杭州市城市污水處理工藝選擇

杭州市城市污水處理工藝選擇

1、污水處理工藝選擇準(zhǔn)則

我國城市污水處理及污染防治技術(shù)政策中對污水處理的工藝選擇提出了四條準(zhǔn)則：①城市污水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、水質(zhì)特性、受納水體的環(huán)境功能及當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況和要求，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟比較后優(yōu)選確定。②工藝選擇的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)包括：處理單位水量投資、削減單位污染物投資、處理單位水量電耗和成本、削減單位污染物電耗和成本、占地面積、運行性能可靠性、管理維護難易程度、總體環(huán)境效益等。③應(yīng)切合實際地確定污水進水水質(zhì)，優(yōu)化工藝設(shè)計參數(shù)。必須對污水的現(xiàn)狀水質(zhì)特性、污染物構(gòu)成進行詳細(xì)調(diào)查或測定，作出合理的分析預(yù)測。在水質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜或特殊時，應(yīng)進行污水處理工藝的動態(tài)試驗。④積極審慎地采用高效經(jīng)濟的新工藝。對在國內(nèi)應(yīng)用的新工藝，必須經(jīng)過中試和生產(chǎn)性試驗，提供可靠設(shè)計參數(shù)后再進行應(yīng)用。

2、處理工藝選擇

（1）按城市污水處理及污染防治技術(shù)政策*，日處理能力在20萬立方米以上（不包括20萬立方米／日）的污水處理設(shè)施，一般采用常規(guī)活性污泥法。也可采用其他成熟技術(shù)；日處理能力在10－20萬立方米的污水處理設(shè)施，可選用常規(guī)活性污泥法、氧化溝法、SBR法和AB法等成熟工藝；日處理能力在10萬立方米以下的污水處理設(shè)施，可選用氧化溝法、SBR法、水解好氧法、AB法和生物濾池法等技術(shù)，也可選用常規(guī)活性污泥法。

（2）按城市污水處理及污染防治技術(shù)政策要求，在對氮、磷污染物有控制要求的地區(qū)，應(yīng)采用具備較強的除磷脫氮功能的二級強化處理工藝。日處理能力在10萬立方米以上的污水處理設(shè)施，一般選用A/O法、A/A/O法等技術(shù)。也可審慎選用其他的同效技術(shù)；日處理能力在10萬立方米以下的污水處理設(shè)施，除采用A/O法、A/A/O法外，也可選用具有除磷脫氮效果的氧化溝法、SBR法、水解好氧法和生物濾池法等。

（3）按城市污水處理及污染防治技術(shù)政策許可，在嚴(yán)格進行環(huán)境影響評價、滿足國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求和水體自凈能力要求的條件下，可審慎采用城市污水排入大江或深海的處置方法。城市污水二級處理出水不能滿足水環(huán)境要求時，在有條件的地區(qū)，可利用荒地、閑地等可利用的條件，采用土地處理系統(tǒng)和穩(wěn)定塘等自然凈化技術(shù)進一步處理。

3、處理工藝介紹

3.1 常規(guī)活性污泥法

常規(guī)活性污泥法是目前應(yīng)用較普遍的處理技術(shù)，又稱普遍活性污泥法或傳統(tǒng)活性污泥法，適合于食品、釀造、石油化工、城市生活污水等含有機物高的污水處理。工藝上采用沉淀、過濾、曝氣和二次沉淀，曝氣池和二次沉淀池是主要裝置。運行條件是：供給充足的氧，適當(dāng)?shù)臏囟?0～50℃，養(yǎng)料，pH值6～9，BOD₅、氮、磷成一定比例，污水中毒物在細(xì)菌能承受的范圍內(nèi)。

活性污泥法是以懸浮生長的微生物在好氧條件下對污水中的有機物、氨氮等污染物進行降解的廢水生物處理工藝。該法是在人工充氧條件下，對污水和各種微生物群體進行連續(xù)混合培養(yǎng)，形成活性污泥，通過對污染物的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機污染物。然后使污泥與水分離，大部分污泥再回流到曝氣池，多余部分則排出活性污泥系統(tǒng)。

典型的活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排除系統(tǒng)組成。曝氣池為反應(yīng)主體；沉淀池的作用是進行泥水分離，保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度；回流系統(tǒng)用來維持曝氣池的污泥濃度，并通過改變回流比，改變曝氣池的運行工況；剩余污泥排放系統(tǒng)是去除有機物的途徑之一；供氧系統(tǒng)主要由供氧曝氣風(fēng)機和曝氣器構(gòu)成向曝氣池內(nèi)提供足夠的溶解氧。

活性污泥法的基本流程為：污水和回流的活性污泥一起進入曝氣池形成混合液。從空氣壓縮機站送來的壓縮空氣，通過鋪設(shè)在曝氣池底部的空氣擴散裝置，以細(xì)小氣泡的形式進入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，還使混合液處于劇烈攪動的狀態(tài)，形懸浮狀態(tài)。溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充分接觸，使活性污泥反應(yīng)得以正常進行。*階段，污水中的有機污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團的表面上，這是由于其巨大的比表面積和多糖類黏性物質(zhì)。同時一些大分子有機物在細(xì)菌胞外酶作用下分解為小分子有機物。第二階段，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供給自身的增殖繁衍。活性污泥反應(yīng)進行的結(jié)果，污水中有機污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增長，污水則得以凈化處理。經(jīng)過活性污泥凈化作用后的混合液進入二次沉淀池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質(zhì)在這里沉淀下來與水分離，澄清后的污水作為處理水排出系統(tǒng)。經(jīng)過沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出，其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池，以保證曝氣池內(nèi)的懸浮固體濃度和微生物濃度；增殖的微生物從系統(tǒng)中排出，稱為“剩余污泥”。事實上，污染物很大程度上從污水中轉(zhuǎn)移到了這些剩余污泥中。

活性污泥工藝的優(yōu)點是對不同性質(zhì)的污水適應(yīng)性強，建設(shè)費用較低。

活性污泥工藝的缺點是運行穩(wěn)定性差，容易發(fā)生污泥膨脹和污泥流失，分離效果不夠理想。

活性污泥法有很多種型式，使用較廣泛的主要有三類：①傳統(tǒng)活性污泥法和它的改進型A/O、A²/O工藝；②氧化溝；③SBR工藝。傳統(tǒng)活性污泥法是應(yīng)用早的工藝，它去除有機物的效率很高，在處理過程中產(chǎn)生的污泥采用厭氧消化方式進行穩(wěn)定處理，對消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和運行費用都比較低，因而得到廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)活性污泥法與氧化溝和SBR工藝相比大優(yōu)勢是能耗較低、運營費用較低，規(guī)模越大這種優(yōu)勢越明顯。對于大型污水廠來說，年運營費很可觀，比如規(guī)模為40×104m³/d的污水廠，1m³污水節(jié)省處理費1分錢，一年就節(jié)省146萬元。

傳統(tǒng)的活性污泥法與AB法相比，處理效率、運行穩(wěn)定性低于AB法，工程投資和運行費用高于AB法。

傳統(tǒng)活性污泥法的主要缺點是處理單元多，操作管理復(fù)雜，特別是污泥厭氧消化要求高水平的管理，消化過程產(chǎn)生的沼氣是可燃易爆氣體，更要求安全操作，這些都增加了管理的難度。但由于大型污水廠背靠大城市，技術(shù)力量強，管理水平較高，能滿足這種要求，因而常規(guī)活性污泥法的缺點不會成為限制使用的因素。

3.2 氧化溝法

3.2.1 一般原理

氧化溝污水處理工藝是由荷蘭衛(wèi)生工程研究所（TNO）在20世紀(jì)50年代研制成功的。*家氧化溝污水處理廠于1954年在荷蘭Voorshoper市建成投入使用。

從本質(zhì)上看，氧化溝工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝的一種變形，所以工作原理本質(zhì)上與活性污泥法相同，但運行方式不同。

氧化溝工藝對傳統(tǒng)活性污泥工藝的變形主要在以下三個方面：

（1）池改為溝。傳統(tǒng)工藝的曝氣池有推流式和*混合式兩種，推流式一般為矩形，*混合式一般為圓形池。氧化溝則改成了封閉的環(huán)狀溝，因此氧化溝也稱為連續(xù)循環(huán)曝氣池。污水和混合液（包括回流污泥）在溝內(nèi)進行連續(xù)循環(huán)幾十圈才能流出溝外。這種溝型結(jié)構(gòu)，具備了推流式和*混合式的雙重特點。首先，污水一經(jīng)進入池中，立即與池內(nèi)混合液*混合，經(jīng)幾十圈的循環(huán)，各點的污染物濃度基本*。若某時刻進入高濃度或有毒工業(yè)廢水進入溝內(nèi)后，其濃度會很快被稀釋，使其影響降低至小。這是氧化溝工藝抗沖擊負(fù)荷能力強的主要因素。其次，從循環(huán)一圈來看，氧化溝又有推流的特征，因為污水在溝中要循環(huán)幾十圈，不產(chǎn)生像*混合式那樣，易發(fā)生短路。由此可見，氧化溝工藝綜合了推流式和*混合式的優(yōu)點。

（2）低負(fù)荷高污泥齡。由于氧化溝運行方式，污水在溝內(nèi)循環(huán)幾十圈，決定了水力停留時間和曝氣時間充分延長，從而使有機物負(fù)荷低污泥齡長的特點，在這樣條件下運行使出水水質(zhì)好，污泥在氧化溝中得以充分地穩(wěn)定，不需再進行厭氧消化處理。

（3）曝氣設(shè)備簡化。氧化溝的曝氣形式主要以表曝為主，常見的曝氣設(shè)備有水平軸曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)碟、垂直軸曝氣機、射流曝氣器等，與傳統(tǒng)工藝的鼓風(fēng)曝氣形式相比，氧化溝的曝氣系統(tǒng)大為簡化，運行管理方便。

基本原理

水解池利用水解和產(chǎn)酸微生物，將污水中的固體、大分子和不易生物降解的有機物降解為易于生物降解的小分子有機物，使得污水在后續(xù)的好氧單元以較少的能耗和較短的停留時間下得到處理。