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一、生化處理工段

生化處理是整個(gè)污水處理過(guò)程的核心，因此我們稱污水處理工藝是特指這部分，如氧化溝法、SBR法、A/O法等。污水生化處理屬于二級(jí)處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機(jī)物為主要目的。目前大多數(shù)城市污水處理廠都采用活性污泥法。生化處理的原理是通過(guò)生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機(jī)物的分解和生物體的合成，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無(wú)害的氣體產(chǎn)物（CO₂）、液體產(chǎn)物（水）以及富含有機(jī)物的固體產(chǎn)物（微生物群體或稱生物污泥）；多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀固液分離，從凈化后的污水中除去。

二、機(jī)械處理工段

 機(jī)械（一）處理工段包括格柵、污水提升泵房、沉砂池、初沉池等構(gòu)筑物，以去除粗大顆粒和懸浮物為目的，處理的原理在于通過(guò)物理法實(shí)現(xiàn)固液分離，將污染物從污水中分離，這是普遍采用的污水處理方式。機(jī)械（一）處理是所有污水處理工藝流程*工程（盡管有時(shí)有些工藝流程省去初沉池），城市污水一級(jí)處理BOD5和SS的典型去除率分別為25%和50%。

三、污泥處理工段

    生化處理工段的污泥，先到污泥泵房，部分污泥回流至生化處理工段，另一部分污泥（剩余污泥）用污泥泵快速輸入到污泥濃縮池。污泥濃縮池濃縮一定時(shí)間后，上清液回流到污水提升泵房的集水池；濃縮后的污泥再回到另一格污泥調(diào)節(jié)池，用污泥泵提升到污泥脫水機(jī)房。污泥在脫水機(jī)房脫水后，制成泥餅外運(yùn)。

四、A²/O法

1、A²/O生物脫氮除磷工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物消化及反消化工藝和生物除磷工藝的綜合，其工藝流程圖如圖2。生物池通過(guò)曝氣裝置、推進(jìn)器（厭氧段和缺氧段）及回流渠道的布置分成厭氧段、缺氧段、好氧段。在該工藝流程內(nèi)，BOD5、SS和以各種形式存在的氮和磷將一一被去除。A²/O生物脫氮除磷系統(tǒng)的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌組成。在好氧段，硝化細(xì)菌將入流中的氨氮及有機(jī)氮氨化成的氨氮，通過(guò)生物硝化作用，轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；在缺氧段，反硝化細(xì)菌將內(nèi)回流帶入的硝酸鹽通過(guò)生物反硝化作用，轉(zhuǎn)化成氮?dú)庖萑氲酱髿庵校瑥亩_(dá)到脫氮的目的；在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級(jí)脂肪酸等易降解的有機(jī)物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過(guò)剩余污泥的排放，將磷除去。以上三類細(xì)菌均具有去除BOD5的作用，但BOD5的去除實(shí)際上是以反硝化細(xì)菌為主。

2、以氧化還原電位（ORP）和溶解氧（DO）為主要控制參數(shù)，來(lái)對(duì)曝氣系統(tǒng)、內(nèi)回流系統(tǒng)、外回流系統(tǒng)、剩余污泥排放系統(tǒng)進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)良好的除磷脫氮效果，有效地降低污水中的BOD5，同時(shí)Z大限度地節(jié)約能源，使整個(gè)系統(tǒng)高效穩(wěn)定地運(yùn)行。

氧化溝法

3、氧化溝又名氧化渠，因其構(gòu)筑物呈封閉的環(huán)形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因?yàn)槲鬯突钚晕勰嘣谄貧馇乐胁粩嘌h(huán)流動(dòng)，因此有人稱其為“循環(huán)曝氣池”、“無(wú)終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時(shí)間長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷低，其本質(zhì)上屬于延時(shí)曝氣系統(tǒng)。

4、氧化溝利用連續(xù)環(huán)式反應(yīng)池（Cintinuous Loop Reator，簡(jiǎn)稱CLR）作生物反應(yīng)池，混合液在該反應(yīng)池中一條閉合曝氣渠道進(jìn)行連續(xù)循環(huán)，氧化溝通常在延時(shí)曝氣條件下使用。氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動(dòng)裝置，向反應(yīng)池中的物質(zhì)傳遞水平速度，從而使被攪動(dòng)的液體在閉合式渠道中循環(huán)。

5、氧化溝一般由溝體、曝氣設(shè)備、進(jìn)出水裝置、導(dǎo)流和混合設(shè)備組成，溝體的平面形狀一般呈環(huán)形，也可以是長(zhǎng)方形、L形、圓形或其他形狀，溝端面形狀多為矩形和梯形。其工藝流程圖如圖4。

 6、隨著氧化溝工藝的發(fā)展，目前，在工程應(yīng)用中比較有代表性的形式有：多溝交替式氧化溝（如三溝式、五溝式）及其改進(jìn)型、卡魯塞爾氧化溝及其改進(jìn)型、奧貝爾（Orbal）氧化溝及其改進(jìn)型、一體化氧化溝等。

7、氧化溝法由于具有較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間，較低的有機(jī)負(fù)荷和較長(zhǎng)的污泥齡。因此相比傳統(tǒng)活性污泥法，可以省略調(diào)節(jié)池，初沉池，污泥消化池，有的還可以省略二沉池。氧化溝能保證較好的處理效果，這主要是因?yàn)榍擅罱Y(jié)合了CLR形式和曝氣裝置特定的定位布置，是氧化溝具有*水力學(xué)特征和工作特性。

五、常見(jiàn)的污水處理工藝

 目前，常見(jiàn)的污水處理工藝有A²/O法、氧化溝法、R法、CASS法、CAST法、AB法、生物接觸氧化法（BOC）、曝氣生物濾池（ BAF）、生物膜法等。

六、CASS法

1、CASS（Cyclic Activated Sludge System）工藝是循環(huán)活性污泥技術(shù)（CAST）的一種型式。其主要原理是：把序批式活性污泥法（R）的反應(yīng)池沿長(zhǎng)度方向分為兩部分，前部為預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)。在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，微生物能通過(guò)酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理迅速吸附污水中大部分可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的基質(zhì)快速積累過(guò)程，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量、pH和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，可有效防止污泥膨脹；隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過(guò)程，完成對(duì)污水中有機(jī)物質(zhì)的降解。CASS工藝同時(shí)能夠比較充分發(fā)揮活性污泥的降解功能。也能夠減輕二沉淀池的負(fù)荷，有利于提高二沉池固液分離效果。

2、 AB法

AB法（Adsorption Biodegradation）是一種新型的兩段生物處理工藝，與普通活性污泥法相比，它具有高效、穩(wěn)定、節(jié)省能耗、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。典型的AB工藝流程：污水——格柵——沉沙池——A段曝氣池——中間沉淀池（污泥回流至A段曝氣池）——B段曝氣池——二次沉淀池（污泥回流至B段曝氣池）——出水。AB法技術(shù)上的突破主要在A段：該段前省去了初沉池，A段曝氣池在高負(fù)荷[≥2kgBOD5/（kgMLSS•d）]、短停留時(shí)間（30min）、低溶解氧（0.5～1mg/L）、短泥齡（0.5～0.7d）的條件下運(yùn)行。但是，目前對(duì)A段工藝的工作機(jī)理研究尚未取得突破性進(jìn)展，例如A段工藝在無(wú)污泥再生的條件下卻能保持微生物的活性和良好的污泥沉降性能，這是傳統(tǒng)的微生物吸附氧化機(jī)理所不能解釋的。

七、R法工藝具有以下特點(diǎn)：

1、耐沖擊負(fù)荷。污水逐漸進(jìn)入池內(nèi)，被池內(nèi)的水緩慢稀釋，污水與原池內(nèi)的水的比例是逐漸提高的，所以耐水質(zhì)變化的沖擊；

2、工藝運(yùn)行簡(jiǎn)單，基本實(shí)現(xiàn)無(wú)需搬運(yùn)操作，進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、閑置五道程序可由PLC實(shí)現(xiàn)程序控制，運(yùn)行的程序也可根據(jù)水質(zhì)變化情況重新編排，使本來(lái)十分繁瑣的操作變成全自動(dòng)運(yùn)行；

3、能耗低。由于池內(nèi)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(méi)有污泥回流系統(tǒng)，節(jié)省了能耗，降低了運(yùn)行費(fèi)用；

4、出水水質(zhì)好。池內(nèi)水沉淀時(shí)是在水平流速為零的理想靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，沉淀效果好。池內(nèi)溶解氧值交替變化。沉淀排水時(shí)，溶解氧接近零，抑制了絲狀菌的生長(zhǎng)，污泥沉淀性能好；

5、R可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水，污水量較小時(shí)只需設(shè)置一個(gè)池子即可運(yùn)行，省去了污水流量隨時(shí)間變化分配的自動(dòng)控制閥門，只設(shè)一臺(tái)潷水器，池子結(jié)構(gòu)形式也更為簡(jiǎn)單。

6、CAST工藝（Cyclic Activaled Sludge Technolohy）是一種循環(huán)活性污泥法，CAST系統(tǒng)是一個(gè)間隙式反應(yīng)器，在此反應(yīng)器中活性污泥法過(guò)程按曝氣和非曝氣階段不斷地重復(fù)進(jìn)行，該法將生物反應(yīng)過(guò)程和泥水分離過(guò)程在一個(gè)池子中進(jìn)行。

7、CAST法的池子分三個(gè)區(qū)，即*擇區(qū)，兼氧區(qū)，主曝氣區(qū)；在選擇區(qū)中，廢水中的溶解性有機(jī)物質(zhì)能通過(guò)酶反應(yīng)機(jī)理而迅速去除，選擇區(qū)可以恒定容積，也可以變?nèi)莘e運(yùn)行，多池系統(tǒng)的進(jìn)水配水池也可用作選擇區(qū)，回流污泥中的硝酸鹽可在此選擇區(qū)中得到反硝化，選擇區(qū)的Z基本功能是防止產(chǎn)生污泥膨脹；兼氧區(qū)內(nèi)微量曝氣，亦可調(diào)節(jié)曝氣區(qū)進(jìn)行缺氧除磷；主曝氣區(qū)內(nèi)主要進(jìn)行降解有機(jī)物和硝化，同時(shí)也進(jìn)行著硝化—反硝化過(guò)程。

8、CAST工藝是一種“充水和排水”活性污泥法，廢水按一定周期循環(huán)處理，CAST工藝是R工藝的改進(jìn)型，其每一個(gè)循環(huán)有下列各個(gè)附段組成：充氣／曝氣、充水／沉淀、撇水、閑置。各個(gè)階段組成一個(gè)循環(huán)，并不斷重復(fù)循環(huán)，開(kāi)始時(shí)，由于充水，池中水位由某一Z低水位開(kāi)始上升，在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的曝氣和混合后，停止曝氣，以使活性污泥進(jìn)行絮凝并在一個(gè)靜止的環(huán)境中沉淀,在完成沉淀階段后，由一個(gè)移動(dòng)式撇水堰排出已處理的上清液，使水位下降至池子設(shè)定的Z低水位，然后再重復(fù)上述全過(guò)程。

八、R法

R是序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡(jiǎn)稱，是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，R技術(shù)采用時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)沉淀。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作，R技術(shù)的核心是R反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無(wú)污泥回流系統(tǒng)。

九、具有優(yōu)良的污染物去除效果，較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，良好的脫氮除磷效果和投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低等。

 （1）對(duì)有機(jī)底物去除效率高。

 （2）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在：出水水質(zhì)波動(dòng)小，有*的耐沖擊負(fù)荷能力，有良好的污泥沉降性能。

 （3）有較好的脫氮除磷效果。

 （4）節(jié)能。運(yùn)行費(fèi)用低，耗電量低，可回收沼氣能源。經(jīng)試驗(yàn)證明，AB法工藝較傳統(tǒng)的一段法工藝節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用20%~25%。

十、針對(duì)各個(gè)處理構(gòu)筑物的節(jié)能途徑

1.污水提升泵房

污水提升泵房要節(jié)省能耗.主要是考慮污水提升泵如何進(jìn)行電能節(jié)約.正確科學(xué)的選泵.讓水泵工作在高效段是有效的手段.合理利用地形.減少污水的提升高度來(lái)降低水泵軸功率N也是有效的辦法.定期對(duì)水泵進(jìn)行維護(hù).減少摩擦也可以降低電耗.

2.沉砂池

采用平流沉砂.避免采用需要?jiǎng)恿υO(shè)備的沉砂池.如平流沉砂池.采用重力排砂.避免使用機(jī)械排砂.這些措施都可大大節(jié)省能耗.

3.初次沉淀池

初次沉淀池的能耗較低.主要能量消耗在排泥設(shè)備上.采用靜水壓力法無(wú)疑會(huì)明顯降低能量的消耗.

4.生物處理構(gòu)筑物

國(guó)外的學(xué)者通過(guò)能耗和費(fèi)用效益分析比較了生物處理工藝流程.他們認(rèn)為處理設(shè)施大部分的能量消耗是發(fā)生在電機(jī)這類單一的設(shè)備上.因而節(jié)能應(yīng)從提高全廠功率因數(shù).選擇高效機(jī)電設(shè)備及減少高峰用電要求等方面入手.他們提出的節(jié)能措施既包括改善電機(jī)的電氣性能.也包括解決運(yùn)轉(zhuǎn)的工藝問(wèn)題.還包括污水廠產(chǎn)物中的能量回收(Energy

十一、Recovery).

1、曝氣系統(tǒng)的能耗相當(dāng)大.對(duì)曝氣系統(tǒng)能耗能效的研究總是涉及到曝氣設(shè)備的改造和革新.新型的曝氣設(shè)備雖然層出不窮.但目前仍然可劃分為2類:第1種是采用淹沒(méi)式的多孔擴(kuò)散頭或空氣噴嘴產(chǎn)生空氣泡將氧氣傳遞進(jìn)水溶液的方法.第2種是采用機(jī)械方法攪動(dòng)污水促使大氣中的氧溶于水的方法.微孔曝氣.曝氣擴(kuò)散頭的布局和曝氣系統(tǒng)的調(diào)節(jié)這些都是節(jié)能的有效措施.在傳統(tǒng)活性污泥處理廠曝氣池中辟出前端厭氧區(qū).用淹沒(méi)式攪拌器混合的節(jié)能.生物除磷方案.這一簡(jiǎn)單的改造可以節(jié)省近20%的曝氣能耗.如果算上混合用能.節(jié)能也達(dá)到12%.自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用于污水處理節(jié)能.曝氣系統(tǒng)進(jìn)行階段曝氣.溶解氧存在濃度梯度.既減少了能耗.又可以改善處理效果.減少污泥量.

生物膜法處理工藝采用厭氧處理可以明顯降低能量的消耗.

2、二次沉淀池

二次沉淀池中對(duì)排泥設(shè)備的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法.

3、污泥處理

污泥處理系統(tǒng)節(jié)能研究主要集中于污泥處理的能量回收.從污水污泥有機(jī)污染物中回收能量用于處理過(guò)程早在上世紀(jì)初就已投入實(shí)踐.但能源危機(jī)之前一直不受重視.目前有兩種回收途徑:一是污泥厭氧消化氣利用.一是污泥焚燒熱的利用.

4、消化氣性質(zhì)穩(wěn)定.易于貯存.它可通過(guò)內(nèi)燃機(jī)或燃料電池轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電能.廢熱還可回收于消化污泥加熱.因此利用消化氣能解決污水廠不同程度的能量自給問(wèn)題.林榮忱等人比較了沼氣發(fā)電機(jī)和燃料電池兩種利用形式.認(rèn)為燃料電池能量利用率高.具有很好的發(fā)展前途.對(duì)消化氣的Z大化利用是提高能效的主要方式.沼氣發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電的研究和應(yīng)用在國(guó)內(nèi)已有應(yīng)用實(shí)例.是大型污水處理廠的沼氣綜合利用的可行途徑.

5、另外一種能量回收方式是將城市固體廢物焚燒場(chǎng)建在污水處理廠旁.將固廢與污水污泥一起焚燒.獲得的電能用于處理廠的運(yùn)轉(zhuǎn).

6、城市污水處理的能耗分析研究與節(jié)能技術(shù)和手段的發(fā)展往往并不同步.由于污水處理能量平衡分析方法研究的欠缺.節(jié)能措施的制訂和實(shí)施常常超前.而多數(shù)節(jié)能途徑和手段常常由處理廠的操作管理人員結(jié)合各處理設(shè)施實(shí)際情況提出.具有經(jīng)驗(yàn)性和個(gè)別性.不一定能適用于其他污水廠甚至是工藝相似的污水廠,另一方面.從廣義上說(shuō).污水處理學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新.新材料和新設(shè)備的使用都蘊(yùn)涵著節(jié)能增效的潛力.因而節(jié)能的途徑和手段往往是很寬泛的.

十二、結(jié)論

污水處理是能源密集(energy intensity)型的綜合技術(shù).一段時(shí)期以來(lái).能耗大.運(yùn)行費(fèi)用高一定程度上阻礙了我國(guó)城市污水處理廠的建設(shè).建成的一些處理廠也因能耗原因處于停產(chǎn)和半停產(chǎn)狀態(tài).在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi).能耗問(wèn)題將成為城市污水處理的瓶頸.能否解決耗污水廠的能耗問(wèn)題.合理進(jìn)行能源分配.已經(jīng)成為決定污水處理廠運(yùn)行效益好壞的關(guān)鍵因素.能耗是否較低.也是未來(lái)新的污水處理廠可行性分析的決定性因素.開(kāi)發(fā)能效較高的污水處理技術(shù).合理設(shè)計(jì)及運(yùn)行污水處理廠.必將是未來(lái)污水處理廠設(shè)計(jì)和運(yùn)行的必由之路.