【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)貧庀蟆⒐こ痰刭|(zhì)、征地費(fèi)用、電價(jià)等綜合因素作慎重考慮。污水處理的每項(xiàng)工藝技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)、適用條件，在不同的進(jìn)水和出水條件下，取用不同的設(shè)計(jì)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(jìn)而成熟，對水質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng)，出水達(dá)標(biāo)且穩(wěn)定性高，污泥易于處理。② 經(jīng)濟(jì)節(jié)能。耗電小，造價(jià)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?huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)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(jī)物。污水中主要污染物為有機(jī)物，其BOD5：CODCr=，比較適合選用生化方法進(jìn)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(jì)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(jìn)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(jìn)行曝氣，并持續(xù)一段時(shí)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”。活性污泥法則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(shí)進(jìn)入曝氣池，成為混合液，隨著曝氣池注入空氣進(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)行接種，澄清液則溢流排放，在整個(gè)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(shí)曝氣法，氧化溝具有傳統(tǒng)活性污泥法的特點(diǎn)，有機(jī)物去除率高，也具有脫氮功能。氧化溝這種高效、簡單的特點(diǎn)，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(dòng)，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(yùn)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(jìn)，氧化溝的脫氮功能得到增強(qiáng)，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(jìn)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(shí)曝氣活性污泥法，它的基本特點(diǎn)是在一個(gè)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(yùn)行簡單，基本實(shí)現(xiàn)無需搬運(yùn)操作，進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、閑置五道程序可由一臺(tái)小型的PLC實(shí)現(xiàn)程序控制，運(yùn)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(dòng)運(yùn)行；（2）造價(jià)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(jià)；（3）耐沖擊負(fù)荷。污水逐漸進(jìn)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(shí)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(shí)，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(yùn)行費(fèi)用；（6）除磷脫氮。一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，厭氧、兼氧、好氧交替變化，在一個(gè)池內(nèi)實(shí)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(jìn)，目前SBR工藝變種有多種形式，比較典型的有連續(xù)進(jìn)水周期循環(huán)活性污泥法（簡稱CASS法），間歇進(jìn)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(jìn)型的SBR工藝都各有其特點(diǎn)。上述工藝方案各有其特點(diǎn)，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(jìn)法方案三SBR及其改進(jìn)法工藝特點(diǎn)好氧條件下運(yùn)行，然后混合液進(jìn)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(jìn)行接種，污水和活性污泥的混合液在其中不斷循環(huán)流動(dòng)，好氧、兼氧條件下運(yùn)行在一個(gè)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(yùn)行。運(yùn)行管理設(shè)備及構(gòu)筑物較多，運(yùn)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(dòng)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(hù)要求高設(shè)備數(shù)量多，但品種單一，維護(hù)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(shí)間控制、則設(shè)備構(gòu)筑物投資較少。運(yùn)行費(fèi)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(jìn)行工藝方案的選擇時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目具體的實(shí)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(shí)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(yùn)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(hù)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(shí)水平較低的特點(diǎn)。第三，土地征用費(fèi)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(jìn)行綠化，不影響園區(qū)景觀。第五，為了保護(hù)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi)的整體環(huán)境，必須盡力減輕污水處理機(jī)械噪音及散發(fā)的異味對環(huán)境的影響。因此應(yīng)選擇運(yùn)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(yùn)行成本費(fèi)用。根據(jù)以上分析，選擇推薦SBR法的改進(jìn)工藝——改良型CASS工藝（連續(xù)進(jìn)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(jìn)型，在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，其特點(diǎn)是占地小，運(yùn)用費(fèi)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(huì)在一個(gè)預(yù)定的時(shí)段停止，此時(shí)整個(gè)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(jì)的潷水器在不擾動(dòng)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(tái)而引起充氧強(qiáng)度的自動(dòng)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(yùn)行費(fèi)用。CASS工藝與其它活性污泥處理技術(shù)比較有以下優(yōu)點(diǎn)：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(yùn)行時(shí)，流量一般來說較設(shè)計(jì)值低，CASS可以調(diào)節(jié)液位計(jì)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?yàn)閷τ诿總€(gè)反應(yīng)單體而言出水是間斷的，在高負(fù)荷時(shí)活性污泥才不會(huì)流失，因而可以保持系統(tǒng)在高負(fù)荷時(shí)的處理效率。而其它的生物處理方法在高流量負(fù)荷時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)活性污泥流失的問題；216。 CASS在固液分離時(shí)整體水體接近完全靜止?fàn)顟B(tài)，不會(huì)發(fā)生短流現(xiàn)象，同時(shí)，在沉淀階段整個(gè)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(jìn)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(dòng)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(jì)有利于今后擴(kuò)容；216。 處理流程簡潔，控制靈活，可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)控制指標(biāo)處理水量，改變運(yùn)行周期及工藝處理方法，適應(yīng)性很強(qiáng)； CASS反應(yīng)池技術(shù)特點(diǎn)本項(xiàng)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(jì)性能有決定性的影響，同時(shí)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(yùn)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(jìn)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(yùn)行操作由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、潷水和待機(jī)五個(gè)階段組成。l 進(jìn)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(shí)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(jìn)水可簡化對進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行固液分離，因該階段在完全靜止情況下進(jìn)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(shí)，沉淀階段結(jié)束，設(shè)置在反應(yīng)池末端的潷水器開動(dòng)，將上清液緩緩潷出池外，當(dāng)池水位降到低水位時(shí)停止?jié)?；l 待機(jī)期：在每池潷水后完成了一個(gè)運(yùn)行周期，在實(shí)際操作中，潷水所需時(shí)間往往小于理論最大時(shí)間，故潷水完成后兩周期間閑置時(shí)間就是待機(jī)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(jì)有效性動(dòng)力學(xué)模擬檢驗(yàn)與先進(jìn)國家相比，中國的污水處理技術(shù)無論是工藝、設(shè)備及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)上仍處于落后狀態(tài)，這導(dǎo)致了設(shè)計(jì)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(jià)增加。另一方面，又由于缺乏必要的實(shí)驗(yàn)手段，幾乎沒有一個(gè)設(shè)計(jì)院有自己的“經(jīng)驗(yàn)參數(shù)”及獨(dú)立的設(shè)計(jì)體系，導(dǎo)致許多新建的污水廠運(yùn)行中問題不斷，使原工藝設(shè)計(jì)目的不能達(dá)到。先進(jìn)國家普遍采用模擬試驗(yàn)對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行試驗(yàn)、校正或優(yōu)化。通過計(jì)算機(jī)模型檢驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)中的重大缺陷，也可以通過調(diào)整來驗(yàn)證出水值。這些模型與實(shí)際的污水處理廠的運(yùn)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(yàn)其設(shè)計(jì)的可行性?？梢哉f，沒有這樣的實(shí)驗(yàn)支持的設(shè)計(jì)，很大意義上是盲目和缺乏實(shí)際意義的。譬如，沒有相當(dāng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(jì)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(jì)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jì)條件下的出水值及不同泥齡時(shí)反應(yīng)池的節(jié)奏效應(yīng)進(jìn)行模擬，為針對CASS池設(shè)計(jì)提供了殷實(shí)的數(shù)據(jù)積累。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：穩(wěn)態(tài)模式實(shí)驗(yàn)結(jié)果l 出水水質(zhì)隨污泥泥齡變化實(shí)驗(yàn)結(jié)果從實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果MLSS比設(shè)計(jì)預(yù)定值略高，因此，1) 實(shí)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(jì)值相近，說明生物模擬過程與設(shè)計(jì)值一致，結(jié)果是可靠的。l 硝化與反硝化污泥齡變化試驗(yàn)結(jié)果理論上污泥齡在12天便可實(shí)現(xiàn)硝化，但是實(shí)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(jìn)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(diǎn)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(shí)反硝化的需要。泥齡的選擇作為設(shè)計(jì)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(dòng)力模式實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí), 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(dòng)力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定態(tài)模型使得對設(shè)計(jì)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(shí)際上是一個(gè)非穩(wěn)定過程，這就需要用更復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)模型進(jìn)行更詳盡的計(jì)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(jìn)行了動(dòng)力學(xué)模型試驗(yàn)。為了達(dá)到非穩(wěn)態(tài)條件下的穩(wěn)定值，模型設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬運(yùn)行二周，以達(dá)到“微生物體系”的相對穩(wěn)定。u 氨氮?jiǎng)恿W(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(shí)此時(shí)硝化過程已經(jīng)開始。在進(jìn)水期、反應(yīng)后期達(dá)到硝化減少或停