选题背景
2.3 污水处理厂工艺设计 2.3.1污水处理工艺设计要求
污水处理工艺流程设计应按照以下要求进行。
（1）污水处理后必须达到排放标准。
（2）要尽量采用成熟的、先进的、可靠的、效率高的处理技术。 （3）防止处理污染物过程中产生二次污染或污染转移。
（4）要充分利用和回收能源。污水处理高程安排应尽量考虑利用自然地势。 （5）设计中应考虑节能、节水。尽量选择能耗底的处理工艺和设备。设计中应尽量较少用水，并考虑经过处理后重复循环利用。
（6）在满足处理要求的前提下，减化流程，节约资金。
2.3.2污水处理工艺选择
（1）此废水具有如下特点：
废水N、P含量较高，出水N、P应符合要求。 有机物含量较少。
（2）针对以上特点，要求污水处理系统应该具有以下功能：
（a）具备一定的脱N除P功能，使出水N、P达标； （b）使污水处理过程中产生的剩余污泥基本达到稳定。
（3）生化处理工艺选择
目前处理城市污水应用较多的生化工艺有氧化沟，A2/O法，A-B法，SBR法等。为了使本工程选择最合理的处理工艺，有必要按使用条件，排除不适用的处理工艺后，再对可以采取的处理工艺方案进行对比和选择。氧化沟工艺，A2/O工艺和CASS工艺三种工艺均能达到处理要求。在设计可行性分析阶段，对氧化沟工艺，A2/O工艺和CASS工艺的比较分析：
（a） A2/O工艺
一般在A2/O工艺中，为同时实现脱N除P的要求，必须满足如下条件：BOD5/TKN=5-8 实际进水中：BOD5/TKN=170/60=2.8<5
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BOD5/TP≥15 BOD5/TP=170/4.5=37≥15
通过比较,采用传统A2/O工艺，脱N所需碳源不足，影响脱N效果，为此采用倒置A2/O工艺。污水先进缺氧段再进厌氧段，或厌氧、缺氧段同时进水，这样既解决了缺氧段的碳源不足的问题，使脱N能够很好的进行，同时也有利于除P，聚磷菌在厌氧段释放P，同时聚集能量，利用厌氧段聚集的能量，在好氧段进行好氧吸P过程，厌氧段结束后立即进入好氧段，能够使聚磷菌在厌氧段聚集的能量，充分用来吸P，加强了除P过程。
（b）CAST工艺
该工艺是在SBR工艺基础上发展而来的，增加了厌氧段、缺氧段，可实现脱N除P。运行简单，可实现自动化控制。
（c）氧化沟工艺
氧化沟工艺目前在城市污水处理方面应用最为广泛，处理工艺成熟，结构、设备简单，管理运行费用低。CAST工艺与氧化沟工艺比较如表2-2：
CAST工艺与氧化沟工艺比较
方案一（CAST工艺）
单池间歇多池连续。多座反应池交替运行
保持进、出水连续
有机物降解与沉淀在一个池子完成，无需
设独立的沉淀池及其刮泥系统。
在氧化沟中完成有机物降解，在沉淀池中进行泥水分离，需设独立的沉淀池和
刮泥系统。
通过每一个周期的循环，造成有氧和无氧的环境，对氮和磷有很好的去除效果。
氧化沟系统三个沟道的DO值呈0-1-2的梯次变化，脱氮效果好，除磷效果一般。
固体停留时间较长，可抵抗较强的冲击负
荷。
污泥有一定的稳定性
采用鼓风曝气，曝气器均布池底，动力效率高；能耗较低；间歇运转须采用高质量的膜式曝气器，设备的闲置率较高，曝气
器寿命较短，维修及维护量大。
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方案二（奥贝尔氧化沟） 连续进水，连续出水。
较长的固体停留时间，可抵抗冲击负
荷。
污泥有一定的稳定性
采用表面曝气，设有转碟曝气设备，转碟分点布置；设备少，管理简单，维护
量小，但能耗较高。
选题背景
自动化水平高，对电动阀门等设备的可靠
性需求较高，控制管理较复杂。 耗电量较小，运行费用低。 自控系统编程工作量较大，PLC硬件费用高，自动化水平较高，劳动强度较低，对操作人员的素质要求较高，总设备费用较
高。
设备少且经久耐用，控制管理简单。
耗电量较大，运行费用较高。 自控系统编程工作量较小，PLC硬件费用低，自动化水平较低，劳动强度较高，对操作人员的素质要求较低，总设备费
用较低。
（4）氧化沟工艺与A2/O工艺相比，具有如下优势：
（a）工艺流程简单，处理构筑物少，机械设备少，运行管理方便。与A2/O法比较，可不设初沉池，没有混合液内回流系统，由于污泥相对好氧稳定，一般不设污泥的厌氧消化系统。
（b）A2/O工艺由于停留时间较短，剩余污泥的稳定性较差，一般需要污泥消化和浓缩过程，这不利于除P，生物除P是通过聚磷菌在好氧条件下，过量吸P而使废水中的P得到去除的，最终P随聚磷菌进入剩余污泥中除去，剩余污泥长时间处于厌氧状态，将导致聚磷菌吸收的P重新释放出来，影响除P效果。
氧化沟的水力停留时间较长，污泥泥龄较长，具有延时曝气的特点，悬浮有机物在沟内可获得较彻底的降解，污泥在沟内达到相对好氧稳定，剩余污泥量少，根据国内外经验，氧化沟不再设污泥厌氧消化处理系统，剩余活性污泥只须经机械浓缩、脱水即可利用或污泥后处置，简化了污泥后序处理程序。污泥在进行机械浓缩、脱水过程中，停留时间很短，基本没有污泥中磷的释放问题。
（c）转碟曝气，混合效率较高，水流在沟内的速度最高可达0.6—0.7m/s，在沟道使水流能快速进行有氧、无氧交换，交换次数可达500—1000次，可同时进行有机物的降解和氮的硝化、反硝化，并可有效的去除污水中的磷。沟道的这种脉冲曝气和大区域的缺氧环境，可以较高程度地实现“同时硝化反硝化”的效果。
（d）污水进入氧化沟，可以得到快速的有效的混合，由于池容较大，缓冲稀释能力强，耐高流量，高浓度的冲击负荷能力强，具有完全混合式和推流式曝气池的双重优势，对难降解有机物去除率高，出水水质稳定。
（e）供氧量的调节，可以通过改变转碟的转速、浸水深度和转碟安装个数等多种手段来调节整体供氧能力，使池内溶解氧值经常控制在最佳值，保证系统稳定、经济、可靠的运行。
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（f）曝气转碟由高强度玻璃钢制成，使用寿命可达20年以上，独特的结构设计使其具有较高的混合和充氧能力，新型转碟曝气机可以使氧化沟的工作水深达到5.0米以上。氧化沟转碟曝气机工作在水面上，而且安装的数量少，安装、巡检、维修方便，可以即时发现了解设备运行情况，随时解除存在隐患。
而A2/O法所用的鼓风曝气设备使用寿命短，目前市场上的曝气器一般正常使用2~3年左右，而且会随着使用时间的增长效率降低。曝气器位于池底，日常无法了解水下设备运行状况，检修或者更换都需要放空，这会给污水厂的运行带来很大的不便。
通过对以上三种工艺的比较，可以看出，这三种工艺都能达到要求，各具优势，但考虑到城市现状和对工作人员的要求，最终选择工艺成熟、应用广泛的氧化沟工艺作为此污水处理厂污水生化处理主体工艺。
（5） 氧化沟工艺的选择
目前用于处理城市污水的氧化沟主要有以下几种：
（a）卡鲁塞尔氧化沟
卡鲁塞尔氧化沟是一种单沟环形氧化沟，主要采用表面曝气机，兼有供氧和推流的作用。污水在沟内转折巡回流动，处于完全混合状态，有机物不断得以去除。
表曝机少，灵活性差，设备维修期间沟不能工作，沟内混合液自由流程长，由于紊流导致的流速不均，很容易引起污泥沉淀，影响运行效果。单沟氧化沟的平均溶解氧维持在2mg/L左右，加之单点供氧强度过大，耗氧较高。在一般情况下，单沟很难形成稳定的缺氧段，不利于脱N。
（b）三沟式氧化沟
三沟式氧化沟工艺有两个边沟，一个中沟，当一个曝气时，另外两个作为沉淀池使用。一定时间后改变水流方向，使两沟作用相互轮换，中沟则连续曝气，三沟式氧化沟无需污泥回流装置，如果条件合适，还可以进行反消化。缺点：进、出水方向，溢流堰的起闭及转刷的开动于停止必须设自动控制系统；自控系统要求管理水平高，稍有故障就会严重影响氧化沟正常工作。由于侧沟交替运行，设备利用率较低。
（c）一体化氧化沟
一体化氧化沟就是将沉淀池建在氧化沟内，即氧化沟的一个沟内设沉淀槽，在沉淀池两侧设隔板，底部设一导流板。在水面上设集水装置以收集出水，混合液从沉淀池底部流走，部分污泥则从间隙回流至氧化沟。一体化氧化沟将曝气、沉淀功能集于一体，免除了污泥回流系统，但其结构有待进一步完善。
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（d）奥贝尔氧化沟
奥贝尔氧化沟由三个同心椭园形沟道组成，污水由外沟道进入沟内，然后依次进入中间沟道和内沟道，最后经中心岛流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数量转碟气机，进行供氧兼有较强的推流搅拌作用。外沟道体积占整个氧化沟体积的50—55%，溶解氧控制趋于0.0mg/L,高效地完成主要氧化作用：中间沟道容积一般为25%—30%，溶解氧控制在1.0mg/L，作为“摆动沟道”，可发挥外沟道或内沟道的强化作用；内沟道的容积约为总容积的15%—20%，需要较高的溶解氧值（2.0mg/L左右），以保证有机物和氨氮有较高的去除率。
外沟道的供氧量通常为总供氧量的50%左右，但80%以上的BOD5可以在外沟道中去除。由于外沟道溶解氧平均值很低，绝大部分区域DO为0mg/L，所以，氧传递作用是在亏氧条件下进行的，大大提高了氧传递效率，达到了节约能耗的目的。一般情况下，可以节省电耗20%左右。内沟道作为最终出水的把关，一般应保持较高的溶解氧，但内沟道容积最小，能耗是较低的。中沟道起到互补调节作用，提高了运行的可靠性和可控性。因此，奥贝尔氧化沟可以在确保处理效果的前提下，可以获得较大的节能效益。
对于每个沟道内来讲，混合液的流态为完全混合式，对进水水质、水量的变化具有较强的抗冲击负荷能力；对于三个沟道来讲，沟道与沟道之间的流态为推流式，且具有完全不同溶解氧浓度和污泥负荷。奥贝尔氧化沟实际上是多沟道串联的沟型，同时具有推流式和完全混合式两种流态的优点，这种特殊设计兼有氧化沟和A2/O工艺的特点，耐冲击负荷，可避免普通完全混合式氧化沟易发生的污泥膨胀现象，可以获得较好的出水水质和稳定的处理效果。
不同工艺的处理效果与其所配套的附属设备是分不开的，往往是新设备的产生、发展带动了工艺的改革，使其处理优越性得以突现。
奥贝尔氧化沟采用的曝气转碟，其表面有符合水力特性的一系列凹孔和三角形突起，使其在与水体接触时将污水打碎成细密水花，具有较高的充氧能力和混合效率。通过改变曝气机的旋转方向、浸水深度、转速和开停数量，可以调整其供氧能力和电耗水平。尤其是蝶片可以方便拆装，更为优化运行提供了简便手段。另一方面，由于转碟直径达1.5m，并在碟片最大切线区设置T形推流和切割叶片，增强切割气泡，推动混合液的能力。平行切入在水中旋转运行，具有极强的整流和推流能力。实践证明，在水深为5m ，在不需要水下推进器时，氧化沟池底流速仍可达0.2m/s以上。当污水浓度下降，为节能而减少曝气机运行台数时，一般也不必担心沉淀的发生。这是曝气转碟和奥贝尔
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