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中小型污水处理工艺的选择

对污水处理工艺的选择应当十分慎重，污水处理工艺选择应当充分考虑污水量和污水水质以及经济条件和管理水平，优先选用技术*、安全可靠、低投入、占地少、操作管理方便的处理工艺。

对于常规的城市污水处理厂的污水（生活污水为主，工业水含量较少）进行活性污泥法处理，满足一级B出水标准后，再进行深度处理，基本能够满足一级A的标准的要求，而二级处理可选的工艺很多，如A/O法、A²O及其改进工艺、氧化沟及其改进工艺、SBR法及其改进工艺等等，均能取得良好效果。但是对于某些城市污水处理厂，由于工业废水所占比例较大，有机物浓度远高于城市生活污水水质，其B/C、B/N、B/P的比值波动较大，会对常规的A/O、氧化沟法等工艺造成*的冲击，使得系统运行不稳定，影响处理效果。

进水多为工业废水（化工废水较多），为保证后续处理工艺进水水质稳定，避免因BOD₅/CODcr和C/N比值不稳定影响后续处理效果，本工程工艺前段增加水解酸化池，进一步提高BOD₅/CODcr比值，满足易生化处理要求。水解酸化池的作用是在进水水质B/C和C/N比不稳定的情况下，在水解阶段把固体物质降解为溶解性物质，大分子物质降解为小分子物质，在酸化阶段把碳水化合物降解为脂肪酸，提高废水的可生化性，维持后续处理工艺正常运行，保证出水水质。

根据我国《室外排水设计规范》（GB50014-2006），污水处理厂的处理效率见下表。

对于受人们生活、生产影响而受污染的污水，其主要成份具有较高得可生化性，污水中的污染物易被微生物所降解。因而，选用“脱氮（除磷）二级处理+深度处理（化学除磷）”工艺。

对于以工业废水（占60%以上）为主要成份的污水，由于此类污水中含有含有大量的难降解化学成份，可生化性较差。因而，选用“水解酸化+脱氮（除磷）二级处理+深度处理（化学除磷）”工艺。

1.生物处理工艺方案的选择

生物处理段是污水厂的核心部分，生物处理工艺的选择对污水厂的投资以及运行管理起着举足轻重的作用。根据进出水水质要求，所选工艺应具有除磷脱氮功能。目前常用的污水处理除磷脱氮工艺大多是在传统生物处理工艺基础上发展起来的，其种类及形式较多，如传统的A²/O及其改良工艺（如UCT工艺）、SBR类及其变型工艺（CAST工艺等）、各种氧化沟工艺等，但不外乎活性污泥法工艺和生物膜法工艺两种。目前活性污泥法占有优势，仅有少数污水厂采用生物膜法工艺。

1.1传统A2/O及其改良工艺

传统A²/O法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。污水流经三个不同的功能分区，在不同微生物菌群的作用下，去除污水中的有机物、氮和磷。

该工艺在系统上是zui简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时间小于其它同类工艺，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，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此除磷脱氮效果非常好。目前，该法在国内外使用较为广泛。

但传统A²/O工艺也存在本身固有的缺点。脱氮和除磷外部环境条件的要求

是相互矛盾的，脱氮要求有机负荷较低，污泥龄较长，而除磷要求有机负荷较高，污泥龄较短，往往很难权衡。

为了克服传统A²/O工艺的缺点，出现了多种改良型A²/O工艺，其中一种就是UCT工艺。

与传统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过多的硝酸盐对厌氧放磷的影响。但是UCT工艺增加了一次回流，多一次提升，运行费用将增加。

此工艺流程较长，构筑物较多，设备维修不便，操作管理较复杂，投资略高，相对成熟可靠，处理效果稳定，一般运用于较大规模且具有较高运行管理水平的城市污水厂。

1.2 SBR法及其变型工艺

序批式活性污泥法（SBR）又称间歇式活性污泥法，早在1914年就由英国学者Ardern和Locket发明的水处理工艺。80年代前后，由于自动化、计算机等*的迅速发展以及在污水处理领域的普及与应用，此项技术获得重大进展。使得间歇活性污泥的运行管理也逐渐实现了自动化。由于SBR在运行过程中，各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质、出水质量与运行功能要求等灵活变化。对于SBR的反应来说，只是时序控制，无空间控制障碍，所以可以灵活控制。因此，SBR工艺发展速度极快，近几年来，已发展成多种改良型，主要有：ICEAS法、CAST法、Unitank法和DAT-IAT法。

CAST工艺和SBR不同，在循环式活性污泥法中结合有生物选择器、生物反应池二个区域，容积较小的*区作为生物选择器，第二区为主反应区。*

区和第二区在水力上是相通的。用泵将主反应区的活性污泥回流到选择器中。

UNITANK的工艺思想、池子布置和运行方式与三沟式氧化沟相类似，但在池体构型、曝气方法、出水方式等方面有所不同，一般由一矩形池子组成，内分三格，三格在水力上是相通的。池子外侧二格交替作为曝气池和沉淀池，中间池始终作为曝气池，在每一格池子中设置曝气装置，可以为表面曝气设备，也可以是鼓风曝气系统。

SBR类活性污泥法工艺操作灵活，可采用多种运行方式，但是单池处理能力较小，在较大规模的城市污水厂中采用，分组数多，控制点多，给操作管理带来了不便。为减少平面占地，该工艺也可在较大水深下运行（取决于撇水设备的能力），但水深加大，浪费的水头较大，运行能耗较高，同时对运行过程的自控技术要求较高。

故国内仅有十余座城市污水厂采用该工艺。

1.3各种氧化沟工艺

氧化沟是上世纪中期发展起来的一种污水处理技术，因其构筑物呈封闭沟渠而得名，属于活性污泥法的一种，在实际运用中发展成多种型式，能够同时实现碳有机物氧化、氮硝化以及生物脱氮是氧化沟的基本特征。

常规氧化沟相当于普通活性污泥法中的曝气池，氧化沟可以在高、中、低不同负荷条件下运行。一般氧化沟都在低负荷条件下运行，属于延时曝气范畴，氧化沟一般具有以下特点：

a、处理流程简捷，构筑物少，一般不设初沉池、污泥消化系统。

b、采用的机械设备种类少，运行管理较方便。

c、耐冲击负荷，出水水质稳定，一般不发生污泥膨胀现象。

d、产生的污泥量少，并且污泥得到一定程度的稳定，简化了污泥处理流程。

e、采用氧化沟工艺的污水处理厂总占地和其它工艺的二级处理厂相比，氧化沟单体体量较大。

氧化沟工艺形式较多，主要有Orbal氧化沟、T型三沟式氧化沟、DE型氧化沟、Carrousel氧化沟等。近年来以Orbal、DE氧化沟和三沟式为主导的氧化沟工艺在污水处理工程中得到广泛的应用。

1.4 曝气生物滤池

曝气生物滤池属于生物膜法的范畴。现代曝气生物滤池是在生物接触氧化工艺的基础上引入饮用水处理中过滤的构思而产生的一种好氧废水处理工艺。其突出的特点是将生物氧化和过滤结合在一起，滤池后部不设沉淀池，通过反冲洗再生实现滤池的周期运行。其核心技术是采用多孔性的滤料作为生物载体，单位体积的生物量数倍于活性污泥法，因此具有处理负荷高，池体体积小，占地省的特点。此外，曝气过程中气泡行程长，气液接触时间长，经滤料多次剪切，氧的利用率高，能耗低。

生物滤池运行的基本原理如下：经预处理后的污水与经过硝化后的滤池出水混合后通过滤池进水管进入滤池底部，并向上流经填料层的缺氧区，一方面反硝化细菌利用进水中的有机物将进水中的NO₃--N转化为N₂，实现反硝化脱氮；另一方面，SS通过一系列复杂的物化过程被填料及其上面的生物膜吸附截流在滤床内。经过缺氧区处理的污水进入好氧区，进一步降解有机物和发生硝化作用，同时继续去除SS。以SS形态被截留在滤床内的有机物和被生物膜吸附的有机物实际被降解的时间接近一个运行周期（通常一个运行周期为1d左右）。随着过滤的进行，填料层生物膜增厚，截留的SS不断积累，过滤水头损失增大，达到一定值后进行反冲洗。反冲洗采用气水反冲。如果对出水磷要求较高，可在滤池进水中投加药剂，经滤床截流达到除磷的目的。国内已有污水厂采用生物滤池技术。

为延长滤池的过滤周期，强化一级处理以尽量减少进入滤池的SS是必要的。强化一级处理大致有两类方法，一是投加药剂絮凝沉淀，另一类是利用生物的絮凝吸附作用。

工艺特点：

（1）反应时间短、占地少、需空气量少，节能等

（2）对水量变动有较大适应性，具有很强得消化功能。

（3）反冲洗水量大。

2、深度处理工艺方案论述

深度处理旨在进一步降低出水的CODcr、BOD5、SS、TN、TP等污染物指标，

尤其是氮、磷的存在对于污水再生利用影响很大，从一级B标准到一级A标准，氮磷、磷等污染物指标的去除率要求较高，必须通过深度处理单元才能满足出水要求。

2.1 常规深度处理工艺

常规深度处理工艺为混凝（化学除磷）、沉淀（澄清、气浮）、过滤、消毒工艺，根据国内外常用工艺，本着技术成熟、运行稳定、管理方便、节省占地等原则，深度处理工艺流程选择为高效混凝沉淀池＋滤池。

工艺原理：二级出水经提升泵房提升后，进入机械加速澄清池（高效混凝沉淀池）进行混凝和沉淀分离，随后进入气水反冲洗滤池，滤后水消毒后可达标排放。

机械加速澄清池属泥渣循环型澄清池，是集混合、絮凝、沉淀于一体的构筑物，其特点是利用机械搅拌的提升力作用来完成泥渣回流和接触反应，生产能力高，处理效果好，可去除二级处理出水中剩余的胶体、悬浮颗粒、CODcr等污染物，降低水中溶解性磷酸盐、钙、镁离子和某些重金属浓度。

高效混凝沉淀池由三个主要部分组成：一个“反应池”，一个“预沉池－浓缩池”以及一个“斜管分离池”。高效混凝沉淀池生产能力高，处理效果好，可去除二级处理出水中剩余的胶体、悬浮颗粒、CODcr等污染物，降低水中溶解性磷酸盐、钙、镁离子和某些重金属浓度。

V型滤池为重力式快速滤池，可进一步去除水中的悬浮物、CODcr、BOD₅、磷、色度、细菌等。采用均粒石英砂滤料，滤层厚度大，截留细小的悬浮物，滤速较高，过滤周期长；冲洗采用气水联合反冲和表面扫洗；冲洗时，滤层呈微膨胀状态；V型进水槽（冲洗时兼作表面扫洗布水槽）和排水槽沿池长方向布置，池面积较大时，有利于均匀布水。

D型滤池是快滤池的一种。它采用863纤维滤料，小阻力配水系统，气水反冲洗，恒水位或变水位过滤方式。D型滤池具备传统快滤池的主要优点，同时运用了DA863过滤技术，多方面性能优于传统快滤池，是一种实用、新型、高效的滤池，可进一步去除水中的悬浮物、CODcr、BOD₅、磷、色度、细菌等

翻板滤池是具有世界水平的气水反冲滤池。所谓“翻板”是因为该型滤池的

反冲洗排水阀（板）在工作过程中从0^o～90^o范围内来回翻转而得名。翻板滤池的反冲洗系统、排水系统与滤料选择方面有新的技术型突破，因为滤池拥有自己*的过滤技术，允许滤料任意组合，有较好的截污能力。同时具有特殊的反冲洗系统，不需洗砂排水槽，反冲洗强度大，滤料不会流失，耗水量少且滤料冲洗的干净，反冲洗时间短，反冲洗周期长，基建投资省，运行费用低，施工简单等一系列优点。

工艺特点：

（1）作为深度处理工艺流程比较*，占地面积小、节省土建投资、抗冲击负荷能力强、具有适用性广、效率高等特点，出水水质好。

（2）对BOD₅、CODcr的综合去除效率分别约为60～70%、35～45%。

（3）对于NH₃－N和TN的去除效果不高，约为10～20%。

2.2 曝气生物滤池

工作原理： 曝气生物滤池是接触氧化和过滤结合在一起的工艺，是普通生物滤池的一种变形方式。由于填料细小，过滤作用强，因此出水不再进行沉淀。其核心技术是采用多孔性的滤料作为生物载体，单位体积的生物量数倍于活性污泥法，因此具有处理负荷高，池体体积小，占地省的特点。此外，曝气过程中气泡行程长，气液接触时间长，经滤料多次剪切，氧的利用率高，能耗低。

深度处理中生物滤池运行的基本原理如下：原污水处理厂生化池出水经沉淀后，通过滤池进水管进入滤池底部，并向上流经填料层的缺氧区，一方面反硝化细菌利用进水中的有机物将进水中的NO₃－N转化为N₂，实现反硝化脱氮；另一方面，SS通过一系列复杂的物化过程被填料及其上面的生物膜吸附截流在滤床内。经过缺氧区处理的污水进入好氧区，进一步降解有机物和发生硝化作用，同时继续去除SS。以SS形态被截留在滤床内的有机物和被生物膜吸附的有机物实际被降解的时间接近一个运行周期（通常一个运行周期为1d左右）。随着过滤的进行，填料层生物膜增厚，截留的SS不断积累，过滤水头损失增大，达到一定值后进行反冲洗。反冲洗采用气水反冲。如果对出水磷要求较高，可在滤池进水中投加药剂，经滤床截流达到除磷的目的。

但是为了减少反冲洗次数，其进水SS浓度有一定的限制，一般需要设置初

沉等预处理措施，以尽量减少进入滤池的SS。预处理大致有两类方法，一是投加药剂絮凝沉淀，另一类是利用生物的絮凝吸附作用。本工程污水深度处理是在二级处理沉淀出水之后，故不需再增加预处理设施。

曝气生物滤池根据功能上可划分为DC型曝气生物滤池（主要考虑碳氧化的滤池）、N型曝气生物曝气池（考虑硝化的滤池也可将去除BOD₅和硝化功能合并一池）、DN型曝气生物滤池（硝化反硝化滤池）以及DN－P滤池（脱氮除磷的滤池）。

根据滤池进出水情况，划分上向流（同向流）曝气生物滤池（水流、气流由下向上方向*）和下向流（逆向流）曝气生物滤池（水流向下、气流反之）。

曝气生物滤池自20世纪80年代欧洲出现以来，目前应用越来越多，在选择应用上要根据进出水水质要求、当地条件等因素综合考虑。

工艺特点：

（1）                      滤料比表面积大，处理负荷高，池容小。

（2）                      将滤池和生物反应器结合，因此出水不需要沉淀池。

（3）                      占地面积小，节省用地

（4）                      由于滤池上部为清水区，污水停留在密闭的空间内，臭味少，对环境影响小。

（5）                      工艺布水、布气不易均匀，要求特殊的布水布气系统。

（6）                      过滤水头要求2.5m左右，提升能耗高。

（7）                      投资高，常年运转费用高

2.3 膜处理技术

膜分离法是利用特殊膜（离子交换膜、半透膜）的选择透过性，对溶剂（通常是水）中的溶质或微粒进行分离或浓缩方法的统称。溶质通过膜的过程成为渗析，溶剂通过膜的过程称为渗透。在污水深度处理中常用的膜分离设备有5种。

微滤器（MF）

膜孔径>0.1～5.0μm，工作压力300kpa左右。可用于分离污水中的较细小颗粒物质（<15μm）和粗分散相油珠等或作为其他处理工艺的预处理，如用作反渗透设备的预处理，去除悬浮物质、CODcr、BOD₅成分，减轻反渗透的负荷，

使其运行稳定。

超滤器（UF）

膜孔径0.01～0.1μm，工作压力150～700kpa。超滤器可分离水中细小颗粒物质（<10μm）和乳化油等；在用于污水深度处理时，可去除大分子与胶态物质、病毒和细菌等；或者作为反渗透的预处理。

纳滤器（NF）

膜孔径0.001～0.01μm，操作压力500～1000kpa。纳滤器可截留分子质量为200～500的有机化合物，主要用于分离污水中多价离子和色度粒子，可除去二级出水中2/3盐度、4/5硬度以及超过90％的溶解有机碳和THM前体物。纳滤进水要求几乎不含浊度，故仅适用于经过砂滤、微滤、甚至超滤作为预处理的水质。

反渗透（RO）

膜孔径<0.001μm，操作压力>1.0Mpa。反渗透不仅可以去除盐类和离子状态的其他物质，还可以除去有机物质、胶体、细菌和病毒。反渗透对城市二级处理出水的脱盐率达90％以上，水的回收率在75％左右，CODcr、BOD₅去除率在85％以上，反渗透对含氮化合物、氯化物和磷也有良好的脱除性能。为防止膜堵塞，二级处理出水通常采用过滤和活性炭吸附等预处理工艺，为了减少结垢的危险有时需要去除铁、锰等。

工艺特点：

（1）出水浊度<5NTU，悬浮颗粒SS去除率高达99％以上。

（2）结构紧凑，占地小，模块化组合设计适用于各种规模的处理。

（3）投资高，膜寿命短，一般为三年。

3.生物工艺方案的选定：

在目前公司发展以中小城镇型污水处理厂建设的定位指导下，优先选择稳定、高效而经济的传统活性污泥污水处理工艺。根据前面所述，对于受人们生活、生产影响而受污染的污水，其主要成份具有较高得可生化性，污水中的污染物易被微生物所降解。因而，选用“Orbal氧化沟+深度处理（化学除磷）”工艺和“DAT-IAT工艺+深度处理”工艺

3.1 Orbal氧化沟工艺特点如下：

1）奥贝尔氧化沟为圆形或椭圆形的平面形状，比渠道较长的氧化沟更能利用水流惯性，可节省推动水流的能耗。

2）采用多沟渠串联可以减少水流短路现象。

3）尤其适用于中小规模得城市污水处理厂，该工艺具有工艺流程简单的优点；

可不设初沉池和污泥消化池。

4）对水质适应性强，该工艺属于多反应器系统，在一定程度上利于难降解有机物的去除，较其它型氧化沟，对城市污水中含有较高比列工业废水的污水有较高得适应性。

5）奥贝尔氧化沟对系统水量有较强的适应性。

3.2 DAT-IAT工艺特点如下：

1）工艺稳定性高，反应池维持很高得MLSS浓度值，对水质水量的变化有较强得抗冲击能力。

2）处理构筑物少，工艺中可省去初沉池、二沉池和污泥回流泵房。

3）IAT池交替处于好氧、缺氧、厌氧状态，可以脱氮除磷。

4）节省投资，包括减少滗水器的安装、所需鼓风机的额定风量比SBR法小，池体采用共用墙，可节省土建费用。

对于以工业废水（占60%以上）为主要成份的污水，由于此类污水中含有含有大量的难降解化学成份，可生化性较差。因而，选用“水解酸化+脱氮（除磷）二级处理+深度处理（化学除磷）”工艺。

水解酸化的目的是将一些难以生物降解的大分子物质降解为小分子物质，从而使废水的可生化性和降解速度大幅度提高，即BOD5/COD的比值提高，经水解处理后出水更易为后续好氧处理的好氧菌所讲解。水解酸化池还起到厌氧选择器的目的：一是抑制丝状菌得增值，改善污泥的沉降性能；二是聚磷菌在厌氧段进行磷得释放。