文 献 综 述

城镇污水处理厂工艺

摘要：随着城市建设的步伐加快，水资源问题变得日益严峻，城市生活污水处理工程变得非常重要。生活污水处理不好，污水排放会造成很多其他污染。文章就城镇污水处理现状分析，介绍了一些广泛以及新型的生活污水处理厂处理工艺。

关键词：城镇污水；污水处理；处理工艺

A brief analysis of the process of urban sewage treatment plant

Abstract :With the quickening pace of urban construction, the problem of water resources has become increasingly severe, and urban sewage treatment engineering has become very important. Sewage treatment is not good, sewage discharge will cause a lot of other pollution. In this paper, the present situation of urban sewage treatment is analyzed, and some extensive and new treatment processes for domestic sewage treatment plants are introduced.

Keywords: Town sewage; Sewage treatment; Treatment process

1 引言

城市污水处理是整治城市水资源的重要举措，关系着人们日常生活和整个城市的生态环境健康友好的运行。处理不好生活污水会出现氮等超标、水体富营养化、细菌大量繁殖出现赤潮等等生态环境问题^[1]。生活污水处理的最终目标是将有污染的水源处理为可再利用对人体、自然环境影响较小的清洁水体。为此污水处理厂达到饮用水标准获得高质量水质，处理公工艺就显得尤为重要。本文介绍了较为高效和新型的污水处理工艺，以提高一些污水处理环节的处理效果。

2 生活污水处理厂的常规工艺

污水处理工艺的选择则会对污水厂的建设和运行费用、出水水质、可操作性等方面产生深远影响，因此在进行污水厂设计时，需要对不同的处理工艺进行对比，选择最佳方案。采取何种污水处理工艺的前提是保证污水达标排放，而排放标准往往取决于受纳水体的环境功能以及自净能力，所以各地区应根据自身的实际情况，选择合适的处理工艺。目前，应用最为广泛的城市生活污水处理工艺为活性污泥法，主要包括传统活性污泥法、阶段曝气法、AB法、A/O及 A²/O法等。此外污水处理工艺还包括生物膜法、物理化学法、土地处理法、氧化塘法等，每种方法都有其各自特点及使用范围，需要根据实际情况进行合理的选择^[2]。

2.1 活性污泥法

活性污泥法主要是通过包含的微生物对污水中的有机物进行降解和净化，主要包括传统活性污泥法、SBR法、阶段曝气法、A/O法、A²/O法等等，并且同时可以实现脱氮除磷的功能，因此在城市生活污水处理工艺中占有非常重要地位，得到了广泛的应用，随着工艺的升级和开发，也提高了其对生活污水的处理效率 ^[3]。

2.1.1 SBR法及其变形工艺

SBR法也称为间歇式活性污泥法，是一种以时间代替空间的污水处理工艺。其他变形工艺有CASS，CAST，MSBR等。如今，随着城市化进程的不断加快，城市规模也不断扩大。一些中小城市产生的污水量明显增加，迫切需要建设生活污水的收集和处理系统，这样才可以减少生活污水对生态环境的破坏。因为其污水量不大，所以一般需要小规模的污水处理设施。小规模污水处理设施一般需要具备以下条件：占地面积小、运行维护方便、可操作性强、出水水质良好等优点。通过多年的实践证明，间歇式活性污泥法能够很好的满足这样的需求。间歇式活性污泥法它是在同一个池子中完成进水、曝气、沉淀、排水等过程的一种方法，设备可操作性以及对于水质、水量变化所产生的冲击负荷具有比较强的适应能力，并且运行比较稳定。不但可以对有机物去除效率有较高的去除效率而且对于脱氮也有一定的效果。

2.1.2 AB法

AB法也被称为吸附降解法，是对传统活性污泥法的升级改造。在处理含有难降解有机物的工业废水和浓度高的生活污水时具有一定的优势，与传统的活性污泥工艺相比，该工艺在特殊净化机制与出水水质上具有优越性。它将传统活性污泥工艺的曝气池按进水方向依次分为A、B两段。该工艺不设初沉池，生活污水经过细格栅和沉砂池作用后，先进入A段工艺，然后经中间沉淀池后再进入B段工艺。A段与B段之间是严格分离的，并且各自具有各自的群落特征。A段的污泥龄较短且具有比较高的污泥负荷，而B段污泥负荷则比较低。当A段工艺在兼养或者好氧条件下运行时，污水的可生化性可以得到明显的改善，并且其通过对有机物进行过饱和吸附可以大幅降低B段的污泥负荷。AB法两段和传统的活性污泥工艺曝气池相比总容积要明显小，这样便可以节省工程基建费用，并且相对降低运行费用，尤其是在处理高浓度废水上时具有比较明显的优势。

2.1.3 A/O法和A²/O法

A/O和A²/O法是活性污泥工艺中比较新型的，在对有机物有比较号的去除效率的同时兼具良好的脱氮除磷功能。A/O是缺氧/好氧的简称，而A²/O的简称是厌氧/缺氧/好氧，目前而言城市污水处理厂常用的工艺一般为A²/O工艺的改良型，比如前置缺氧A²/O、倒置A²/O、改良UCT等等，这几种工艺都是需要进行充分的曝气，为了能够让硝化充分的进行，需要在好氧阶段延长曝气时间同时降低污泥负荷，虽然用电量和基建费用较高，但整体处理效果和可行性较高，但会增加电能的消耗和费用的增加。

2.2生物膜法

生物膜法是对土壤自净过程的人工强化一种方法。通过向曝气池中投放天然或者人工填料，使微生物在填料表面富集和生长形成膜状，与污水接触使其净化。生物膜法主要包括生物滤池、生物接触氧化、生物转盘等形式，生物膜法相较其他方法具有抗冲击负荷、耐低温、出水SS浓度较低、运行费用低、污泥产生量少、可实现污水的深度处理等的优点。但是生物膜法也存在占地面积大、基建费用高、填料易堵塞、卫生条件较差、维护管理较复杂、不宜处理水量较大的污水等缺点。

2.3氧化塘法

氧化塘法的优点为：结构简单、易于维护、运行费用低、净化效果良好等。净化的原理相比较水体的自然净化而言，适当的进行了一定的人工强化。其净化过程时通过塘内微生物利用有机物进行生长繁殖从而达到水体净化。根据实际情况决定污水在氧化塘内长时间、缓慢的流动时，是否选择进行曝气。氧化塘具有可以充分利用现有资源、基建费用低、可用于污水的深度处理，易于管理的优点同时具有占地面积较大，选址困难；出水水质难以稳定达标；产生的污泥去除比较困难等问题。

2.4 BioDopp生化反应池 曝气生物滤池 滤布滤池

BioDopp工艺通过氧化沟的混合液内回流与A²/O不同功能分区相结合的设计理念，借助CASS工艺的前置选择区模式，在空气提推技术作为流体动力下，可以在低能耗条件下实现污泥在反应器内的高回流比，使出水达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002) V类限值。此工艺具有能耗低、占地少等优点，是一种将脱氮除磷功能与实用性较强相结合的新型污水处理工艺^[4]。

污水进入处理厂后，粗格栅先去除较大的漂浮物后进人污水提升泵房，水泵提升后经细格栅进入沉砂池，比重较大、颗粒较粗的无机颗粒在沉砂池内被去除，沉砂池出水进入初次沉淀池。

设置初沉池是为了去除悬浮物质的同时去除20％左右的BOD₅，设置初沉池会对生化池缺氧段反硝化脱氮所需要碳源产生影响^[5]，考虑到雨期雨水对生化段处理系统的冲击，本项目设计有超越初沉池的管道系统，雨水采用合流制管网，经初沉池沉淀后多余部分可以外排，平时污水可超越初沉池直接进入BioDopp系统，从而避免碳源的减少。沉淀区的刮吸泥机将池底污泥抽至集泥槽，与原水混合最后回流到缺氧池内，实现污泥回流。深度处理工艺采用曝气生物滤池 滤布滤池工艺，出水后通过加氯消毒后决定回用或排放。

3 工艺分析

3.1 生物膜技术工艺分析

随着传统对污水排放物质控制而环境状况持续恶化，污水排放标准中对氮、磷等营养物的要求便越来越严格。使用活性污泥法去除水体氮磷往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联，或通过增加内循环的方法来才能达到污水排放标准，复杂的过程增加了设备的投资管理费用^[6]。除此之外，活性污泥法还存在污泥膨胀，剩余污泥处理处置困难等缺点。因此具有容积负荷高、脱氮除磷效果好、占地面积少、出水水质好等特点的工艺生物膜法便应运而生，并且近年来它在污水生物处理的发展和应用中，越来越重要。

3.1.1 生物转盘方案分析

生物转盘（RBC）又被称为浸没式生物滤池，是由盘片、接触反应槽、转轴及动力减速装置和氧化槽五个部分组成。转轴的两端安设在半圆形接触反应槽的支座上高出水10cm～25cm且面积的40%～50%浸没在槽内的污水中。转轴一般采用实心钢轴或无缝钢管，直径介于50mm～80mm，用来固定盘片并带动其旋转，长度一般在0.5～7.0之间。盘片一般多采用直径为1.5m～4.0m圆形平板或表面呈波纹形状的圆板，圆盘盘片面上生长着一层约1mm～4mm的生物膜，驱动装置以0.8r/min～3r/min左右的低速转动盘片与污水和空气交替接触，圆盘每转动一圈，即进行一次吸附有机物#8212;吸氧#8212;氧化分解的过程。如此反复循环，使污水中的有机物不断分解氧化，污水得到净化。在运行过程中，生物膜将逐渐变厚，盘片上的生物膜厚度通过在水中不停地转动产生的剪切力会使过厚的生物膜脱落而达到基本稳定。

生物转盘的优点是不会堵塞，生物膜与污水接触均匀不会出现”短流”现象，COD、氨氮去除效率较高。李莎等在生物转盘处理城镇污水的试验研究中得出：城镇污水经生物转盘处理后，COD、氨的去除率较高。在水力停留时间6h，转速为2r/min时COD的去除率达到了90%以上，而当COD与氨氮的质量比大于3.3时，总氮的去除率达到87%^[7]。和塔式生物滤池氨氮去除率相比提高明显。除此之外，还可以通过调整转盘转速来改善接触条件和充氧能力，采取延长生物膜与污水接触时间的方法来提高处理效果。缺点是盘料较贵，初始投资较大，同时受气候因素影响较大，因此在北方天气寒冷地区，生物转盘设置在室内或加盖，并采取一定保温措施，会增加基建投资成本。在使用过程中，生物转盘应注意以下几点：（1）C/N至少3～5，以保证良好的脱氮效果。（2）通过采取延长生物膜与污水接触时间来提高处理程度，一般取HRT=4h为操作参数^[8]。（3）为了减少成本的投资应当尽量将生物转盘设置在温度较高的地区。（4）因为转盘充氧时会增加气体挥发，所以不适合处理含挥发性有毒有害气体的废水。

3.1.2 生物接触氧化法方案分析

生物接触氧化法也被称为淹没式生物滤池，它是在滤池内部布设浸没于水中的挂膜介质填料。生物接触氧化池具有曝气系统，通过将废水中的有机物吸附在填料表面的生物膜上，在微生物的作用下进行氧化降解。它是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术，兼具两者的特点：（1）污水中BOD₅的去除率较高；（2）填料比表面积大，池内充氧条件良好；（3）不需要污泥回流，不存在污泥膨胀，运行管理简便；（4）由于生物量多，水流属于完全混合型，因此对水质的骤变具有较强的适应性；（5）有机容积负荷高时，其F/M保持在较低的水平，污泥产率低；（6）节能降耗，污水处理效率高。通过不断的发展改进，出现了如悬浮填料生物接触氧化法、序批式生物接触氧化法、跌水曝气生物接触氧化法等一些新工艺。这些新工艺主要应用于中小型污水处理厂，尤其是在除磷脱氮方面效果显著，发展前景非常广泛^[6]。目前，生物接触氧化法在国内的污水处理中得到广泛的应用，特别是有机废水生物处理、小型生活污水处理尤其明显，已经成为污水处理的主流工艺之一^[9]。

3.2 A²/O改良工艺分析

将固定生长的微生物引入曝气池内，形成了非固定化的活性污泥，建立了与附着态(生物膜)微生物共生的生化反应池。该系统既具有生物膜法运行稳定、容积负荷较高等优点的同时又能充分发挥活性污泥法出水水质好、脱氮除磷效果好等优势^[10]。

《全国城镇污水处理及再生利用设施”十一五”建设规划》规定：对排人封闭和半开放水域、现已富养化或接近富养化程度的水域，区域内污水处理厂应选用具有强化脱氮除磷功能的污水处理工艺^[11]。出水按《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920 -2002）规定：COD≤60mg/L，BOD≤20mg/L,SS≤20mg/L；但对氮、磷排放的含量并未作出规定与要求。随着人民生活水平的提高，对环境保护的要求也不断提高，尤其是对城市原水污水处理厂出水水质中氮、磷含量的要求越来越严格，很多地方出水根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准要求达标排放。因此生活污水处理厂强化脱氮除磷工艺改造就显得非常重要。

改造后使用A²/O工艺为厌氧池 缺氧池 好氧池(泥膜共生) 沉淀池 砂滤池。在满足除磷污泥量的前提下，对污泥分点回流，可以在减少缺氧池的氮负荷的同时减少反硝化所消耗的碳源 ^[12]。利用槽内的隔板调节进水、进泥量的比例设计流量分配槽，来实现分点进水、进泥量可调的优化。故改造后的工艺可在传统及多点进水A²/O工艺之间互相转变，具有较强的灵活性，对不断变化的水质、水量更具有适应性^[13]。

效果：（1）需要的土建工程规模较小，具有投资小、增效强等特点^[14]；（2）由于增加了厌氧生物处理工段，因此具有消耗能源较小、污泥产量低等特点^[15]，降低了污泥处理费用；所需的氮、磷营养物较少，且溶解氧为零，不需充气，所以也降低了耗电量；（3）通过在缺氧池上安装搅拌器，同时利用缺氧池进行反硝化作用，提高了对TN的去除效果。减少了硝化时间但仍保证出水氨氮值的达标。

4 结语

城镇污水处理厂使用新型先进工艺比如A2/O工艺以及在此基础上的改良工艺、生物膜技术工艺等，并能根据自身切身实际，选择合适的处理工艺与方案结合有效脱氮除磷等污染物，使水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准。相信随着人们对生活水质的更高要求，将会有更多、更方便经济节能的污水处理工艺帮助人类生活用水水质更加安全。

参考文献

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本人的课题为：E镇污水处理厂工艺设计，要求采用生物处理工艺使一座9.4万m3/d的城镇污水处理厂出水要求满足《城镇污水厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B排放标准，并尽量提高水质。研究内容如下：

1.设计要求

（1）完成污水及污泥处理工艺设计计算

①经过方案比选，确定污水处理工艺流程；

②完成污水处理构筑物设计计算；

③完成污水提升泵房设计计算；

④确定污泥处理工艺流程，完成污泥处理构筑物设计计算；

⑤完成污水处理厂平面布置及高程计算。

（2）编制设计说明书和设计计算书

2.毕业设计图纸内容及张数要求

绘制A1或A2图纸5～8张，包括：

（1）污水厂总平面图（标明占地面积、定位坐标、构筑物尺寸、附属建筑、工艺管线、道路、绿化等）；

（2）污水处理工艺流程高程图（标明构筑物工艺高程关系）；

（3）污泥处理工艺流程图（标明构筑物工艺逻辑关系）；

（4）主体处理构筑物详图（至少选择3个单体构筑物，绘制平、立、剖面图）。

3.参考文献

（1）《排水工程》（第四版，上册），孙慧修主编，中国建筑工业出版社，2000.6

（2）《排水工程》（第四版，下册），张自杰主编，中国建筑工业出版社，2000.3

（3）《室外排水设计规范》（2011年版）（GB50014-2006）

（4）《给水排水设计手册》（第1、5、6、10、11等分册），中国建筑工业出版社，2004.2

（5）《泵站设计规范》（GB50265-2010）

（6）《给水排水制图标准》（GB/50106-2001）

（7）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

（8）《城镇污水厂污染物排放标准》（GB18918-2002）

（9）《给水排水工程专业毕业设计指南》李亚峰等主编，化学工业出版社，2000.3

（10）《水污染控制工程》（第四版，下册），高廷耀等主编，高等教育出版社，2015.12

4.拟采用的研究方法或途径

1.参考相关文献和书籍：如各类相关期刊、排水工程（第四版）、给水排水制图标准、水污染控制工程，给水排水工程专业毕业设计指南等。

2.到城镇污水处理厂实地实习，了解常用和高效的污水处理工艺。

3.向老师咨询，了解工艺应用以及比选合理的处理工艺与方案。