武汉理工大学南湖新校区污水处理站可行性研究_(编辑修改稿)

武汉理工大学南湖新校区污水处理站可行性研究_(编辑修改稿)内容摘要：

统进一步强化了氧的砖移效率，并减少运行费用，大大提高了处理效果。 工艺设计简捷，不需复杂的管理，在适宜的条件下具有较大的经济和社会效益。 四、污水处理新工艺 —— BIOLAK 废水处理工艺 （一） BIOLAK工艺流程 污水在首先经过预处理和一级处理去除大的漂浮物后，出水先进入混合池，由推进器将进水和污泥进行混合，然后自流入 BIOLAK 生化池，利用曝气充氧进行好氧处理，处理后的污水，经沉淀池沉淀后达标排放。 BIOLAK 反应池产生的剩余污泥用污泥泵送入污泥浓缩池，污泥浓缩池产生的上清液自流入 BIOLAK 反应池的混合区。 BIOLAK 反应池需要的氧气由风机供给，预处理设施产生的机械杂物外运填埋处置，产生的剩余污泥外运用作农肥。 BIOLAK 工艺流程图如下所示 专业技能大赛 “善水思源”团队 16 （二） 工艺流程说明 Ⅰ、 污水的预处理 来自 南湖学生 公寓、教学楼、食堂及各个下水管道 截流干管的污水首先进入经过粗格栅去除大的漂浮物，然后自流入集水池。 污水经立式污水泵提升至细格栅，细格栅的作用是拦截污水中较大的飘浮物和颗粒粗杂质等，细格栅可把杂物及砂粒从废水中分离出来，同时可除掉一部分有机负荷。 Ⅱ、 混合池 经过预处理后，污水与回流污泥一起进入曝气池前端的混合池，在搅拌的作用下充分混合后，再进入曝气区。 在混合区里，借助于搅拌作用，进水与回流污泥进行充分混合。 除了起混合作用外，污水在混合区的缺氧环境下，可能发生部分水解酸化反应，提高废水的可生化性，减轻后续曝气 区的负担，从而减轻动力消耗和曝气区的体积。 混合区与好氧处理区的延时曝气相配合，对污水的脱氮脱磷可起到一定的作用。 Ⅲ、 曝气池 在曝气池中，微生物群体聚居在呈悬浮状的活性污泥上，与进入曝气池的污水广泛接触。 鼓风机通过在曝气池底浮动的空气扩散装置，以微小气泡的形式向池中提供空气。 在曝气装置的搅动作用下，污水与活性污泥更好地混合，微生物将污水中的有机物降解。 Ⅳ、 沉淀池 经过生物处理后，污水进入沉淀池，使混合液澄清、浓缩、固液分离。 沉淀池中的上清液经溢流堰流出，达标后排放。 沉淀下来的污泥大部分由污泥泵输送回到曝气 池，极少量的剩余污泥排入污泥池浓缩、贮存、待运。 专业技能大赛 “善水思源”团队 17 由于南湖的污水处理量比较小，所以我们的剩余污泥不会很多，因此我们可以直接做到污泥的及时处理。 Ⅴ、 污泥处理 BIOLAK 工艺的污泥产率很低。 由于微生物在曝气池中长期处于内源呼吸期，只产生少量容易脱水的、无臭且较为稳定的污泥，不需要再进行厌氧消化处理。 由于污泥量很少，从经济上考虑可不采用污泥机械脱水系统。 剩余污泥泵将少量的剩余污泥排入污泥池。 污泥在池中沉淀、浓缩后，上清液排回至曝气池。 浓缩的污泥贮存一定时间后，用罐车运出作为肥料。 由于我们校园的使用，我们可以 从以下两个方面考虑污泥最终用途： 第一我们可以发挥我校材料学院的优势，和他们一起联合开发新型的以污泥为原材料的建材。 这些建材可以作为南湖新校区的再建设的材料。 第二南湖新校区的大量绿化需要定期的有机肥料，这又是一个良好的解决方法。 通过以上两个方法，我们不但解决剩余污泥的去向，而且也可以创造可观的经济效益。 （三） 工艺简介 城市污水处理厂是城市建设的主要组成部分，是用来处理城市污水不可缺少的市政设施。 目前城市污水处理主要采取好氧生物法技术，由于这些处理工艺技术及其设备普遍存在投资高、处理成本高、管理要求高、 产泥量多的问题，巨额工程投资使我国污水处理事业步履维艰，导致污水厂“建得起，用不起”。 因此国家迫切需要经济适用的“三低一少”（投资低、运行费低、管理要求低、废泥量少）的城镇污水处理新技术。 作为一个校园污水处理站，我们更要考虑到环保和经济的双重效益，同时作为一个试点的工程，我们要突出它的创新性和未来可能带来的经济效益。 专业技能大赛 “善水思源”团队 18 因此我们选择在南湖新校区污水处理厂运用 BIOLAK 工艺。 BIOLAK 工艺就是一种高效低耗技术。 BIOLAK 系统是一种多级的常常还是多渠道的废水处理系统。 它是德国 VNO 冯．诺顿西工程技术有限公司 公司从七十年代起借助 6项研究项目吸取了氧化塘工艺的低成本和活性污泥工艺的高效率，由氧化塘工艺逐渐系统发展起来的，它采用低负荷活性泥工艺，通过创造各类特种微生物的良好生长环境使其高效地降解有机物（ COD、 BOD），并通过波浪式氧化工艺对氮和磷进行高效去除。 具有占地紧凑，工艺稳定，投资低廉，维护简单，运行费用低等特点。 BIOLAK 工艺的雏形产生于 20世纪 70 年代。 1977 年，德国纽伦堡的 St． Wolfang 市政污水处理厂首次尝试在土池中使用 BIOLAKFriox(悬浮式曝气器 )，并取得了成功。 1984 年，德 国夏萨克森州的 Algormissen 污水处理厂又发展了结合硝化和反硝化过程的新型 BIOLAK 系统 (BIOLAKR工艺 )。 到了 1991 年该技术被进一步完善，即在构筑物中考虑了除磷区，称之为 BIOLAKL 工艺。 至此， BIOLAK 工艺发展成为结构紧凑、处理效果良好并可以实现除磷脱氮的综合活性污泥处理工艺。 BIOLAK 工艺基于多级 A/O 理论和非稳态理论，在同一构筑物中设置了多个 A/O 段，使污水能够经过多次的缺氧与好氧过程，强化了污泥的活性并兼有脱氮效果。 通常情况下， BIOLAK 系统由可选设除磷区的曝气池、沉淀池、包含二次曝气区的稳定池等三部分组成 (三部分可以合建，曝气池和稳定池可采用土池防渗结构 )。 由于可以合建曝气池、沉淀池我们可以节省大量的地下工程的经费。 这对我们南湖污水处理厂的建设有很大的现实意义。 BIOLAK 系统造价较低的主要原因在于悬浮式曝气器 (BIOLAKFriox)的使用，移动的曝气方式使得曝气池中不会发生明显的气体侵蚀现象，这样整个曝气池便可以采用土池防渗结构建造，从而大大节省了土建投资。 防渗层根据地质条件的不同采用了不同规格的 HDPE 膜片 (在垃圾填埋 场被广泛使用 )，但是这样的结构有两点不足：一是与混凝土或管道接口处的处理比较麻烦，且不均匀沉降和由温度变化引起的伸缩都有可能造成膜片撕裂；二是在地下水位比较高的情况下，当放空检修时地下水会把防渗层不均匀顶起，将影响构筑物的继续正常使用。 根据近几年的经验，对于中、小型污水处理厂而言，采用土池加 HDPE 的结构是可靠的， 专业技能大赛 “善水思源”团队 19 大型污水处理厂采用混凝土结构则更为安全合理。 因此南湖污水处理厂，我们可以直接使用土池加 HDPE 的结构，这样会大大节省土建投资。 （四） 工艺原理 BIOLAK 采用地下曝气结构 (地盆式 )，这种结构可以 获得坚固和完全密封的反应池。 为防止污水的渗漏，池体采用世界上先进的防渗膜 (HDPE)。 采用高效率的底部微孔曝气头，移动式曝气链，进一步提高氧气的传送效率。 BIOLAK 处理系统主要分 5 级。 第 1级采用转速可调的组合筛选装置，把粗物及沙粒从废水中分离出来，浓缩处理。 第 2级通过移动性通气处理使污泥处于活动状态，且含氧量稳定。 并在一个容量大小可变的反应区内进行生物性净化处理以清除磷。 第 3 级废水的再次处理，时还进行沉淀处理，即所谓的保险级。 第 4级树根区及砂砾构成的过滤层。 第 5 级再进一步的处理以达到最高的净化度。 图 1 BIOLAK污水处理流程 S— 细筛； P— 压制： FO— 溢流浮子； SP— 泥饼； J— 悬浮气浮键； RS— 回流污泥； ES— 剩余污泥； SW— 过量水； D— 输送器； SD— 污泥干燥 专业技能大赛 “善水思源”团队 20 为了加强生物去磷作用，在第 2 级前加入了生物去磷区。 这样即使要求的净化度低于 1mg 磷 /L，也只需要在 1a 中短时间内加入凝聚物。 一般情况下，如果要求的净化度低于 1mg 磷 /L，需要采用凝聚剂。 在第 2级中通气链的轮换作用及 BIOLAK 池特有的水力学特性相结合，能产生至少 20次氮的硝化及脱氮反应。 通过这种反复过程，达到了最好的除氮效果。 统 BIOLAK 曝气系统的结构如下图 2所示，曝气头悬挂在浮链上，停留在水深 4－ 5 m 处，气泡在其表面逸出时，直径约为 50μm。 如此微小的气泡意味着氧气接触面积的增大和氧气传送效率的提高。 BIOLAK 工艺采用的浮动曝气、移动性通气链是 BIOLAK 通气系统的核心部分，它能有效地作用于大池的各个部位，并且供氧费用低。 浮动式曝气链使所产生的气泡在水中的停留时间 (11s)是传统固定曝气方式在水中停留时间的 3 倍。 其曝气链的运动过程见下图 3所示。 专业技能大赛 “善水思源”团队 21 在废水的处理过程中，存在水力波动的问题特别是出现 在降雨高峰区， BIOLAK 废水处理工艺通过水力缓冲和悬浮及溢流系统有效的解决了这一问题。 悬浮溢流采用可浮动的溢流浮子，能使水力缓冲体积达到总体积的 10%，悬浮溢流系统见下图 4所示。 图 4 悬浮溢流系统 专业技能大赛 “善水思源”团队 22 3. 工艺参数 根据德国 ATV标准并结合国内已建 Biolak污水处理厂运行情况确定的工艺参数值如表 1 所示。 表 1 常见工艺参数的取值 项 目 取 值 污泥负荷率 [kgBOD/（ kgMLSSd ） ] － DMS（ mg/L） 2020－ 4000 —— （ DMS为曝气池进水与回流污泥之混合液的悬浮物平均浓度 ） 污泥容积指数 (mg/L) 50－ 80 污泥回流比（％） 50－ 150 回流污泥浓度 (mg/L) 8000－ 12020 通过上表的各个数据，我们可以看出运用 BIOLAK 工艺 是完全能达到污水的出水要求的。 同时可以节省大量投资。 专业技能大赛 “善水思源”团队 23 4． 结构设计 Ⅰ、 沉淀池池型 BIOLAK 系统虽然停留时间相对较长，但是占地面积相对于其他工艺并不多，这主要是因为它对构筑物平面形状的要求不严格，而且采用了数池合建的方式 (沉淀池两侧池壁与曝气池、稳定池共用 )。 应该说这样的布置十分简洁，建造也十分方便，对于小型市政污水处理厂尤其适用。 同时可以选择 在南湖的角落进行无拆迁的建设，这又将节省不少的投资。 以下是设计后的景观模拟图： Ⅱ、 稳定池 欧盟国家污水处理厂的出水指标包含对溶解氧浓度的要求，因此需设置稳定池。 而在中国，加设稳定池的作用主要在于弥补沉淀效果的不足。 稳定池一般分为曝气段和沉淀段，其主要作用在于调节水中的溶解氧含量和进一步沉淀。 一般来说，要求出水水质达到 GB8978— 96 一级标准的污水处理厂应设稳定池，而出水水质需达到二级标准的污水处理厂可不设稳定池。 为了达到我们预期的可回收利用的效果，我们选择 出水水质达到 GB8978— 96一级标准。 专业技能大赛。