。本设计根据进出水水质、水量及出水情况，考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况。分析比较各污水处理工艺，确定该污水处理厂采用改良版卡鲁塞尔氧化沟工艺处理污水，并与其他一级处理构筑物和污泥处理系统一起处理生活污水。
关键词：污水处理，改良版卡鲁塞尔氧化沟工艺
1.研究的目的及意义
我国是一个人均水资源匮乏的国家，被列为世界上十三个贫水国之一。随着我国工业化和城镇化的推进，日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民健康。随着全国城镇化的进程加快，城镇水污染问题日益受到国家相关部门的重视。在国家相关政策的指导下近年来建设了大量的城市污水处理厂，大量成功运行的污水处理设施使城市污水处理能力得到显著提高，污水处理是为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求，并对其进行净化的过程。污水处理被广泛应用于建筑、农业，交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。所以处理生活污水和工业废水是为了提高水的利用效率，恢复城市乃至流域的良好水环境,降低由于污染物排放对环境的危害。本次设计主要是使生活废水和工业污水达到处理后出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918—2002）》中的一级A标准排放，让水得到净化可直接排放。
2.国内外同类研究概况
如今国内外的污水处理大部分都采用一级处理和二级处理。一级处理主要采用物理的方法，通过格栅截留、过滤沉淀等手段处理污水中的较大悬浮物，这一处理技术在国内外都已经很成熟。二级处理大多数采用化学方法和生物方法，利用微生物相互运动去除污水中溶解性较大的悬浮物和有机物，同样还可以脱氮除磷。影响生物脱氮出来的重要因素之一就是BOD5：N:P的比值，BOD5/N和BOD5/P比值增大，则氮和磷的去除率也随之提升，当取出N、P采取的是生物降解法时，如果出水无法达到标准，则需要单独投加碳源和化学除磷。污水生物处理主要包括：活性污泥法和生物膜法等。 活性污泥法是以活性污泥为主体的好氧生物处理方法，活性污泥是一种能将废水中的有机物进行好氧稳定的活性微生物物质。活性污泥法是向污水中不断通入空气，一段时间后污水中形成絮凝物，能有效分解有机物，对部分含氮磷的污染物也有一定的处理效果，且具有良好的沉降性能。城镇污水处理厂中常用的活性污泥工艺有膜分离（MBR）工艺、序批式（SBR)工艺、氧化沟（OD）工艺、吸附生物降解工艺（A-B）工艺以及A2O脱氮除磷工艺。 MBR工艺是指膜生物反应器，结合活性污泥法以及膜分离法进行污水的处理，是一种新型处理工艺。其主要有萃取膜、曝气膜以及固液分离型膜三种生物反应器类型，充分利用膜分离技术以及生物处理技术，将污泥停留和水力停留分离，从而显著提高固液分离效率。在曝气池中含有大量优势菌落，能够加速生化反应，减少污泥剩余量，有效解决传统活性污泥法存在的弊端。 氧化沟工艺（OD)按延时曝气方式运行，采用较长的水力停留时间和污泥龄，反应池内溶解氧浓度呈梯度变化，污水流态介于完全混合与推流之间，流程简单且操作灵活多变。氧化沟技术的发展以时间顺序安排为主和空间顺序安排为主可分为交替和半交替工作式氧化沟、连续工作分建式和合建式氧化沟。无论哪种类型，都是为了提高设备的利用率以及对氮磷的去除效果，而一体化氧化沟占地少、耗能低，符合当前污水处理工艺简化发展的趋势。 A2O工艺是一项能够同步脱氮除磷的工艺，待处理污水首先进入厌氧池中释放磷，同时进行有机物氨化，然后进入缺氧池进行脱氮，而后与好氧池送回的回流污水混合再进入好氧池中进行硝化和吸收磷，同时去除水中的有机物。含有硝酸盐的回流污泥回流到厌氧池会影响厌氧释放磷的效果，所以A2O工艺对原水的C/N和C/P要求较高。A2O工艺的改良工艺有以下两种：一种是倒置A2O将缺氧池放在厌氧池的前边，微生物对污水中磷的摄取能力加强，充分的释放和吸收磷，从而增强工艺的除磷效果；另一种是A-A2O工艺，即在原工艺前增设一个缺氧池，通过延长污泥停留时间进而增强工艺的脱氮除磷能力。 生物膜法，该工艺土壤自净的人工强化，是在其他物质表明附着微生物群体，使其与污水中的有机物进行接触，从而降解有机物。生物膜生态系统主要由:好氧菌、厌氧菌原生动物以及藻类等组成，其附着的物质成为滤料。生物膜污水处理的设备叫做生物膜反应器。该处理方法的常用工艺包括:生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等，其工艺的原理是相似的。 曝气生物滤池工艺(BAF)，该工艺也属于生物膜法，最早是在欧洲被研究出来的，应用效果较好，主要用于氮的去除。曝气生物滤池的形式是多样的，但主要特点是:反应器容积小、负荷高、不用考虑污泥沉降问题等。目前，我国的曝气生物滤池应用广泛，全国己突破800座以上，本文研究的南区污水处理厂原始工艺也采用了曝气生物滤池工艺。 .移动床生物膜工艺(MBBR），该工艺是目前国际上成熟的污水生物处理技术。自1989年第一套生物移动床工艺装置建成以来，己经在全球50个国家以上应用，其处理效果较好。该工艺为微生物提供的载体为悬浮填料，从而实现污水的处理。该工艺既保留了生物流化床和生物接触氧化法的优点，还极大的解决了其处理效率低和流化动力高的问题。解决了固定床反应器需要定期进行反冲洗、流化床需要将载体流化、淹没式生物滤池易堵塞需要清洗填料和更换曝气器等问题。该工艺因悬浮的填料能与污水频繁接触而被称为“移动的生物膜”。 生物膜/活性污泥组合工艺(IFAS或HYBAS），该工艺具有活性污泥工艺和移动床生物膜工艺的优点，在活性污泥系统中放入悬浮填料，从而使两个工艺的特点结合在一起，其中活性污泥主要承担BOD的去除;生物膜主要承担硝化。目前我国城市污水处理厂也大量应用该工艺。 本次设计是河南某工业区拟设计建设一座污水处理厂，该厂主要处理附近城区生活污水及部分食品加工企业工业废水，处理规模为3 万m3/d。经水量预算，污水厂进水中生活污水占比约为60%，工业废水占比40%。经水质预估，污水原水化学需氧量(COD)为550 mg/L、总氮(TN)为70 mg/L、总磷(TP)为5 mg/L、氨氮(NH3-N)为55 mg/L。主要处理附近城区生活污水及部分食品加工企业工业废水，可以采用A2O脱氮除磷工艺结合活性污泥工艺有膜分离（MBR）工艺具有处理效果好、运行稳定的优点，设备占地面积小、集成化高，可实现无人值守自动运行。
3.特色与创新
本选题目的是为河南省设计一个处理生活污水和食品企业废水的污水处理厂，该水厂不仅要处理60%的生活废水还要处理40%的工业废水，这不仅需要传统工艺还需要结合其他新型工艺，处理污水原水化学需氧量(COD)为550 mg/L、总氮(TN)为70 mg/L、总磷(TP)为5 mg/L、氨氮(NH3-N)为55 mg/L，以达到污水厂处理后出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918—2002）》中的一级A标准排放。采用A2O脱氮除磷工艺结合活性污泥工艺有膜分离（MBR）工艺处理污水。
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