某餐厨垃圾废水处理工程设计方案

深圳某再生资源发展有限公司

餐饮垃圾处理工程

生产废水处理项目

设 计 方 案

深圳市某环保有限公司

2009·4

目 录

第一章 概 论................................................................................................................ 1

1.1工程概况 ............................................................................................................ 1 1.2编制目的、依据、原则和范围 ........................................................................ 2 1.3废水水量及水质 ................................................................................................ 4 1.4现场自然条件 .................................................................................................... 5 1.4.1自然地理 ..................................................................................................... 5 1.4.2地形地貌 ..................................................................................................... 5 1.4.3 水文条件 ..................................................................................................... 5 1.4.4场地地震效应 ............................................................................................. 5 第二章 工艺方案比较和选择 ....................................................................................... 5 2.1 污水处理方法的比较 ........................................................................................ 6 2.1.1物理法 ......................................................................................................... 6 2.1.2 化学法 ......................................................................................................... 8 2.1.3物理化学法 ................................................................................................. 9 2.1.4 生物法 ....................................................................................................... 10 2.2 污水处理工艺选择 .......................................................................................... 24 2.2.1 工艺流程确定的依据 ............................................................................... 25 2.2.2工艺流程的确定 ....................................................................................... 27 2.2.3污泥处理工艺 ........................................................................................... 29 第三章 工艺装置方案设计 ......................................................................................... 31

3.1主体建、构筑物及设备的设计 ...................................................................... 31 3.1.1格栅渠及集水井 ....................................................................................... 31 3.1.2静置脱油沉淀罐 ....................................................................................... 31 3.1.3斜板隔油池 ............................................................................................... 32 3.1.4 调节池 ....................................................................................................... 32 3.1.5 混凝气浮系统 ........................................................................................... 33 3.1.6中间水池 ................................................................................................... 36 3.1.7 UASB反应器 ............................................................................................ 37

3.1.8选择式接触氧化池 ................................................................................... 38 3.1.9 二沉池（竖流式沉淀池） ....................................................................... 40 3.1.10污泥浓缩池 ............................................................................................. 41 3.1.11 清水池（兼作消防水池） ..................................................................... 41 3.1.12建筑物设置 ............................................................................................. 42 第四章 其他专业说明 ................................................................................................. 43

4.1建筑与结构 ...................................................................................................... 43 4.1.1建筑设计 ................................................................................................... 43 4.1.2结构设计 ................................................................................................... 43 4.1.3噪音治理 ................................................................................................... 43 4.1.4通风、空调 ............................................................................................... 44 4.2控制系统 .......................................................................................................... 44 4.3环境保护、能源节约及再利用 ...................................................................... 44 4.3.1环境保护 ................................................................................................... 44 4.3.2能源节约及再利用 ................................................................................... 44 4.4 消防 .................................................................................................................. 44 4.5 运行操作 .......................................................................................................... 45 第五章 工程概算 ......................................................................................................... 46 第六章 方案图纸 ......................................................................................................... 50

第一章 概 论

1.1工程概况

中国饮食文化源远流长，作为中华民族饮食文化的支柱行业---餐饮业，在中国民众的日常生活中占有很重要的位置,随着改革开放的不断深入，人民群众可支配性收入的不断增加,餐饮业在地方GDP收入中越来越显现出其突出的地位，已经成为部分地区的支柱产业。深圳市作为中国改革开放的先头兵，在各方面都取得了娇人的成绩，更成为新兴的旅游城市，进一步推动了深圳市餐饮业的蓬勃发展，随着2011年世界大运会的即将召开，必将使深圳市餐饮业再上一个新台阶。

任何事情都有其两面性，在满足广大人民群众物质文明和合理饮食的条件下，也衍生出一些与生活环境密切相关的不良产物---餐饮垃圾。餐饮垃圾的大量出现，极大地危害了我们赖以生存的水土和大气环境，为了强化餐饮垃圾的集中管理，还市民一片净土、一爿蓝天，市政府特指定有处置技术和处理能力的环保单位集中收运和科学处理。深圳市某再生资源有限公司，作为具有垃圾处理自主知识产权的科技型企业，在激烈的市场竞争中脱颖而出，成为南山区餐饮垃圾集中处理的受理单位。公司在南山区妈湾大道，南山垃圾发电厂南侧，建立一坐日处理能力达200t/d的餐饮垃圾处理厂，在垃圾的收运和处理过程中，不可避免的产生了一定量的餐饮垃圾废水，废水总量为：100t/d。在这些餐饮垃圾废水中，含有大量的动植物油脂、淀粉、果蔬汁、饮料等物质，这些废水富含动植物油脂、蛋白质和氨基酸等有机物,若不经过处理直接排入水体，所含有机物将迅速被氧化而大量消耗水体中的溶解氧，造成水体严重缺氧，同时，由于油脂类等不溶物的存在，致使水面复氧能力严重下降，从而影响鱼类和其他水生动物的生存，同时，废水中悬浮物在厌氧条件下极易分解产生臭气，恶化区域环境。

某公司本着呵护当地民众、保护生存环境的愿望，积极响应并模范执行国家和地方的环保政策，决定对该工程废水加以处理。受某公司的委托，我公司决定对该垃圾废水做方案设计，通过本餐饮垃圾废水处理方案设计，力求在设计理念、处理方法、工程造价和施工方法上能达到先进、合理的优化组合。

1 · 1.2编制目的、依据、原则和范围 （1）编制目的

对餐饮垃圾废水处理工艺进行详细优化设计，并提出主要设备材料表，据此编制投资估算。

（2）编制依据及参考资料

《中华人民共和国环境保护法》 （1998年12月26日） 《污水综合排放标准》 GB8978-1996 《室内排水设计规范》 GBJ14-87 《给排水设计手册》 北京市市政设计院 《简明排水设计手册》 北京市市政设计院 《建筑给水排水设计规范》 GBJ15-88 《给水排水工程结构设计规范》 GB50069-2002 《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2002 《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001 《建筑结构可靠性设计统一标准》 GB50068-2001 《采暖通风和空气调节设计规范》 GBJ19-87 《建筑设计防火规范》 GBJ16-87 《供配电系统设计规范》 GB50052-95 《低压配电设计规范》 GB50054-95 《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92 《民用建筑照明设计标准》 GBJ133-90 《民用建筑节能设计标准》 JGJ26-95 《工业与民用电力装置的接地设计规范》 GBJ65-83 《工业企业照明设计标准》 GB50034-92 《工业企业厂界噪声标准》 GB12348-90 《城市区域环境噪声标准》 GB3096-93 《恶臭污染物排放标准》 GB14554-93 《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002 《砌体结构设计规范》 GB50003-2001

2 ·

《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001 《某公司提供的水质资料》 （3）编制原则

严格执行国家和地方有关环境保护的各项规定，确保出水指标达到国家和地方有关污染物排放标准。

1) 采用技术成熟、运行可靠、投资节省的新工艺、新技术、新材料和新设备，

在严格达标的情况下，做到投资少、运行费用低。 2) 技术线路成熟、简单明了，操作管理方便。

3) 采用先进可靠的自动化控制技术，提高系统的管理水平，确保系统安全可靠

地运行。

4) 污水处理系统在运行上有较大的灵活性和可调性，可以适应污水水质、水量和水温的波动。

5) 符合环保节能要求，设计中力求系统具有良好环境，降低酸碱用量；采用低

能耗、低噪声的国内及进口优质名牌产品和节能动力设备，降低系统运行成本，取得良好的经济效益。

6) 污水处理系统的设计考虑事故的排放、设备备用等保护措施。 7) 污水处理厂的规划布置充分考虑用地状况，各处理单元相协调。

8) 在工程设计中优先考虑下列三项因素：运行成本、工程投资、占地面积。 9) 妥善处置污水处理过程中产生的排渣、污泥、噪声，避免二次污染。 （4）编制范围

对100m3/d餐饮垃圾废水处理工程进行系统设计，主要包括物化前处理、厌氧处理工艺（含UASB反应器）、好氧处理工艺系统等。

本设计编制范围包括废水处理站内全部建、构筑物及配套工程。

对废水站废水处理工艺进行优化组合和经济技术比较；确定经济、可行、合理的工艺技术方案。

对方案进行工艺、建筑、结构、非标设备、电气、机械、自控及消防等分析评价，提出处理站定员、操作、节能等方面说明。

3 ·

1.3废水水量及水质 （1）进水水量及水质

根据某公司提供的资料，匡算本套处理系统需要处理生产废水水量为100m3/d，每天分三班连续运行，运行24小时，则小时流量为4.2m3/h；废水中主要污染物指标为CODCr、BOD5、悬浮物SS、石油类、氨氮、pH值等，根据提供的资料，确定该生产废水的水量及水质。（见表1-1） 表1-1：废水水质及水量表

污染指标 排水量m3/d pH CODCr mg/L BOD5 mg/L SS（悬浮物）mg/L NH3-N（氨氮）mg/L Cl-1(氯化物) mg/L 石油类

（2）排放标准

经处理后外排废水应执行广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001），根据《标准》要求，本处理装置外排水质见表1-2。

表3-2：《水污染物排放限值》（DB44/26-2001） 污染指标 pH CODCr mg/L BOD5 mg/L 悬浮物mg/L 氨氮mg/L 磷酸盐 标准要求 6～9 ≤110 ≤30 ≤100 ≤15 ≤1.0 备注 生产废水 100 4-5.6 63200mg/L 34100mg/L 14200mg/L 271mg/L 5820mg/L 2410mg/L 设计值 100 5 68000 34000 15000 300 6000 2500 备注 4 ·

石油类 （3）受纳水体

≤8.0 经过处理后的废水一部分回用于垃圾车辆的清洗，一部分进入排放口，外排水排入市政污水管网或环保管理部门指定的受纳水体。

1.4现场自然条件 1.4.1自然地理 略

1.4.2地形地貌 略

1.4.3 水文条件 略

1.4.4场地地震效应 略

第二章 工艺方案比较和选择

5 · 根据以上叙述可知，该垃圾废水处理量为100t/d，排放特点：每天下午和晚间集中排放，其他时间连续小量排放，节假日稍微增量，废水中主要污染物指标为CODCr、BOD5、悬浮物SS、动植物油脂、氨氮、pH值等，属于长周期、小水量、高污染的排放形式。

根据垃圾废水污染物的性质来分析，其特点是废水中含有大量的油脂、胶体粒子和悬浮物，主要成分为动植物油脂、无机盐分、表面活性剂、蛋白质和氨基酸等，该类有机物废水的处理方法主要有物理法、化学法、物化法、生物法及生化法等。针对该废水的水质水量等特点，现将各类有关方法分析如下：

2.1 污水处理方法的比较 2.1.1物理法

SS不仅仅是污水中悬浮物含量的指标，关键是SS和COD、BOD的含量有直接的关系，不但自身可能是COD的重要来源，还能通过自身的吸附能力携带大量的溶解性COD，所以，物理法不但能去除SS，而且能通过SS的去除而降低废水中的COD。因此，对于大多数的废水来说，物理法是废水处理工艺中必不可少的工序。

物理处理法的重点是去除废水中大部分固体悬浮物、油类等。物理法主要包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。

重力分离技术：依靠油-水比重差进行重力分离是餐饮废水治理的关键。从油水分离的试验结果看，沉淀时间越长，从水中分离浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作为含油废水治理的基本手段，已被广泛采用。

离心分离技术：离心分离是使装有废水的容器高速旋转，形成离心力场，因颗粒和污水的质量不同，受到的离心力也不同。质量大的受到较大离心力作用被甩向外侧，质量小的则停留在内侧，各自通过不同的出口排出，达到分离污染物的目的。含油废水经离心分离后，油集中在中心部位，而废水则集中在靠外侧的器壁上。按照离心力产生的方式，离心分离可分为水力旋流分离器和离心机。其中水力旋流器，由于具有体积小、重量轻、分离性能好、运行安全可靠等优点，而备受重视。目前在世界各油国都有应用。我国引进的数套Vortoil水力旋流器，在油田污水处理上取得了良好的效果。

6 ·

粗粒化：是指含油废水通过一个装有粗粒化材料的设备时，油珠粒径由小变大的过程。目前常用的粗粒化材料有石英砂、无烟煤、蛇纹石、陶粒、树脂等材料。粗粒化除油罐用以去除经前期治理后的含油污水中的细小油珠和乳化油。

过滤法：过滤器有压力式和重力式两种，目前我国普遍采用的是压力式，有石英砂过滤器、核桃壳过滤器、双层滤料过滤器、多层滤料过滤器等。近年来，随着纤维材料的发展，以纤维材料为滤料发展起来的深床高精度纤维球过滤器，因其具有纤维细密、过滤时可形成上大下小的理想滤料空隙分布、纳污能力大、反洗滤料不流失等优点，发展迅速。

膜分离：膜分离技术被认为是“21世纪的水处理技术”，是一大类技术的总称。主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等几类。这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。特别是超滤，在悬浮物去除领域已经有一定的应用，在除油的相关研究中取得了—定的进展，逐渐从实验室走向实际应用阶段。

膜法水处理技术的基本特征

膜类型 微滤（MF） 孔径大小/μm 0.1~0.2 功 能 去除悬浮固体 去除有机物、细菌和热原超滤（UF） 0.01~0.1 质去除胶体物质去除悬浮固体去除染料大分子 去除病毒去除大的无机离纳滤（NF） 0.001~0.01 子去除分子量在300～1000范围内的有机化合物去除三价盐 去除所有有机化合物去除~ 所有溶解盐去除病毒、细菌和热原质 9.30×105～15.86×105Pa(135～230ps) 膜间压力 1.72×105～3.44×105Pa 1.72×105～6.89×105Pa（25～100psi） 反渗透（RO） 13.80×105～68.90×105Pa(200～1000psi) Humphery等人采用Membralox陶瓷膜进行了陆上和海上采油平台的采出水处理研究，经过适当的预处理后取得了较好的效果，悬浮物含量由73～290mg/L降低到1mg/L以下，油含量由8～583mg/L降低到5mg/L以下。Simms等人采用高分子膜和Membralox陶瓷膜对加拿大西部的重油采出水进行了处理，悬浮物含量由150～2290mg/L降低到1mg/L以下，油含量由125～1640mg/L降低到

7 ·

20mg/L以下。美国在1991前后研究了一种陶瓷超滤膜处理采出水用于油田回注，在美国路易斯安那、墨西哥湾的海上和陆上油田进行了小规模生产实验。采出水先进行投加化学药剂和沉降分离常规处理后，出水含油为27～583mg/L，经过超滤处理后降为10mg/L以下。美国加利福尼亚的德克萨斯砂道油田位于萨里纳斯谷，气候干旱，特别是近几年来地下水位降到临界点，因此研究决定向地下水注入高质量的水以补充水源的不足，实验以砂道油田采出水作为水源，用膜法处理使其满足饮用或灌溉要求。Chen等对0.2～0.8μm陶瓷膜处理油田采出水进行了研究，发现经过Fe(OH)2预处理，可使油质量分数由27×10－6～583×10－6降低到5×10－6以下，悬浮固体由73×10－6～350×10－6降低到1×10－6以下，通过反冲和快速冲洗，膜通量能在较长时间内达到3000L/(m2·h)。

在国内，李永发等用超滤膜处理胜利油田东辛采油厂预处理过的废水，处理后油截留率为97.7%，能达到低渗透油田回注水标准。梁立军等用中空纤维超滤器对大庆油田的注水站的回注水进行了试验，开发的膜组件在通量上比常规的中空纤维组件大3～4倍，在0.08MPa的压差下，通量最大。温建志等采用中空纤维超滤膜对油田含油废水进行了处理，研究表明，总悬浮固体质量浓度由6.69mg/L下降为0.56mg/L，油质量浓度由127.09mg/L下降为0.5mg/L，达到满意的效果。王怀林等采用南京化工大学膜科学技术研究所生产的0.2μm和0.8μm陶瓷微滤膜对江苏真武油田的采出水进行处理，效果很好。

2.1.2 化学法

化学法主要用于处理废水中不能单独用物理法或生物法去除的一部分胶体和溶解性物质，特别是含油废水中的乳化油。化学法包括混凝沉淀、化学氧化和中和法。

混凝沉淀法：是借助混凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳，在絮凝剂的作用下，发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可溶性污染物。目前采用的混凝剂主要有铝盐类、铁盐类、聚丙烯酰胺（PAM）类、接枝淀粉类等。

化学氧化法：是转化废水中污染物的有效方法，能将废水中呈溶解状态的无机物和有机物转化为微毒、无毒物质或转化成容易与水分离的形态。该法分为化学氧化法，电解氧化法和光化学催化氧化法3类。化学氧化是指利用强氧化剂(如

8 · O2、O3、Cl2、H2O2、KMnO4、K2FeO4等)氧化分解废水中油和COD等污染物质以达到净化废水的一种方法。电解氧化法是指在废水中插入电极，通以一定的直流电．废水中的油和COD等污染物在阳极发生电氧化作用或与电解产生的氧化性物质(如C12、C1O－、Fe3－等)发生化学氧化还原作用，以达到净化废水的一种方法。光化学催化氧化法是指以半导体材料(如TiO2、Fe2O3、WO3等)利用太阳光能或人造光能(如紫外灯、日光灯等)使废水中的油和COD等污染物质降解以达到净化废水的一种方法。目前常用的处理含油废水的方法包括超临界水氧化、湿式空气氧化、臭氧氧化、TiO2电极氧化、Fenton试剂氧化等。

总之，化学法即通过加入一定的化学试剂通过化学的方法使污染物和其发生化学反应而生成稳定气、固、液的一种方式，它能使污染物生成CO2、N2、H2O和沉淀物或其他无毒无害物质。随着生物技术的发展，在污水处理方面，化学法已逐渐被生物法所取代，但在毒性废水和重金属废水的处理方面，化学法仍占据着绝对的地位，在小量废水处理和间歇式废水处理工程中，由于成本和操作连续性的原因，化学法也不适为一种首选工艺。

2.1.3物理化学法

含油污水物化处理法通常包括气浮法和吸附法两种。

气浮法：是将空气以微小气泡形式注入水中，使微小气泡与在水中悬浮的油粒粘附，因其密度小于水而上浮，形成浮渣层从水中分离。常投加浮选剂提高浮选效果，浮选剂一方面具有破乳作用和起泡作用，另一方面还有吸附架桥作用，可以使胶体粒子聚集随气泡一起上浮。

张登庆等把电气浮技术应用于油田采出水处理中，研究表明电气浮工艺用于油田采出水除油及杀菌是可行的。阳极用于除油，阴极用于杀菌，除油率为80％～90％，电耗约为0.1kW·h/m3。

吸附法：主要是利用固体吸附剂去除废水中多种污染物。根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为表面吸附、离子交换吸附和专属吸附三种类型。

含油污水处理中采用的吸附主要是利用亲油材料来吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭，由于其吸附容量有限，且成本高，再生困难，使用受到一定的限制，故一般只用于含油废水的深度处理。因此，近年来开展了寻求新的吸油剂方面的研究，研究主要集中在两点：一是把具有吸油性的无机填充剂与交联聚合

9 · 物相结合，提高吸附容量：二是提高吸油材料的亲水性，改善其对油的吸附性能。

20世纪70年代，美国学者Richard首次提出了超声波辐照的化学效应，随着超声波技术的不断发展，大功率超声波设备的问世，超声波的物理化学效应逐渐成为人们的研究热点。20世纪90年代以来，国内外学者纷纷致力于超声波降解有机物的研究，开始将超声波应用于控制水污染，尤其是治理废水中难以降解的有毒有机污染物，结果表明，超声波对污染水体的降解机理是声空化效应及由空化产生的增强化学反应的活性自由基的作用。李书光等在超声波处理石油污水的实验中探讨了时间、功率、pH值和温度的影响。

另外，徐有生等取得专利并大力推广的微波能水处理技术，也开始应用于含油污水的治理。

2.1.4 生物法

当前的生物法主要用于有机废水的处理，其工艺过程就是通过各种生物细菌的繁衍和生长将有机物进行降解或消化，例如，利用专有细菌的生物催化作用，可以使有机物发生生化反应而生成其他稳定物质，或将有机物作为细菌生长繁衍的饲料，同时将有机物转变为稳定的无机物，从而达到净化污水的目的。例如通常所讲的活性污泥法—厌氧法和好氧法。

生物法去除的污染污主要是有机物，去除的污染指标主要有COD、BOD、NH3-N和P，现将生物法去除以上污染指标的作用和效果作以下分析： 2.1.4.1 BOD的去除

一般认为，组成废水中BOD5的物质是可溶性或小分子有机物，从化学和生物学角度来看，是比较容易氧化分解的一类有机物质。其去除方法有化学法和生物法，如化学氧化法中的折点加氯法、臭氧氧化法、二氧化氯法等，生物法中的好氧生物法—即活性污泥法。

活性污泥法是目前废水处理中应用最广泛的好氧生物处理技术，近几十年来，其生物反应和净化机理的研究已经取得了长足的发展，工艺流程渐趋成熟、合理，很适合大规模、浓度高的废水处理，选择活性污泥法作为废水的处理方法已成为大家的共识。

污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附和代谢作用，然后对污泥与水进行分

10 · 离完成的。活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。这也就是污水中BOD5的降解过程。在这种合成代谢与分解代谢过程中，溶解性有机物（例如低分子有机酸等易降解有机物）直接进入细胞内部被利用，而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用，如：

原生质（微生物） 剩余污泥（C5H7NO2） 有机物+O2+微生物 中间产物 CO2、H2O、NH3、SO42-、PO43-+能

废水生物处理过程示意图

由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质，因此可以使处理水中的残余BOD5浓度降得很低。 但对于不溶性有机物质如：油脂、淀粉、蛋白质等物质，采用活性污泥法就不能完全有效的将其去除，要想达到更高的出水要求，必须用化学氧化法。

由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中溶解性有机物的降解非常有效，并且代谢产物是无害的稳定物质，对非溶解性有机物的降解作用就大打折扣，因此，在污水处理系统中往往把厌氧水解酸化作为好氧处理工艺的预处理，以便将复杂的大分子有机物分解为好氧菌可以接受的小分子有机酸类物质，使好氧菌能彻底降解废水中的有机物（COD）。

在生物法处理工艺中，好氧工艺在去除BOD方面是不可代替的方法。但具体选择生物法或化学法，要根据处理水的量和排出水的要求来决定。 2.1.4.2 COD的去除

污水中的CODCr是废水生物好氧量的一个定义性指标，实际上，即使不容易生物降解的有机物如各种油脂类、蛋白质、复杂有机物和高分子碳水化合物，使用重铬酸钾也能将其氧化，因此，我们通常所说的CODCr是易生物降解和难生物降解的COD总合。其去除方法同样有化学法和生物法，如化学氧化法中的折

11 · 点加氯法、臭氧氧化法、二氧化氯法等，生物法中的厌氧生物处理法可以将活性污泥法难降解的有机物分解，然后再进行活性污泥法处理，由于餐饮垃圾废水中普遍含有的是可生化有机物（通过厌氧和好氧降解），因此，本章节就生物法各种工艺作一技术性对比。

废水中CODCr包括溶解性有机物和难溶性有机物的氧化需氧量，其中，难溶性有机物不容易生化处理，一般认为，BOD5/CODCr ＜ 0.25不宜采用生物处理工艺；BOD5/CODcr＞0.3可以生化；BOD5/CODCr ＞0.45的污水可生化性较好。BOD5/CODCr指标是判别污水可生化性最简单、直接、也最为常见的方法。但以上提及的各种油脂类、蛋白质、复杂有机物和高分子碳水化合物等在适宜的环境下，专性微生物能够将其分解，即通常所说的水解酸化，然后在好氧环境中，好氧菌发挥其优势，将已经分解为小分子的有机物降解，从而将废水中的CODCr基本去处。

具体生化过程如下图所示：

代谢产物 + 能量 H2O、CO2、NH 污水中的有机物 +O2 CxHyOz 内源呼吸 代谢产物 + 能量 H2O、CO2、NH3 合成细胞物质+ O2 C5H7NO2 内源呼吸残留

微生物对有机物的分解代谢和合成代谢及其产物示意图

从微生物的作用机理来讲，生化处理工艺可大致分为两类，即好氧工艺和厌氧工艺。

一、好氧生物处理

好氧工艺主要是一种在提供游离氧的环境下，以好氧微生物为主，使有机物降解、稳定的无害化处理方法。废水中存在的各种有机物，主要以胶体态、溶解态的有机物为主，作为微生物的营养源，这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化的要求，

12 ·

以便进一步回到自然环境或妥善处理。

好氧工艺主要有活性污泥法及其变种如：常规活性污泥法、续批式活性污泥法（SBR）、好氧塘、氧化沟、生物滤池法、生物接触氧化法、生物转盘等，近年来又出现了活性污泥强化工艺---MBR。用活性污泥法、氧化沟、曝气稳定塘、生物转盘、生物接触氧化法、MBR等好氧法处理高浓度有机废水都有成功的经验，好氧处理可有效地降低BOD5、CODCr和氨氮，还可以去除铁、锰等金属离子。

1、常规活性污泥法

活性污泥法因其运行费用低、效率高而得到了广泛的应用。美国和德国的几个活性污泥法废水处理厂的运行结果表明，通过提高污泥浓度来降低污泥有机负荷，活性污泥法可以获得令人满意的处理效果。

例如美国宾州Fall Township废水处理厂，其垃圾渗滤液进水的CODCr为6000～21000mg/l，BOD5为3000～13000mg/l，氨氮为200～2000mg/l，活性污泥池的污泥浓度(MLVSS)为6000～12000mg/l，是一般活性污泥法污泥浓度的3～6倍。在容积负荷为1.87KgBOD5/m3?d时，F/M为0.15～0.31KgBOD5/ kgMLVSS?d，BOD5的去除率为97％。该厂的运行数据说明，只要适当提高活性污泥法浓度，使F/M在0.03～0.3l KgBOD5/kgMLVSS?d之间（不宜再高），采用活性污泥法能够有效地处理高浓度的有机废水。

2、缺氧－好氧活性污泥法

缺氧—好氧活性污泥法（SBR、氧化沟）等工艺，因其具有能维持较高运转负荷，耗时短等特点，比常规活性污泥法更有效。最终出水的平均CODCr、BOD5分别从原来的4000～13000mg/l、1600～11000mg/l降低到CODCr＜300mg/l、BOD5＜50mg/l。总去除率分别为CODCr96.4％、BOD599.6％。

缺氧—好氧活性污泥法处理废水中的磷和氮也优于其它生物法。磷的平均去除率为90.5％；氮的平均去除率为67.5％。缺氧—好氧有效地解决了其它生物处理方法中经常出现的NH3-N、NHX-N含量过高对好氧段的抑制问题。

3、曝气稳定塘

与活性污泥法相比，曝气稳定塘体积大，有机负荷低，尽管降解进度较慢，但由于其工程简单，在土地资源丰富的地区，是最省钱的好氧生物处理方法。美国、加拿大、英国、澳大利亚和德国的小试、中试及生产规模的研究都表明，采

13 · 用曝气稳定塘能获得较好的处理效果。

4、生物膜法

与活性污泥法相比，生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷的优点，而且生物膜上能生长世代时间较长的微生物，如硝化菌之类。但是生物膜法只能处理与城市废水性质相近的废水，对于有机物、氨氮较高的高浓度有机废水，此方法还有待研究。

5、曝气生物滤池(BAF)

曝气生物滤池又称淹没式曝气生物滤池，是在20世纪70年代末80年代初出现欧洲的一种膜法处理工艺。当时，欧洲各国出台了更严格的出水排放标准，增加了控制出水氮、磷含量的指标。而大城市中，越来越多的污水处理厂建在城区附近，甚至成为市区的一部分。这种出于经济考虑的新趋势，给污水处理技术的选择带来了困难。在这种情况下，BAF脱颖而出。该技术最初是用在污水处理的二级处理以后，由于其良好的处理性能，应用范围不断扩大。与传统的活性污泥相比，BAF活性微生物的浓度要高得多。由于反应范围体积小，且不需二沉池，其占地面积仅为活性污泥法的1/3，此外，还具有臭气少、具有模块化结构和便于自控制等优点。

6、接触氧化工艺

生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，相当于在曝气池中添加填料，使填料表面长满各种生物膜，生物膜的实质是使细菌和真菌微生物和原生动物、后生动物类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁衍，并在其上面形成一种膜状生物污泥—生物膜，废水和生物膜接触，在生物膜的作用下，同时在废水中存在一定数量的悬浮状态的活性污泥和脱落的生物膜，废水得以净化。

生物膜随着微生物的不断增长逐渐加厚，当O2因外层好氧菌的消耗而难以渗入到内层时，在生物膜内部形成厌氧层，厌氧代谢产生CO2、H2S、CH4、NH3等气体，使生物膜的黏附力下降，在水力的冲刷力和剪切力作用下生物膜成片脱落，裸露的填料表面又重新挂膜，脱膜和挂膜始终形成动态平衡，使生物膜不断得到更新，始终具有活力。

接触氧化的另一个特点是污泥龄长，填料上生长着大量的硝化菌和丝状菌，硝化效果好而不产生污泥膨胀，且由于生物反应进行的彻底，污泥的泥龄长等特

14 · 点，使得剩余污泥量小于其他处理方法。

7、MBR处理工艺

MBR处理工艺是近年来发展起来的一种利用好氧生物处理技术和膜分离技术的有机结合体，它处分利用了膜分离技术的优势，在反应池中有效的将水和悬浮物分离，极大的提高了好氧系统的污泥（微生物）量，在水力停留时间（HRT）不变的情况下，提高微生物（活性污泥）的停留时间（SRT），在没有提高污泥负荷的前提下，较大程度的提高了容积负荷，从而使好氧系统的生物降解能力大大提高，提高了处理装置的抗冲击能力，特别在处理高浓度有机废水方面显现出了独特的技术优势。 二、厌氧生物处理

厌氧生物处理技术也是生化处理的一种方式，可利用的价值不在于其最终能够降解多少有机物，而在于它能够将大分子、复杂的、大分子量的碳水有机物分解为好氧污泥可以降解的小分子物质，对于浓度不高而其中有机物结构复杂、难以生化的废水，处理的目的不是降解COD，而是提高可生化性，即提高BOD/COD。

有目的地运用厌氧生物处理已有近百年的历史，近30年来，随着微生物学、生物化学等学科的发展和工程实践的积累，新的厌氧工艺被不断开发出来，新工艺克服了传统工艺的单位COD水力停留时间长、有机负荷低等缺点，使厌氧工艺在理论和实践上有了很大进步，在处理高浓度有机废水方面取得了良好效果。

厌氧生物处理有许多优点，最主要的是能耗低，操作简单，因此投资及运行费用低廉，而且由于产生的剩余污泥量少，所需的营养物质也少。

厌氧处理一般分为四个阶段：

第一阶段------水解阶段 第二阶段------酸化阶段 第三阶段------酸性衰退阶段 第四阶段------甲烷化阶段

在水解阶段，固体物质降解为溶解性的物质，大分子物质降解为小分子物质；产酸阶段（酸化阶段），碳水化合物降解为脂肪酸，主要是醋酸、丁酸和丙酸，水解和产酸进行得较快，难于把它们分开，此阶段的主要微生物是水解—产酸菌；第三阶段是酸性衰退，有机酸和溶解的含氮化合物分解成氮、胺和少量的CO2、N2、CH4、H2，在此阶段中，由于产氮细菌的活动使氨态氮浓度增加，氧

15 · 化还原势降低，pH值上升，pH值的变化为甲烷创造了适宜的条件，酸性衰退阶段的副产物还有H2S、吲哚、粪臭素、和硫醇等。由此可见，使厌氧发酵带有不良气味的过程发生在第三阶段；第四阶段是由甲烷菌把有机酸转化为沼气。酸性衰退和产甲烷阶段较难控制，且容易受到环境中有毒物质的影响。

20世纪70年代以来，世界各国将开发新能源与发展高效节能的废水处理工艺相结合，涌现出一批废以提高厌氧微生物浓度和停留时间（SRT）、缩短水力停留时间（HRT）为代表的新型反应器，即所谓的第二代废水厌氧处理反应器。其中典型的代表有：上流式厌氧污泥床反应器（UASB），厌氧附着膜膨胀床（AAFEB），厌氧生物滤池（AF）等，第二代厌氧反应器具有相当高的有机负荷和水力负荷，在低温和冲击负荷、存在抑制物等不利条件下仍具有很高的稳定性。水的厌氧生物处理，可行的方法有：厌氧接触法、厌氧生物滤池、厌氧塘、升流式厌氧污泥床、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘、厌氧挡板（折板）式反应器、复合厌氧法、两相厌氧法等，其中研究开发得最多的是升流式厌氧污泥床、厌氧生物滤池等，现分别论述如下：

1、升流式厌氧污泥床

目前发展得最快、建造的装置数目最多的厌氧处理系统是荷兰的Lettinga等人发明的升流式厌氧污泥床(简称UASB)反应器，这项技术是荷兰农业大学在1974～1978年开发的。升流式厌氧污泥床反应器具有构造简单、处理能力大、处理效果好、投资少等优点，因此迅速风靡世界，广泛应用于糖厂、酒精厂、造纸厂、乳品厂以及屠宰厂等，处理效果相当令人满意。UASB反应器近年来的迅速发展，是因为它与传统的厌氧和好氧工艺相比，具有以下优点：

① 成本低

UASB工艺简单、反应器体积小、造价便宜、运行中不但能耗小于好氧工艺、且可产生大量的生物气能源，UASB工艺在处理废水时很少或不添加化学药品，且只产生极少的沉降性能良好、容易脱水的剩余污泥，从而大大节省了污泥处理所需的费用。由于成本低，该工艺特别适合于发展中国家，以解决资金短缺与环境保护之间的矛盾。联合国与荷兰政府合办的国际农业中心已为此举办了数届国际低成本废水处理技术展览向发展中国家推广这一技术。

② 处理效率高

UASB反应器污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20～30g/l；容积负荷

16 · 率高，在中温发酵条件下，一般可达10KgCODCr/m3/d左右，甚至能够高达15～40KgCODCr/m3/d，污水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需用地大大缩小。

③ 反应器体积小

UASB反应器为高速厌氧反应器，单位容积负荷高，所以反应器体积相对较小，占地较少。

④ 操作方便

UASB反应器内的厌氧颗粒污泥可以在停机或放置在环境中，不加任何措施保存一年以上，不丧失其活性和沉降性能。因此，停机后，再次启动很容易。

对于本工程来讲，UASB反应器的主要缺陷为：

① UASB工艺的稳定性和高效性在很大程度上取决于UASB反应器内能否生成大量具有优良沉降性能和很高产甲烷活性的污泥，特别是颗粒状污泥，否则，效率将大大降低。

② 和普通的厌氧处理工艺相比，UASB进水中所允许的难生物降解的有机物不宜过多。

但本工程拟处理的废水为餐饮垃圾废水，BOD5/CODCr较高，很容易生化，再加上合理的污泥操作，极易形成沉降性能良好和高活性甲烷菌的污泥，达到预期效果。

2、厌氧生物滤池

厌氧生物滤池（Anaerobic Biological Filtration Process，简称AF）作为厌氧生物膜法的代表性工艺，是世界上使用最早的废水厌氧生物处理技术之一。

厌氧生物滤池是一种将过滤和固定膜生物转化过程相结合的系统，废水流经填料时，废水中的悬浮物被捕集、积累，最终依靠重力的作用沉降到池底；大量的细菌及较高级的微生物可在填料表面附着生长，形成生物膜。

生物膜在填料表面的形成及生长是有机物在水相中多种生物化学作用的过程。水相中有机物分子与微生物，首先经过传输及黏附或吸附在填料表面；再则细菌附着在填料表面，第一步细菌的细胞由静电引力及范德华引力的作用，很快接近填料表面；第二步由聚合架桥及空间分子的相互作用，细胞膜开始黏附在填料表面。这个过程比较慢，生物膜的逐渐成长是微生物新陈代谢的过程。老化的生物膜可以自动脱落，可以受到水流的剪力作用而分离。

17 ·

厌氧滤池具有如下特点：

① 由于厌氧微生物在厌氧生物滤池中以附着于载体表面形成生物膜和截留在填料空隙间的形态存在，可以积累大量的厌氧活性生物体，以保持高的微生物浓度，因此去除有机物的能力很高。

② 由于有较长的固体停留时间，因此生成的剩余污泥量少。据有关资料报道，生产性AF在600d的运行中没有废弃污泥。不需要专设泥水分离设施，且出水SS较低。

③ 厌氧生物滤池由于生物膜附着生长，故承受冲击负荷的能力较强，冲击负荷过去后能很快自动恢复正常的工作。 ④ 由于采用了固定膜技术，废水进入反应器内，逐渐被细菌水解酸化，转化为乙酸和甲烷，废水组成在不同反应器高度逐渐变化，微生物的种群的分布也呈现规律性。在底部（进水处），发酵菌和产酸菌占很大比重，随反应器的升高。产甲烷菌逐渐增多并占主导地位。

⑤ 无需搅拌和回流设施，整个工艺能耗低，系统运行稳定，运行管理简便。

与其它各类厌氧处理方法相比，由于生物膜的存在，厌氧滤池去除难生物降解有机物的能力相对较强，出水水质相对较好。

但厌氧滤池也有如下缺点：

① 对高浓度高氨氮有机废水来讲，厌氧滤池的容积负荷大大低于UASB反应器，因此为达到满意的处理效果，厌氧滤池的水力停留时间需很长。

② 厌氧滤池填料的成本较高，甚至会高于滤池池体的成本。 ③ 厌氧滤池最大的缺点是不适宜处理悬浮物含量高的废水。 2.1.4.3 NH4+-N的去除

大量含氮的有机工业废水排入天然水体将恶化水体质量，影响渔业发展、危害人体健康。废水中氮污染的主要危害有：①氨氮消耗水体中的溶解氧，氨氮随废水排入水体后，可在硝化细菌作用下被氧化为硝酸盐，氧化每毫克的NH4+-N，要消耗水体的溶解氧4.57mg。②氨氮会与氯作用生成氯胺，并氧化成氮，当以含有较高浓度氨氮的水体作水源，或对含氨氮量较高的废水处理厂出水进行消毒时，要增加氯消耗量。③无机氮化合物对人和生物有毒害作用，氨氮会影响鱼

18 · 鳃的氧传递，浓度较高时甚至使鱼类死亡。硝酸盐和亚硝酸盐有可能转化为亚硝胺，而亚硝胺是致癌、致变和致畸物质，对人体有潜在威胁。④加速水体的富营养氧化过程，水体富营养化后，藻类的迅速繁殖将降低水的质量，主要表现为：影响给水处理，造成处理设施（如滤池）易被堵塞，缩短了冲洗周期，增加水处理费用；造成水体水流变缓，水深变浅，最终导致水体消亡；由于藻类的代谢，使水具有色和气味，影响感观；蓝绿藻产生的毒物危害鱼和家畜；由于藻类的腐烂引起溶解氧的大量消耗等等。因此，含氮废水必须进行处理后排放。

中等浓度的氨氮废水的主要处理方法有空气吹脱法、化学处理法中的折点加氯法、选择性离子交换法、生物脱氮法、电渗析和反渗透等六种方法，其中电渗析和反渗透方法由于处理成本很高，除特殊情况外，很少使用。

生物脱氮法是废水中的含氮有机物在生物处理过程中被异养型微生物氧化分解，转化为氨氮，然后由自养型硝化细菌将其转化为亚硝态氮和硝态氮，最后再由反硝化细菌将亚硝态氮和硝态氮转化为气态氮，从而达到脱氮的目的。生物脱氮工艺具有多种形式，其中工程上常见的A/O法脱氮工艺流程。

生物脱氮主要优点有： ①脱氮效果较好； ②处理费用低； ③温度适用范围较广； ④同时可去除部分的磷； ⑤无二次污染。 主要缺点有：

①对废水中的毒物比较敏感；

②某些生物脱氮工艺操作管理较为复杂。

环境因素对硝化反应和反硝化反应的影响是不相同的，描述如下： ①温度

温度对硝化菌的比增长速率及硝化速率有着重要影响。硝化反应的适宜温度范围为30～35℃，此时硝化菌的比增长速率最大；在5～35℃的范围内，反应速率随温度升高而加快。当温度低于15℃，硝化速率明显下降；温度低于5℃时，硝化菌的生命活动几乎停止。对于同时去除有机物和进行硝化反应的系统，温度低于15℃即发现硝化速率迅速降低。低温对硝化菌的抑制更为强烈，因此在

19 · 12～14℃时常会出现亚硝酸盐的积累。

反硝化反应可在5～27℃范围内进行，当温度达3℃时，反硝化反应将完全停止。

②溶解氧

水中溶解氧浓度对硝化菌的增殖和氧化反应存在着明显的影响，水中溶解氧浓度降低，硝化菌的增长速率和硝化率也随之降低。研究表明，亚硝酸菌对溶解氧的忍耐能力大于硝酸菌。据报道，在水中溶解氧浓度为0.5mg/L时，亚硝酸菌仍能正常活动，而硝酸菌慢被抑制，从而使系统内的亚硝酸盐浓度产生积累。

值得注意的是，在活性污泥絮体以及生物膜的内部存在着氧的浓度梯度，因此，在活性污泥和生物膜法生物硝化系统中，尽管混合液中的溶解氮浓度可能较高，但絮体或生物膜内部溶解氧的浓度由于扩散受阻，可能已达到限制其增长和进行硝化的浓度。因此，在实际硝化系统中，需要维持溶解氧的浓度应由反应器内形成的絮体大小、生物膜厚以及相应的混合强度来决定。絮体越大或生物膜越厚，混合强度小，则扩散能力越差，相应地混合液所需维持的溶解氧浓度就必须越高，否则硝化过程将受到抑制。一般认为在活性污泥法硝化系统中，要维持正常的硝化效果，混合液溶解氧浓度应大于2.0mg/l；而在生物膜法硝化系统中，由于其混合条件差，溶解氧浓度应大于3.0mg/l。同时，一般认为溶解氧浓度为0.5～0.7mg/l是硝化菌可忍受的极限。

溶解氧对反硝化反应亦有很大影响，主要由于氧会同硝酸盐竞争电子供体，且会抑制硝酸菌还原酶的合成及其活性，一般认为系统中溶解氧应保持在0.5mg/l以下，才能保持反硝化反应的正常进行，但生物膜系统中氧的传递阻力较大，可以容许较大的溶解氧浓度。

③pH值

硝化菌对pH值的适应范围较宽，其最佳pH值范围为8.0～8.4，亚硝酸的最大硝化速率发生PH值为8～9时；硝酸菌的最大硝化速率发生在PH值为6.5～7.5时。pH值向酸性和碱性方向移动，硝化速率即下降。pH值低于6.0和高于9.6时，硝化反应将停止进行。

另一方面，由于硝化过程本身放出H+，如果系统本身的缓冲能力较低，则随着硝化过程的进行，如果废水本身的碱度消耗殆尽，pH值将下降到很不利的水平，甚至导致硝化过程完全终止。

20 · 反硝化菌反应碱度的反应，反硝化菌的适宜PH值为6.5～7.5，不适宜的PH值会影响反硝化菌的生长速率和反硝化酶的活性。

④抑制物质

某些有机物和大多数重金属离子及其复合阴离子对硝化菌具有抑制作用。 由于硝化过程是亚硝酸菌和硝酸菌两大菌群协同作用的过程，其中任何一种菌群被抑制。硝化过程将不能正常进行。很明显，如果亚硝酸菌被抑制，硝化过程将完全终止；如果硝酸菌受到抑制，则系统内将发生亚硝酸根的积累。

⑤污泥泥龄

为使硝化菌能在连续流的反应系统中存活并维持一定数量，微生物的反应器中的停留时间即污泥龄θc应大于硝化菌的最小世代期，硝化菌的最小世代期即其最大比增长速率的倒数。一般应取系统的污泥龄为硝化菌最小代期的两倍以上，并不小于3-5d，为保证一年四季度有充分的硝化反应，污泥龄应大于10d。

⑥碳源

反硝化过程需要提供足够的碳源，反硝化速率除与环境因素有关外，还受碳源种类的影响。如果废水中有充足的有机物碳源，可以直接用作反硝化的碳源。一般认为，当废水的BOD5/TN即C/N大于2.86时，可认为碳源充足，反硝化正常，不需投加外碳源。反之则应投加甲醇或其他易降解的有机物作为外加碳源。 2.1.4.4生物除磷脱氮

近年来，常用的生物除磷脱氮工艺主要有三类：第一类为按空间进行分割的连续流活性污泥法；第二类为按时间进行分割的间歇式活性污泥法；第三类为前两类的不同组合。

一、按空间分割的连续流活性污泥法

按空间分割的连续流活性污泥法是指各种功能在不同的空间（不同的池子）内完成。目前，较成熟的工艺有：A2/O法、氧化沟法和AB法。

1、A2/O法

A2/O法即厌氧、缺氧、好氧活性污泥法。污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去除。

该工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺，在厌氧（缺氧）、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，SVI值一般小于100，有利于

21 · 处理后污水与污泥的分离，运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌，运行费用低。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微物菌群的繁殖生长，因此脱氮除磷效果好，但对BOD5/TN比值敏感，为了解决回流污泥中过多的硝酸盐对厌氧放磷的影响，产生了UCT工艺。

与A2/O法相比，UCT工艺不同之处在于污泥先回流至缺氧池，而不是厌氧池，再将缺氧池部分混合液回流至厌氧池，从而减少了回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，并且增加了厌氧段有机物的利用率。

2、氧化沟法

氧化沟工艺是五十年代初期发展起来的一种污水处理工艺形式，因其构造简单、易于维护管理，很快得到广泛应用。到目前为止已发展成为多种形式，主要有：Carrousel循环折流型、Passveer单沟型、Orbal同心圆型、D型双沟式和T型三沟式等。

传统的Carrousel型和Passveer单沟型氧化沟不具备除磷脱氮功能，但是在Carrousel氧化沟前增设厌氧池，在沟体内增设缺氧区，形成改良型氧化沟，便具备生物除磷脱氮功能。

氧化沟池型具有独特之处，兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系统，但氧化沟如采用机械表面曝气，水深不宜过大，充氧动力效率低，能耗较高，占地面积较大。

Orbal氧化沟，即“0、1、2”工艺，由外到内分别形成厌氧、缺氧和好氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟（好氧区）到中沟（缺氧区）之间没有回流设施，所以总的脱氮效较差。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免地会带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。

D型氧化沟为双沟交替工作式氧化沟，由池容完全相同的两个氧化沟组成，两沟串联运行，交替地作为曝气池和沉淀池，不单独设二沉池。为了达到脱氮目的，在D型氧化沟的基础上又发展了半交替工作式的DE型氧化沟。该沟设有独立的二沉池和回流污泥系统，两沟交替进行硝化和反硝化。D型氧化沟的缺点主要是曝气设备利用率低、池容积利用率低。

T型三沟式氧化沟集缺氧、好氧和沉淀于一体，两条边沟效替进行反应和沉淀，无需单独的二沉池和污泥回流，流程简洁，具有生物脱氮功能。由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差，而且由于交替运行，总的容积利用率低，约

22 ·

为55%，设备总数量多，利用率低。

T型三沟式氧化沟实际上已经演变成间歇性活性污泥法。

近些年来，为了防止水体的富营养化，对污水处理厂出水中氮、磷指标要求提高。为了强化除磷脱氮效果，在氧化沟前面增加厌氧段，可取到较好的除磷脱氮效果，这种改良型氧化沟应运而生。

3、AB法

AB法是一种生物吸附——降解两段活性污泥法，A段负荷高，曝气时间短，仅0.5h左右，污泥负荷高达2~6㎏BOD5/㎏MLSS.d，B段污泥负荷较低，为0.15~0.30㎏BOD5/㎏MLSSd。该法对有机物、氮和磷都有一定的去除率。 二、按时间分割的间歇式活性污泥法

按时间分割的间歇式活性污泥法就是序批式活性污泥法，又称间歇式活性污泥法，近几年来，已发展多种改良型，主要有：传统SBR法、ICEAS法、CASS法、Unitank法。

1、传统SBR工艺

传统SBR工艺，也称经典SBR，在同一容器中进水时形成厌氧（此时不曝气）、缺氧，而后停止进水，开始曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀，再加上撇水器出水，完成一个程序。它不需要回流污泥，也无专门厌氧、缺氧、好氧区，而是在同一容器中，分时段实行搅拌、曝气、沉绽，形成时间上的厌氧、缺氧、好氧过程。但其总容积利用率低，一般小于50%，适用于污水量较小场合。

2、ICEAS工艺

ICEAS 间歇式循环延时曝气活性污泥法（Intermittent Cyclic Extended Activated Sludge）是80年代初在澳大利亚发展起来的变型SBR，与传统的SBR相比，ICEAS最大的特点在于增加了一个预反应区且连续进水（沉淀期和排水期仍保持进水），间歇排水，没有明显标志的反应阶段和休闲阶段。其进水、反应、沉淀、出水和待机在一座池子中完成，常用四座池子组成一组，轮流运转，一池一池的间歇处理，ICEAS法可在一组池中完成脱氮、去除BOD5全过程。这种系统在处理市政污水和工业废水方面比一般系统费用更省、出水效果更好。但由于ICEAS强调延时曝气，污泥负荷低，因此工程投资大，在推广应用上受到很大限制，同时由于进水贯穿整个循环的每个阶段，也影响其出水水质。

23 ·

3、CASS、CAST工艺

CASS循环式活性污泥系统（Cyclin Activated Sludge System）是Goronszy教授在ICEAS的基础上开发出来的。与ICEAS相比，预反应区改为容积小、设计更加优化合理的生物选择器，且将主反应区中部剩余污泥回流到选择器，从而有利于系统中絮凝性细菌的生长，并可以提高活性污泥活性，使期快速地去除废水中溶解性易降解基质，进一步有效抑制丝状菌的生长和繁殖，具有较高的脱氮除磷效果，自动化程度高，操作简单，布置紧凑，占地少，分期建设和扩建方便。

在CASS工艺基础上，Goronszy教授又提出了CAST工艺，其结构更简单，特点是取消了预曝气区，运行上沉淀阶段不进水。处理效果与CASS相似，但池容比CASS大，耐冲击负荷不如CASS工艺。

2.2 污水处理工艺选择

综上所述，含油废水处理方法较多，各有优缺点(见下表)

含油污水主要处理方法比较

方法名称 重力分离法 粗粒化法 过滤法 吸附法 气浮法 膜分离法 混凝沉淀法 超声波法 生物法 本垃圾处理工程的生产废水

适用范围 SS、浮油及分散油 SS、分散油及乳化油 SS、分散油及乳化油 SS、溶解油 SS\\乳化油及分散油 SS、乳化油及溶解油 SS及乳化油 分散油及乳化油 各类有机物及溶解油 去除粒径/μm >60 >10 >10 10 >10 <60 >10 >10 主要优缺点 效果稳定，运行费用低，处理量大；占地面积大 设备小，操作简便；易堵，有表面活性剂时效果差 水质好，设备投资少，无浮渣；滤床要反复冲洗 水质好，设备占地少；投资高，吸附剂再生困难 效果好，工艺成熟；占地大，药剂用量大，有浮渣 出水水质好，设备简单；膜清洗困难，运行成本高 效果好；占地大，药剂用量大，污泥难处理 分离效果好；装置价格高，难于大规模处理 处理效果好，无二次污染，费用低；占地大 COD达65000mg/l，BOD为34000mg/l，其中：动

植物油脂含量高达2500mg/l、其他含蛋白质等物质的悬浮物含量达15000mg/l左

24 · 右。从基本组成看，不溶物(油脂和SS)含量达17500mg/l，它们是废水COD的主要来源之一，而通过物化处理，可将它们大部分去除，将大大减少COD值，减轻生物负荷；另一方面，BOD/COD比值达0.5左右，可生化性好，通过合适的生物处理工艺完全可以有效的将COD去除，同时，氨氮也得以减量。通过以上章节的技术性分析和对比可知，这些污染物不论采取物理化学法还是采用生物法都可以有效的去除，但本工程排放水量小（100t/d），污染物指标高，且不溶性COD含量高，物化处理显得尤为重要，生物处理又必不可少。通过对一次性投资成本、运行及维护费用的分析，本工程处理工艺决定采用：强化物化+生物处理组合工艺。

2.2.1 工艺流程确定的依据 2.2.1.1餐饮垃圾废水处理工艺分析

餐饮垃圾废水中含有大量的动植物油脂、淀粉、蛋白质、各种氨基酸等短、中、长链有机碳水化合物，在这些种类各异的有机物中，中短链碳水化合物容易好氧降解，适合于好氧生物处理工艺，但类似酪蛋白、乳清蛋白等长链高蛋白类、支链氨基酸等大分子量碳水化合物，好氧微生物并不能将其很好的消化分解，为解决这一制约瓶颈，除物化处理方法外，首选的生物处理工艺是厌氧水解酸化工艺。在厌氧环境中，蛋白水解酶等专性厌氧菌以长链高分子有机物为碳源，经过水解、酸化、产乙酸、甲烷化四个阶段，最终实现了降解中小碳水有机物，分解长链高分子有机物的目的，为后续的好氧处理奠定了基础。具体降解产甲烷的过程如下：

水解 产酸细菌 细菌细胞 产甲烷细菌 不溶性有机物 可溶性有机物 有机酸、乙醇 细胞细菌

胞外酶 胞内酶 H2+CO2 H2+CO2 其他产物 胞内酶

有机物降解路线图

废水通过厌氧处理后，长链高分子碳水化合物被分解成小分子的碳水化合物，很适合活性污泥处理工艺的环境条件，因此，后续的处理工艺选择好氧生物

25 · 处理。建议采用上流式厌氧污泥床（Upflow Anaerobic Sludge Blanket,简写UASB）+ 改良型的选择性活性污泥法（Selector Activated Sludge System,简写SASS）作为主体工艺。

采用厌氧技术具有较好的处理效果，能耗低、运行成本低，并可回收部分沼气，由于甲烷菌的世代时间长于好氧菌，因此，产生的污泥量（厌氧菌新陈代谢产生的剩余污泥）少，厌氧工艺拟采用国内成熟的上流式厌氧污泥床（Upflow Anaerobic Sludge Blanket,简写UASB），UASB反应器的突出优点是处理能力大，效果好，运行性能稳定。

综合餐饮垃圾废水的性质和以上几种工艺的处理效果，经过筛选，本设计决定选用强化物化+生物处理工艺。其中：强化物化采用隔油沉淀+混凝气浮工艺；生物处理工艺采用目前国内比较流行的UASB厌氧反应器+生物选择性SASS法组合工艺。作为本污水处理厂主体工艺。 1、 选择隔油沉淀+混凝气浮的理由 通过以上物化处理方法的比较，本污水处理工程的前处理工段决定采用隔油沉淀+混凝气浮工艺方法，理由为：

1）、原水SS含量大、动物油脂含量高，采用物化处理可以大大降低SS和油脂的含量，充分降低废水中的COD，减轻后续生化处理的负荷。 2）、隔油沉淀法流程简单，投资小，操作方便，且截留效果尚可。 3）、絮凝气浮工艺效率高，能有效去除SS甚至可溶性盐类和乳化油脂。 2、 选择UASB的主要优势

1） UASB内污泥浓度高，平均污泥浓度为20－40gVSS/1；

2）有机负荷高，水力停留时间短，采用中温发酵时，容积负荷一般为4- 10kgCOD/m3·d左右；

3）无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生沼气的上升运动，使污泥床上部的污 泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动； 4）污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题； 5）UASB安装了运行稳定、分离效果好的产品----三相分离器；

6）不设沉淀池，沉淀区分离出来的污泥靠自身重力重新回到污泥床反应区 内，可以不设污泥回流设备。 3、 选择接触氧化的主要优势

26 · 好氧处理工艺采用改良型的选择性活性污泥法（Selector Activated Sludge System,简写SASS），即在好氧的前部增设生物选择器，在中段增设缺氧区，污泥回流至生物选择器，废水在此进入，此处活性污泥高，有机基质高，污泥负荷高，使进水和回流污泥在此进行充分的接触混合，充分利用耗氧菌在缺氧条件下争夺基质的特性，污水中溶解性的有机物（即生物的营养物质）通过酶反应机理迅速降解，同时可有效的防止活性污泥膨胀（丝状菌的大量增殖），提高系统运行的稳定性。同时，SASS池中段可达到脱氮除磷的效果，利用选择区的厌氧条件，聚磷菌将有机物同化储存在体内，释放出积储的磷酸盐，然后在好氧条件下大量吸收积储溶解性的磷，合成ATP和聚磷酸盐，达到除磷效果。 2.2.2工艺流程的确定

本污水处理工程决定采用“强化物化处理工艺+UASB厌氧反应器+生物选择性接触氧化池”组合工艺作为本污水处理厂主体工艺。工艺流程简图见图2-1。

1、 工艺流程简图

餐饮垃圾废水

格栅渠 27 ·

格栅 浮油回收 调节池 浮渣回收 泵 絮凝气浮池 中间水池 泵 UASB 厌氧反应器 罗茨鼓风机 接触氧化反应池 二沉池 清水池 受纳水体 沼气 安全水封 泵 隔油池 集水井 高空排放火炬 燃烧器 图2-1：废水处理系统工艺

2、工艺流程简单描述

28 · 餐饮垃圾废水收集汇合经格栅拦截体积较大的悬浮物后，进入集水井，经一级污水提升泵加压后相继通过隔油沉降罐、斜板隔油池，去除部分悬浮物和油脂后，靠重力流入调节池，然后再经二级污水提升泵提升，经静态管道混合器与NaOH、PAC或PFS、PAM充分混合后，进入气浮池，进一步去除悬浮物和水中油脂后，进入中间水池，同时，200%回流水注入中间水池，进一步稀释废水中的COD，为进入UASB创造条件。

经过以上强化物化处理后的废水，由三级污水提升泵加压至UASB厌氧反应器，经大阻力配水系统进入厌氧反应器的主反应区，废水经水解酸化并部分甲烷化，甲烷经特制的三相分离器分离收集后高空燃烧排放或作它用。

UASB厌氧反应器出水靠重力流进入SASS反应池的生物选择区，经一段时间的适应性停留后进入SASS反应池的主反应区，同时鼓入空气，提供好氧污泥的需氧量，然后经过中间缺氧区的停留后，再次进入第二主反应区进行曝气，经生物处理后进入二次沉淀池，泥水分离后上清液进入清水池，清水由回流水泵200%回流至中间水池，充分稀释即将进入UASB的污水，其他处理后达标水或回用或外排。

2.2.3污泥处理工艺

2.2.3.1处理过程中的剩余污泥

污水在处理过程中产生了大量的污泥和含油浮渣，其中，经已经沉降下来的污泥，进入蛋白饲料生产系统作原料，由饲料生产系统加以处理；气浮池浮渣径进一步隔油分离后，上浮油脂进入生物柴油生产系统，浓缩污泥和二沉池生物污泥一道进入污泥浓缩系统。

污水处理厂污泥含水率高达99%，体积庞大，处理和运送均很困难，必须进行减量处理，以便于运输和后续处理；污泥有机物含量高，不稳定，易腐化，必须降低有机物含量使污泥稳定化，妥善安置处理。总之，污泥若处理不当，会产生二次污染。

2.2.3.2 剩余污泥处理工艺

污水处理厂典型剩余污泥处理工艺如下：

剩余污泥 污泥浓缩 污泥稳定 污泥脱水 泥饼

29 · 污泥经过浓缩、消化、脱水三个处理步骤，含水率降至70～80%左右，最后达到稳定状态。

污泥脱水的目的是进一步降低含水率，对污泥进行减容处理。污泥脱水的方法有自然干化、机械脱水、污泥烘干及焚烧等，目前国内外污水处理厂普遍采用的机械脱水。

本工程污泥处理拟采用重力法浓缩污泥，然后经过厌氧消化达到污泥稳定后，采用带式压滤机进行脱水处理。

2.2.3.3污泥最终处置 目前我国污水处理厂污泥的最终处置大都未经无害化处理，随意堆放或用于农田追肥及绿化。国外许多国家对污泥处置采用较多的方法是焚烧、填埋、堆肥和投海等。

焚烧技术虽然具有处理迅速，减容率高（70～90%），无害化程度高，占地面积小等优点，但一次性投资巨大，操作管理复杂，且能耗高，运行费用高，不适应我国国情。

污泥与城市垃圾混合卫生填埋、终结覆盖，是处理城市污水处理厂脱水污泥较为有效的方法之一。

污泥与城市生活垃圾混合高温堆肥，污泥熟化程度高，病原体和寄生卵去除较彻底，有利于污泥用作绿化或农田使用，用于改良土壤，是适合于我国国情的污泥最终处置的工艺。

根据本工程的实际情况，污泥最终处置为：污泥脱水干化后将泥饼送垃圾处理系统的有机复肥生产工段，作有机复肥的原料。

30 ·

第三章 工艺装置方案设计

3.1主体建、构筑物及设备的设计 3.1.1格栅渠及集水井

设置格栅渠机集水井一座，安装机械细格栅，截取颗粒杂质，以防止损坏后续的设备及处理设施，平均集水时间为30min。设计尺寸为（计算略）：

格栅渠：L×B×H=2000×400×1000 全地下钢砼结构。 集水井：L×B×H=2000×2000×3000 全地下钢砼结构。 附属设备

①机械格栅： B=0.3m；b=1mm； 倾角α=75；净高度= 1m。 技术参数： 数量 宽度 ②一级提升泵：

污水提升泵采用电动隔膜泵，该泵为连续工作的设备，因此本设计采用两台，一用一备。

技术参数： 数量 流量 扬程 ③液位控制系统： 浮球液位调节器 1套 3.1.2静置脱油沉淀罐

设置静置脱油沉降罐三台，用于悬浮油脂的浮上和悬浮物的沉降，停留时间为1d。设计尺寸为（计算略）：

技术参数： 数量 规格型号 3台 Φ3.5×6;δ=6 静置时间 单台有效容积 24hr 34m 31台 0.3m 隔栅间隙 净高 5mm 1m 2台 10m3/h 20m 空气压力 耗气量 0.4bar 1200Nl/min 31 ·

3.1.3斜板隔油池 1、设计参数：

日废水流量：Q=100m3/d=4.2m3/h=0.07 m3/min

高峰期排水量：Qmax=100×2=200 m3/d=8.4m3/h=0.14 m3/min

设计停留时间：HRT=37min（HRT为斜板停留时间，整池停留时间为90min） 2、设计计算：（略）

3、设计尺寸： L×B×H=4200×1500×3500 全地上碳钢结构。 4、附属设备： PP斜板填料，2.63m3 3.1.4 调节池 1、设计参数：

日废水流量：Q=100m3/d=4.2m3/h=0.07 m3/min

高峰期排水量：Qmax=100×2=200 m3/d=8.4m3/h=0.14 m3/min 设计停留时间：HRT=8hr(前道工序已设置静置脱油沉淀罐,实际调节时间已达16hr,故本池调节时间相应缩短)

调节池超高： h1=0.5m 2、设计计算

调节池有效容积： V=4.2m3/h×8hr=33.6m3 调节池有效调节高度： h=3.1m 调节池池底淤泥深度： h2=0.4m

调节池总高： H=3.1+0.5+0.4=4.0m 调节池表面积： S=33.6/3.1=10.84m2 设计调节池为正方形，则：

调节池设计尺寸： L×B×H=3500×3500×4000 调节池结构形式： 全地下钢砼结构 3、附属设备： ①二级提升泵： 技术参数： 数量

2台

转速

2900rpm

32 ·

流量 扬程 6m3/h 20m 电压 功率 380V KW ②液位控制系统： 浮球液位调节器 1套 ③瀑气系统： U-PVC穿孔曝气管道 1套 3.1.5 混凝气浮系统

1、设计参数：最大流量取平均流量的2倍计算： 废水流量：Q1=2×100m3/d=8.33m3/h=0.139m3/min

溶气水量：8.33×100%=3.0 m3/h=0.05m3/min（按SS=1000计算） 气浮总水量：Q=8.33+3.0=11.33 m3/h=0.19m3/min 2、絮凝室设计： 絮凝有效高度 1.8m

水流速度： 3.0mm/s=12.6m/h 停留时间 10min 则：

絮凝室容积： V=10×0.19=1.9m3 絮凝室面积： S=1.9/1.8=1.06m2

流速校核： 11.33/1.06=10.69 m/h≤12.6m/h 设计符合要求。 3、接触室设计： 接触时间： 100s

上升流速： 15mm/s=54m/h 有效接触高度： 1.2m

接触室容积： V=0.19/60×100=0.32 m3 接触室面积： S= 0.32/1.2=0.27m2 4、分离室设计：

分离负荷取值： G或v=5m3/(m2·h)=0.0833m/min 停留时间取值： t=20min

分离室面积： S=Q/G=11.33/5=2.3m2

分离室高度： h=v×t=0.0833×20=1.666m 实际取值1.8m，符合要求。 分离室宽度： 设L=2B 则宽度B为：

33 · B=

2.3?1.07m 设计实际取值：1.2m 2 分离室长度： L=2B=2×1.2=2.4m 5、气浮池整体设计： ①按有效水深计算高度 有效水深： 1800mm 超高： 500mm 总高： H=1.8+0.5=2.3m ②按功能段计算： 集水管悬高： 400mm 速度过度段： 200mm 安全段： 600m 悬浮物低密度区： 600mm 浮渣段： 150mm 超高： 500mm

气浮段总高： H=0.4+0.2+0.6+0.6+0.15+0.5=2.45m 气浮段设计尺寸： L×B×H=2400×12000×2450

气浮池设计总高取2.45m，絮凝室和接触室宽度和高度与其相同。 絮凝室： 长度： 1.06/1.2=0.9m

设计尺寸：900×1200×2450

接触室： 长度：0.27/1.2=0.222m

设计尺寸：220×1200×2450

分离室： 3000×1000×2450

气浮池整体尺寸： L×B×H=3500×1200×2450 结构形式：碳钢防腐 6、附属设备

1）、溶气罐 1套 按溶气强度经验负荷计算 溶气水量：3.0m3/h 罐高：3m或2m

34 · 填料高度：1.0m 水力负荷：80m3/m2·h

罐体截面积：S=3.0/80=0.0375m2 罐体直径：D?值：D=0.30m。

按溶气效率及溶气时间计算 溶气效率： f=60% 溶气时间： T=3min 则：

溶气水量： QR=Aa/S·Sa·Q/(Ca·(f·P-1))=0.02×1000×160/(18.5×(0.7

×4.2-1))=89.2m3/d

式中： Aa/S---气固比，0.02 Sa---SS含量，1000mg/L Q---废水流量，160m3/d f---溶气效率，60%

Ca---35时，空气在水中的饱和溶解度，15.2mg/L P---溶气压力，（绝对压力） 4.2bar 溶气罐容积： V=QR×T=89.2×30/24/60=0.186m3 溶气部分高度： H=2.0m 溶气罐直径： D?0.1862?0.344m 0.7850.0375?0.22m 考虑到其他地方的使用余量，实际取0.785考虑到溶气水的富裕量，溶气罐直径取大值，D=0.35m 罐体尺寸：φ×H=Φ350×3000

结构形式：PN0.5MPa； 碳钢防腐； 内部填料：不锈钢丝网规整填料。 2）、空压机 1台 空压机气量：

0.0185?4.2?3.72736VQR736?1.21Q???0.2533m3/h=4.22L/min

1000f1000?70%实际运行时间为溶气时间的一半 技术参数：

35 ·

数量 排气量 3）、增压泵 技术参数： 数量 流量 扬程 4）、刮渣机 技术参数： 数量 宽度 1台 4.22L/min 功率 压力 KW 0.4MPa 2台 4m3/h 50m 转速 电压 功率 2900rpm 380V KW 1台 1000 行走速度 驱动形式 2m/min 轨道或链条式 5）、静态管道混合器： DN100；L=1000 2只 6）、溶药罐

V=1.0m3 （带搅拌）； 数量：3只； 材质：PVC或碳钢

7）、计量加药泵 技术参数： 数量 流量 扬程 8）、酸度计（带控制）

Ph=0～14， 数量：1套，

3.1.6中间水池 1、设计参数

进水流量：4.2×（1+2）=12.6m3=0.21m3/min

停留时间：HRT=40min

36 · 3台 150L/h 20m 转速 电压 功率 2900rpm 380V KW

超高设计： 500mm 2、设计计算

设计有效容积： V=40×0.21=8.4m3 有效高度： 2500m

占地面积： 8.4÷2.5=3.36m2

设计尺寸： L×B×H=2000×2000×3000 3、附属设备 1）、三级提升泵 技术参数： 数量 流量 扬程 3.1.7 UASB反应器 1、设计参数：

进水流量：12.6m3/h

进水COD：9180mg/l=9.18kg/m3 COD去除率：80%

COD负荷（容积负荷）：4.0kg/(m3·d) 有效高度：7.0m 设计超高：0.5m 2、设计计算

UASB有效体积： V?12.6?24?(9.18?80%)?555.24m3

5.62台 15m3/h 25m 转速 电压 功率 2900rpm 380V KW UASB有效面积： S=555.24/6.5=85.42m2 UASB设计尺寸： L×B×H=12000×7000×7500 校核停留时间： T=12×7×7/12.6=46.7hr 3、附属设备：

①三项分离器 5套；（另行设计）

37 ·

②安全水封 1只 ③火炬燃烧系统 1套

④大阻力配水系统 1套；材质：U-PVC给水管 ⑤污泥排放系统 1套；材质：U-PVC给水管 ⑥pH计：1台，测量范围0～14 3.1.8选择式接触氧化池 1、设计参数： 进水流量：12.6m3/h

进水BOD：1836mg/l=1.836kg/m3 出水BOD：≤100mg/l 污泥容积负荷：1.5kg/(m3·d) 有效高度：4.5m 设计超高：0.3m 2、设计计算

SASS有效体积： V?12.6?24?1.836?370.1m3

1.5SASS有效面积： S=370.1/4.5=82.26m2 选择区容积： V1=12.6×0.5=6.25m3 缺氧区容积： V2=12.6×1.0=12.6m3 SASS池总体积： V=370+6.25+12.6=388.9 m3 SASS池面积： S=388.9/4.5=86.5m2

SASS设计尺寸： L×B×H=24000×3750×5000 SASS池设计有效体积： V=12×7.5×4.5=405m3 校核停留时间： T=405/12.6=32.14hr 3、最大需氧量计算：

微生物在代谢过程中所需氧量由以下三部分组成：

①氧化分解废水中有机物所需的氧量 ②氧化自身细胞物质所需的氧量 ③NH3-N硝化所需氧量

这三部分所需的氧量一般由下式计算：

38 ·

O2=a’QSr + b’VX + c’QW 其中：O2—池中混合液的需氧量，kg/d

a’—微生物氧化有机物过程中的需氧率，即微生物每代谢1kgBOD所

需氧量的kg数

b’—污泥自身氧化的需氧率，即1kg活性污泥每天自身氧化所需氧的

kg数

c’—氨氮硝化的需氧率，即1kg氨氮硝化所需氧的kg数 Sr —有机基质降解量，等于S0-Se，kg/m3 Q —废水量，m3/d

V —曝气池体有效容积，m3

X —混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS），kg/m3 W —去除氨氮的量，kg/m3

取a’=0.46，b’=0.11，c’=4.57 Sr=1736mg/L，Q=300m3/d，V=378m3，X=2.8kg/m3 W=25mg/l=0.025kg/m3 则: O2=a’QSr + b’VX + c’QW

=0.46×300×1736/1000+0.11×378×2.8+4.57×300×0.025 = 239.57+116.42+34.28 =390.27（kg/d）

总曝气时间按24h/d，则小时需氧量为16.26kg/h，氧传递效率取20%，则进气中氧含量需为81.3kg/h。

空气中氧气量约为20%，则所需空气量为406.5kg/h，在20℃时空气密度取1.2kg/m3，则需要空气体积量为338.75m3/h，即5.65m3/min。 4、附属设备 ①鼓风机 数量 压升 转速 ②回流污泥泵

2台 5500mmH2O rpm 风量 功率 产地 6.5m3/min 11.5KW 39 ·

数量 流量 扬程 2台 5m3/h 10m 转速 电压 功率 2900rpm 380V 1.5KW ③曝气头： φ215曝气头； 190套

④空气管道系统： 2套； 材质：水下部分U-PVC，水上部分A3钢 ⑤半软性填料： 1670根； 材质：尼龙或PP 3.1.9 二沉池（竖流式沉淀池） 1、设计参数：

进水流量：12.6m3/h 进水SS：4000mg/l=4.0kg/m3 出水SS：≤70mg/l

水力表面负荷（上流速度）：0.25mm/s=0.9 m3/(m2·h) 中心管流速：30mm/s=108m/s 设计超高：0.3m 2、设计计算

12.6中心管直径： D?108?0.39m

0.785沉淀区面积： S?12.6?14m2 0.9沉淀池总面积： 14+0.392×0.785=14.12m2 外筒直径： D?沉淀时间： 2.5hr

沉淀区高度： h1=2×0.9=2.25m 实际取值：h1=2.3m 保护高度： 0.3m 泥斗倾角： 55o

泥斗高度： (2.15?0.2)?tan55O?2.79m 或□高度:2.43m

二沉池总高度: H=0.3+2.3+2.8+0.3+0.16(反射板与中心管间距)=5.86m

14.12?4.24m 或□边长: 3.76m 0.785 40 ·

或□: H=0.3+2.3+2.5+0.3+0.16(反射板与中心管间距)=5.56m 设计尺寸： φ4300×5900或□:L×B×H=3800×3800×5600 3、附属设备：

排泥泵： 数量 流量 扬程 3.1.10污泥浓缩池 （1）系统污泥量估算 ①原水悬浮物SS产生的污泥量

本设计原水悬浮物SS较高，平均为15kg/m3，去除率按80%计算，则每天产生干污泥为15×100×80%=1200kg

进入污泥池污泥含水率按98%算，则含水污泥量为60m3/d。 ②UASB产生的污泥量

UASB进口COD为9.18kg/m3,COD去除率80%，污泥产率为0.1kgMLSS/kgCOD，则剩余污泥产量为：9.18×300×80%×0.1=220.32kg/d。设污泥含水率99%，则湿污泥体积：0.22032/0.01=22m3/d。

③ 好氧池剩余污泥量

好氧池入口BOD为1.4kg/m3,去除率90%，BOD产泥系数1.07kgMLSS/kgBOD，则剩余污泥产量为：1.4×300×90%×1.07=404.5kg/d。污泥含水99%，则湿污泥体积： 0.404/0.01=40.4m/d

总湿污泥量为122.4m3/d。 （2）污泥浓缩池

由于污泥体积过大，受场地限制，工程暂时不予考虑。 3.1.11 清水池（兼作消防水池） 1、设计参数：

进水流量：12.6m3/h

停留时间：4hr （兼作消防水池）

41 · 3

2台 5m3/h 10m 转速 电压 功率 2900rpm 380V 1.1KW

有效高度：4.7m 设计超高：0.3m

2、设计计算：

池子面积： S=12.6×4/4.7=10.72m2

清水池设计尺寸： L×B×H=3500×3000×5000 3、附属设备： 清水回流泵： 数量 流量 扬程 3.1.12建筑物设置

主要建筑物包括控制室、鼓风机房，建筑物采用钢筋混凝土框架及砖混混合结构，单层，高3.5米，鼓风机房安装一台流量为3000m3/h的轴流风机，以作为供气和通风换气设备。

1、鼓风机房

内置两台鼓风机及配电柜，平面设计尺寸如下：6m×5m 2、控制室和化验室

控制室内放置系统控制柜和电力控制柜各一台；化验室放置必备的化验设备和仪器。控制室和化验室各一间，尺寸为：5m×3m。

2台 10m3/h 12m 转速 电压 功率 2900rpm 380V 2.2KW 42 ·

第四章 其他专业说明

4.1建筑与结构

为保证工程质量、节约投资、按时投产，建筑及结构设计结合当地的地质、气象、建材、施工等条件，按国家有关规范进行。 4.1.1建筑设计

①水池内壁：内表面1：2水泥砂浆抹面，防渗等级按S6设计，三布五油玻璃钢防腐。

②水池外壁：外池面刷涂料或粘贴瓷砖。

③屋面：采用卷材防水材料，隔热层采用挤塑型泡沫隔热板。 ④墙体：钢筋混凝土框架填充墙采用非承重空心水泥砖墙。 ⑤地面：一般要求的建筑物地面面层为1：2水泥砂浆或C20细混凝土。 ⑥内外墙：建筑内墙和天棚采用乳胶漆，外墙面刷涂料或粘贴瓷砖，要求和主体厂房相协调，室内作踢墙或墙裙。

⑦门：除特殊要求外，均采用塑钢门；窗：采用塑钢窗。

⑧生产区废水处理构筑物设置完善的人行走道板，以方便检修，并设置不锈钢护栏，起到保护作用。 4.1.2结构设计

所有构筑物采用现浇钢筋防水混凝土结构，抗渗等级S6；所有建筑物采用框架式主体结构。

设计采用基本风压1.0KN/m2。 站区主要建构筑物按7度抗震设计。 4.1.3噪音治理

鼓风机房设计中考虑值班室与鼓风机房隔开，采用隔音门窗等控制噪音的扩散，消除噪音对外界的干扰。同时鼓风机选用低噪音风机，且在进出风口处安装消声器，并且安装轴流风机保障室内通风流畅。

43 · 4.1.4通风、空调

各生产车间优先考虑自然通风，当自然通风不能满足使用要求时，采用空气调节和自然通风相结合的通风设计。

4.2控制系统

本工程在控制上实行集中控制，闭环数据处理，部分设备可实行自动控制和智能化。根据各部分的功能要求，综合考虑了整个系统的安全、实用、可靠、准确和先进性，并把控制系统的实用性和可靠性放在首位。

4.3环境保护、能源节约及再利用 4.3.1环境保护

该废水处理站的主要污染源有厌氧产生的臭气及噪声等。 处理站产生的各种废水全部回到废水处理系统中继续处理。 厌氧池产生的甲烷气体经过收集后高空燃烧排放，确保周围无臭气。 鼓风机房设计中考虑值班室与机房隔开，采用隔音门窗等控制噪音的扩散，消除噪音对外界的干扰。同时鼓风机选用低噪音风机，且在进出风口处安装消声器，并且安装轴流风机保障室内通风流畅。 4.3.2能源节约及再利用

1、设计中采用国产或进口优质设备，并且废水经过提升后用水位高差，使水自流，力求节约能耗。

2、该废水属于高营养废水，因此，系统中产生的污泥可作为农田肥料处置，现设计该系统中污泥返回垃圾处理系统，具体可根据实际情况进行。

3、处理后的水可考虑回用，如回用于洗车等，同时可节约厂方自来水费用。 4、产生的大量沼气可有效收集，高空燃烧或进入发电厂锅炉系统，可充分利用，节约能源。

4.4 消防

1、 本处理站没有可燃液体存在。

44 · 2、UASB产生的甲烷气通过高空智能化燃烧设备充分燃烧后排放，因为装置处于室外，再加上本地区通风条件良好，零星散气不具备聚集的条件，不能形成爆炸性混合气。

3、本处理站消防设计按丁级设防。 4.5 运行操作

本废水处理站设计每日运行24小时，按3班制运行，每班运行8小时。 参照建设部《城市建设各行业编制定员试行标准》，并结合本项目的具体情况，废水处理站的人员编制如下：

主管：1人（兼职） 操作工人（3班运转）：3人 机电维修工： 1人（兼职）

根据建设部(85)城劳字第5号文《城市建设行业编制定员试行标准》，废水站总人数5人（其中2人兼职）。

由于废水处理站设备较多，技术要求严格，为保证污水处理及中水回用的正常运行和效益目标的实现，必须在操作和维修管理方面采取有效的措施，主要有：

（1）对操作人员进行专门培训，经考核后才能上岗。

（2）以上人员应为中专以上文化程度或相关专业，并进行相关技术培训，经考核合格后才可上岗。

（3）加强对进站废水水质的监测，控制废水中污染物的任意排放，以保障生化处理工艺的安全运行。

（4）及时整理、定期汇总分析运行记录，建立、建全技术档案，为生产运行提供技术参数和设备工况资料，并在此基础上总结改善，不断提高运行技术水平。

（5）建立检修、保养制度。根据设备的性能要求，进行经常的维护和定期的检修工作，以提高设备的完好率，延长使用寿命。

45 ·

第五章 工程概算 表一:投资概算汇总表

金额单位:人民币元

序号 一 1.1 1.2 1.3 二 2.1 2.2 2.3 2.4 三 项 目 基建投资 土建投资 设备投资 辅助材料投资 小 记 取费标准 设计费用 运输费用 安装费用 调试费用 合计 税金 总计 费 率 金额(元) 备 注 1112216 326500 410500 1849216 57548.64 36984.32 92125 50000 236658 119938 2205812 [1.1+1.2]×4% [1.1+1.2+1.3]×2% [1.2+1.3]×12.5% [一+二]×5.75% [一+二+三]

46 ·

表二:土建部分概算清单

金额单位:人民币元

序号 一 1 2 3 4 5 6 二 1 2 3 4 5 三 1 2 3 构筑物名称 数量 外形尺寸 容积(m) 3金额(元) 结构型式 预处理系统构筑物 格栅渠 集水井 调节池 中间水池一 污油池 浮渣池 生物处理系统构筑物 UASB反应器 接触氧化池 二沉池 污泥浓缩池 清水池 主要建筑物 鼓风机房 控制室 压滤机房 1座 1座 1座 1座 1座 1座 1座 1座 1座 1座 1座 1间 1间 1间 2m×0.4m×1m 2m×2m×3m 3.5m×3.5m×4m 1.25m×4.5m×4m 3.65m×3.5m×4m 1.45m×2.0m×4m 12m×7m×7.5m 24m×3.75m×5m 3.8m×3.8m×5.5m 4.1m×3.8m×5.5m 3.5m×3.8m×5.5m 6m×5m×3.5m 5m×3m×3.5m 6m×3m×3.5m 0.8 12 49 22.5 51.1 11.6 892.5 450 79.42 85.69 73.15 30 m 15 m 30 m 222800 7200 29400 13500 30900 6960 535500 270000 47652 51414 43890 30000 15000 30000 1112216 地下钢砼 地下钢砼 地下钢砼 地下钢砼 地下钢砼 地下钢砼 半地上钢砼 半地上钢砼 半地上钢砼 半地上钢砼 半地上钢砼 框架结构 框架结构 框架结构 合计 47 ·

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