【文章內容簡介】 傳統(tǒng)活性污泥法 傳統(tǒng)活性污泥法及其傳統(tǒng)形式改進型 ，有 A/O 與 A /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。A /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 ，它的主要構筑物是曝氣池和二 13 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 。 氧化溝法 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”。氧化構構造簡單 ，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 ： 14 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 、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)情況下也可不設調節(jié)池 ，因此可減少占地 ，降低造價 ； （3）耐沖擊負荷 。污水逐漸進入池內，被池內的水緩慢稀釋，污水與原池內的水的比例是逐漸提高的 ，所以耐水質變化的沖擊 ； （4）出水水質好 。池內水沉淀時是在水平流速為零的理想靜止狀態(tài)下沉淀，沉淀效果好 。池內溶解氧值交替變化。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，厭氧、兼氧、好氧交替變化，在一個池內實現(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 15 特點 。 工藝方案 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、沉淀、排 水 、 排泥 ， 好氧 、兼氧條件下運行。運行管理設 備 及 構 筑 物 較多，運行管理相對復雜及要求高。管理 簡單，方 便。但由于設 備數(shù)量較 多，因此維修工作量較大。對 設 備 自動 控 制要 求較高，方便操作。設 備設 備 種 類 及 數(shù) 量相對多，維護要求高設備 數(shù)量多， 但品種單一，維護工作量雖較大。設 備 種 類 和 數(shù) 量 較多 ， 元 件要 求 高， 自控水平高。投 資設備、構筑物投資最高設備、構筑物投資居中如 用 國 內元 件 、時 間控 制 、 則設 備 構筑 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、水量的沖擊。因此所選擇的工 藝必須具有較好的經(jīng)受沖擊負荷的能力 ，適應水質 、水量變化較大的沖擊 。 16 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，選用設備的操作與控制要簡單，易被操作人員掌握 ，維修技術水平要求較低，以便適應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。因此工程盡量采用與周圍環(huán)境相近的風格 ，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 。 17 CASS 工藝簡述 CASS 工藝介紹 CASS 工藝是 SBR 工藝的改進型，在國內外得到廣泛應用，其特點是占地小，運用費用低，技術成孰、工藝穩(wěn)定。 CASS 工藝是通過充氧、缺氧和厭氧條件的連續(xù)變化達到降低 BODCOD，硝化，脫氮及除磷的目的。反應池內分為選擇區(qū)和反應區(qū)，反應池內污泥從反應區(qū)不斷循環(huán)至選擇區(qū)以吸收易溶性基質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池底而形成上清液，上清液再經(jīng)過特殊設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比較有以下優(yōu)點 ： 216。 以一組反應池取代了傳統(tǒng)方法及其它變型方法中的調節(jié)池、初次沉淀池、曝氣池及二沉池 ，整體結 構緊湊簡單，無需復雜的管線傳輸，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，流量一般來說較設計值低，CASS 可以調節(jié)液位計的設定值使用反應 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。 因為對于每個反應單體而 言出水是間斷的，在高負荷時活性污泥才不會流失，因而可以保持系統(tǒng) 在高負荷時的處理效率。而其它的生物處理方法在高流量負荷時經(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狀態(tài)，不會發(fā)生短流現(xiàn)象，同時，在沉淀階段整個反應 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 菌在反應池中因反應條件的不斷的循環(huán)變化而得到有效的抑制； 216。 在正常的進水條件下 ，可以不用添加化學藥劑而達到硝化，反硝化及除磷的效果； 18 216。 216。 216。 采用自動化控制和在線儀器，以保證出水水質達到標準； 模塊化設計有利于今后擴容； 處理流程簡潔 ，控制靈活 ，可根據(jù)進水水質和出水水質控制指標處理水量，改變運行周期及工藝處理方法，適應性很強； CASS 反應池技術特點 本項目污水處理廠建設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經(jīng)濟性能有決定性的影響，同時各單元處理工藝及構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)工程的內外部條件、確定的進出水水質及總體處理工藝方案等因素綜合考慮工藝流程單元及構筑物的選擇。 CASS 反應池內分為選擇區(qū)和 反應區(qū)。反應池的運行操作由進水、反應 、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)流入反應池內前部的選擇區(qū)與從反應 池后部的反應區(qū)不斷循環(huán)至此的污泥混合，使污泥吸收易溶性基質中的 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)與反應區(qū)隔墻下部的入口及相聯(lián)的多孔管勻速流入反應 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 反應期：污水進入反應區(qū) 池中發(fā)生生化反應，在這階段可以只混合不曝氣，或即混合又曝氣，使污水處在反復的好氧—缺氧中，反應期的長短一般由進水水質及所要求的處理程度而定； l 沉降期：在此階段反應器 內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 固體負荷低，沉淀效率高于一般沉淀池的沉淀效率； l 潷水期：當池水位升到最 高水位時，沉淀階段結束，設置在反應池末端的潷水器開動 ，將上清液 緩緩潷出池外，當池水位降到低水位時停止?jié)?l 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 19 期，該階段可視污水的水 質、水量和處理要求決定其長短或取消。在此階段可以從反應池排除剩 余活性污泥。反應池排出的剩余污泥由于泥齡長，已基本穩(wěn)定。 設計有效性動力學模擬檢驗 與先進國家相比，中國的污水處理技術無論是工藝、設備及實踐經(jīng)驗上仍處于落后狀態(tài)，這導致了設計上照搬照抄，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，幾乎沒有一個設計院有自己的“經(jīng)驗參數(shù)”及獨立的設計體系，導致許多新建的污水廠運行中問題不斷，使原工藝設計目的不能達到。 先進國家普遍采用模擬試驗對設計方案進行試驗、校正或優(yōu)化。通過計算機模型檢驗，可以發(fā)現(xiàn)原設計中的重大缺陷，也可以通過調整來驗證出水值。這些模型與實際的污水處理廠的運行結果之間吻合極好，相關性都在 95%以上，因此被廣泛采用來檢驗其設計的可行性?？梢哉f，沒有這樣的實驗支持的設計，很大意義上是盲目和缺乏實際意義的。 譬如，沒有相當實踐經(jīng)驗的工程師是無法確定泥齡與出水質量之間的量化關系，也很難通過內回流污泥量及 MLSS 來診斷反應池本身的微生物系統(tǒng)狀態(tài)，由此反映在設計中對 MLSS 或泥齡的確認往往似是而非，帶有相當?shù)碾S意性。 以下是中創(chuàng)水務的研究人員依據(jù)相關的數(shù)據(jù)，對 CASS 池設計進行的實驗驗證，并同步應用專業(yè)程度極高的穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)模型對設計條件下的出水值及不同泥齡時反應池的節(jié)奏效應進行模擬，為針對 CASS 池設計提供了殷實的數(shù)據(jù)積累。相關的實驗結果如下： 穩(wěn)態(tài)模式實驗結果 l 出水水質隨污泥泥齡變化實驗結果 從實驗結果看，出水水質好于預期。脫氮效果理想。 20 l 懸浮固體 MLSS 隨著污泥齡變化實驗結果 MLSS 比設計預定值略高，因此， 1) 實際泥齡可能比預定的要小一些 2) 池容仍有縮小的空間。 MLSS 可揮 發(fā)性組份比 值與設計值相 近，說明生物模 擬過程與設 計值一致，結果是可靠的。 l 硝化與反硝化污泥齡變化試驗結果 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。在泥齡達到 16 天后，反硝化才基本達到，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。 21 泥 齡 的選 擇 作 為設 計 條件 是 最 為關 鍵 的因 素 。 從出 水 質 量圖 （ Effluent