整理生活污水处理工艺设计.docx
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整理生活污水处理工艺设计
5000t/d城镇生活污水处理工艺设计
1生活污水处理常见工艺
污水→预处理→生化处理→二沉池→消毒→出水
出水是否达标，生物处理是关键，因此选择合适的生物处理方法至关重要。
下面介绍几种常见的生物处理方法：
1.1传统活性污泥工艺
1.1.1工艺原理
活性污泥法（activatedsludgeprocess）是在人工条件下，对污水中的各种微生物群体进行连续混合和培养，形成悬浮状态活性污泥的一种污水处理工艺。
利用活性污泥的生物作用，在好氧条件下，分解去除污水中的有机污染物，然后使污泥与水分离，大部分污泥回流到生物反应池，多余部分作为剩余污泥排出活性污泥系统。
活性污泥法是当前应用最为广泛的一种生物处理技术，活性污泥就是生物絮凝体，上面栖息、生活着大量的好氧微生物，这种微生物在氧分充足的环境下，以溶解型有机物为食料获得能量、不断生长，从而使废水得到净化。
该方法主要用来处理低浓度的有机废水。
1.1.2工艺特点
活性污泥法是一种应用广泛且非常具有潜力的废水处理技术，具有处理效果好（BOD5的去除率可达90-95%）、方法成熟、工艺简单和灵活性强等优点。
活性污泥法是我国目前采用的最主要污水处理工艺，占已建成的污水处理厂总数超过了70%。
但是，尽管活性污泥法得到了广泛的应用，它还存在如下一些缺点，给污水处理厂生产运行带来一定的困难。
1）活性污泥法对废水水量、水质变化的适应性较差，对冲击负荷的适应性较弱；
2）污泥膨胀问题是活性污泥法自产生以来一直伴随并常常发生的一个棘手的问题。
它引起污泥结构松散，沉淀压缩性能差，直接影响出水水质，并危害整个生化系统的运作；
3）在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，造成了动力费用的浪费；
4）污泥产量大，通常占废水总量的0.5-1％，成分复杂，既含有大量的有机物，又含有害的重金属、病原微生物等，处理和处置费用高；
5）脱氮除磷效果差，一般只有20-30％左右；
6）为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大；运行管理操作复杂，管理专业水平要求高。
1.1.3适用范围
目前，活性污泥法已成为城市污水、有机工业废水的有效处理方法和污水生物处理的主流方法，随着新工艺的不断研制和应用，活性污泥法正在朝着快速、高效、低耗等多功能方面发展。
1.2脱氮除磷A²/O工艺
1.2.1工艺原理
采用三段式反应器，它是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺及生物除磷工艺的结合。
在厌氧段，回流污泥中的聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物，同时部分有机物进行氨化；在缺氧段，反硝化细菌利用污水中的有机物作为碳源，将内回流混合液带入的NO3--N和NO2--N通过反硝化作用转为氮气，从而达到脱氮的目的，并使BOD继续下降；而在好氧段主要是去除BOD、硝化和吸收磷，在充足供氧条件下，有机物进一步氧化分解，氨氮被硝化菌转化为NO3--N，而在厌氧池中充分释磷的聚磷菌则可以在好氧池中过量吸收磷，形成高磷污泥，通过剩余污泥排出以达到除磷的目的。
A2/O工艺脱氮的作用，是通过增设混合液内回流，将好氧段硝化作用后产生的硝酸盐回流至缺氧段进行反硝化达到的。
A2/O工艺在去除有机污染物的同时，能够实现脱氮除磷效果，其在系统上可以说是最简单的同步脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他同类工艺，且反应流程上厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌生长，污泥膨胀较少发生，生物除磷过程运行中无需投药，运行费用低，且污泥中含磷浓度高，具有较高的肥效，是实现污水回用和资源化的有效途径。
1.2.2工艺特点
1）工艺流程简单总水利停留时间少于其他同类工艺，节省基建投资。
2）该工艺在厌氧、缺氧、好氧环境下交替运行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。
3）该工艺不需要外加碳源，厌氧、缺氧池只进行缓速搅拌，节省运行费用。
4）便于在常规活性污泥基础上改造成A2/O。
5）该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果受回流污泥夹带的溶解氧和硝态氮的影响，因而脱氮除磷效果不可能很高。
6）沉淀池要防止产生厌氧、缺氧状态，以避免聚磷菌释磷而降低出水水质和反硝化产生氮气而干扰沉淀。
但溶解氧含量也不宜过高，以防止循环混合液对缺氧池的影响。
1.2.3适用范围
A2/O及其变型工艺是目前生物法脱氮除磷的主流系统，其通过厌氧、缺氧好氧的交替运行，能够在去除有机物的同时，达到同步脱氮除磷的目的，适用于对氮磷排放要求较高的处理系统，目前已广泛应用于国内许多家污水处理厂。
其处理规模从小型的家庭一体化处理系统，到服务百万人口的超大型污水处理厂，几乎可以应用到任何规模的污水处理系统。
A2/O工艺具有较强的抗冲击负荷能力，不仅能够处理普通生活污水，也可用于含有较多有机工业废水的城市污水，在纺织、印染、焦化等工业废水的处理中也有应用，而对于UCT、MUCT和VIP工艺，一般适用于浓度较低的污水。
另外，A2/O工艺所产生的污泥一般含磷可达2-3%，具有较高肥效，可是使污泥得到资源化利用。
1.3传统SBR工艺
1.3.1工艺原理
序批式活性污泥法（SequencingBatchReactor），简称SBR，也称间歇式活性污泥法，属传统活性污泥法的变型，是近十几年来应用最为广泛的城市污水生物处理工艺之一。
它的反应原理和污染物质的去除处理机制和传统活性污泥法基本相同，其在流态上虽属完全混合式，但在有机物的降解反应的时间历程上属于推流式。
1.3.2工艺特点
与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。
正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下优点：
1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好；
2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好；
3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击；
4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活；
5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理；
6）反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀；
7）SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造；
8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果；
9）工艺流程简单、造价低。
主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。
传统的SBR工艺虽然具有众多的优点，但是同时也存在着设备闲置率较高、需要较大的调节池、无法解决大型污水处理项目连续进、出水的处理要求等问题，因此科技人员不断改进和开发了各种新型的SBR工艺-ICEAS、CAST、DAT-IAT、MSBR、UNITANK等。
1.3.3适用范围
由于上述技术特点，SBR系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。
就近期的技术条件，SBR系统更适合以下情况：
1）中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方；
2）需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化；
3）水资源紧缺的地方。
SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用；
4）用地紧张的地方；
5）对已建连续流污水处理厂的改造等；
6）非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。
1.3CAST工艺
1.3.1工艺原理
CAST工艺又称CASS或CASP（CyclicActivatedSludgeSystem/Technology/Process的缩写），即循环式活性污泥法。
该工艺是在SBR工艺的基础上，增加了选择器及污泥回流设施，并对时序做了一些调整，利用不同微生物在不同的负荷条件下生长速率差异和污水生物除磷脱氮机理，将生物选择器与传统SBR反应器相结合的产物，从而大大提高了SBR工艺的可靠性及效率。
CAST工艺主体构筑物由SBR反应池组成，反应池内主要分为选择区和反应区。
在CAST系统中，至少应设两个池子，以使系统能实现连续进水。
一般地，在第一个池子中进水和曝气，在另一个池子中沉淀和滗水，反之亦然。
在多池系统中，通过合理的选择循环过程，可以使出水连续。
1.3.2工艺特点
1）CAST池是污水处理厂的核心，它在SBR的基础上前部设置了生物选择区，后部安装了可升降的自动滗水器，曝气、沉淀、排水均在同一池子内周期性循环进行。
生物选择区和主反应区之间由隔墙隔开，污水由生物选择区通过隔墙下部进入主反应区，托动水层缓慢上升。
2）在预反应区内，微生物通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、pH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，有效防止污泥膨胀，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。
3）CAST工艺对污染物降解，在时间上是一个推流过程，微生物处于好氧-缺氧-厌氧周期性变化之中，因此，CAST工艺具有较好的脱氮、除磷功能。
4）其采用连续进水，一个完整的操作周期包括，曝气阶段、沉淀阶段、滗水阶段和闲置阶段四个步骤。
5）CAST工艺无需初沉池、二沉池，具有建设费用低，占地面积省，运行费用低，自动化控制程度高，管理方便，氮、脱磷去除效果好，出水稳定，运行可靠，耐负荷冲击能力强，不发生污泥膨胀等优点。
1.3.3适用范围
CAST工艺可以连续进水，因此其处理最大规模可达2×105m3/d，适用范围广，可用于处理各类生活污水和工业废水。
1.4氧化沟工艺
1.4.1工艺原理
氧化沟是活性污泥法的一种改型，它把连续式反应池用作生物反应池。
污水和活性污泥混合液在该反应池中以一条闭合式曝气渠道进行连续循环。
氧化沟通常在延时曝气条件下使用，这时水和固体的停留时间长，有机物质的负荷低。
它使用一种带方向控制的曝气和搅拌装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式曝气渠道中循环。
1.4.2工艺特点
1）处理效果稳定，出水水质好，并且具有较强的脱氮功能，有一定的抗冲击负荷能力。
2）工程费用相当于或低于其他污水生物处理技术。
3）处理厂只需要最低限度的机械设备，增加了污水处理厂正常运行的安全性。
4）管理简化，运行简单。
5）剩余污泥少，污泥不经消化也容易脱水，污泥处理费用较低。
6）处理厂与其他工艺相比，臭味较小。
7）构造形式和曝气设备多样化。
8）曝气强度可以调节。
9）具有推流式流态的某些特征。
1.4.3适用范围
对于规模小于10万吨/天的中小型污水处理厂来说，氧化沟和SBR是首选工艺，应考虑其各自的特点及污水脱氮除磷的要求进行选择。
目前总体来说应用最多的是氧化沟工艺。
常用生物处理方法的比较见下表
序号
处理方法
BOD去除率（％）
N、P去除率（％）
占地
投资
能耗
1
常规活性污泥法
90~95
低
大
大
高
2
SBR法
85~95
一般
较小
小
较低
3
CASS
90~95
较高
较小
一般
一般
4
UNITANK
85~95
一般
小
大
一般
5
氧化沟
92~98
较高
较大
较小
低
6
AB
90~96
较高
一般
一般
一般
7
A2/O
90~
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