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城市污水处理主要工艺及其特点班念，陈倩，阮玉珑，盛璟（武汉理工大学资源与环境工程学院，430070）摘要：我国城市污水处理厂的污水处理工艺繁多，且各有利弊。本文根据国家的城市污水处理及其防治技术政策，对于现阶段国内外城市污水处理主要工艺及其优缺点进行了分析，并通过对其除污能力、经济效益的分析，提供城市污水处理厂建设的相关方面参考。关键词：城市污水，主要工艺，方案分析，方案选择由于过量使用和开采水资源，加上地表水、浅层地下水的污染，造成水资源的稀缺，睡着经济发展的突飞猛进和生活水平的快速提高，人们对周围环境的要求越来越高，城市污水处理也随着经济的发展和人们环保意识的增强而得到了发展。1.国家城市污水处理及污染防治技术政策推荐的城市污水处理工艺1.1一级强化处理工艺非重点流域和非水源保护区的建制镇，根据当地经济条件和水污染控制要求，可先实行一级强化处理，分期实现二级处理。一级强化污水处理工艺主要包括物化强化处理法（混凝沉淀法）、AB法前段工艺、水解好氧法前段工艺和高负荷活性污泥法（即AB法之A段）等。1.2二级处理工艺设市城市和重点流域和水源保护区的建制镇，必须建设二级污水处理厂，可分期分批实施。二级处理可选用氧化沟法、SBR法、水解好氧法、AB法和曝气生物滤池(BAF)等技术，也可选用常规活性污泥法。1.3二级强化处理工艺受纳水体为封闭或半封闭水体时，为防治富营养化，城市污水应进行二级强化处理，增强脱氮除磷的效果。二级强化处理工艺是指除有效去除碳源污染物外，且具备较强的脱氮除磷功能的处理工艺。在对污染物有有控制要求的地区，污水处理工艺除选用A2/O工艺、A/O工艺外，也可选用具有脱氮除磷效果的氧化沟法、SBR法、水解好氧法和生物滤池等。必要时也可选用物化方法强化除磷效果。2．现阶段城市污水处理主要工艺概述目前，处理城市污水技术分为三级，一级处理就是对污水进行的初级处理，主要是用物理处理方法。可以去除比重较大的无机颗粒。二级处理主要采用生物处理法，目的的去除污水中呈胶体的有机污染物质。三级处理一般采用砂滤发、活性炭吸附法和电渗析法等，用来进一步处理难以溶解的有机物。国内多采用A/O,A2/O,活性污泥法和氧化沟技术。吸附、氧化两段曝气法和水解--好氧生物处理工艺也是引人关注的新技术。而在国外，百乐克和CASS法也得到了广泛的使用。3现阶段城市污水处理主要工艺及其工业实例3.1AB法工艺3.1.1AB法工艺原理AB法是一种充分利用整个下水道系统中所繁殖的微生物的活动，使污水先进行一尺高度和短时间的吸附曝气处理，这样形成两种各自与其水质和运行条件对应的完全不同的微生物群落，通过“物理-生物化学”作用过程，达到处理污水之目的方法。3.1.2AB法工业流程AB法工艺流程如图4-1所示：A段B段进水出水污泥回流污泥回流剩余污泥剩余污泥图1AB法流程在处理过程中，A段通常在缺氧环境中运行，A段对于水质、水量、pH和有毒物质等的冲击负荷有巨大的缓冲作用，能为其后面的B段创造一个良好的进水环境。AB两段的BOD5去除率为90%~95%，COD去除率为80%~90%，TP去除率可达50%~70%，TN的去除率为30%~40%。若想提高AB工艺脱氮除磷效果，可将B段设计为脱氮、除磷工艺。工程实例：青岛海泊河污水处理厂，规模8-12万吨/日；该技术尤其适用于老厂革新挖潜改造，提高处理规模。3.1.3AB法的优缺点主要优点：1.技术成熟，处理高浓度生活污水效果好；2.出水稳定，水质高；3.对老厂的革新挖潜有明显效果。4.能处理浓度较高，水质水量变化较大的污水。可以应用于寒冷地区的生物处理系统。主要缺点：1.脱氮除磷效果不理想；2.流程长，新建投资也较大；3.污泥量多。3.2.SBR活性污泥法工艺序批式活性污泥法，又称间歇式活性污泥法，简称SBR法，是间歇运行的污水生物处理工艺。该工艺型式最早应用于活性污泥法，近年来，该工艺的研究与应用日益广泛。3.2.1SBR法工艺原理SBR法的工艺设施是有曝气装置、上清液排出装置，以及其他附属设备组成的反应器。以污水中有机物反诬作为培养基，在悠扬的条件下对各种微生物群里进行混合连续培养，形成活性污泥，利用活性污泥在污水中的凝聚、吸附、氧化分解和沉淀等作用过程，去除污水中的有机污染物。同时，微生物细胞增殖，最后将微生物细胞物质（活性污泥）与水沉淀分离，废水得以处理。3.2.2SBR法工艺流程SBR法工艺流程如图2所示：进水出水污泥处置图2SBR法流程A曝气池中沉池B曝气池二沉池调节池SBR池消毒接触池污泥浓缩池污泥消化池污泥脱水SBR按进水方式分为间隙运行方式和连续进水方式，按有机物负荷分为高负荷运行方式和低负荷运行方式和其他运行方式。工程实例：澳大利亚吉郎市污水厂于1995年投产，处理水量为7×104m3/d，总投资4200万澳元。主要设计参数：调节池停留时间10h，共4个SBR池，每个尺寸(120×60×5.2)m，停留时间36h。各项指标(去除效率）：BOD589.2%,SS83.3%,NH3-N48.7%.3.2.3SBR法的优缺点主要优点：1.出水水质稳定，水质好，能大量的处理污水；2.运行管理简单，自控水平高；3.占地少造价低耐冲击负荷；4.组成系统简单，操作灵活。主要缺点：1.曝气系统易堵塞，故障率高；2.人工操作管理繁琐，检测手段要求高；3.基建费用也不低。3.3A/O工艺A/O法是在传统活性污泥法基础上发展起来的一种缺氧--好氧生物法处理工艺。3.3.1A/O工艺原理A/O工艺分为生物除磷工艺和生物脱氮工艺两种。生物除磷工艺是由厌氧和好氧两部分反应组成的污水生物处理系统。污水进入厌氧池后，污水中的磷以正磷酸盐的形式释放到混合液中。混合液进入好氧池后，聚磷菌较快生长，同时聚磷菌大量吸收混合液中的正磷酸盐，在二沉池随污泥沉降，磷就进入污泥中，进而达到污水除磷目的。生物除磷工艺是不能有污泥回流的，否则除磷效果将下降。生物脱氮工艺是由缺氧和好氧两部分反应组成的污水生物处理系统。污水进入缺氧池后，与回流污泥混合。活性污泥中的反消化菌在这一过程中的作用，将污水中的硝态氮转化为氮气释放到大气中，氨态氮在好样状态下形成硝态氮，随着污泥回流在缺氧状态下转化为氮气释放出来，以此达到脱氮目的。3.3.2A/O工艺流程生物除磷工艺流程如图3所示图3生物除磷工艺流程生物脱氮工艺流程如图4所示图4生物脱氮工艺流程3.3.3A/O的优缺点主要优点：1、由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；2、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；3、剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。主要缺点：1.污泥回流需用泵提升。2.设备数量多，操作为湖南，投资较大。3.生物池和二沉池单独设置，占地面积大。4.抗冲击负荷的能力不如氧化沟工艺。3.4氧化沟工艺氧化沟又称循环曝气池，是在50年代由荷兰卫生工程研究所开发的一种工艺技术。该法是活性污泥法的变种，属于低负荷、延时曝气活性污泥法。3.4.1氧化沟的工艺原理氧化沟工艺的曝气池呈封闭的沟渠形，池体狭长，可达数十甚至百米以上，曝气装置多采用表面曝气器，污水和活性污泥的混合液在其中做不停地循环流动的过程，有机物质被混合液中的微生物分解。该工艺对水温、水质和水量的变动有较强的适应性，BOD负荷低，污泥龄长，反应器内可存活硝化细菌，发生消化反应。在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间，氧化沟内流态是完全混合式的，但又具有某些推流式的特性，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。氧化沟这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应。3.4.2氧化沟的工艺流程进水出水回流污泥剩余污泥干化污泥图4氧化沟工艺流程如图4可见氧化沟的工艺流程比一般生物处理流程简化，这是由于氧化沟水力停留时间和污泥龄长，悬浮物和可溶有机物可同时得到彻底的去除，排除的剩余污泥已得到高度稳定，沉砂池氧化沟污泥脱水二次沉淀池因此，氧化沟不设初沉池，污泥不要进行厌氧消化。工程实例：邯郸市东污水厂于1991年投产，处理水量为1.0×105m3/d，总共投资3.02×107元。主要设计参数：沉砂池为平流式，停留时间11min；4个氧化沟，每个尺寸（98×73×3.5）m，污泥负荷0.055kg/kg·d，停留时间14.5h。各项指标（去除效率）：BOD595%,CODcr89%,SS94%,TN62%,TP53%.3.4.3氧化沟的优缺点主要优点：1.有效去除COD、BOD、SS，出水水质好；2.运行管理方便，操作维护简单；3.耐冲击负荷能力强；4.运行方式灵活。主要缺点：1.占地较大，氧利用率相对低，耗能稍大；2.泥水分离负荷要求低。3.5A2/0工艺A2/0工艺是厌氧--缺氧--好氧生物脱氮除磷工艺的简称，该工艺可具有同时脱氮除磷之功能。3.5.1A2/O工艺原理首段厌氧池，流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥，本池只要功能未释放磷，使污水中的磷的浓度身高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中的BOD浓度下降；另外，氮化铵因细胞的合成而被去除一部分，是污水中的氮化铵浓度下降，但是硝基化氮的含量没有变化。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入大量硝基化氮还原为氮气释放至空气，因此BOD浓度下降，硝基化氮浓度大幅下降，而磷的变化很小。在好氧池中，有机物被微生物生化讲解，而继续下降；有机氮被氨化续而被硝化，使氮化铵浓度显著下降，但顺着硝化过程使硝基氮的浓度下降，磷随着聚磷菌的过量摄取，也以姜块的速度下降。3.5.2A2/O工艺流程A2/O工艺流程图如图5所示：图5A2/O工艺流程如图所示，A2/O工艺是通过厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，达到去除有机物、脱氮、除磷的功能。3.5.3A2/O的优缺点主要优点：1.对COD、BOD、SS等有较高的去除率；2.对脱氮除磷有较高的去除效果；3.运行费用低，占地少；4.出水水质好。主要缺点：1.运行管理要求较高；2.投资较大。3.磷元素不能完全去除。3.6水解--好氧生物处理工艺水解--好氧生物处理工艺是一种污水处理的新工艺，其最为先主动的特点是以多功能的水解反应器取代功能专一的传统初沉池。利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物，减轻后续好氧处理构筑物的负荷，使污泥和污水同时得到处理，可以取消污泥消化过程。3.6.1水解--好氧生物处理工艺原理水解--好氧生物处理工艺由水解--酸化反应池和好氧生物处理装置组成，其中，水解---酸化反应池放弃了厌氧反应中的甲烷发酵阶段，利用厌氧反应中水解和产酸作用，使得污水---污泥依次得到降解处理。3.6.2水解--好氧生物处理工艺流程水解--好氧生物处理工艺流程如图6所示：图6水解--好氧生物处理工艺流程3.6.3水解--好氧生物处理工艺优缺点主要优点：主要缺点：难降解有机物的降解3.7百乐克工艺3.7.1百乐克（BLOLAK）工艺原理百乐克污水处理系统（又称悬挂链抱起工艺）是一种高效的升华处理系统，采用低负荷污泥工艺，通过升华方法有效讲解COD及BOD，并且能够通过波浪式氧化工艺对氮、磷进行高效去除。1.在总的停留时间和能耗等方面比传统的活性污泥要有很大的优势；2.效率高、能耗低、投资少、运行费用低、简单易行；3.可以同时达到对污泥的稳定。3.7.2百乐克工艺流程3.7.3百乐克工艺优缺点主要优点：1.技术先进，处理效果好，出水稳定；2.有效的曝气系统节省了动力消耗；3.采用多级A/O系统，脱氮效果好；4.设置了生物脱磷区；5.相对投资较低，简单偶小的污泥处理，设备简单，土地利用紧凑。缺点：1.曝气时间较长；2.污泥处理不如A/O系统。3.8CASS工艺3.8.1CASS工艺原理CASS工艺是序批式活性污泥SBR的改良技术，又称循环式活性污泥系统。CASS工