城市污水處理廠(chǎng)的工藝對比

建設城市污水處理廠(chǎng)是水資源利用和水污染控制的必然趨勢，是可持續發(fā)展要求的必然結果。而污水處理廠(chǎng)工藝的選擇，直接關(guān)系到建設費用和運行費用的多少、處理效果的好壞、占地面積的大小、管理上的方便與否等關(guān)鍵問(wèn)題。因此，在進(jìn)行污水處理廠(chǎng)設計時(shí)，必須做好工藝方案的比較，以確定最佳方案。

　　處理廠(chǎng)工藝是指在達到所要求的處理程度的前提下，污水處理各單元的有機組合。確定污水處理廠(chǎng)工藝的主要依據是所要達到的處理程度，而處理程度則主要取決于接受處理后污水的水體的自?xún)裟芰�或處理后污水的出路。因此，各個(gè)地區、各個(gè)城市的具體情況不同，需求不同，選擇的工藝亦有所不同。根據統計資料，目前世界上使用最多的是活性污泥法，其中又有不同的模式，如傳統活性污泥法、階段曝氣法、曝氣沉淀池、A B法、A O法等。當然，也有采用其它方法的如：生物膜法、物理化學(xué)法以及自然處理法、氧化塘等。每種處理工藝方法均有其各自的特點(diǎn)及適應范圍，應根據當地的各種不同條件和要求選擇處理形式。

　　1 活性污泥法

　　活性污泥法是水體自?xún)舻娜斯�強化，是使微生物群體在曝氣池內是懸浮狀，并和污水接觸而使之凈化的方法。包括標準活性污泥法、STEP曝氣法、長(cháng)時(shí)間曝氣法、分段式曝氣法、限制曝氣法以及AB法等傳統活性污泥法的改型和AO法、AOO等.近年來(lái)開(kāi)發(fā)高效脫氮除磷工藝。目前，活性污泥法占主導地位，適用于處理生活污水所占比重較大的城市污水，但隨著(zhù)如AO法、AOO法、AB法等新工藝的開(kāi)發(fā)，對于工業(yè)污水成份比較高的污水的處理效果也有了提高。

　　1.1 傳統活性污泥法

　　優(yōu)點(diǎn)：①不宜采用物理化學(xué)方法處理的廢水，BOD去除率可達95%以上。②建設投資額高，但處理的動(dòng)力費較低。

　　缺點(diǎn)：所需停留時(shí)間長(cháng)，設備龐大，基建投資大，因而要加各種構筑物，使各種構筑物容積增大，從而使處理廠(chǎng)面積增大，增加管理人員及管理難度。

　　發(fā)展方向：①為了廢水體系的組分、濃度均勻化，重新估價(jià)預處理，重新研究調整槽。②探討選擇活性污泥微生物系的菌種。③ 活性污泥法的設備中引入儀表化和擬定管理指標。

　　1.2 間歇式活性污泥法

　　近幾年來(lái)隨著(zhù)城市規模的不斷擴展以及城鎮自身的發(fā)展，下水道設施已呈現出大城市轉向中小城市、農村小鎮的趨勢，小規模污水處理設施逐步增加，農村小城鎮對于改善生活環(huán)境條件的要求越來(lái)越迫切了。

　　小規模污水處理設施與大規模處理設施比較，它的自然條件和社會(huì )條件大不相同，因此，必須研究采用適于小規模污水處理設施，用以取代過(guò)去的大規模處理方式。小規模污水處理應具備如下特點(diǎn)：① 容易運行管理;② 維修方便;③建設費用低;④出水水質(zhì)良好。經(jīng)過(guò)國內外一些污水處理廠(chǎng)(如日本千葉縣的大原町污水凈化廠(chǎng)等)的多年實(shí)踐證明，間歇式活性污泥法正是一種能滿(mǎn)足這些條件的處理方法。

　　間歇式活性污泥法是采用一個(gè)處理池進(jìn)行曝氣、沉淀、排出處理水，使設備簡(jiǎn)單化、小型化，池內流態(tài)分明，運行管理方便，可做到無(wú)人運轉，對于流入污水的負荷變動(dòng)，有緩沖能力，處理性能穩定，不僅能去除有機物質(zhì)和懸浮固體而且脫氮效果好。間歇式活性污泥法具有代表性的方式，一般設2個(gè)曝氣沉淀池，連續進(jìn)入混合污水，各自錯開(kāi)半個(gè)周期進(jìn)行運轉，運行一個(gè)周期為6h，周而復始，反復進(jìn)行。

　　1.3 AB工藝法

　　AB工藝法也稱(chēng)為吸附生物降解法，是七十年代中期首先在德國興起的，是傳統活性污泥法的一種改型，從許多污水廠(chǎng)資料中表明該工藝在處理難降解的工業(yè)廢水或較高濃度的城市污水處理方面，它與普通活性污泥法相比，有特殊的凈化機制和多方面的優(yōu)越性，它把傳統活性污泥法的曝氣池分為兩段——A段和B段，A段在對有機物質(zhì)吸附、吸收、氧化三種方式中，前兩者起主要作用，而B(niǎo)段主要由后兩者起作用，特別是氧化作用占主要地位。

　　從工藝流程來(lái)看，AB工藝的主要特征是：①AB工藝不設初沉池，污水經(jīng)細格柵、沉砂池后直接進(jìn)入A段曝氣池;②設置中間沉淀池，使A段和B段污泥嚴格分開(kāi)，單獨回流，保持各自的菌群特征;③AB工藝的A段曝氣吸附池以高負荷運行，污泥泥齡較短，B段曝氣池以低負荷運行;④AB工藝的A段曝氣池可以根據污水組分進(jìn)行兼氧或好氧運行，改善污水的可生化性，這樣大大降低B段曝氣池的負荷。因此，AB工藝兩段曝氣池的總容積比傳統活性污泥法的曝氣池顯著(zhù)減小;⑤由于A(yíng)B工藝中A、B兩段運行條件的差異，而導致兩段中微生物群落新陳代謝功能不同，因此A、B兩段均設有污泥回流設備，但據專(zhuān)家的研究及一些污水廠(chǎng)實(shí)際運行(如我市北中部污水凈化責任有限公司)證明，一般情況下仍然比傳統活性污泥法節省基建投資和電耗，污水濃度越高，節省投資和電耗就越多，優(yōu)越性就越明顯。

　　1.4 AO法及AOO法

　　AO法及AOO法是近年來(lái)開(kāi)發(fā)出的生物脫氮除磷新工藝，與傳統的化學(xué)和生物脫氮除磷相比，它還有效提高了BOD、COD、SS的出水指標。AO法是缺氧、好氧的簡(jiǎn)稱(chēng)，AOO法是厭氧、缺氧和好氧的簡(jiǎn)稱(chēng)，脫氮是在缺氧段完成的，除磷則要求有厭氧段。AO法主要是脫氮，AOO法可以同時(shí)去除氮、磷。這兩種工藝都要求污水充分曝氣，使含氮有機物充分硝化，所以必須降低污泥負荷，延長(cháng)曝氣時(shí)間和增大鼓風(fēng)量。根據天津東郊污水處理廠(chǎng)和沈陽(yáng)市北部污水處理廠(chǎng)的實(shí)踐，采用A O工藝比傳統活生污泥流程的曝氣池容積、二沉池容積、回流污泥量、鼓風(fēng)量和曝氣裝置數量都增大一倍左右，而且由于該工藝要求比較低的污泥負荷，否則不足以達到污泥好氧穩定，所以AO法將帶來(lái)基建投資和電耗的大幅度增加。AOO法在缺氧段前面還加有一個(gè)厭氧池，以達到對磷的有效去除效果，基建費用與電耗比AO工藝更高點(diǎn)。

　　2 生物膜法

　　污水的生物膜處理法是與活性污泥法并列的一種好氧生物處理技術(shù)。它是土壤自?xún)舻娜斯�強化，是使微生物群體附著(zhù)在其他物體表面上呈膜狀，并讓它和污水接觸而使之凈化的方法。包括生物濾池、生物轉盤(pán)、生物接觸氧化法等形式。優(yōu)點(diǎn)：①對水量、水質(zhì)變動(dòng)有較強的適應勝;②在低水溫條件下，也能夠保持一定的凈化功能;③宜于固液分離;④ 能夠處理低濃度的污水;④動(dòng)力費用低，產(chǎn)生的污泥量少。缺點(diǎn)：① 負荷低，占地面積大，不適用處理水量較大的污水;②濾料易于堵塞;③產(chǎn)生濾池蠅，影響環(huán)境衛生;④生物膜再生管理相對復雜。在我國只有少數幾家污水處理廠(chǎng)使用該工藝，我市的殷家堡污水處理廠(chǎng)就是較早采用該工藝的污水處理廠(chǎng)之一，從三十多年的運行管理經(jīng)驗來(lái)看，該工藝確實(shí)運行費用低，但生物膜易脫落，且不易培養，在一定程度上增加了管理難度。

　　3 氧化塘

　　氧化塘是一種構造簡(jiǎn)單、易于維護管理、污水凈化效果良好、節省能源的污水處理法。氧化塘對污水的凈化過(guò)程和自然水體自?xún)暨^(guò)程很相近，污水在塘內經(jīng)較長(cháng)時(shí)間的緩慢流動(dòng)、貯存，通過(guò)微生物的代謝活動(dòng)，使污水中的有機污染物降解，污水得到凈化。據統計，目前全世界已有近5 0個(gè)國家采用氧化塘處理污水。氧化塘具有一些較為突出的優(yōu)點(diǎn)：①可以充分利用地形，工程簡(jiǎn)易，基建投資省;②能夠實(shí)現污水資源化，使污水凈化與利用相結合;③污水處理成本低廉。但氧化塘也具一定的不足之處：① 占地面積大;②污水凈化效果不穩定;③ 污泥應及時(shí)清除;④浮油應及時(shí)去除。

　　氧化溝在世界上應用也很廣泛，我市北郊污水凈化廠(chǎng)在2OO6年也采用了奧貝爾氧化溝工藝，經(jīng)過(guò)一年的試運行，處理效果基本能達到原設計指標，對氮的去除率很高，但對磷的去除效果一般。氧化溝工藝相對普通活性污泥法，提高了混合液污泥濃度(M L s s)，降低了剩余污泥生成量。氧化溝有很多形式：卡魯塞爾型、三溝式、合建式等等。一般用機械曝氣器擊動(dòng)水面而充氧，曝氣器有水平軸轉刷型的，氧化溝的水深為3m左右，最大水深不超過(guò)3.6m。有的氧化溝采用碟式或立軸倒傘曝氣器。三溝式氧化溝在在某些污水廠(chǎng)中被應用，如香洲凈化廠(chǎng)、深圳污水廠(chǎng)，這種氧化溝不另設二次沉淀池，進(jìn)出水通過(guò)程序定時(shí)切換兼有曝氣沉淀功能，不需要污泥回流，節省能耗和地建費用，但由于曝氣設備利用率低，增加了設備費用。

　　由于可不設回流污泥裝置運行管理簡(jiǎn)單，且氧化溝具有氧化塘的某些優(yōu)點(diǎn)，并克服了氧化塘占地面積大，處理效果不穩定等缺點(diǎn)，應用有一定發(fā)展。合建式氧化溝是近年來(lái)開(kāi)發(fā)出的一系列改型的總稱(chēng)，它們的特點(diǎn)是沉淀池與氧化溝合建，進(jìn)水和曝氣都連續不變，它同時(shí)具備了其它氧化溝的優(yōu)點(diǎn)，達到基建費省，運行費用低，管理又簡(jiǎn)單方便。但是不論是何形式的氧化溝，都由于受水深不能過(guò)大的限制，在部分曝氣器是滿(mǎn)負荷運行等，致使其發(fā)展受到影響。

　　4 序批式曝氣法(SBR法)

　　序批式曝氣法(SBR)是一種古老的工藝，最初是在一個(gè)池中間歇進(jìn)水、間歇曝氣，然后沉淀、排水、排泥，處理工序相當簡(jiǎn)化。如采用延時(shí)曝氣的SBR法，還可省去污泥消化、沼氣貯存利用工序，整個(gè)污水廠(chǎng)只需要幾個(gè)構筑物。目前我國只在一些規模不大的城市污水廠(chǎng)應用，規模為每天10 0(~n3以下，但由于其突出的簡(jiǎn)易特點(diǎn)，已顯示出管理簡(jiǎn)單、運行穩定等優(yōu)點(diǎn)，引起人們廣泛的重視。該工藝不僅工藝簡(jiǎn)單，而且對水量水質(zhì)的變化有很強的適應性，可以省去調節池，不存在污泥膨脹的危險，污泥沉降性好，可以脫氮除磷，出水水質(zhì)好，占地省，在一定規模下造價(jià)省，運行費用低。它的缺點(diǎn)是進(jìn)水、曝氣倒換頻繁，且由于排出裝置，國內尚未形成該工藝，發(fā)展有一定限制，一直未能推廣。但仍是兩種很有潛勢的工藝，逐漸受到重視。

　　SBR工藝近年來(lái)發(fā)展很快，已出現多種改型，目前常用的有以下幾種型式：①傳統間歇進(jìn)水，間歇曝氣，這種型式對水量水質(zhì)變化適應性強，水量變化很大，水型污水廠(chǎng)最為適用。②連續進(jìn)水，間歇曝氣，對進(jìn)水不加控制，但必須使其不影響沉淀。③雙池串聯(lián)，連續進(jìn)水，前池連續曝氣，后池間歇曝氣，從后池往前池回流混合液以保持污泥濃度。后兩種形式均為連續進(jìn)水，可用于較大型污水處理廠(chǎng)。

　　5 下水道內部處理

　　污水中含有微生物和容易同化的有機物，因此，如果污水處于一種需氧狀態(tài)(存在溶解氧)，則大部分有機物逐漸氧化為二氧化碳或轉化成新的細菌細胞。當污水在壓力管道中長(cháng)時(shí)間輸送時(shí)，就中斷了大氣中氧的供給，所剩余的溶解氧迅速被用光，短時(shí)間后特殊的微生物就開(kāi)始將硫酸鹽還原成硫化氫，因而此時(shí)的污水就稱(chēng)為腐化污水。當這種污水同空氣再次接觸時(shí)，會(huì )釋放出硫化氫，并在下水道的管壁上氧化成硫酸鹽，從而造成嚴重的危害與腐蝕。在英國，至少有50種下水道已經(jīng)成功地采用向下水道內噴入氧氣來(lái)預防這種腐蝕與損害。但這種氧的氧化作用，部分地受到懸浮污水中的微生物和下水道干管表面生長(cháng)的生物膜的影響，而且氧的用量大，費用也比其它方法高25倍左右。所以這種技術(shù)僅適用于一定的條件，但它們仍可以作為減輕超負荷運轉的污水處理廠(chǎng)負荷的一種有效的補充方法。在我國目前尚無(wú)使用此項方法的實(shí)例，這是由于該方法投資太巨大，我國目前的經(jīng)濟條件還不能達到。但就我站對全市下水道的十數年監測資料，如果能徹底貫徹“誰(shuí)污染、誰(shuí)治理”的方針，由各排水大戶(hù)承擔起部分責任，對整個(gè)城市的水環(huán)境是有不容忽視的益處的。

　　6 結論

　　通過(guò)以上工藝的比較，我們不難看出，從處理效果上講，通常活性污泥法的處理效率較高，生物膜法則較低，在活性污泥法中，SBR法、氧化溝法、AB法等處理效率更高。污水的有機物濃度高時(shí)，AB法、AO法等工藝比較有利。當有機物濃度低時(shí)，氧化溝、SBR法等延時(shí)曝氣工藝具有明顯)的優(yōu)勢。而傳統活性污泥法的適應范圍很廣，有機物濃度高、低都能很好適應，當其他工藝的優(yōu)點(diǎn)不明顯時(shí)，傳統污泥法往往是最好工藝。當對出水有脫氮除磷的特殊要求時(shí)，可根據要求的不同，利用AO法、AOO法等法實(shí)現脫氮或除磷或同時(shí)脫氮除磷。從投資方面來(lái)看，活性污泥法比其它方法要多一些，生物膜法、氧化塘較少，但生物膜法管理上有較嚴格的要求，而氧化塘衛生條件差，還會(huì )污染地下水。從占地面積來(lái)講，傳統活性污泥法、氧化塘占地面積較大。目前從世界各國的污水處理看，大型污水廠(chǎng)多用傳統活性污泥法，小型污水廠(chǎng)中氧化溝則占很大比例。