环境工程专业优秀实习基地

环境工程专业优秀实习基地

典

型

案

例

福州大学至诚学院环境资源工程系

二〇一一年六月

环境工程专业优秀实习基地

福州市祥坂污水处理厂

一、实习基地概况

福州市祥坂污水处理厂是福州市第一座城市污水处理厂，工程于1992年筹建，1997年建成投产运行。主要处理福州市西湖截污管、白马河以西及其支流大庆河两岸汇集来的污水，原设计处理规模为5万吨/天，服务面积约560hm²，服务人口约19万人，占地面积为3.4公顷，总投资为1.7亿元，其中，利用芬兰政府无息优惠贷款498万美元，全厂主要设备和自控、仪表均利用芬兰政府贷款从芬兰YIT公司引进。

工程由中国市政工程西北设计院和福州市城乡规划设计院设计，采用先进的A/O法二级生化处理工艺。污水处理工艺设备全套由芬兰等国家进口，配置有先进的自控系统，通过计算机实现集中控制，还建有先进的在线水质监测设备。出水达标率均为99%。

2005年该厂将初沉池改为A池，并新增设一座曝气沉砂池和一座二沉池以及一套紫外C消毒系统，在其他工艺条件没有改变的情况下，将污水厂日处理容量由原来的5万吨提高到现在的7.5万吨，最高达8.5万吨，处理污水单位成本为0.467元/吨。

福州市祥坂污水处理厂多年的成功运行，明显改善大庆河的污染，临近河段水质也有不同程度改善，使闽江福卅段水域水质有一定程度的提高，增加了下游环境容量，改善水厂水源水质，保护和改善了闽江水质，带来了良好的环境效益，为福州市进一步改革开放创造优良的投资环境，同时较好地解决了工业路上几家工厂高浓度废水处理问题，收到了良好的社会效益。多次被评为福州市文明单位、绿化达标先进单位、创建省级园林城市先进单位和创建国家卫生城市先进单位等。8年来，共有约500多名学生在本实践基地完成了认识实习、生产实习和毕业实习等实训任务；先后合作完成了多项产学研合作项目，建立了良好的合作关系，取得了丰硕的成果。

二、祥坂污水处理厂技术参数与工艺流程

祥坂污水处理厂经处理后的尾水水质执行了《城镇污水厂污染物排放标准》GB18918-2002一级B排放标准。设计进水水质和出水水质如下表：

表1  祥坂污水处理厂设计进水水质和出水水质

1.工艺流程

图2  工艺流程图

图3  福州祥坂污水处理厂工艺流程（电子图）

2.主要处理构筑物工艺参数

表2  主要工艺参数

三、祥坂污水处理厂实习基地功能及内容

该实习基地可为本专业提供多项实训服务：

  1、为《环境监测》课程实习提供水质分析及化验实训服务。

2、为《水污染控制工程》课程实习提供工艺技术与设备选型实训服务。

3、为三大综合性实习（认识实习、生产实习和毕业实习）提供参观、运营管理和构筑物结构设计实训服务。

  4、专题实训：

A、环境监测技能实训

    B、污水处理设施调试、运行、管理技能实训

    C、大学生科研实践训练SRTP

    D、单体构筑物工艺设计

认识实习

实习目的：

①加深对环境工程专业及其工作性质、内容和方法的了解，以增加对所学专业的认识和感受；

②理论联系实际，加深对专业基本概念和基础知识的了解，建立工艺流程与构筑物的初步概念和印象。

实习方式：参观考察污水处理工艺过程及主要构筑物功能、结构和工作原理。

生产实习/毕业实习

实习目的：

①理论联系实际，加深对所学专业理论、技术、工艺及其应用的理解，系统掌握污水处理工艺过程及主要构筑物结构、功能及操作运行过程，初步建立工程观念、积累一定的环境工程实际生产知识和运行管理观念。

②掌握污水处理厂运行管理方法及故障处理与操作方法改进等，提高学生的动手能力和实际应用知识的能力。

实习方式：

第一阶段：通过各种污染治理工程的现场考察和技术人员的指导系统观，考察和分析污水处理厂工艺技术原理与方法，详细了解主要构筑物构造特点、工作原理、操作条件以及控制方法等；

第二阶段：分组跟班参与污水处理厂各处理单元及不同岗位日常工作和运行管理(包括水质分析与测试)

四、相关知识链接

（一）脱氮机理

1.氨化作用

2.硝化作用

NH₄⁺+1.5O₂=NO₂^-+H₂O+2H⁺

NO₂^-+0.5O₂=NO₃^-

故氧化1g的氨氮需3.43+1.14=4.57gO₂，可见硝化是个耗氧的过程，需在有O₂的条件下实现，作用的细菌为化能自养型的亚硝化细菌和硝化细菌。

若考虑到细胞的合成反应，则硝化反应式为

22NH₄⁺+37O₂+4CO₂+HCO₃^-=C₅H₇NO₂+21NO₃^-+20H₂O+42H⁺，可见硝化过程会消耗碱度物质，使pH值少量降低。氧(硝)化1kg NH₄⁺—N需消耗7.14CaCO₃碱度。

3.反硝化作用

反硝化过程作用的主体是兼性异养菌，在有氧时，以O₂作为电子受体；在无氧时，以NO₂^-、NO₃^-作为电子受体。反硝化过程除氮的途径包括两种：合成(同化)作用将NO₃^-还原成NH₄⁺—N(aa)成为自身的细胞物质，占25—30%；异化(产能)过程以NO₃^-—N作为电子受体，还原成N₂。同化合成细胞所需的碳源和异化所需的能源都由有机物(可外加)提供。

产能反应为：6NO₃^-+2CH₃OH=6 NO₂^-+2CO₂+4H₂O

6NO₂^-+3CH₃OH=3N₂+3CO₂+3H₂O+6OH^-

考虑到合成，总的反应式为NO₃^- + 1.08CH₃OH + H⁺ = 0.065C₅H₁₂NO₂ + 0.47N₂ + 0.76CO₂ +2.44H₂O

可见，反硝化是一个需要碳源和消耗酸度的过程，反硝化的结果会使pH值少量升高。

（二）A/O工艺流程

本工艺又称前置反硝化生物脱氮，其工艺流程如图4所示。

                                         图4  缺氧—好氧活性污泥法生物脱氮工艺流程图

反应池前段为缺氧池，后段为好氧池。废水和回流活性污泥从缺氧池流入。通过好氧池处理的一部分硝化液(混合液)回流到缺氧池，在缺氧池内进行反硝化。反硝化菌氧化有机物的同时，将混合液中的亚硝态氮和硝态氮还原为氮气。在好氧池废水中的氨氮被硝化菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。通过硝化后另一部分混合液经二沉池进行固液分离后排放。另外，根据进水水质不同，有时需投加甲醇等脱氮的受氢体和投加碱(NaOH等)调节pH值。

                                         图5  多级缺氧—好氧活性污泥法工艺流程图

如图5所示，本工艺为缺氧池和好氧池二级串联。废水分级流入缺氧池，可保持比较高的MLSS浓度和SRT。本工艺由于从前一级好氧池流出的废水(硝化后)流入后一级的缺氧池，因此可提高总氮去除率。

（三）A/O工艺工作原理

废水先引入缺氧池，并将好氧池的混合液和二沉池底部的污泥同时回流至缺氧池，使缺氧池中既从原废水中得到充足的有机物，又从回流的混合液中得到大量的NO₃^-—N，回流污泥则保证足够的微生物量，在其中进行有机物的初步降解(水解酸化)以及NO₃^-—N的反硝化，是一个需要碳源和消耗酸度的过程；然后进入好氧池，在其中进行有机物BOD的进一步降解和NH₄⁺—N的硝化，是一个需消耗碱度和O₂的过程。O段后设沉淀池，部分污泥回流到A段，以保证充足的微生物量；将O段的混合液回流至A段，以提供给A段足够的NO₃^-—N，并保证所要求的氨氮出水指标。

可见A/O流程可在去除有机物的同时取得良好的脱氮效果，与传统的活性污泥法相比(为去除废水中的氮，必须增加处理构筑物或投加化学药剂，即增加三级处理设施，基建费用和运行费用都十分昂贵)，出水水质明显改善，处理能耗大大降低，也有改善活性污泥沉降性能的作用(缺氧池在好氧池之前，一方面可减轻好氧池的有机负荷，另一方面也有利于控制污泥膨胀)。

（四）A/O法工艺特点

本工艺与普通活性污泥法比较有以下特点：

Ø        总氮去除率为60％～70％时，生物反应器的容积比普通法大。

Ø        反应池需分隔，在构造上必须保证缺氧池保持缺氧状态。

Ø        为使硝化液循环，需设硝化液回流系统。

Ø        由于反应池MLSS浓度比普通法高，因此二沉池的设计表面水力负荷应比普通法小，有效水深为大。

Ø        因设回流系统和缺氧池等而使运行管理项目增加。

Ø        本工艺与普通活性污泥法相比，不仅提高总氮去除率，而且BOD、SS去除率也可提高。

另外，本工艺中由于废水中部分有机物在缺氧池进行的脱氮反应中被去除，因此与强化硝化活性污泥法相比，去除BOD所需的氧量少。

(五) 总氮去除率

如前所述，本工艺对典型的城市污水，总氮去除率为60％～70％。

假设进水中的总氮在好氧池全部被硝化；循环硝化液中的硝酸氮在缺氧池全部被反硝化，则总氮去除率可用下式表示：

式中  E_N——总氮去除率，％；

R——回流比，按下式计算：

式中  Q_R——回流污泥量，m³／d；

Q_C——回流硝化液(混合液)量，m³／d；

Q——处理废水量，m³／d。

A/O法由于整个系统运用的是同一类污泥，既起到去除BOD、实现硝化，又起反硝化作用，所以又称单一污泥系统(Single sludge system)。

由于出水前是好氧段，污泥沉降性能好，但出水中一定会有部分NO₂^-、NO₃^-—N带出，不可能完全实现脱氮。

由于进水中的总氮的20％～30％以剩余活性污泥形式排出系统之外，因此实际上进水总氮去除率为70％一80％。

从式中可知，回流比越大，则总氮去除率越高，但考虑循环系统的能耗，工程上回流比以2为限，因此总氮去除率一般为50％～60％。另外，二沉池等也能进行脱氮，以及考虑不能去除的TKN，所以该工艺系统总氮的去除率为66％-90％。

(六) 其它

1.   初沉池宜设超越管

初沉池虽然可去除进水中约30%的BOD，但BOD又作为缺氧池脱氮反应所需的碳源。当要求更高的脱氮率时，或反应池运行初期和雨季进水中BOD浓度较设计值低时，废水可全部或部分不经初沉淀，直接进入反应池，以保持足够的C/N比。

2.   缺氧池宜采用机械搅拌

由于脱氮会发生污泥上浮和浮渣，浮渣会使放线菌繁殖或产生恶臭，所以浮渣在缺氧池内不能停留时间太长，宜设浮渣破碎装置，方法有洒水和曝气。

3.   应设甲醇和NaOH投加设备的场合

当进水中BOD浓度低，碳源不足时，需投加甲醇，1g甲醇大致相当于1gBOD；另外，硝化反应会消耗混合液的碱度，使其pH值下降。pH值对硝化反应影响较大，pH值低时，硝化反应速度下降，一般反应池的pH值应保持在6.5以上，要求曝气池出水的碱度应在50mg/L以上，否则需加NaOH进行调整。实际操作中，不需外加碳源。pH值平衡过程可以自身调节。

4.   硝化应注意的问题

BOD(小于100)低时，才可能发生硝化。BOD存在对硝化作用是有抑制的，因为异养菌会优先生长，而硝化菌产率低，生长速率慢。因此，应满足泥龄大于7天，DO≥2mg/L。所以在常规的生物处理系统中无法实现硝化。

五、污水是如何变清的……——认识实习纪实

图6 认识实习集锦

六、污水为什么会变清……——生产实习纪实    

                             图10小城镇污水处理工艺流程