【文章內容簡介】 曝氣沉砂池的池壁上設有曝氣管，在導流擋板作用下，城市污水在曝氣沉砂池里螺旋式流進，無機顆粒和有機顆粒 在水流剪切作用下和顆粒間的摩擦作用下分離開來，然后曝氣沉砂池旁邊的砂槽收集砂。 [2]初沉池 初沉池 一般 是 一級處理的主要構筑物 ， 可以截留沉砂池的出水中細小顆粒污染物質，來緩解后邊的處理設備的負擔。初沉池可以除去大概百分之五十的懸浮固體物質、和大概百分之三十的生化需氧量等。 初沉池有平流式初沉池、輻流式初沉池和豎流式初沉池之分。規(guī)模比較大的城市 污水處理廠一般采用輻流式初沉池；當規(guī)模小點的，污水量小點的時候，適合平流式初沉池或者豎流式初沉池。 （ 2） 二級處理 一級處理一般是二級處理前的預處理，處理城市污水中懸浮固體；二級處理是除去城市污水中膠體和溶解狀態(tài)下的有機物質。二級處理開始采用生物法處理城市污水，利用微生物對城市污水的污染物的凈化作用，即吸附、分解、轉化等凈化作用。 這一百年左右來，生物法受到城市污水處理廠的普遍青睞， 我國城市河北工程大學畢業(yè)論文 11 污水處理廠廣泛采用的 是活性污泥法和生物膜法。下面詳細介紹這兩類生物法。 1）活性污泥法 活性污泥法利用好氧微生物可以氧化 分解 城市污水中的有機污染物的特點，以活性污泥為主體，來凈化城市污水，這個過程有三個階段：吸附、代謝和固液分離。首先，活性污泥的黏質層會吸附住城市污水的膠體態(tài)和懸浮狀態(tài)的污染物質，然后大分子污染物質被分解成小分子污染物質，微生物選擇性地吸收小分子污染物質，并且同化 。這個過程不僅快速，而且處理的效率比較高，除此之外，活性污泥因同化作用繁殖，再凈化城市污水。 然后固液分離，達到污水處理目的。 活性污泥法經過一百年左右的發(fā)展改良歷史，其主要處理系統(tǒng)還是一樣的，即進水、曝氣、泥水分離和污泥分流等。下面分別介紹幾種 我國 城 市污水處理廠常采用的活性污泥法。 ① 間歇式 活性污泥法 間歇式活性污泥法又稱為 SBR 法，靠間歇式的運行方式來處理污水。間歇式活性污泥法 可以 分批處理城市污水， 正式 利用 了 時間分隔代替空間上的分隔、靜置沉淀來代替動態(tài)沉淀、非穩(wěn)態(tài)生化反應來代替穩(wěn)態(tài)生化反應等一系列特點 。 因此，間歇式活性污泥法有下面比較獨特的優(yōu)點： a 運行的效果比較理想，比較穩(wěn)定，城市污水可以靜 置沉淀，處理效果比較理想，出水水質理想 ； b 推流過程比較理想，這樣使得生化反應的推動力大大增加，凈化效果變好，污水處理效率也得到提高 ； c 間歇式活性污泥法需求的設備比 較少，結構比較簡單，這樣減少了設備維護工作和成本，更方便管理維護； d 間歇式活性污泥法派生出來多種新型工藝，并廣泛應用在城市污水處理廠、啤酒廠、食品加工廠、制藥廠等等；e 間歇式活性污泥法除磷和氮的效果很好。 間歇式活性污泥法在很多領域中的廢水處理中得到廣泛應用，也不斷地變型更好地處理污水，比較典型的變型主要有 間歇式循環(huán)延時曝氣活性污泥法（ ICEAS）、需氧 間歇曝氣（ UNITANK）、循環(huán)式活性污泥（ CASS）等。 接下來分別看一下這幾種變型。 間歇式循環(huán)延時曝氣活性污泥法（ ICEAS）經過傳統(tǒng)的間歇式活性污泥 法的改良，具體是在 SBR 池的進水一端增設了一個預反應區(qū)，連續(xù)進水，間歇排水，這樣就沒有顯明的反應和閑置過程。 因此，間歇式循環(huán)延時曝氣活性污泥法跟傳統(tǒng)的間歇式活性污泥法相比而言，節(jié)省了成本，也更容易管理維護。 同時 ICEAS法可以改變反應、沉淀和處理周期的時間，這樣可以更好地順應負荷變化；其裝置設備也較簡單些，沒有污泥的回流水泵、管道等，這樣工程量大大減少，成本也隨之減少，也節(jié)約了占面積。 需氧 間歇曝氣（ UNITANK）是矩形的外形，而且被相等地分成三個矩形單元河北工程大學畢業(yè)論文 12 池， 單元池里面設置有曝氣擴散裝置，每個單元池用有 開孔的公共墻隔著，這樣單元池間的水相通，可以流動。 跟傳統(tǒng)間歇式活性污泥法相比較而言，不難發(fā)現(xiàn)，需氧 間歇曝氣工藝具有一下特點：水位負荷比較恒定；該工藝采用了三溝式氧化溝的特點，并且避免了他們的缺點。 循環(huán)式活性污泥（ CASS） 具有變容反應器和生物選擇器， 控制厭氧、好氧和兼氧以及污泥回流的過程，去除城市污水中生化需氧量，在污泥增殖過程中去除磷，也可以在缺氧階段進行反硝化脫氮作用。 CASS 工藝根據(jù)城市污水的生物養(yǎng)分設計了脫氮去磷工藝，控制絲狀菌的生長來防治污泥膨脹。除此之外，循環(huán)式活性污泥法一個特別重要的特點在 推流式初始反應區(qū)與完全混合反應池。 CASS工藝的周期是重復周期來計時工序，即生物反應（進水曝氣）、固液分離（沉淀）、排放三個工序，并且這三個工序是循環(huán)的，不間斷。 ② 厭氧 缺氧 好氧（ A2/O） 厭氧 缺氧 好氧工藝將傳統(tǒng)活性污泥工藝、 生物硝化和反硝化工藝及生物除磷工藝結合起來，達到除去城市污水中有機污染物和脫氮除磷的效果，在我國城市污水處理廠被廣泛采用。其中，在厭氧階段，聚磷菌會釋放出磷并且會吸收低級的脂肪酸等有機污染物；缺氧過程中，反硝化細菌把內回流的硝酸鹽反硝化成氮氣，從而轉出；然而在工藝的好氧階段，有 機物會得到降解，另一面，氨態(tài)的氮等會借助生物硝化作用轉成硝酸鹽。除此之外， 活性污泥 在 好氧的環(huán)境中會吸收厭氧菌所釋放的磷，然后排放除去磷。 厭氧 缺氧 好氧工藝具有除去城市污水中有機污染物和脫氮除磷的效果，被我國城市污水處理廠廣泛利用，然而由于它存在內部細菌競存的缺點，這樣就影響處理效果，所以其多種變形被研究出來，應用在不同的廢水處理中，來滿足不同的處理需求。比較典型的變形有 PASF活性污泥法、倒置 A2O活性污泥法和 BICT活性污泥法等。接下來分別看一下這幾種變型。 PASF 活性污泥法由活性污泥法和生物膜結合 起來，利用短泥齡 A2/O 法和曝氣生物濾池來達到脫氮除磷的效果。 PASF 活性污泥法工藝有兩個階段，第一階段采用活性污泥法： 短泥齡好氧池、厭氧池、缺氧池和沉淀池結合起來；第二階段主要采用曝氣生物濾池。 該工藝中，污水回流系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)組成回流系統(tǒng)。在污水回流系統(tǒng)中，生物濾池中部分出水回流到缺氧池，進行反硝化以脫氮；在污泥系統(tǒng)中，沉淀池中部分污泥回流到厭氧池，含磷的剩余污泥進一步排出。 PASF 活性污泥法的特點是利用兩種生物處理工藝來脫氮除磷， 采用活性污泥法達到除磷和反硝化的效果，采用生物膜法進行硝化過程 倒置 A2/O 活性污泥法就是將厭氧區(qū)和缺氧區(qū)倒過來，這樣流程表現(xiàn)出了脫氮除磷效果較好和運行消耗減小的優(yōu)點 ，其出水指標也大大得到改善，可以達到河北工程大學畢業(yè)論文 13 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的一級 B 標準， 因此普遍適用于我國新建設的城市污水處理廠或者原城市污水處理廠的升級完善工程。 讓我們看一下 倒置 A2/O 活性污泥法 的原理。進水和回流污泥進入到缺氧區(qū)，在反硝化菌的環(huán)境中，回流污泥的硝酸鹽開始進行反硝化過程，繼而轉化成氮氣排出；大部分直接進水或者系統(tǒng)全部進水進入到缺氧區(qū)進行反硝化反應，碳源充足，脫氮效果比較明顯； 污泥先經過缺氧區(qū)再進入 厭氧區(qū)，這樣減弱了硝酸鹽對厭氧條件的破壞影響；厭氧區(qū)內，城市污水中的碳在聚磷菌作用下轉化成 PHB等物質，儲存能量。 BICT 活性污泥法 主要有三個反應器：前置厭氧、序批式和沉淀池與生物膜反應器組成。 集水井的城市污水在水泵作用下和沉淀池中的回流污泥一塊進入到前置厭氧反應器內，前置厭氧反應器會選擇具有較好絮凝性的微生物，并維持厭氧環(huán)境，微生物會降解有機污染物成短鏈脂肪酸，與此同時，回流污泥含有的聚磷菌將短鏈脂肪合成 PHA。然后污水進一步進入到序批式反應器中，完成有機污染物的降解、磷被吸收、反硝化及固液分離的任務。 這時，生物膜反應器中上清液回流到序批式反應器中進行反硝化反應，脫氮。一部分污泥被用于排放磷，其余回流到前置厭氧反應器中釋放磷，序批式反應器進而去除有機污染物和磷。沉淀階段的序批式反應器轉移污泥，利于后續(xù)固液分離；閑置階段的序批式反應器排水。這三個反應器連續(xù)運行，脫氮除磷。 ③ 氧化溝 氧化溝內可以完成進水、曝氣、沉淀、污泥利用及出水的較完整過程，而且氧化溝不需增設初沉池與污泥消化池，結構比較簡單，減少成本和后續(xù) 維護管理費用。因此我國在上世紀七十年代作用引進來后得到普遍采用。 2)生物膜法 生物膜法和活 性污泥法 并列，都是我國城市污水處理廠廣泛采用的好氧生物處理技術。 它與活性污泥法相比較而言，更能適用水質和水量變化，更適合較低濃度的城市污水和濃度 較高的工業(yè)廢水。生物膜法 利用一種填料或者載體，其上附著細菌類的微生物、原生動物或后 生動物等微型動物，這些微生物或微型動物在這些填料或者載體上生長繁殖，形成膜狀的生物污泥，也就是生物膜。然后生物膜攝 取城市污水中的有機污染物質，作為營養(yǎng)物質，從而城市污水中的有機污染物被去除，城市污水被凈化 。同時，生物膜的微生物也攝取了營養(yǎng)，進一步增殖，更好地處理城市污水。 生物膜除去有機 物的過程大概 包括三個階段。第一，附著在水層內 部的有機污染物大部分被氧化，進而濃度低于濾池進水處的有機物濃度；第二，在濃度差作用下，有機物會轉移至 附著水層內部，被生物膜攝取。與此同時，生物膜河北工程大學畢業(yè)論文 14 利用空氣中的氧氣氧化分解有機物并同化合成；第三，生物膜中微生物產生的代謝產物進到流動水層中，排走，厭氧層分 解產物和二氧化碳逸出。這個過程連續(xù)循環(huán)，城市污水中的有機物得到去除。 生物膜法中運用最廣泛的是生物接 觸氧化法、生物濾池和生物轉盤 等，尤其是生物接觸氧化法。 ① 生物接觸氧化法 生物接觸氧化法也叫做浸 沒式 生物濾池，將生物膜法和活性污泥法結合起來 ，以生物濾池為基礎，也利用了接觸曝氣法。 即在 生物接觸 氧化池 內裝填一定數(shù)量的填料，利用 吸 附在填 料上的生物膜和充分供應的氧氣，通過生物氧化作用，將廢水中的有機物 氧化分解，達到凈化目的。 池體、填料、布水系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)等構成生物接觸氧化池。 生物接觸氧化池 內 微生物所需 要的 氧 氣 由鼓風曝氣 提供 ，生物膜生長 到某 厚度后，填料壁的微生物 在 缺氧 條件下 進行厭氧代謝，產生的氣體 和 曝氣 形成 沖刷作用 ，導致 生物膜脫落，并促進新生物膜的生長， 這 時，脫落的生物膜隨出水 排走 。 生物接觸氧化法占地面積比較少，具有比較強的抗沖擊能力，并且符合率比較高。因此，生物接觸氧化法在城市污水、濃度較低的污水、工業(yè)廢水等的處理中廣泛采用，應用范圍比較廣，經濟適用，且效果比較理想。 ② 生物濾池 生物濾池依據(jù)了土壤 自凈原理，并把以污水灌溉作為基礎。 城市污 水從生物濾池的頂部，通過旋轉的布水系統(tǒng) 想下面布灑。濾料中的微生物會截留并攝取城市污水中的懸浮 物來增殖，形成生物膜，從而吸附、氧化分解有機污染物，達到凈化污水作用。生物膜部分脫落后和處理過的污水一起經過滲水設備、排水溝而到達二沉池，從而固液分離。以此循環(huán)。城市污水得到連續(xù)不斷的凈化。 生物濾池一般分普通生物濾池、高負荷生物濾池和塔式生物濾池等三種。 其中，需要一提的是，高負荷生物濾池的出水會流至進水一端，這樣在水流的沖刷作用下， 可以避免濾池堵塞，也大大提高了污染物的負荷率與水力負荷率。另外，塔式生物濾池由于 載體可以是輕質的塑料，這樣可以建的相對高點而增強氧氣，從而提高除去污水中有機污染物的效率。 ③ 生物轉盤 生物轉盤 是 污水灌溉 和 土地處理 的人工強化 ，比較適合城市污水、生活污水、造紙、石化等的處理，生物轉盤 由水槽 與 旋轉盤體組成。 城市 污水 在 沉淀池 內經 過 初級處理 ， 接觸 生物膜 ，生物膜上的微生物攝取 城市 污水中的 有機 物 作為 其生長繁殖的 營養(yǎng)， 污水 從而 得到凈化。 需要注意的是，河北工程大學畢業(yè)論文 15 在氣動生物轉盤中， 生物轉盤下 邊 的 曝氣管 給 微生物代謝 提供 溶解氧。轉盤 的 表面 有空氣罩 覆蓋 ，曝氣管 會 釋放 壓縮空氣 來 驅 動空氣罩 ，從而 轉盤轉動 運行 ，如果 轉 盤離 開 城市 污水 ，轉盤 的 表面 會 形成一層 水層，水層也 可以 吸收 空氣中的 溶解氧。 （ 3） 三級處理 一級、二級處理完了，有時候 需要除去城市污水中難降解的有機物、磷、氮等物質，這就是三級處理，或者說深度處理。目前我國 城市污水處理廠大部分一般采用一級和二級處理工藝。 城市污水處理存在的問題 我國城市污水處理事業(yè)由于發(fā)展快速，難免存在很多問題。清楚了這些問題，才可以更好地看清我國污水 處理現(xiàn)狀，提出解決方案，進一步促進我國污水處理事業(yè)的進步。下面 總結 了 我國城市污水處理主要存在的幾個問題。 （ 1）城市污水收集管網系統(tǒng)不 到位，發(fā)揮不了污水處理設施的效率。 我國城市污水處理廠忽略了城市地下污水收集管網系統(tǒng)，這就導致污水設備的浪費，發(fā)揮不出污水處理廠的有效效益，污水處理率低。另一面，應該普及雨污分流排水體制，充分合理地規(guī)劃地下排水空間布局，使得污水處理廠合理運行，提高污水處 理 廠不合理建設，造成成本浪費，運行費用浪費。 （ 2） 我國污水產量很大，污水處理廠普遍建設，但是我們忽略了污水處理廠帶來的經濟、能源的消耗等問題。我們應滿足城市污水處理率的同時，充分考慮污水處理廠的經濟能源消耗問題，重視發(fā)展環(huán)保節(jié)約能源的方法，避免造成不必要的 浪費。 （ 3）污水再生利用技術不成熟，有待繼續(xù)開發(fā)。 我國水