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(guó)城市污水處理及污染防治技術(shù)政策中對(duì)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?shí)際情況和要求，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)選確定。②工藝選擇的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(yùn)行性能可靠性、管理維護(hù)難易程度、總體環(huán)境效益等。③應(yīng)切合實(shí)際地確定污水進(jìn)水水質(zhì)，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。必須對(duì)污水的現(xiàn)狀水質(zhì)特性、污染物構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測(cè)定，作出合理的分析預(yù)測(cè)。在水質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜或特殊時(shí)，應(yīng)進(jìn)行污水處理工藝的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。④積極審慎地采用高效經(jīng)濟(jì)的新工藝。對(duì)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的新工藝，必須經(jīng)過(guò)中試和生產(chǎn)性試驗(yàn)，提供可靠設(shè)計(jì)參數(shù)后再進(jìn)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(wàn)立方米以上（不包括20萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(duì)氮、磷污染物有控制要求的地區(qū)，應(yīng)采用具備較強(qiáng)的除磷脫氮功能的二級(jí)強(qiáng)化處理工藝。日處理能力在10萬(wàn)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(wàn)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(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)、滿足國(guó)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(jí)處理出水不能滿足水環(huán)境要求時(shí)，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(jìn)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(jī)物高的污水處理。工藝上采用沉淀、過(guò)濾、曝氣和二次沉淀，曝氣池和二次沉淀池是主要裝置。運(yùn)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(zhǎng)的微生物在好氧條件下對(duì)污水中的有機(jī)物、氨氮等污染物進(jìn)行降解的廢水生物處理工藝。該法是在人工充氧條件下，對(duì)污水和各種微生物群體進(jìn)行連續(xù)混合培養(yǎng)，形成活性污泥，通過(guò)對(duì)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(jī)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(jìn)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(lái)維持曝氣池的污泥濃度，并通過(guò)改變回流比，改變曝氣池的運(yùn)行工況；剩余污泥排放系統(tǒng)是去除有機(jī)物的途徑之一；供氧系統(tǒng)主要由供氧曝氣風(fēng)機(jī)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(jìn)入曝氣池形成混合液。從空氣壓縮機(jī)站送來(lái)的壓縮空氣，通過(guò)鋪設(shè)在曝氣池底部的空氣擴(kuò)散裝置，以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)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(dòng)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(jìn)行。*階段，污水中的有機(jī)污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團(tuán)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(shí)一些大分子有機(jī)物在細(xì)菌胞外酶作用下分解為小分子有機(jī)物。第二階段，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機(jī)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?；钚晕勰喾磻?yīng)進(jìn)行的結(jié)果，污水中有機(jī)污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增長(zhǎng)，污水則得以凈化處理。經(jīng)過(guò)活性污泥凈化作用后的混合液進(jìn)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(lái)與水分離，澄清后的污水作為處理水排出系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)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(shí)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(diǎn)是對(duì)不同性質(zhì)的污水適應(yīng)性強(qiáng)，建設(shè)費(fèi)用較低。

活性污泥工藝的缺點(diǎn)是運(yùn)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(jìn)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(jī)物的效率很高，在處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥采用厭氧消化方式進(jìn)行穩(wěn)定處理，對(duì)消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和運(yùn)行費(fèi)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(shì)是能耗較低、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低，規(guī)模越大這種優(yōu)勢(shì)越明顯。對(duì)于大型污水廠來(lái)說(shuō)，年運(yùn)營(yíng)費(fèi)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(fèi)1分錢，一年就節(jié)省146萬(wàn)元。

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

傳統(tǒng)活性污泥法的主要缺點(diǎn)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(guò)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(qiáng)，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(diǎn)不會(huì)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(yùn)行方式不同。

氧化溝工藝對(duì)傳統(tǒng)活性污泥工藝的變形主要在以下三個(gè)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(jìn)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(diǎn)。首先，污水一經(jīng)進(jìn)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(diǎn)的污染物濃度基本*。若某時(shí)刻進(jìn)入高濃度或有毒工業(yè)廢水進(jìn)入溝內(nèi)后，其濃度會(huì)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(qiáng)的主要因素。其次，從循環(huán)一圈來(lái)看，氧化溝又有推流的特征，因?yàn)槲鬯跍现幸h(huán)幾十圈，不產(chǎn)生像*混合式那樣，易發(fā)生短路。由此可見(jiàn)，氧化溝工藝綜合了推流式和*混合式的優(yōu)點(diǎn)。

（2）低負(fù)荷高污泥齡。由于氧化溝運(yùn)行方式，污水在溝內(nèi)循環(huán)幾十圈，決定了水力停留時(shí)間和曝氣時(shí)間充分延長(zhǎng)，從而使有機(jī)物負(fù)荷低污泥齡長(zhǎng)的特點(diǎn)，在這樣條件下運(yùn)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(jìn)行厭氧消化處理。

（3）曝氣設(shè)備簡(jiǎn)化。氧化溝的曝氣形式主要以表曝為主，常見(jiàn)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(jī)、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(jiǎn)化，運(yùn)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(jī)物降解為易于生物降解的小分子有機(jī)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(shí)間下得到處理。