【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)展以及人們對生物技術的掌握，不同菌群的生物學特性日益為人們所熟悉。污水處理技術由以單純工藝改革向著以生物特性研究、促進工藝改革的方向發(fā)展，以達到高效低耗。 生活污水和工業(yè)廢水脫氮除磷是我國需要緊迫解決的問題，目前發(fā)展趨勢為多種技術組合為一體的新技術、新工藝，如同步脫氮除磷好氧顆粒污泥技術、電 生物耦合技術、吸附 生物再生工藝以及利用光、聲、電與高效生物處理技術相結合處 理高濃度有毒有害難降解有機廢水的新型 物化 生物處理組合工藝技術， 如光催化氧化 生物處理新技術、超聲波預處理 高效生物處理技術、電化學高級氧化 高效生物處理技術等。這些工藝與設備結合正在向模塊化方向發(fā)展 。 [1] 目前存在的問題 a)污水處理廠建設資金的短缺 b)污水處理廠運行經(jīng)費不能到位 c)進口設備的維修及設備備件的開發(fā) d)污水處理工藝選擇有一陣風的現(xiàn)象，不結合本地區(qū)的實際情況選熱門藝 e)污水處理后的再生水得不到充分的利用 f)污泥沒有真正達到無害化，沒有最終處置的途徑 茂名學院本科畢業(yè)設計： Carrousel 氧化溝城鎮(zhèn)污水處理廠的設計 4 g)污水處理廠沒有除臭裝置 今后的發(fā)展趨勢 a) 經(jīng)濟發(fā)展與污水處理事業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展 b) 扶植國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)（污水處理行業(yè)）的發(fā)展 c) 多方籌資加速污水處理廠的建設，以最短的時間控制、治理已造成污染的水環(huán)境 d)改變污水處理行業(yè)的運營機制，由事業(yè)型向企業(yè)經(jīng)營型轉變 e) 加強污水處理工藝選擇機制，為各地區(qū)污水處理廠建設的工藝審查把關 f)政府應給予污水處理行業(yè)優(yōu)惠的政策 g)再生水回用 h)加大宣傳力度，提高全民水的憂患意識 污水處理中生物方法的比較 國內(nèi)外城市 污水處理的流行工藝 國內(nèi)外城市污水處理工藝大致可分為兩大類：活性污泥法、生物膜法。 標準活性污泥法作為脫氮的主要工藝 包含 了 幾種不同溶解氧濃度下的反應 ，或者是僅僅一種反應在交互交互式的好 氧 /缺氧階段作用下，在非常規(guī)情況下，氧含量通常被控制在硝化和反硝化細菌共存的濃度上 ，這 證明了反硝化作用能發(fā)生在有氧的條件下 進行，硝化作用也能在低溶解氧條件 下 進行，然而，在非常規(guī)作用下氮的損 失總是引起關注，這種同時發(fā)生硝化和反硝化作用的現(xiàn)象 在許多領域都可以觀察到，甚至 從實驗室到田地里水生植物 。 [2] 活性污泥法 針對城 市污水處理的要求， 當前流行的污水處理工藝有： AB 法、 SBR 法、氧化溝法、普通曝氣法 ， A2/O 法、 A/O 法 、 UNITANK 等，這幾種工藝都是從活性污泥法派生出來的，且各有其特點。 AB 法 (Adsorption—Biooxidation AB法污水處理工藝，系吸附 生物降解（ Adsorption—Biodegration） 工藝的簡稱。是德國亞琛工業(yè)大學賓克（ Bohnke） 教授于 70 年代中期開創(chuàng)的。從 80 年代開始用于實踐。由于該工藝具有一系列獨特的特征，受到污水處理專家的重視 。 [3] 該工藝對曝氣池按高、低負荷分二級供氧， A 級負荷高，曝氣時間短，產(chǎn)生污泥量 大，污泥負荷 (kgMLSS?d)以上，池容積負荷 6kgBOD/(m3?d)以上； B 級負荷低，污泥齡較長。 A 級與 B 級間設中間沉淀池。二級池子 F/M(污染物量與微生物量之比 )不同，形成不同的微生物群體。 AB法盡管有節(jié)能的優(yōu)點，但不適合低濃度水質，A 級和 B 級亦可分期建設。 SBR 法 (Sequencing Batch Reactor 第二章 工藝流程的確定 5 SBR 法早在 20世紀初已開發(fā)，由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進水 、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個或三個池子構成一組，輪流運轉，一池一池地間歇運行，故稱序批式活性污泥法?，F(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進水連續(xù)出水的改良性 SBR工藝，如 ICEAS 法、 CASS 法、 IDEA 法等。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由于只有一個反應池，不需二沉池、回流污泥及設備，一般情況下不設調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池，故節(jié)省占地和投資，耐沖擊負荷且運行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài)，實現(xiàn)除磷脫氮的目的。 當序批式活性污泥系統(tǒng)工作時，單個反應器就可以實現(xiàn)硝化、反硝化和除 磷過程。和標準活性污泥系統(tǒng)相比，序批式活性污泥系統(tǒng)有很多優(yōu)勢，如 :運行費用較低、脫氮除磷效率高、污泥膨脹少等。另外，處理階段的先后順序可以適用于各種處理方法。例如：當營養(yǎng)物生物去除（ BNR）工藝對處理階段順序進行如下調(diào)整時，工藝已經(jīng)可以非常成功地被使用；對填充物、填料、厭氧段、缺氧段、好氧段、空閑段等進行安排，使每一段維持特定的時間。 為了促進傳統(tǒng)活性污泥法系統(tǒng)聚磷微生物的生長，厭氧 好氧的次序和厭氧段中脂肪酸短鏈的存在性都有要求。在厭氧條件下，聚磷菌通過它們的細胞膜吸收利用細胞內(nèi)聚磷水解釋放的能量，將脂肪 酸轉化為醋酸。然后再轉化為植物血凝素和糖類。在厭氧條件下，磷的釋放與有機物的存貯有關。在好氧條件下，糖類被用作細胞生長和聚磷的能量源。當磷的聚集量超過細胞正常生長所需要的量或者生物量過剩時，普遍認為生物除磷能力會提高。因為在基質可以被除磷生物體利用之前，反硝化菌消耗了一部分基質，所以反硝化作用使生物除磷過程更加復雜。這就限制了該系統(tǒng)的除磷作用。因此，氮的轉化抑制了厭氧區(qū)磷的釋放。根據(jù)最近的研究表明，一些除磷微生物可以利用硝酸鹽代替氧氣和好氧嗜磷菌之類作為電子受體。減少磷釋放的一個可能原因是反硝化細菌吸收硝酸 鹽的同時對磷酸鹽進行積累。如果聚磷菌完全不同于反硝化菌，它們對有機基質的爭奪將會造成脫氮能力的下降。 對于標準的生物除磷系統(tǒng)來說，像硝酸鹽或氧氣這樣的電子受體，電子供體（ COD）都包含在厭氧階段中。在實踐中，生物除磷通常和脫氮同時進行。因此，這很容易將硝酸鹽引入?yún)捬醵?。厭氧區(qū)中磷的釋放要么在無氧條件下利用硝酸鹽作為最終電子受體，要么在有氧條件下利用溶解氧作為最終電子受體。 CAomeau 報道說 ,當回流污泥硝酸鹽濃度小于 5毫克 /升時，磷在厭氧階段可以被釋放。 PH 值的變化通?？梢詾槌掷m(xù)生物反應提供了一個很好的指示 。監(jiān)測序批式活性污泥法系統(tǒng)營養(yǎng)物去除 PH 值的分布將可以提供處理工藝的優(yōu)化方法。 [4] 因 為 每個池子都需要設曝氣和輸配水系統(tǒng)，采用潷水器及控制系統(tǒng)，間歇排水水頭損失大，池容的利用率不理想，因此，一般來說并不太適用于大規(guī)模的城市污水處理廠 。 氧化溝法 (Oxidation Ditch) 如同活性污泥法一樣，自從第一座氧化溝問世以來，至今氧化溝工藝演變出了許多茂名學院本科畢業(yè)設計： Carrousel 氧化溝城鎮(zhèn)污水處理廠的設計 6 變形工藝方法及配套設備。根據(jù)氧化溝構造和運行特征，并根據(jù)不同的發(fā)明者和專利情況可分為以下幾種有代表性的類型。 氧化溝是需要較長時間的污泥生物 處理法的積極改進，同時也實現(xiàn)部分的脫氮作用，氧化溝法最大的優(yōu)勢就是實現(xiàn)了脫氮作用在較簡單的操作和較低的運行成本上，在過去的兩個十年，超過一百個它們被建造在市政污水處理上。 a) 卡魯塞爾氧化溝 應用立式低速表面曝氣器供氧并推動水流前進，由荷蘭 Carrousel 發(fā)明，該發(fā)明人為 DHV（ DarsHeederikVerhey） 技術咨詢公司雇員，開發(fā)這種氧化溝的，目的是尋求渠道更深的氧化溝和效率更高、機械性能更好的系統(tǒng)設備，以彌補當時氧化溝的占地面積大等缺點。目前為了適應脫磷脫氮的要求，又開發(fā)了卡魯塞爾 2022 等類型的氧化溝。 b) 交替工作式氧化溝 早期是丹麥 Kr252。ger 公司開發(fā)的工藝流程，目前該公司被法國 OTV 公司兼并，稱為OTVKr252。ger 公司。在國外采用的形式主要是雙溝（ D） 式氧化溝，即雙溝交替在好氧和沉淀的狀態(tài)下工作，以免除分離式的二次沉淀池，并可完成硝化與反硝化過程。由于雙溝式氧化溝的設備閑置率高（利用率 50% ） ,所以該公司為了占領發(fā)展中國市場，又開發(fā)了三溝式（ T 型 ） 氧化溝，提高了設備利用率（ %） 。 c) 奧貝爾氧化溝 由多個同心的環(huán)形溝渠組成，廢水從外溝依次流入內(nèi)溝，曝氣設備采用曝氣轉 盤，各溝有機物和溶解氧濃度均不相同，因此可以實現(xiàn)脫氮除磷的目的。這種類型氧化溝在美國應用較多。 d) 一體化氧化溝 氧化溝和二沉池合建為一體的氧化溝稱為一體化氧化溝，可省去污泥回流系統(tǒng)，基建投資較省。 e) 微孔曝氣氧化溝 由廣東省環(huán)境工程裝備總公司發(fā)明的微孔曝氣氧化溝（專利號 ） ,采用微孔曝氣，具有工藝先進、出水水質穩(wěn)定、占地少、節(jié)能等特點。 f) 其他類型氧化溝 如射流曝氣（ JAC） 氧化溝、 U型氧化溝等。 [5] 氧化溝一般不設初沉池，負荷低，耐沖擊，污泥少。建設費用及電耗視采用的 溝型而變，如在轉碟和轉刷曝氣形式中，再引進微孔曝氣，加大水深，能有效地提高氧的利 用率 (提高 20%)和動力效率［達 ～ kgO2/(kW?h)］。 普通曝氣法及其變法 本工藝出現(xiàn)最早，至今仍有較強的生命力。普曝法處理效果好，經(jīng)驗多，可適應大 的污水量，對于大廠可集中建污泥消化池，所產(chǎn)生沼氣可作能源利用。傳統(tǒng)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級處理，不具備脫氮除磷功能。 第二章 工藝流程的確定 7 近幾年在工程實踐中，通過降低普通曝氣池容積負荷，可以達到脫氮的目的；在普曝池前設置厭氧區(qū)，可以除磷，亦可用化學法除 磷。采用普通曝氣法去除 BOD5，在池型上有多種形式 (如下文所述的氧化溝 )，工程上稱為普通曝氣法的變法，亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。 A2/O 法 （ Anaerobic－ Anoxic－ oxic） 由于對城市 污水 處理的出水有去除氮和磷的要求，故國內(nèi) 10 年前開發(fā)此厭氧 — 缺氧 — 好氧組成的 工藝 。利用生物處理法脫氮除磷，可獲得優(yōu)質出水，是一種深度二級處理 工藝 。 A/A/O 法的可同步除磷脫氮機制由兩部分組成：一是除磷， 污水 中的磷在厭氧狀態(tài)下 (DO)，釋放出聚磷菌，在好氧狀況下又將其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)。二是脫氮，缺氧段要控制 DO mg/L，由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中 BOD 作為氫供給體 (有機碳源 )，將來自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮氣逸入大氣，達到脫氮的目的。為有效脫氮除磷，對一般的城 市 污水 ， COD/TKN為 ～ (完全脫氮 COD/TKN)， BOD/TKN 為 ～ ， COD/TP 為 30～ 60，BOD/TP 為 16～ 40(一般應＞ 20)。 若降低污泥濃度、壓縮污泥齡、控制硝化，以去除磷、BOD5 和 COD 為主，則可用 A/O 工藝。 [6] UNITANK 工藝 它和 類似的 TCBS 工藝、 MSBR 工藝一樣，都是 SBR 法新的變型和發(fā)展。它集 “ 序批法 ” 、 “ 普通曝氣池法 ” 及 “ 三溝式氧化溝法 ” 的優(yōu)點， 克服了 “ 序批法 ” 間歇進水、“ 三溝式氧化溝法 ” 占地面積大、 “ 普通曝氣池法 ” 設備多的缺點。 典型的 UNITANK 工藝是三個水池，三池之間水力連通，每池都設有曝氣系統(tǒng)，外側的兩池設有出水堰及污泥排放口，它們交替作為曝氣池和沉淀池。污水可以進入三池中的任意一個，采用連續(xù)進水、周期交替運行。在自動控制下使各池處在好氧、缺氧及厭氧狀態(tài)，以完成有機物和氮磷的去除。 UNITANK 工藝由比利時 Seghers 公司首先建在我國的澳門特區(qū)， 該廠 污水處理量140km3/d(不下雨時平均處理水量為 70km3/d)，池型封閉，設計采用 的容積負荷為(m3?d)，總的反應池體積為 46800m3，曝氣池水力停留時間為 8h，出水的BOD SS＜ 20mg/L。 這類一體化工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝的變形，可以采用活性污泥工藝的設計方 法對不同的污染物加以去除， 其負荷一般在 ～ kgBOD5/(kgMLSS?d)（ 考慮硝化 ） ，硝化率視污水溫度而異。而要求污泥穩(wěn)定化，其污泥負荷和污泥齡要遠遠超過硝化時的數(shù)值。容積利用率低是此類一體化工藝共同的主要問題，就是說在一個較長停留時間的曝氣系統(tǒng)內(nèi)，有 50%左右的池容用于沉淀。 [7] UNITANK 工藝的成功與否有賴于系統(tǒng)采用穩(wěn)定可靠的儀表及設備，因此引進技術，消化、吸收和開發(fā)先進的自控系統(tǒng)是應用此工藝的關鍵問題。一般認為， UNITANK 工藝不太適用于大型 (100km3/d)的城市污水處理廠。 茂名學院本科畢業(yè)設計： Carrousel 氧化溝城鎮(zhèn)污水處理廠的設計 8 生物膜法 生物膜法主要是指曝氣生物濾池，它 實質上是常說的生物接觸氧化池，相當于在曝氣池中添加供微生物棲附的填 (濾 )料，在填料下鼓氣，是具有活性污泥特點的生物膜法。曝氣生物濾池 (BAF)70 年代末起源于歐洲大陸，已發(fā)展為法、英等國設備制造公司的技術和設備產(chǎn)品。由于選用的填料不同，以 及是否有脫氮要求，設計的工藝參數(shù)是不同的，如要求處理出水 BOD SS＜ 20mg/L，去除 BOD5 達 90%以上的工藝，其容積負荷為 ～ kgBOD5/(m3?d)，水力停留時間 1～ 2h；以硝化 (90%以上 )為主的工藝，其容積負荷為 ～ (m3?d)，水力停留時間 2～ 3h。 一般認為，生物膜法處理城市污水，在國內(nèi)尚需積累經(jīng)驗，處理規(guī)模不宜過大，約50km3/d 左右為宜。國外 (主要在歐洲 )處理水量有達