【正文】 選擇應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、出水要求、污水廠規(guī)模，污泥處置方法及當(dāng)?shù)貧庀?、工程地質(zhì)、征地費用、電價等綜合因素作慎重考慮。污水處理的每項工藝技術(shù)都有其優(yōu)點、特點、適用條件，在不同的進水和出水條件下，取用不同的設(shè)計參數(shù)，設(shè)備的選型也并不是一成不變的。因此具體的工藝選擇應(yīng)遵循以下原則：① 技術(shù)合理。技術(shù)先進而成熟，對水質(zhì)變化適應(yīng)性強，出水達(dá)標(biāo)且穩(wěn)定性高，污泥易于處理。② 經(jīng)濟節(jié)能。耗電小，造價低，占地少。③ 易于管理。操作管理方便，設(shè)備可靠。④ 結(jié)合當(dāng)?shù)厣鐣?、?jīng)濟發(fā)展的實際情況。⑤ 重視環(huán)境。廠區(qū)平面布置與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，注意廠內(nèi)噪聲控制和臭氣的治理，綠化、道路與分期建設(shè)結(jié)合好。 常用處理工藝介紹及比選城鎮(zhèn)污水的主要污染物是有機物。污水中主要污染物為有機物，其BOD5：CODCr=，比較適合選用生化方法進行處理，因此污水處理工藝選擇二級處理方案。目前，國內(nèi)外經(jīng)濟適用的處理方法主要是生物法。在生物法中活性污泥法占絕大多數(shù)。活性污泥法有多種形式，應(yīng)用最廣泛的主要有以下三種：傳統(tǒng)活性污泥法及其傳統(tǒng)形式改進型，有A/O與A2/O法。A/O法有兩種，一是用于降磷的厭氧－好氧工藝，一是用于降氮的缺氧－好氧工藝。A2/O法則是即除氮又除磷的工藝?；钚晕勰喾ǖ淖罨玖鞒淌窍蛭鬯凶⑷肟諝膺M行曝氣，并持續(xù)一段時間后，污水中即生成一種絮凝體，這種絮凝體主要由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它易于沉淀分離，并使污水得到澄清，這就是“活性污泥”?；钚晕勰喾▌t是以活性污泥為主體的生物處理方法，它的主要構(gòu)筑物是曝氣池和二次沉淀池，如下圖所示：需處理的污水與回流的活性污泥同時進入曝氣池，成為混合液，隨著曝氣池注入空氣進行曝氣，使污水與活性污泥充分混合接觸，并供給混合液以足夠的溶解氧，在好氧狀態(tài)下，污水中的有機物被活性污泥中的微生物群體分解而得到穩(wěn)定，然后混合液進入二次沉淀池，在池中，活性污泥與澄清液分離后，一部分回流到曝氣池進行接種，澄清液則溢流排放，在整個處理過程中，活性污泥不斷增長，有一部分剩余污泥需要從系統(tǒng)中排除。氧化溝又稱循環(huán)曝氣池，類似活性污泥的延時曝氣法，氧化溝具有傳統(tǒng)活性污泥法的特點，有機物去除率高，也具有脫氮功能。氧化溝這種高效、簡單的特點，但氧化溝不宜采用地下式，占地也較大。其曝氣池呈封閉溝渠型，污水和活性污泥的混合液在其中不斷循環(huán)流動，因而氧化溝又名“連續(xù)循環(huán)曝氣池”。氧化構(gòu)構(gòu)造簡單，運行管理方便且處理效果穩(wěn)定。隨著對氧化溝污水處理技術(shù)的不斷改進，氧化溝的脫氮功能得到增強，在一定條件下，也可獲得較好的生物除磷效果。氧化溝的型式很多，有卡魯塞爾式氧化溝，三溝式氧化溝和目前國際國內(nèi)比較先進的奧貝爾氧化溝等等。奧貝爾氧化溝工藝流程見下圖： SBR工藝SBR工藝為間歇式延時曝氣活性污泥法，它的基本特點是在一個池子中完成污水的生化反應(yīng)、沉淀、排水、排泥。SBR工藝具有一些優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法的特征：（1）SBR工藝運行簡單，基本實現(xiàn)無需搬運操作，進水、曝氣、沉淀、排水、閑置五道程序可由一臺小型的PLC實現(xiàn)程序控制，運行的程序也可根據(jù)水質(zhì)變化情況重新編排，使本來十分繁瑣的操作變成全自動運行；（2）造價低，占地少，不設(shè)置一沉池、二沉池，沒有污泥回流系統(tǒng)，多數(shù)情況下也可不設(shè)調(diào)節(jié)池，因此可減少占地，降低造價；（3）耐沖擊負(fù)荷。污水逐漸進入池內(nèi)，被池內(nèi)的水緩慢稀釋，污水與原池內(nèi)的水的比例是逐漸提高的，所以耐水質(zhì)變化的沖擊；（4）出水水質(zhì)好。池內(nèi)水沉淀時是在水平流速為零的理想靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，沉淀效果好。池內(nèi)溶解氧值交替變化。沉淀排水時，溶解氧接近零，抑制了絲狀菌的生長，污泥沉淀性能好；（5）能耗低。由于池內(nèi)溶解氧的交替變化，使溶解氧濃度梯度大，提高了氧的利用率。沒有污泥回流系統(tǒng)，節(jié)省能耗，降低了運行費用；（6）除磷脫氮。一個運行周期內(nèi)，厭氧、兼氧、好氧交替變化，在一個池內(nèi)實現(xiàn)了除磷脫氮。其工藝流程如下（包括污泥處理）。隨著SBR工藝的改進，目前SBR工藝變種有多種形式，比較典型的有連續(xù)進水周期循環(huán)活性污泥法（簡稱CASS法），間歇進水周期循環(huán)式活性污泥法（簡稱CAST法），間歇式循環(huán)曝氣活性污泥法（簡稱ICEAS法），連續(xù)曝氣和間歇曝氣相結(jié)合的活性污泥法（簡稱DAT－IAT法），三池連體型前部連續(xù)曝氣和后部交替曝氣相結(jié)合的活性污泥法（簡稱UNITANK法）等，以上幾種改進型的SBR工藝都各有其特點。上述工藝方案各有其特點，比選情況見下表：各工藝方案比選情況一覽比較內(nèi)容方案一傳統(tǒng)活性污泥法方案二氧化溝及其改進法方案三SBR及其改進法工藝特點好氧條件下運行，然后混合液進入二次沉淀池，在池中，活性污泥與澄清液分離后，一部分回流到曝氣池進行接種，污水和活性污泥的混合液在其中不斷循環(huán)流動，好氧、兼氧條件下運行在一個池子中完成污水的生化反應(yīng)、沉淀、排水、排泥，好氧、兼氧條件下運行。運行管理設(shè)備及構(gòu)筑物較多，運行管理相對復(fù)雜及要求高。管理簡單，方便。但由于設(shè)備數(shù)量較多，因此維修工作量較大。對設(shè)備自動控制要求較高，方便操作。設(shè) 備設(shè)備種類及數(shù)量相對多，維護要求高設(shè)備數(shù)量多，但品種單一，維護工作量雖較大。設(shè)備種類和數(shù)量較多，元件要求高，自控水平高。投 資設(shè)備、構(gòu)筑物投資最高設(shè)備、構(gòu)筑物投資居中如用國內(nèi)元件、時間控制、則設(shè)備構(gòu)筑物投資較少。運行費相對最高相對較少相對較少占 地相對居中相對最多相對最少在進行工藝方案的選擇時，根據(jù)項目具體的實際情況，我們主要考慮以下幾方面的因素：首先是污水水量、水質(zhì)變化幅度較大，排水量時變化系數(shù)很大，甚至間斷排放，形成水質(zhì)、水量的沖擊。因此所選擇的工藝必須具有較好的經(jīng)受沖擊負(fù)荷的能力，適應(yīng)水質(zhì)、水量變化較大的沖擊。其次，污水處理廠工程運行、管理中一般大多沒有污水處理專業(yè)人員，對處理工藝原理了解甚少，操作人員普遍技術(shù)水平較低，因此要求所選處理工藝成熟、可靠，工藝流程簡單，維護工作量要小，選用設(shè)備的操作與控制要簡單，易被操作人員掌握，維修技術(shù)水平要求較低，以便適應(yīng)管理和操作人員專業(yè)知識水平較低的特點。第三，土地征用費較高，因此要求工程占地小。第四，污水處理建筑必須與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。因此工程盡量采用與周圍環(huán)境相近的風(fēng)格，并進行綠化，不影響園區(qū)景觀。第五，為了保護經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)的整體環(huán)境，必須盡力減輕污水處理機械噪音及散發(fā)的異味對環(huán)境的影響。因此應(yīng)選擇運行噪聲低、污泥量產(chǎn)生少的工藝方案。第六，一般資金總額有限，特別關(guān)心工程總投資及其運行成本費用。根據(jù)以上分析，選擇推薦SBR法的改進工藝——改良型CASS工藝（連續(xù)進水周期循環(huán)式活性污泥法）作為某污水處理廠污水處理的主體工藝方式。 93 CASS工藝簡述 CASS工藝介紹CASS工藝是SBR工藝的改進型，在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，其特點是占地小，運用費用低，技術(shù)成孰、工藝穩(wěn)定。CASS工藝是通過充氧、缺氧和厭氧條件的連續(xù)變化達(dá)到降低BODCOD，硝化，脫氮及除磷的目的。反應(yīng)池內(nèi)分為選擇區(qū)和反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)池內(nèi)污泥從反應(yīng)區(qū)不斷循環(huán)至選擇區(qū)以吸收易溶性基質(zhì)中的降解部分并促使絮凝性微生物生長，氧的供給會在一個預(yù)定的時段停止，此時整個體系處于均衡狀態(tài)，活性污泥中的微粒便不斷沉淀到達(dá)池底而形成上清液，上清液再經(jīng)過特殊設(shè)計的潷水器在不擾動污泥層的情況下排除，與眾不同的是反應(yīng)過程中需氧量任何微小的降低都能被探測到并反饋到中心控制臺而引起充氧強度的自動降低，系統(tǒng)因此能始終保持在低耗能，高效率的狀態(tài)，從而極大地降低處理污水的運行費用。CASS工藝與其它活性污泥處理技術(shù)比較有以下優(yōu)點：216。 以一組反應(yīng)池取代了傳統(tǒng)方法及其它變型方法中的調(diào)節(jié)池、初次沉淀池、曝氣池及二沉池，整體結(jié)構(gòu)緊湊簡單，無需復(fù)雜的管線傳輸，系統(tǒng)操作簡單且更具有靈活性；216。 在污水處理廠剛建成運行時，流量一般來說較設(shè)計值低，CASS可以調(diào)節(jié)液位計的設(shè)定值使用反應(yīng)池部分容積，避免了不必要的電耗。其它生物處理方法則無這樣的功能；216。 因為對于每個反應(yīng)單體而言出水是間斷的，在高負(fù)荷時活性污泥才不會流失，因而可以保持系統(tǒng)在高負(fù)荷時的處理效率。而其它的生物處理方法在高流量負(fù)荷時經(jīng)常會出現(xiàn)活性污泥流失的問題；216。 CASS在固液分離時整體水體接近完全靜止?fàn)顟B(tài)，不會發(fā)生短流現(xiàn)象，同時，在沉淀階段整個反應(yīng)池容積都用于固液分離，較小的活性污泥顆粒都可得到有效的固液分離，因此，出水質(zhì)量高于其它的生物處理方法；216。 易產(chǎn)生污泥膨脹的絲狀細(xì)菌在反應(yīng)池中因反應(yīng)條件的不斷的循環(huán)變化而得到有效的抑制；216。 在正常的進水條件下，可以不用添加化學(xué)藥劑而達(dá)到硝化，反硝化及除磷的效果；216。 采用自動化控制和在線儀器，以保證出水水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；216。 模塊化設(shè)計有利于今后擴容；216。 處理流程簡潔，控制靈活，可根據(jù)進水水質(zhì)和出水水質(zhì)控制指標(biāo)處理水量，改變運行周期及工藝處理方法，適應(yīng)性很強； CASS反應(yīng)池技術(shù)特點本項目污水處理廠建設(shè)的總體工藝流程包括一級處理工段、生物處理工段及污泥處理工段?？傮w工藝流程的確定對污水處理廠的技術(shù)經(jīng)濟性能有決定性的影響，同時各單元處理工藝及構(gòu)筑物的選擇也是非常重要的，直接影響污水處理廠運行的穩(wěn)定、可靠性和靈活性。因此必須根據(jù)工程的內(nèi)外部條件、確定的進出水水質(zhì)及總體處理工藝方案等因素綜合考慮工藝流程單元及構(gòu)筑物的選擇。CASS反應(yīng)池內(nèi)分為選擇區(qū)和反應(yīng)區(qū)。反應(yīng)池的運行操作由進水、反應(yīng)、沉淀、潷水和待機五個階段組成。l 進水期: 與其它SBR工藝不同，CASS系統(tǒng)的污水原水是連續(xù)流入反應(yīng)池內(nèi)前部的選擇區(qū)與從反應(yīng)池后部的反應(yīng)區(qū)不斷循環(huán)至此的污泥混合，使污泥吸收易溶性基質(zhì)中的降解部分，并促使絮凝性微生物生產(chǎn)，污水在選擇區(qū)厭氧狀態(tài)下停留2小時后沿選擇區(qū)與反應(yīng)區(qū)隔墻下部的入口及相聯(lián)的多孔管勻速流入反應(yīng)區(qū)。連續(xù)進水可簡化對進水的控制，這樣的分池系統(tǒng)也避免了水力短路；l 反應(yīng)期：污水進入反應(yīng)區(qū)池中發(fā)生生化反應(yīng)，在這階段可以只混合不曝氣，或即混合又曝氣，使污水處在反復(fù)的好氧—缺氧中，反應(yīng)期的長短一般由進水水質(zhì)及所要求的處理程度而定；l 沉降期：在此階段反應(yīng)器內(nèi)混合液進行固液分離，因該階段在完全靜止情況下進行，表面水力和固體負(fù)荷低，沉淀效率高于一般沉淀池的沉淀效率；l 潷水期：當(dāng)池水位升到最高水位時，沉淀階段結(jié)束，設(shè)置在反應(yīng)池末端的潷水器開動，將上清液緩緩潷出池外，當(dāng)池水位降到低水位時停止?jié)籰 待機期：在每池潷水后完成了一個運行周期，在實際操作中，潷水所需時間往往小于理論最大時間，故潷水完成后兩周期間閑置時間就是待機期，該階段可視污水的水質(zhì)、水量和處理要求決定其長短或取消。在此階段可以從反應(yīng)池排除剩余活性污泥。反應(yīng)池排出的剩余污泥由于泥齡長，已基本穩(wěn)定。 設(shè)計有效性動力學(xué)模擬檢驗與先進國家相比，中國的污水處理技術(shù)無論是工藝、設(shè)備及實踐經(jīng)驗上仍處于落后狀態(tài)，這導(dǎo)致了設(shè)計上照搬照抄，許多重要的參數(shù)或過于陳舊、或過于保守而使工程造價增加。另一方面，又由于缺乏必要的實驗手段，幾乎沒有一個設(shè)計院有自己的“經(jīng)驗參數(shù)”及獨立的設(shè)計體系，導(dǎo)致許多新建的污水廠運行中問題不斷，使原工藝設(shè)計目的不能達(dá)到。先進國家普遍采用模擬試驗對設(shè)計方案進行試驗、校正或優(yōu)化。通過計算機模型檢驗，可以發(fā)現(xiàn)原設(shè)計中的重大缺陷，也可以通過調(diào)整來驗證出水值。這些模型與實際的污水處理廠的運行結(jié)果之間吻合極好，相關(guān)性都在95%以上，因此被廣泛采用來檢驗其設(shè)計的可行性?？梢哉f，沒有這樣的實驗支持的設(shè)計，很大意義上是盲目和缺乏實際意義的。譬如，沒有相當(dāng)實踐經(jīng)驗的工程師是無法確定泥齡與出水質(zhì)量之間的量化關(guān)系，也很難通過內(nèi)回流污泥量及MLSS 來診斷反應(yīng)池本身的微生物系統(tǒng)狀態(tài)，由此反映在設(shè)計中對MLSS或泥齡的確認(rèn)往往似是而非，帶有相當(dāng)?shù)碾S意性。以下是中創(chuàng)水務(wù)的研究人員依據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，對CASS池設(shè)計進行的實驗驗證，并同步應(yīng)用專業(yè)程度極高的穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)模型對設(shè)計條件下的出水值及不同泥齡時反應(yīng)池的節(jié)奏效應(yīng)進行模擬，為針對CASS池設(shè)計提供了殷實的數(shù)據(jù)積累。相關(guān)的實驗結(jié)果如下：穩(wěn)態(tài)模式實驗結(jié)果l 出水水質(zhì)隨污泥泥齡變化實驗結(jié)果從實驗結(jié)果看，出水水質(zhì)好于預(yù)期。脫氮效果理想。l 懸浮固體MLSS隨著污泥齡變化實驗結(jié)果MLSS比設(shè)計預(yù)定值略高，因此，1) 實際泥齡可能比預(yù)定的要小一些2) 池容仍有縮小的空間。MLSS可揮發(fā)性組份比值與設(shè)計值相近，說明生物模擬過程與設(shè)計值一致，結(jié)果是可靠的。l 硝化與反硝化污泥齡變化試驗結(jié)果理論上污泥齡在12天便可實現(xiàn)硝化，但是實際上并不一定如此。在泥齡達(dá)到16天后，反硝化才基本達(dá)到，氮已基本被硝解,并大部進入活性污泥。由圖可見，反硝化開始在泥齡為78天后，并在1516天后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，這一點也可從氧的分布圖看出，在78天之前，系統(tǒng)需氧量只用在分解碳源BOD，而在其后猛增至一倍以上，以滿足硝化并同時反硝化的需要。泥齡的選擇作為設(shè)計條件是最為關(guān)鍵的因素。從出水質(zhì)量圖（Effluent Quality）可看出，在泥齡為78天之前，TKN不降反升，而以NO3大量產(chǎn)生為標(biāo)志的硝化過程以指數(shù)增長方式在12天內(nèi)完成，此后TKN急劇下降，氨氮也降至微量。上述穩(wěn)定態(tài)動力模式實驗結(jié)果證實, 由于CASS污泥基本完全處于好氧狀態(tài)，其好氧泥齡顯然大于其它工藝，因而不僅對后續(xù)的污泥處理提供了穩(wěn)定、少異味的條件，為出水的高質(zhì)量提供了必要的保證。非穩(wěn)態(tài)動力學(xué)模擬實驗結(jié)果穩(wěn)定態(tài)模型使得對設(shè)計參數(shù)及邊界條件有了優(yōu)化選擇的可能，但 CASS池內(nèi)的反應(yīng)過程實際上是一個非穩(wěn)定過程，這就需要用更復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)模型進行更詳盡的計算。選擇比較復(fù)雜的變量，如磷含量（總磷、聚磷酸、磷酸）以及比較容易出問題的區(qū)域如選擇區(qū)及混合區(qū)進行了動力學(xué)模型試驗。為了達(dá)到非穩(wěn)態(tài)條件下的穩(wěn)定值，模型設(shè)計進行模擬運行二周，以達(dá)到“微生物體系”的相對穩(wěn)定。u 氨氮動力學(xué)變化圖2，氨氮在選擇池內(nèi)濃度最高 (2024 mg/l)，顯示了完全缺氧條件下脫氮的可能性。參照圖3可以證實此時硝化過程已經(jīng)開始。在進水期、反應(yīng)后期達(dá)到硝化減少或停