【正文】 泥法的一種，一般SBR分為進水、曝氣、沉淀、排水、閑置5個階段見下圖24。圖24 SBR 系統(tǒng)的運行方式SBR的運行方式靈活多變，適應(yīng)性很強，跟具不同的水質(zhì)及實際工程的要求，可以對工藝過程進行改造，隨著研究的不斷進展以及人們對活性污泥去除污染物質(zhì)原理的逐漸了解，由于SBR技術(shù)在實際工程應(yīng)用有一定局限性，為滿足實際工程的需要，SBR技術(shù)逐漸衍生出了各種新的形式[9]。（一） SBR工藝的優(yōu)點有處理的構(gòu)筑物少，節(jié)約了占地面積，減少投資。對水質(zhì)水量大的變化有很高的適應(yīng)性，不需要調(diào)節(jié)池[10]。（二） SBR工藝的缺點有 工藝繁瑣，對自動化要求較高，需要專業(yè)的人員進行操作，SBR的容積利用率不高，造成一定的浪費。三、 氧化溝處理工藝（一） 奧貝爾氧化溝該工藝特點是低速表面曝氣機裝在曝氣渠道端部。在隔板曝氣渠內(nèi)分格，組成了連續(xù)渠道。水被表曝機推向曝氣區(qū)，經(jīng)過幾個曝氣區(qū)后水流由堰口排出。目的是保持溝中流速，設(shè)造的表曝機和曝氣渠的大小都十分重要。研發(fā)卡魯塞爾2000型，創(chuàng)造性的結(jié)合了厭氧/缺氧/好氧與氧化溝循環(huán)式曝氣渠，較差的原調(diào)節(jié)性，較低的脫氮除磷效果的特點得到了改善，然而復雜了設(shè)計水力。池的深度較淺是卡魯塞爾氧化溝的缺點，大面積占地，昂貴的土建費用。將池的深度設(shè)計為6m或更深的也是卡魯塞爾氧化溝的情況之一，但額外動力的提供需用順水推流器[11]。（二） 魯格公司研發(fā)了溝式DE氧化溝還有三溝式氧化溝。雙溝構(gòu)成了雙溝式氧化溝，氧化溝分立于二沉池建造，擁有污泥回流獨立系統(tǒng)，DE型氧化溝可進行除磷脫氮等多種工藝。兩個交替運行、容積相同的曝氣溝組成了雙溝式氧化溝，溝內(nèi)有轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器，完成硝化過程，水方向進出的周期性變換（需開關(guān)進出水堰門）和變換轉(zhuǎn)刷的運行狀態(tài)和水下攪拌器，須由計算機操作控制，有較高的自控要求。三溝式氧化溝有曝氣、沉淀的特點，工藝比雙溝式工藝更簡單。交替的三溝進水，交替的兩外溝出水，分為沉淀池或曝氣池交替運行，無需污泥回流設(shè)備和二沉池，與DE型氧化溝一樣的是，要求較高的自動化程度。使用轉(zhuǎn)刷曝氣是這兩種氧化溝的相同點，會形成池的深度較淺，大面積占地。由于三溝式和雙溝式的交替運行，低設(shè)備利用率成為顯著缺點，只有58%設(shè)備利用率的三溝式，多配置設(shè)備，增加了一次性設(shè)備投資。氧化溝中重要類型之一就是奧貝爾氧化溝，該想法最早由南非的休斯曼提出的，研發(fā)于南非國家水研究所研究，美國的Envirex公司得到該技術(shù)后持續(xù)改善和宣傳使用。奧貝爾氧化溝呈橢圓形狀，一般有三條曝氣同心渠道。從外溝淹沒式進水口將污水向內(nèi)進入，接著流入下一條渠道，最后經(jīng)內(nèi)溝道流出。奧貝爾氧化溝同時具有硝化及反硝化的特點，厭氧選擇池增加在氧化溝前，組成生物脫氮除磷系統(tǒng)。污水和回流污泥首先進入?yún)捬踹x擇池，停留時間約1小時，在厭氧池中完成磷的釋放，并改善污泥的沉降性，然后混合液進入氧化溝進行硝化、反硝化，實現(xiàn)脫氮除磷。奧貝爾氧化溝的缺點是池深較淺，占地面積較大，因為池型為橢圓型，對地塊的有效利用較差。奧貝爾氧化溝工藝技術(shù)成熟，耐沖擊負荷能力強，脫氮效率較高，在國內(nèi)中、小污水處理廠中有廣泛的應(yīng)用經(jīng)驗。四、 曝氣生物濾池（BAF）工藝 曝氣生物濾池也稱BAF是一種新興污水處理技術(shù)，上世紀80年代末在歐美國家興起，擁有不錯的工作性能，其在污水處理界內(nèi)得到了重要關(guān)注。AF在國外已經(jīng)初步建成規(guī)模，在國內(nèi)正蓬勃的發(fā)展。不同的濾料使用情況，BAF有兩種主要的形式：濾料大于水密度的BIOFOR和濾料小于水密度的BIOSTYR，得力滿公司研發(fā)了前者和威利雅公司研發(fā)了后者。圖25呈現(xiàn)了BIOFOR濾池的構(gòu)造，包含4個部分：濾料層的密度大于1，裝載活性污泥；長柄濾頭的作用是布水布氣；專防堵塞曝氣器及曝氣系統(tǒng)；反沖洗系統(tǒng)，維持濾池的正常運轉(zhuǎn)[12]。圖25 BIOFOR 濾池的基本構(gòu)造 BAF是一種生物膜處理技術(shù)，生物膜法主特點是微生物附著在 “濾料”表面，從而形成了生物膜，水中的有機物被膜上的微生物吸附分解，從而進化水質(zhì)的作用。此工藝采用鼓風機進行曝氣，給微生物提供氧氣，隨著工藝的進行，有機物不斷的分解，從而又形成新的生物膜，生物膜通過反沖洗而脫落從而除去。 BAF是高負荷的生物濾池，微生物附著在濾料上，浸泡在水中，可以有效地去除水中的懸浮物，所以一般BAF池后面不用在對水中的懸浮物進行處理，減少了使用面積降低工程的成本，但是BAF對水質(zhì)的要求比較高，所以預(yù)處理要增加，一般進水水質(zhì)SS要小于60mg/L ，有時還要增加化學藥劑，使得水中的有機物增加，帶到污泥中，造成污泥不穩(wěn)定，增加了污泥處理的難度。1. 曝氣生物濾池廣泛的被應(yīng)用在城市污水處理、造紙和釀造、食品加工廢水等高濃度廢水處理和再生水處理行業(yè)中，主要有以下特點：基建投資少，占地面積小，非常適用于用地緊張的城市項目和用地受限制的改造項目。由于水力停留時間短，所需生物處理體積和面積都較小，節(jié)約了占地，節(jié)省了投資。2. 氧氣的利用效率高。由于空氣要通過水中掛膜的粒料，線路曲折而且阻力大，延長空氣和水的接觸時間，從而提高了氧利用效率。而且在BAF工藝中氧氣可直接滲透進入生物膜，加快了氧氣的傳質(zhì)速度，因而減少了曝氣量。3. 出水的水質(zhì)好，在BAF工藝中，由于填料本身的截留作用及生物膜的絮凝作用，使出水的SS很低，一般不會超過10mg/l；4. 采用模塊化的設(shè)計，遠期擴建結(jié)合更加容易。由于曝氣生物濾池和凈水廠的濾池類似，可分為很多過濾單元，而且每格單元的大小及管路系統(tǒng)也近似，因此擴建和增加處理規(guī)模非常簡便。五、 膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝MBR將膜過濾和生物反應(yīng)器有機的結(jié)合在一起，發(fā)揮了單獨的生物反應(yīng)器或單獨的膜過濾不能發(fā)揮的功能，對難降解有機污染物和懸浮物有顯著的處理效果。MBR工藝是在生物反應(yīng)器中安裝膜組件，通過膜過濾把混合液中的水和活性污泥分離，可以得到質(zhì)量很高的過濾水，而活性污泥仍留在生物反應(yīng)器中繼續(xù)發(fā)揮生物降解的作用[13]。MBR的最大特點就是可以將生物反應(yīng)器中的水力停留時間和污泥齡完全分離，在低停留時間的情況下保證很高的污泥齡，這為有機污染物、氮污染物的降解創(chuàng)造了有利條件。MBR工藝占地面積小、處理效果非常好、污泥性質(zhì)穩(wěn)定，是《2007國家鼓勵發(fā)展的環(huán)境保護技術(shù)目錄》當中針對一級A出水唯一的推薦技術(shù)。但是直到目前為止，其大規(guī)模的應(yīng)用還存在困難[14]：1. 工藝除磷能力不高，達到一級A的出水需要投加化學藥劑，但是常用的鐵鹽、鋁鹽對膜組件均有腐蝕、堵塞作用。2. 關(guān)鍵設(shè)備—膜組件的制作加工技術(shù)被國外的公司所壟斷，比如加拿大的澤能公司、日本的東麗、久保田、旭化成公司、美國的Usfilter公司等，這使得進口設(shè)備費在工程投資總額中占了相當大的比重，造成MBR工藝工程投資居高不下[15]。3. 為防止污泥堵塞MBR組件，需要對膜表面進行不斷的曝氣沖刷。為了得到較好的沖刷效果，曝氣器產(chǎn)生的多為大、中型氣泡，微生物的氧利用效率較低，因此不能作為穩(wěn)定的供氧設(shè)備，仍需要進行傳統(tǒng)的鼓風曝氣，這部分多余的能耗大大提高了MBR的運行成本。盡管隨著國產(chǎn)膜性能的不斷發(fā)展，MBR工藝投資有望下降到國內(nèi)可以接受的水平，但是高昂的運行成本仍然是膜工藝發(fā)展的障礙[16]。第三節(jié) 工藝流程的確定一、 CASS工藝（一） CASS工藝工作原理CASS是Cyclic Activated Sludge System的縮寫，該工藝是將SBR工藝的的長度方向分為了兩部分，前部分設(shè)置了預(yù)反應(yīng)區(qū)也叫生物選擇區(qū)，后半部分為主反應(yīng)區(qū)，在主反應(yīng)區(qū)后端安裝了潷水器，可以排除上清液。CASS池分為進水、曝氣、沉淀、排水、閑置的階段。所以是好氧、缺氧、厭氧交替的進行，可以同時進行硝化與反硝化除氮效果好，一般不需要二沉池，污泥的回流占到反應(yīng)器的40%左右。（二） CASS反應(yīng)池的組成CASS池的主要特點是設(shè)置了預(yù)反應(yīng)區(qū)，是一種脫氮除磷循環(huán)間歇生物處理廢水的作用。CASS池是由生物選擇器，兼氧和耗氧區(qū)組成的。在CASS池前端設(shè)置生物選擇區(qū)其容積占總池的10%，~，一般在兼氧或者厭氧的條件下進行，而且與主反應(yīng)區(qū)的回流污泥進行混合，充分的利用了活性污泥的吸附作用同事也對水體的有機質(zhì)進行反應(yīng)，對水體進行了預(yù)反應(yīng)，也是的活性污泥釋放磷，而且設(shè)置預(yù)反應(yīng)區(qū)還可以提高污泥的沉降性能，有效減少污泥膨脹的問題發(fā)生。 兼氧區(qū)可以促進磷的釋放加強反硝化的作用同時也對生物選擇區(qū)有輔助的作用，起到緩沖的作用。 好氧區(qū)，是去除營養(yǎng)物質(zhì)的主要場所，通?？刂芆RP在100mv~150mv，DO在0mg/L~，加強主反應(yīng)區(qū)的曝氣強度，更加有效的講解有機物，然而污泥內(nèi)部由于阻止了氧的進入處于缺氧的狀態(tài)，所以反應(yīng)區(qū)可以進行消化作用。 （三） CASS工藝特征① 連續(xù)進水，間歇排水與SBR不同，CASS進出時都是半連續(xù)的，然而SBR是間歇式的。而實際上CASS工藝可連續(xù)進水，克服了SBR的缺點。 ② 運行上的時序性CASS反應(yīng)池通常按曝氣、沉淀、排水和閑置四個階段根據(jù)時間依次進行。曝氣階段：有鼓風機向池內(nèi)曝氣，此時好氧微生物進行分解水中的有機物，微生物把污水中的NH3N硝化轉(zhuǎn)化為NON 3。沉淀階段：曝氣停止后，開始沉淀，水中的微生物由耗氧轉(zhuǎn)變到缺氧狀態(tài)，開始進行反硝化作用，同事活性污泥開始沉淀，上層的水變清。潷水階段：是在沉淀結(jié)束后，開始進行潷水器不淡的下降，排出污水，與此同時反硝化還在進行，從而進一步提高水質(zhì)。 閑置階段：潷水器上升到最高點。 ③ 運行過程的非穩(wěn)態(tài)性CASS池在每個工作周期內(nèi)，排水時水位最高，結(jié)束時水位最低，液位的變化取決于排水比，排水比影響著處理廢水的程度，反應(yīng)池內(nèi)有機質(zhì)是否是均勻的變化，所以說廢物的降解是不穩(wěn)定的。④ 間歇式曝氣，梯度變化大由于CASS池在曝氣階段是耗氧的階段微生物處于好樣階段，然而沉淀和出水時停止曝氣屬于缺氧跟厭氧階段，因此，這對提高脫氮除磷效率、防止污泥膨脹及節(jié)約能耗是有利的。實踐證實對同樣的曝氣設(shè)備而言，CASS工藝與傳統(tǒng)活性污泥法相比有較高的氧利用率[17]。（四） CASS工藝流程CASS工藝流程圖如圖26所示。圖26 Cass工藝流程圖CASS工藝主要缺點為：設(shè)備閑置率高，因采用降堰排水，水頭損失大；由于自動化程度高，故對操作人員的素質(zhì)要求也高。二、 確定工藝方案[18]綜上所述，三種方法都能達到除磷脫氮的效果，但綜合比較，采用CASS工藝較好，原因如下：（一）規(guī)模要求。本設(shè)計是15萬噸城市污水處理廠工藝設(shè)計，可以看出本設(shè)計的污水處理廠是大型污水處理廠。CASS工藝有著SBR工藝系列用于中小型污水處理廠比較經(jīng)濟的優(yōu)點，而傳統(tǒng)的活性污泥法及其變形工藝都不適用于中小型污水處理廠。（二）出水水質(zhì)要求。由表21和表22可以看出，要求脫氮除磷，CASS工藝脫氮除磷效果很好，而且不用像SBR其他變形工藝和氧化溝工藝在有除磷要求的情況下需要增加厭氧池。奧貝爾氧化溝雖不用增加厭氧池，但是需要增大池容，調(diào)整運行參數(shù)，這樣增加了基建投資和運行費用。（三）CASS工藝一次性投資較少，占地面積較小，運行靈活，抗沖擊能力強，可實現(xiàn)不同的處理目標，不易發(fā)生污泥膨，剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定。出水水質(zhì)良好，但相對而言，A/A/O法除磷效果難于再行提高，污泥增長有一定的限度，不易提高，特別是當P/BOD值高時更是如此 。脫氮效果也難于進一步提高，運行費用高。（四）此外CASS工藝有如下優(yōu)點[19] 1. 進水水量水質(zhì)的波動可用改變曝氣時間的簡單方法予以緩沖具有較強的適應(yīng)性。2. 半靜止狀態(tài)沉淀，表面水力和固體負荷低,沉淀效果好。3. CASS池分為生物選擇器、厭氧區(qū)和好氧曝氣區(qū)，前面兩個部分各異充分的對磷釋放、從而進行了反硝化的作用，對水中的有機物得到消耗，從而使的系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到提高；與此同時曝氣區(qū)與沉淀區(qū)又在進行著硝化與反硝化的反應(yīng)，所以脫氮效果明顯。4. 由于只反應(yīng)是間歇式的沉淀與曝氣分開進行，所以BOD5和生物體MLVSS變化大，是反應(yīng)更加的容易進行增加了推動力，處理的效率明顯提高。在沉淀時停止曝氣屬于缺氧狀態(tài)，氧化合成大為減弱，但生物體內(nèi)源呼吸在進行，因此出水水質(zhì)得到保證。5. CASS池工藝簡單，運行方便。三、 設(shè)計思路根據(jù)綜述的分析，采用CASS工藝設(shè)計的工藝流程圖如圖29所示。工藝說明：（一）格柵的目的是去除可能堵塞水泵機組及管道閥門的較粗粒懸浮物及雜質(zhì)，以保證后續(xù)處理設(shè)施的正常進行。一般需在城市污水廠設(shè)置一道或兩道格柵。格柵如圖27所示圖27格柵（二）提升泵房提升泵房的作用是提升污水以滿足后續(xù)污水處理流程豎向銜接的要求，實現(xiàn)重力流動順序處理污水。（三） 沉砂池污水在提升泵的作用下進入沉砂池。沉砂池的作用是從污水中分離出密度較大的無機顆粒，如砂子、煤渣等。沉砂池一般設(shè)在沉淀池之前，以保護機件和管道，保證后續(xù)作業(yè)的正常進行，由于本工程處理水量大，占地面積大，為減小成本，本設(shè)計選用鐘式沉砂池。（四）輻流式沉淀池 沉淀即利用水中懸浮顆粒的沉降性能，在重力場的作用下產(chǎn)生下沉作用，以達到固液分離的一種過程。沉淀池是廢水處理工程中分離懸浮物的一種主要處理構(gòu)筑物，在大、中型污水處理廠應(yīng)用普遍。輻流式沉淀池優(yōu)點：采用機械排泥，運行較好，設(shè)備較簡單，排泥設(shè)備已有定型產(chǎn)品，沉淀性效果好，日處理量大，對水體攪動小，有利于懸浮物的去除。（五） 配水井污水進入配水井，其作用是保證污水均勻分配進入CASS池。① 水力配水設(shè)施基本的原理是保持各個配水方向的水頭損失相等。② ，以利于配水均勻和減少水頭損失。③從一個方向和用其中的圓形入口通過內(nèi)部為圓筒形的管道想其引水的環(huán)形配水池。當從一個方向進水時，保證分配均勻的條件是：①應(yīng)取中心管直徑等于引水管直徑；②~；③ 當污水從中心管流出時，不應(yīng)當有配水池直徑和中心管直徑之比（D/D1）；④在配水池上部必須考慮液體通過寬頂堰自由出流；⑤當進水流量為設(shè)計負荷，配水均勻度誤差為1%；當進水流量偏離設(shè)計負荷25% 時，%。集配水井計算草圖如下圖28所示：