1、 1 文献综述 城市生活污水处理 的常见方法 一、 前言部分 近年来，随着我国国民经济发展，污水排放量在逐年增加，严重的水污染使水资源不能进入良性循环，造成生态环境恶化，也直接威胁着人类的生存。所以，污水处理的进程和深入已迫在眉睫。目前，各城市都面临着不同的水环境污染。因此，根据城市规模，建立一套与自己经济发展相适应的控制水污染、保护水环境的方针、政策、标准和法规，同时建设与经济发展水平相适应的污水处理厂，就成为防止因水资源短缺而制约城市社会经济发展的必要手段。城市污水处理厂是城市发展的重点基础设施，是城市水处理控制、水 环境保护工作中的重点工作。 我国是一个水资源匮乏的国家，人均水资源占有量
2、仅为世界平均水平的 1/4。水源不足、水体污染和生态环境恶化已成为社会发展的主要制约因素。特别是经济的飞速发展与城市化进程的加快，缺水问题更为突出。对工业和生活污水进行处理所的得到的水 进行 回用正是解决缺水问题的有效途径。按照污水处理后的功能要求，污水处理分无害处理系统（即达标排放）和再生回用处理系统（即可供专指用户使用）两类。城市污水处理应在安全环境下正常进行，而且要达到净化水质，处理和处置污泥，保护环境的目的。 二、目前 城市生活污水 的处 理工艺 当前流行的污水处理工艺有：普通曝气法、 AB法、 A/A/O法、氧化沟法、 SBR法、 A/O 法等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的。
3、 处理效果均可使出水各项指标达到污水综合排放标准(GB8978-1996)。 2.1 普通曝气法 本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。 普通曝气法 处理效果好，经验多，可适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。传统 普通曝气法 的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。 近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的 ；在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除 BOD5，在池型上有多种形式，工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普通曝气法。 2.2 氧化沟法 2 本工艺 50 年代初期发展形成，因其构造简
4、单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有：帕斯韦尔氧化沟、 三沟式氧化沟、 卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧 化沟又可分为合建式和分建式。交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和 SBR 工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。
5、氧化沟具有以下特点： (1)工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。 (2)运行稳定，处理效果好。氧化沟的 BOD 平均处理水平可达到 95%左右。 (3)能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。 (4)污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为 20 30 d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。 (5)可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般 80%。但
6、要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。 (6)基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除 BOD、去除 BOD 和 NH3 -N及去除 BOD 和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除 BOD 和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。 2.2.1 卡鲁赛尔（ Carrousel）氧化沟 简称循环折流式氧化沟 ， 原指游艺场中的循环转椅，如下图。 3 为一个多沟串联系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内不停的循环流动，采用表面机械曝气器，每沟渠的一端各安装一个。靠近曝气器下游的区段为好氧区，处于曝气器上
7、游和外环的区段为缺氧区，混合液交替进行好氧和缺氧，不仅提供了良好的生物脱氮条件，而且有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉淀。 2.2.2 奥贝尔（ Orbal） 氧化沟 即“ 0、 1、 2”工艺，由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟 (好氧区 )到中沟 (缺氧区 )之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备 ，不可避免的带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。 2.2.3 三沟式氧化沟 属于交替运行式氧化沟 由丹麦 Kruger 公司创建，如下图。由三条同容积的沟槽串联组成，两侧的池子交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子一直作为曝气池。原污水交
8、替地进入两侧的池子，处理出水则相应地从作为沉淀池的池中流出，这样提高了曝气转刷的利用率 (达 59%左右 )，另外也有利于生物脱氮。三沟式4 氧化沟流程简洁，具有生物脱氮功能，由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差，而且由于交替运行，总的容积利用率低，约为 55%，设备总数量多，利用率低。 2.3 SBR 工艺（序批次活性污泥法） SBR 是一种间歇式的活性污泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。 SBR 通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。它是一种将初沉和二沉中各工序放在同一反
9、应器中进行，按基本运行模式操作时，分进水、反应、沉淀、排水、闲置等五个阶段。污染物的降解主要发生在进水期和反应期。当污水进入反应池后，即与池内闲置期的污泥混合，污水中的有机物被菌胶团吸附，并开始生物降解。随后 的反应阶段属于完全混合的批次反应，具有比完全混合式更高的基质降解速率，反应完毕进行沉淀 排水 闲置，一个周期完成。 SBR 工艺具有以下特点： (1)SBR 工艺流程简单、管理方便、造价低。 SBR 工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且布置紧凑，节省用地。由于科技进步，目前自动控制已相当成熟
10、、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采用。 (2)处理效果好。 SBR 工艺反应过程是不连续的，是典型的非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的 (尽管是处于完全混合状态中 )，随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好。 格栅 调节池 SBR 反应池 聚水池 污泥池 风机 出水 进水 5 (3)有较好的除磷脱氮效果。 SBR 工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。 (4)污泥沉降性能好。 SBR 工艺具有的特殊运行环境
11、抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于 SBR 工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。 (5)SBR 工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。 SBR 反应池的一个周期，如图 2.4 A/O 工艺 该工艺是由缺氧池和好氧池串联而成（图 2），作用是在除有机物的同时取得良好的脱氮效果，其最显著的特征是将脱氮池设置在除氮过程的前部，现将废水引入缺氧池，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有机物作为碳源，将回流 使 混合液的大量硝态氮（ NOx-N）还原成 N2，从而达到脱氮的目的。然而后进入后续的好氧池， O 段后设沉淀池，部分沉淀 污泥回流 A
12、 段，以提供充足的微生物。同时还将 O 段内混合液回流到 A 段，以保证 A 段有足够的硝酸盐。 优点： 1、反硝化池中不需要外加碳源，而且可以减轻其后的好氧池中有机负荷，降低了运行费用，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质。 2、流程简单，构造物少，只有污泥回流和混合液回流系统，费用可大大节约。 按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐， 20 万 t/d 规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺， 10-20 万 t/d 污水厂可以采用常规活性污 泥法、氧化沟、 SBR、 AB 法等工艺，小型污缺氧池 好氧池 沉淀池 回流污泥 混合液回流 剩余污泥 出水 进水 6 水厂
13、还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如 A2 /O 工艺， A/O 工艺， SBR 及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。生活质量的提高，使人们对环境质量的要求也逐步提高，这就使得城市污水处理厂的排放标准越来越高 ， 所以，我选择 A/O 工艺。 2.4.1 工艺主要过程 该流程的一级处理 (primary treatment)是由格栅、沉砂池和初沉池所组成，其作用是去除污水中呈悬浮状的固体污染物。经过一级处理的污水， BOD 一般只去除 20% 30%，达不到排放标准，它属于二级处理的预处理而已。 二级处理 (seconda
14、ry treatment)系统是城市污水处理厂的核心部分，它的主要作用是去除呈胶体和溶解状的有机污染物（以 BOD 或 COD 示）。通过二级处理，它的去除率可达 90%以上。污水中的 BOD 可降至 20 30mg/L,使有机污染物达到排放水体标准和灌溉要求。 污泥 (sludge)是污水处理过程的副产品，也是必然产品。它含有大量有机物，富有肥分，可作为农肥使用，但又因其含有细菌、寄生虫卵以及从污水中带来的重金属离子等，需 要作稳定化与无害化处理，否则会造成二次污染。对污泥处理系统多采用厌氧消化、脱水、干化等技术组成的系统。本设计采用厌氧两级消化，产生的沼气可直接用于消化池的搅拌及附近供暖。
15、消化后的污泥经干化脱水后外运利用，可获得一定的经济效益。 2.4.2 初期去除与吸附 由于活性污泥表面积很大，而且具有多糖类粘质层，可使废水中悬浮的胶体物质被絮凝和吸附，使之迅速从水中得到去除。其去除量与废水中悬浮胶体的数量有关，如废水中悬浮胶体有机物多则去除率高，如可溶解性的有机物高则去除率低。这种初期的去除只是在一个短短的时间里完成， 有机物像一种备用的食物一样，吸附在微生物细胞表面，经过几个小时后才慢慢的摄入进行代谢。 2.4.3 微生物的代谢作用 活性污泥微生物以废水中的有机物作为营养，在有氧的情况下，将其中一部分有机物合成新的细胞物质，对另一部分有机物则氧化分解提供给合成新细胞所需的
16、能量，并最终形成CO2 和 H2O 等稳定的物质。在这个过程中，当新细胞合成增长的过程中同时也有一部分的微生物细胞物质进行氧化分解，并供应能量，这种细胞物质的氧化称为自身氧化或内源呼吸。 2.4.4 絮凝体的形成与絮凝体沉降性能 废水中有机物通过生物降解，一部分 氧化分解形成 CO2 和 H2O，另一部分合成细胞物质成为微生物菌体，如果微生物菌体不从废水中分离出去，即有机物仍留在水中，则通过重力7 沉降法将微生物和废水分离。微生物菌体在适当的污泥负荷、 pH 值、溶解氧等因素的作用下，会形成很好的絮凝体在沉淀池中沉降分离。 2.4.5 特点 （ 1）流程简单，勿需外加碳源与后曝气池，以原污水为
17、碳源，建设和运行费用较低； （ 2）反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分； （ 3）曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质； （ 4 ） A 段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免 DO 的增加。 O 段的前段采用强曝气，后段减少气量，使内循环液的 DO 含量降低，以保证 A 段的缺氧状态。 2.4.6 存在的问题 1、 由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低； 2、若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。从外，内循环液来自曝气池，含有一定的 DO，使 A 段难以保持理想的缺
18、氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到 90 。 3、 影响因素 水力停留时间 （硝化 6h，反硝化 2h）循环比 MLSS（ 3000mg/L）污泥龄（30d） N/MLSS 负荷率（ 0.03）进水总氮浓度（ 30mg/L） 。 因此，本设计拟采用具有脱氮特性的 A/O 法，即厌氧 -好氧活性污泥脱氮系统，将反硝化反应器放置在系统之首。此法处理出水水质高、流程简单、无需外加碳源，建设和运行费用较低。 2.5 A2/O 处理工艺 (如下图所示 ) (1) A2/O 处理工艺是 Anaerobic Anoxic Oxic 的英文缩写，它是厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺的简称， A2/O 工艺是在
19、厌氧好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有 脱氮除磷的功能。 (2) A2/O 工艺的特点： 二沉池 内回流 污泥回流 2/工艺 厌氧 好氧 缺氧 8 A：厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能； B：在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。 C：在厌氧 -缺氧 -好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖， SVI 一般小于 100，不会发生污泥膨胀。 D：污泥中含磷量高，一般为 2.5%以上。 三、 总结部分 随着生活质量的提高，人们对环境质量的要求也逐步提高，这就使得城市污水
20、处理厂的排放标准越来越高。除 BOD外，氮 磷等的去除要求也将提高。随着工农生产的不断发展，化肥农药和含磷洗涤剂用量的飞速增长，水体富营养化越来越引起们的关注，各种不同处理废水氮、磷的工艺应运而生。尤其对于我国这样一个发展中国家，探索简便、节能、经济的工艺，对原有的以去除废水中的含碳有机物为主的城市污水二级生物处理厂进行改造使其具各脱氮除磷功能，具有极为重要的意义，采用 A/O工艺的 处理效果可使出水各项指标达到污水综合排放标准 (GB8978-1996),是可实行的城市生活污水处理工艺。 1来冠兵、李晋苗 A O 法污水处理装置的应用 J小 氮肥 2010， 38（ 6）： 18-19. 2
21、高廷耀、顾国维、周琪水污染控制工程 上、下册 M北京：高等教育出版社， 2008：全册 3李洪波，刘信东，刘芳，等。城市污水处理的现状与发展 J.河北环境科学， 2003,11（ 4） :12-16. 4杨红，杨云龙浅析氧化沟工艺发展 J.山西建筑， 2006,32（ 3）： 181-182. 5黄儒秋，杨敏 .活性污泥法德发展及其工程选择 J.四川环境， 2001,20（ 1）： 24 -27. 6雷乐成，等 .水处理新技术及工程设计 M.北京：化学 工业出版社， 2001. 7阳艳丽，吴欢，吴恬 .膜分离技术在水处理中的应用 J.训练与科技， 2006,26（ 1） :92 -94. 8黄海峰，杨开，王晖 .厌氧生物处理技术及其在城市污水处理中的应用 J.中国资源综合利用， 2005,(1):38-39. 9马兴元，愈从正，李小星，等 .废水厌氧处理的研究进展 J水处理信息报导， 2006，（ 1）： 19-21. 10李清秀，张雁秋，李向东 .城市污水处理厂五污泥农用研究 J.现代农业科技， 2008，（ 12）： 298.
