改型傳統(tǒng)活性污泥法生物處理中前置缺氧區(qū)的主要作用和特點(diǎn)為：（1）有機(jī)物在缺氧區(qū)的微生物作用下，使有機(jī)物的結(jié)構(gòu)改變，提高污水可生化性，增強(qiáng)了對(duì)難降解有機(jī)物的去除效果和對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)能力，為后續(xù)處理單元提高效率創(chuàng)造了有利的條件，尤其是對(duì)工業(yè)污水比重較大和生物降解性差的城市污水有較大的優(yōu)越性。（2）可以抑制絲狀菌的過度增長(zhǎng)，防止好氧段污泥的膨脹，避免影響處理設(shè)施正常穩(wěn)定的運(yùn)行。（3）可改善污泥的沉降性能，提高二次沉淀池的泥水分離效果，也有利于污泥的處理與處置。（4）池形設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，使調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)方式靈活，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況和對(duì)水質(zhì)要求的變化，只要增加混合液內(nèi)回流設(shè)備，即可完成生物脫氮，所以該工藝更容易適應(yīng)出廠水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的變化。

　　2. 南陽污水處理廠工程設(shè)計(jì)

　　南陽污水處理廠位于南陽市中心城區(qū)的西南角南鄰白河，其出水直接排入白河，排放口位于白河第四橡膠壩的下游。工程總規(guī)模30×10⁴m³/d，一期工程10×10⁴m³/d。1997年～1998年完成設(shè)計(jì)，2001年投產(chǎn)。采用瑞典政府貸款，主要工藝設(shè)備均引進(jìn)。

　　2.1進(jìn)出水水質(zhì)

　　污水處理廠服務(wù)范圍內(nèi)的工業(yè)污水約占城市污水量的44%。主要有 4個(gè)排放口，根據(jù)1997年4月對(duì)其中3個(gè)主要排放口的污水水質(zhì)的實(shí)測(cè)資料和《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求以及相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，污水處理廠的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為：BOD₅170mg/L，COD_cr360mg/L，SS280mg/L，TN27mg/L，NH₃-N20mg/L。

　　污水處理廠的排放水體白河，規(guī)劃為Ⅳ類，因此執(zhí)行污水綜合排放的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但是，根據(jù)環(huán)保的批復(fù)意見，個(gè)別水質(zhì)項(xiàng)目的要求更加嚴(yán)格，設(shè)計(jì)確定的主要水質(zhì)指標(biāo)為：BOD₅≤30mg/L，COD_cr≤100mg/L，SS≤30mg/L， NH₃-N≤15mg/L。

　　污水處理廠采用的工藝流程為改型傳統(tǒng)活性污泥法，如圖2-1。

　　城市污水通過管道收集進(jìn)入污水處理廠，在廠內(nèi)經(jīng)過粗格柵、污水提升、污水計(jì)量、細(xì)格柵、沉砂、初沉、生物處理、二沉池的泥水分離后，排入白河。污泥采用重力濃縮、機(jī)械脫水處理，含水率75%～80%的污泥外運(yùn)，近期衛(wèi)生填埋，遠(yuǎn)期增加污泥厭氧消化處理工藝，同時(shí)考慮作為生產(chǎn)復(fù)合肥料的原料。。

　　污水和回流污泥均采用巴氏計(jì)量槽計(jì)量，以合理地控制運(yùn)行參數(shù)。

　　 2.2   生產(chǎn)設(shè)施

　　2.2.1 進(jìn)水泵房，土建按遠(yuǎn)期規(guī)模設(shè)計(jì)，設(shè)備分期安裝。采用潛水污水泵，濕式安裝。泵房?jī)?nèi)共設(shè)置6臺(tái)泵位，一期安裝4臺(tái)，二大二??；二期增加二臺(tái)大泵，遠(yuǎn)期換泵。

　　2.2.2 沉砂采用曝氣沉砂池。10萬m³/d規(guī)模設(shè)一座，停留時(shí)間 2.50～3.30min，曝氣量0.1～0.15m³氣/m³水，沉砂池出水渠道上設(shè)巴式計(jì)量槽，對(duì)污水進(jìn)行計(jì)量。

　　2.2.3 初沉采用中心進(jìn)水周邊出水圓形輔流式沉淀池，池徑40m，2座，表面水力負(fù)荷1.66～2.16m³/m²·h，停留時(shí)間1.67h。

　　2.2.4 改型活性污泥生物處理池，該池是污水處理廠的核心，共計(jì)2座，2座之間設(shè)回流污泥渠道，使其成為一個(gè)整體。生物處理池由廊道組成，分缺氧區(qū)和好氧區(qū)，水深6.0m。缺氧區(qū)容積3640m³，停留時(shí)間0.87h，缺氧區(qū)內(nèi)安裝水下攪拌器4套/座；好氧區(qū)容積27100m³，停留時(shí)間6.5h。污泥負(fù)荷0.126kgBOD₅/kgMLSS.d，污泥濃度3.3g/L。好氧區(qū)池底安裝微孔盤式曝氣器，曝氣器數(shù)量按遞減曝氣布置，沿水流方向遞減分為三段，分別占總曝氣量的44%、33%、23%，控制供氣量在進(jìn)水端大，出水端小，使供氧更經(jīng)濟(jì)合理。

　　2.2.5 二沉池，10萬m³/d規(guī)模設(shè)4座直徑45m的輻流式二沉池。表面負(fù)荷0.65～0.85 m³/m².h。2.2.6 鼓風(fēng)機(jī)房，主要向生物處理池供氧和曝氣沉砂池供氣。按10萬m³/d規(guī)模設(shè)計(jì)，內(nèi)設(shè)變頻調(diào)速鼓風(fēng)機(jī)4臺(tái)，三用一備。單臺(tái)風(fēng)機(jī)供風(fēng)量110m³/min。

　　2.2.7 回流污泥泵房，一期工程設(shè)一座，采用潛水泵，設(shè)置4臺(tái)回流污泥泵，3用1備，其中1臺(tái)變頻調(diào)速；DP3085MT-53-472剩余污泥泵2臺(tái)，Q=46.8m³/h，H=4.8m，功率2.0kw?；亓魑勰嗖捎们垒斔停郎显O(shè)巴式計(jì)量槽，對(duì)回流污泥進(jìn)行計(jì)量，回流量根據(jù)污水廠進(jìn)水量自動(dòng)調(diào)節(jié)。

　　2.2.8 污泥處理，10萬m³/d規(guī)模，設(shè)重力濃縮池二座，直徑14m，濃縮時(shí)間19.4h。圓形儲(chǔ)泥池一座，直徑6m，有效容積110m³。污泥脫水間一座，按20萬m³/d規(guī)模設(shè)計(jì)，設(shè)備分期安裝，采用離心脫水機(jī)。一期工程設(shè)置2臺(tái)脫水機(jī)，并預(yù)留1臺(tái)脫水機(jī)的位置。

　　2.3 其它

　　2.3.1 超越管設(shè)置，為了保證污水處理廠的正常運(yùn)行，靈活調(diào)整工藝過程，同時(shí)能夠處理停電等突發(fā)事故，廠內(nèi)共設(shè)置了污水進(jìn)廠的超越管、初沉池超越管、二級(jí)處理超越管以及消毒接觸池超越管。

　　2.3.2 污水處理廠的占地7.2ha。平面布置主要是將生產(chǎn)構(gòu)建筑物和輔助生產(chǎn)建筑物分別集中布置，并用綠化和道路分割，以避免相互影響，保證輔助生產(chǎn)區(qū)工作人員的工作環(huán)境。生產(chǎn)區(qū)的污水和污泥處理設(shè)施也分別集中布置，尤其是將環(huán)境條件差的設(shè)施遠(yuǎn)離綜合樓等輔助設(shè)施。為便于管理和降低水頭損失，節(jié)約能耗，生產(chǎn)構(gòu)筑物之間盡量采用渠道連接，并用架空走道相連，有利于生產(chǎn)人員的巡視和管理。用地及建筑面積指標(biāo)符合國(guó)家《城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定。

　　2.4 主要設(shè)備

　　污水處理廠工藝設(shè)備基本上采用引進(jìn)。引進(jìn)的工藝設(shè)備有格柵類，包括粗、細(xì)機(jī)械格柵；排泥（砂、渣）類，包括橋架式除砂機(jī)、砂水分離器、無軸螺旋輸送器、初沉池的刮泥機(jī)、二沉池的刮吸泥機(jī)、；以及鼓風(fēng)機(jī)、離心脫水機(jī)、盤式微孔曝氣器、水下攪拌器等。

　　2.5 主要控制功能

　　2.5.1全廠的控制系統(tǒng)

　　污水處理廠采用集散型控制方式，主要是分散檢測(cè)和控制，集中顯示和管理，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廠內(nèi)主要設(shè)備的工作狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，顯示重要參數(shù)的各種曲線圖，顯示和打印任何時(shí)間的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

　　2.5.2供氧量控制

　　生物處理池的供氧采用鼓風(fēng)曝氣，微孔盤式曝氣器。在厭氧段設(shè) 4臺(tái)（單池）潛水推進(jìn)器，直徑370mm，功率2.5kw，作用是混合推流，使該段處于缺氧狀態(tài)；鼓風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置4臺(tái)HST型鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)全部為變頻調(diào)速與鼓風(fēng)設(shè)備一體化，整個(gè)設(shè)備緊湊簡(jiǎn)潔，可通過生物池內(nèi)6臺(tái)溶解氧儀（控制溶解氧1.5～2.5mg/L）發(fā)出信號(hào)，調(diào)節(jié)供氣管上的調(diào)節(jié)閥，根據(jù)壓力的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的開啟臺(tái)數(shù)以及單臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的供氣量。此種鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備在國(guó)內(nèi)為首次采用，可完全按事先設(shè)置好的溶解氧值，自動(dòng)調(diào)節(jié)供氣量，運(yùn)行效果穩(wěn)定，調(diào)節(jié)靈活，節(jié)省能耗，對(duì)規(guī)模適中的污水處理廠是較理想的選擇。

　　3 回流污泥量控制

　　生物池的污泥回流采用LL3300LT-53-806潛水泵，Q=1283m³/h，H=3.8m，其中1臺(tái)為變頻調(diào)速，Q=300～1590m³/h。在回流污泥渠道上設(shè)置巴氏計(jì)量槽，在生物池內(nèi)設(shè)置污泥濃度計(jì)，根據(jù)污水處理量自動(dòng)調(diào)節(jié)回流污泥泵的開啟臺(tái)數(shù)，使污泥的回流量達(dá)到最佳，控制生物處理池內(nèi)的混合液污泥濃度合理，以節(jié)省回流污泥和供氧量的能耗。

　　4 污泥處理系統(tǒng)設(shè)施

　　初沉池的排泥采用時(shí)間和污泥濃度控制，4h排泥1次，排泥管上設(shè)污泥流量計(jì)和電控閥門，污泥管道監(jiān)測(cè)裝置可同時(shí)測(cè)定和輸出污泥的含水率、流量，根據(jù)含水率控制排泥歷時(shí)；剩余污泥連續(xù)排放；二部分污泥進(jìn)入污泥重力濃縮池濃縮后，按濃縮池內(nèi)的污泥界面計(jì)的設(shè)置值，自動(dòng)排入儲(chǔ)泥池，當(dāng)儲(chǔ)泥池中液面超過設(shè)置值時(shí)，濃縮池不排泥，保證系統(tǒng)安全；污泥機(jī)械脫水設(shè)備為 AVNX4565型離心脫水機(jī)，配自動(dòng)投藥系統(tǒng)以及輸送脫水污泥的無軸螺旋輸送機(jī)等設(shè)備，污泥脫水系統(tǒng)設(shè)施采用自動(dòng)控制方式運(yùn)行。

　　5 污水處理廠實(shí)際運(yùn)行效果

　　5.1進(jìn)水、出水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)結(jié)果

　　污水處理廠經(jīng)常監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目為：COD_Cr、BOD₅、SS、NH₃-N、DO等。不定期測(cè)定的項(xiàng)目包括：總氮、總磷等。2001年8月～2002年4月的實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果如表3-1。

表3-1  污水處理廠實(shí)際處理效果

　　河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站對(duì)污水處理廠的進(jìn)出水和總排放口進(jìn)行了連續(xù)3天的檢測(cè)，每天檢測(cè)6次，檢測(cè)結(jié)果的平均值見表3-2，3天的實(shí)測(cè)水量為7.86～8.53×10⁴m³/d，平均8.29×10⁴m³/d。結(jié)果表明，各主要污染指標(biāo)的平均值均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

表3-2  環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站對(duì)污水處理廠的檢測(cè)結(jié)果

　　5.2實(shí)際處理效果與設(shè)計(jì)值的對(duì)比

　　污水處理量最大為9.2×10⁴m³/d，最小為6.5×10⁴m³/d，目前南陽污水凈化中心控制污水處理量8.0×10⁴m³/d左右。由于排入污水廠的工業(yè)污水水質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于排入城市排水管道的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值，因此造成南陽市污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值。

　　 實(shí)際運(yùn)行效果與設(shè)計(jì)值的比較見表3-3。

表3-3  污水廠實(shí)際運(yùn)行效果與設(shè)計(jì)值的比較

　　 6 有關(guān)問題的討論

　　6.1初次沉淀池在污水處理過程中的作用

　　城市污水的水質(zhì)在污水處理廠的設(shè)計(jì)中占有十分重要的地位，但是由于工程建設(shè)前難以準(zhǔn)確界定其變化范圍，而且工業(yè)污水的水質(zhì)不僅會(huì)隨工業(yè)生產(chǎn)的變化而變化，也會(huì)隨工業(yè)企業(yè)內(nèi)部的污水預(yù)處理設(shè)施運(yùn)行狀況而產(chǎn)生變化，因此工業(yè)污水的水量和水質(zhì)不易確定，造成城市污水水質(zhì)的實(shí)際值可能與設(shè)計(jì)值有較大差異，因此如何使設(shè)計(jì)適應(yīng)城市污水水質(zhì)的變化對(duì)設(shè)計(jì)的成敗具有關(guān)鍵性的作用。水質(zhì)確定過低，實(shí)際的污水水質(zhì)較高時(shí)，將影響污水處理設(shè)施的正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)水質(zhì)過高，將會(huì)造成工程投資的增加，影響設(shè)備的有效利用，同時(shí)也會(huì)影響污水處理設(shè)施的正常穩(wěn)定的運(yùn)行。

　　初次沉淀池主要靠物理作用去除污水中的部分懸浮物和有機(jī)物，對(duì)污水水質(zhì)濃度較高的污水處理廠，設(shè)置初沉池可降低有機(jī)物濃度，大大緩解污水水質(zhì)大于設(shè)計(jì)值對(duì)污水處理設(shè)施正常運(yùn)行的影響，節(jié)省能耗，其作用對(duì)污水處理廠的運(yùn)行起到了無可替代的作用；當(dāng)污水有機(jī)物濃度較低時(shí)，設(shè)置初沉池有可能達(dá)到污水廠出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)污水的一級(jí)處理后直接排入水體，同樣起到降低能耗的作用；因此對(duì)污水水質(zhì)濃度變化較大的污水處理廠，設(shè)置初沉池對(duì)污水處理設(shè)施的運(yùn)行管理、節(jié)省能耗以及靈活的改變運(yùn)行狀態(tài)等均較為有利，因此對(duì)城市污水中工業(yè)污水占比例大的污水處理廠，以及合流制排水系統(tǒng)的污水處理廠應(yīng)考慮設(shè)置初沉池的可能性和條件。

　　南陽市污水處理廠的污水設(shè)計(jì)水質(zhì)與實(shí)際有較大的差異，主要是工業(yè)企業(yè)未按有關(guān)的規(guī)定進(jìn)行預(yù)處理，大量未經(jīng)適當(dāng)處理的污水使城市污水水質(zhì)濃度產(chǎn)生了較大的變化，設(shè)置初次沉淀池對(duì)污水處理廠的正常運(yùn)行起到了很好的調(diào)節(jié)作用，使南陽市污水處理廠能夠在污水水質(zhì)發(fā)生較大變化的條件下正常運(yùn)行，對(duì)污染物的去除量和去除率都大于設(shè)計(jì)指標(biāo)，初沉池的設(shè)置是設(shè)計(jì)成功的主要內(nèi)容之一。初沉池在南陽污水處理廠的運(yùn)行效果見表4-1，實(shí)踐證明對(duì)污染物的去除效果非常顯著。

表4-1  初沉池對(duì)主要污染指標(biāo)的去除效果

　　6.2近遠(yuǎn)期的結(jié)合

　　污水處理廠的建設(shè)應(yīng)從工程建設(shè)的整體效益考慮，不僅在技術(shù)上也在經(jīng)濟(jì)上綜合考慮，以達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)。因此，只增加設(shè)備即可滿足遠(yuǎn)期要求的設(shè)施，工程的土建工程建設(shè)應(yīng)從遠(yuǎn)期著眼，土建工程一次建成，設(shè)備分期安裝，這樣工程的整體效益最優(yōu)；在不僅要增加設(shè)備，而且要增加構(gòu)筑物或土建設(shè)施時(shí)，一般應(yīng)從工程的整體效益考慮，分期進(jìn)行建設(shè)，除非工程的近遠(yuǎn)期時(shí)間相隔較近時(shí)。南陽市污水處理工程的建設(shè)，附屬設(shè)施的建設(shè)主要從遠(yuǎn)期考慮按30×10⁴m³/d規(guī)模一次建成，遠(yuǎn)期不再進(jìn)行建設(shè)；對(duì)污水進(jìn)水泵房、污泥脫水間等也是只預(yù)留設(shè)備的位置，土建按中期的工程規(guī)模進(jìn)行建設(shè)，設(shè)備分期安裝?？傊鬯幚韽S的建設(shè)應(yīng)從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面綜合考慮，合理的對(duì)近遠(yuǎn)期工程設(shè)施進(jìn)行分期，最大限度的發(fā)揮投資效益，達(dá)到工程的建設(shè)投資和運(yùn)行成本總體上最經(jīng)濟(jì)。

　　6.3氨氮的去除

　　按照生物學(xué)的理論，污水處理過程中的氨氮降解，主要是生物的硝化作用，有機(jī)物經(jīng)過碳化和硝化作用，氨氮被轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，出水的氨氮降低，以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。目前，國(guó)家的污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總氮尚無明確的標(biāo)準(zhǔn)，因此，原則上污水處理構(gòu)筑物中并不需要專門設(shè)置反硝化脫氮設(shè)施，但是，實(shí)際的污水處理廠在考慮去除氨氮時(shí)，一般均設(shè)置反硝化區(qū)進(jìn)行脫氮，即不僅將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，而且使出廠水的總氮降低，主要是保證污水處理廠的二次沉淀池正常運(yùn)行。南陽污水處理廠的生物處理構(gòu)筑物未專門設(shè)置反硝化區(qū)，主要原因是污水的進(jìn)出水氨氮濃度較接近，無須專門設(shè)置反硝化脫氮，實(shí)際污水處理廠的氨氮達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，并通過河南省環(huán)境保護(hù)局的驗(yàn)收。

　　6.4能耗

　　污水處理廠的能耗是運(yùn)行成本的重要組成部分。降低電耗是設(shè)計(jì)需要考慮的一個(gè)主要內(nèi)容。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量降低工藝流程的水力損失，各水處理構(gòu)筑物之間能夠用渠道連接的應(yīng)盡量采用渠道，以降低水力損失；應(yīng)采用高效節(jié)能的供氧設(shè)備，并能夠根據(jù)水量和水質(zhì)自動(dòng)調(diào)節(jié)供氧量；在污水水質(zhì)濃度較高時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置初沉池，降低進(jìn)入生物處理池的有機(jī)物濃度，節(jié)省供氧設(shè)備的能耗。南陽污水處理廠處理構(gòu)筑物之間盡量采用渠道連接，同時(shí)，采用能夠根據(jù)生物處理池內(nèi)的溶解氧自動(dòng)調(diào)節(jié)供氣量及高效的鼓風(fēng)設(shè)備，并設(shè)置初沉池，降低污水處理廠的能耗。在南陽污水處理廠的實(shí)際水質(zhì)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值時(shí)，實(shí)測(cè)的月平均單位污水處理電耗為：0.285kw.h/m³.d，處理單位BOD₅的電耗為：0.964kw.h/m³.d，污水處理能耗較低，在國(guó)內(nèi)處于先進(jìn)水平。

　　6.5溶解氧在工藝流程中的變化

　　溶解氧在污水處理工藝流程中的變化見表5，從實(shí)測(cè)的工藝流程的溶解氧變化狀況，說明改型傳統(tǒng)活性污泥法的生物處理過程基本處于較優(yōu)的狀態(tài)，缺氧區(qū)的溶解氧≤0.5mg/L，好氧區(qū)中各段的溶解氧均在1.5～2.0mg/L之間，保證了系統(tǒng)處于最優(yōu)狀態(tài)，避免了能量的浪費(fèi)。

表4-2 溶解氧的變化

　　7總結(jié)

　　改型傳統(tǒng)活性污泥法工藝在南陽污水處理廠的應(yīng)用結(jié)果表明，該工藝適應(yīng)南陽市污水的實(shí)際，工藝的選擇合理先進(jìn)，尤其是對(duì)污水水質(zhì)較高和有較大變化的污水處理廠有較明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅克服了污泥膨脹等影響污水處理設(shè)施正常運(yùn)行的因素，同時(shí)節(jié)省了能耗。尤其是設(shè)置初沉池對(duì)穩(wěn)定污水生物處理池的正常運(yùn)行起到了較好的作用，在目前污水處理行業(yè)較少采用初沉池的時(shí)候，值得思考初次沉淀池在污水處理廠的作用。