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城市污水處理廠該選擇哪種工藝
建設(shè)城市污水處理廠是水資源利用和水污染控制的必然趨勢(shì)，是可持續(xù)發(fā)展要求的必然結(jié)果。而污水處理廠工藝的選擇，直接關(guān)系到建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用的多少、處理效果的好壞、占地面積的大小、管理上的方便與否等關(guān)鍵問(wèn)題。因此，在進(jìn)行污水處理廠設(shè)計(jì)時(shí)，必須做好工藝方案的比較，以確定**jia方案。
處理廠工藝是指在達(dá)到所要求的處理程度的前提下，污水處理各單元的有機(jī)組合。確定污水處理廠工藝的主要依據(jù)是所要達(dá)到的處理程度，而處理程度則主要取決于接受處理后污水的水體的自?xún)裟芰蛱幚砗笪鬯某雎?。因此，各個(gè)地區(qū)、各個(gè)城市的具體情況不同，需求不同，選擇的工藝亦有所不同。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，目前世界上使用**多的是活性污泥法，其中又有不同的模式，如傳統(tǒng)活性污泥法、階段曝氣法、曝氣沉淀池、A B法、A O法等。當(dāng)然，也有采用其它方法的如：生物膜法、物理化學(xué)法以及自然處理法、氧化塘等。每種處理工藝方法均有其各自的特點(diǎn)及適應(yīng)范圍，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐母鞣N不同條件和要求選擇處理形式。
1、 活性污泥法
活性污泥法是水體自?xún)舻娜斯?qiáng)化，是使微生物群體在曝氣池內(nèi)是懸浮狀，并和污水接觸而使之凈化的方法。包括標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法、STEP曝氣法、長(zhǎng)時(shí)間曝氣法、分段式曝氣法、限制曝氣法以及AB法等傳統(tǒng)活性污泥法的改型和AO法、AOO等.近年來(lái)開(kāi)發(fā)**脫氮除磷工藝。目前，活性污泥法占主導(dǎo)地位，適用于處理生活污水所占比重較大的城市污水，但隨著如AO法、AOO法、AB法等新工藝的開(kāi)發(fā)，對(duì)于工業(yè)污水成份比較高的污水的處理效果也有了提高。
1．1 傳統(tǒng)活性污泥法優(yōu)點(diǎn)：
①不宜采用物理化學(xué)方法處理的廢水，BOD去除率可達(dá)95％以上。
②建設(shè)投資額高，但處理的動(dòng)力費(fèi)較低。缺點(diǎn)：所需停留時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備龐大，基建投資大，因而要加各種構(gòu)筑物，使各種構(gòu)筑物容積增大，從而使處理廠面積增大，增加管理人員及管理難度。
發(fā)展方向：
①為了廢水體系的組分、濃度均勻化，重新估價(jià)預(yù)處理，重新研究調(diào)整槽。
②探討選擇活性污泥微生物系的菌種。
③ 活性污泥法的設(shè)備中引入儀表化和擬定管理指標(biāo)。
1．2 間歇式活性污泥法
近幾年來(lái)隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)展以及城鎮(zhèn)自身的發(fā)展，下水道設(shè)施已呈現(xiàn)出大城市轉(zhuǎn)向中小城市、農(nóng)村小鎮(zhèn)的趨勢(shì)，小規(guī)模污水處理設(shè)施逐步增加，農(nóng)村小城鎮(zhèn)對(duì)于改善生活環(huán)境條件的要求越來(lái)越迫切了。小規(guī)模污水處理設(shè)施與大規(guī)模處理設(shè)施比較，它的自然條件和社會(huì)條件大不相同，因此，必須研究采用適于小規(guī)模污水處理設(shè)施，用以取代過(guò)去的大規(guī)模處理方式。
小規(guī)模污水處理應(yīng)具備如下特點(diǎn)：
① 容易運(yùn)行管理；
② 維修方便；
③建設(shè)費(fèi)用低；
④出水水質(zhì)良好。
經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外一些污水處理廠的多年實(shí)踐證明，間歇式活性污泥法正是一種能滿足這些條件的處理方法。
間歇式活性污泥法是采用一個(gè)處理池進(jìn)行曝氣、沉淀、排出處理水，使設(shè)備簡(jiǎn)單化、小型化，池內(nèi)流態(tài)分明，運(yùn)行管理方便，可做到無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于流入污水的負(fù)荷變動(dòng)，有緩沖能力，處理性能穩(wěn)定，不僅能去除有機(jī)物質(zhì)和懸浮固體而且脫氮效果好。
間歇式活性污泥法具有代表性的方式，一般設(shè)2個(gè)曝氣沉淀池，連續(xù)進(jìn)入混合污水，各自錯(cuò)開(kāi)半個(gè)周期進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行一個(gè)周期為6h，周而復(fù)始，反復(fù)進(jìn)行。
1．3 AB工藝法
AB工藝法也稱(chēng)為吸附生物降解法，是七十年代中期**先在德國(guó)興起的，是傳統(tǒng)活性污泥法的一種改型，從許多污水廠資料中表明該工藝在處理難降解的工業(yè)廢水或較高濃度的城市污水處理方面，它與普通活性污泥法相比，有特殊的凈化機(jī)制和多方面的優(yōu)越性，它把傳統(tǒng)活性污泥法的曝氣池分為兩段——A段和B段，A段在對(duì)有機(jī)物質(zhì)吸附、吸收、氧化三種方式中，前兩者起主要作用，而B(niǎo)段主要由后兩者起作用，特別是氧化作用占主要地位。
從工藝流程來(lái)看，AB工藝的主要特征是：
①AB工藝不設(shè)初沉池，污水經(jīng)細(xì)格柵、沉砂池后直接進(jìn)入A段曝氣池；
②設(shè)置中間沉淀池，使A段和B段污泥嚴(yán)格分開(kāi)，單獨(dú)回流，保持各自的菌群特征；
③AB工藝的A段曝氣吸附池以高負(fù)荷運(yùn)行，污泥泥齡較短，B段曝氣池以低負(fù)荷運(yùn)行；
④AB工藝的A段曝氣池可以根據(jù)污水組分進(jìn)行兼氧或好氧運(yùn)行，改善污水的可生化性，這樣大大降低B段曝氣池的負(fù)荷。因此，AB工藝兩段曝氣池的總?cè)莘e比傳統(tǒng)活性污泥法的曝氣池顯著減??；
⑤由于AB工藝中A、B兩段運(yùn)行條件的差異，而導(dǎo)致兩段中微生物群落新陳代謝功能不同，因此A、B兩段均設(shè)有污泥回流設(shè)備，但據(jù)專(zhuān)家的研究及一些污水廠實(shí)際運(yùn)行(如我市北中部污水凈化責(zé)任有限公司)證明，一般情況下仍然比傳統(tǒng)活性污泥法節(jié)省基建投資和電耗，污水濃度越高，節(jié)省投資和電耗就越多，優(yōu)越性就越明顯。
1．4 AO法及AOO法
AO法及AOO法是近年來(lái)開(kāi)發(fā)出的生物脫氮除磷新工藝，與傳統(tǒng)的化學(xué)和生物脫氮除磷相比，它還有效提高了BOD、COD、SS的出水指標(biāo)。
AO法是缺氧、好氧的簡(jiǎn)稱(chēng)，AOO法是厭氧、缺氧和好氧的簡(jiǎn)稱(chēng)，脫氮是在缺氧段完成的，除磷則要求有厭氧段。
AO法主要是脫氮，AOO法可以同時(shí)去除氮、磷。這兩種工藝都要求污水充分曝氣，使含氮有機(jī)物充分硝化，所以必須降低污泥負(fù)荷，延長(zhǎng)曝氣時(shí)間和增大鼓風(fēng)量。
AOO法在缺氧段前面還加有一個(gè)厭氧池，以達(dá)到對(duì)磷的有效去除效果，基建費(fèi)用與電耗比AO工藝更高點(diǎn)。
2 、生物膜法
污水的生物膜處理法是與活性污泥法并列的一種好氧生物處理技術(shù)。它是土壤自?xún)舻娜斯?qiáng)化，是使微生物群體附著在其他物體表面上呈膜狀，并讓它和污水接觸而使之凈化的方法。包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物接觸氧化法等形式。
優(yōu)點(diǎn)：
①對(duì)水量、水質(zhì)變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)勝；
②在低水溫條件下，也能夠保持一定的凈化功能；
③宜于固液分離；
④ 能夠處理低濃度的污水；
⑤動(dòng)力費(fèi)用低，產(chǎn)生的污泥量少。
缺點(diǎn)：
① 負(fù)荷低，占地面積大，不適用處理水量較大的污水；
②濾料易于堵塞；
③產(chǎn)生濾池蠅，影響環(huán)境衛(wèi)生；
④生物膜再生管理相對(duì)復(fù)雜。
3、氧化塘
氧化塘是一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、易于維護(hù)管理、污水凈化效果良好、節(jié)省能源的污水處理法。氧化塘對(duì)污水的凈化過(guò)程和自然水體自?xún)暨^(guò)程很相近，污水在塘內(nèi)經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的緩慢流動(dòng)、貯存，通過(guò)微生物的代謝活動(dòng)，使污水中的有機(jī)污染物降解，污水得到凈化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界已有近5 0個(gè)**采用氧化塘處理污水。
氧化塘具有一些較為突出的優(yōu)點(diǎn)：
①可以充分利用地形，工程簡(jiǎn)易，基建投資省；
②能夠?qū)崿F(xiàn)污水資源化，使污水凈化與利用相結(jié)合；
③污水處理成本低廉。
但氧化塘也具一定的不足之處：
① 占地面積大；
②污水凈化效果不穩(wěn)定；
③ 污泥應(yīng)及時(shí)清除；
④浮油應(yīng)及時(shí)去除。
由于可不設(shè)回流污泥裝置運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，且氧化溝具有氧化塘的某些優(yōu)點(diǎn)，并克服了氧化塘占地面積大，處理效果不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，應(yīng)用有一定發(fā)展。合建式氧化溝是近年來(lái)開(kāi)發(fā)出的一系列改型的總稱(chēng)，它們的特點(diǎn)是沉淀池與氧化溝合建，進(jìn)水和曝氣都連續(xù)不變，它同時(shí)具備了其它氧化溝的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到基建費(fèi)省，運(yùn)行費(fèi)用低，管理又簡(jiǎn)單方便。但是不論是何形式的氧化溝，都由于受水深不能過(guò)大的限制，在部分曝氣器是滿負(fù)荷運(yùn)行等，致使其發(fā)展受到影響。
4 、序批式曝氣法(SBR法)
序批式曝氣法(SBR)是一種古老的工藝，**初是在一個(gè)池中間歇進(jìn)水、間歇曝氣，然后沉淀、排水、排泥，處理工序相當(dāng)簡(jiǎn)化。如采用延時(shí)曝氣的SBR法，還可省去污泥消化、沼氣貯存利用工序，整個(gè)污水廠只需要幾個(gè)構(gòu)筑物。
目前我國(guó)只在一些規(guī)模不大的城市污水廠應(yīng)用，規(guī)模為每天10 0(~n3以下，但由于其突出的簡(jiǎn)易特點(diǎn)，已顯示出管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，引起人們廣泛的重視。該工藝不僅工藝簡(jiǎn)單，而且對(duì)水量水質(zhì)的變化有很強(qiáng)的適應(yīng)性，可以省去調(diào)節(jié)池，不存在污泥膨脹的危險(xiǎn)，污泥沉降性好，可以脫氮除磷，出水水質(zhì)好，占地省，在一定規(guī)模下造價(jià)省，運(yùn)行費(fèi)用低。它的缺點(diǎn)是進(jìn)水、曝氣倒換頻繁，且由于排出裝置，國(guó)內(nèi)尚未形成該工藝，發(fā)展有一定限制，一直未能推廣。但仍是兩種很有潛勢(shì)的工藝，逐漸受到重視。
SBR工藝近年來(lái)發(fā)展很快，已出現(xiàn)多種改型，目前常用的有以下幾種型式：
①傳統(tǒng)間歇進(jìn)水，間歇曝氣，這種型式對(duì)水量水質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng)，水量變化很大，水型污水廠**為適用。
②連續(xù)進(jìn)水，間歇曝氣，對(duì)進(jìn)水不加控制，但必須使其不影響沉淀。
③雙池串聯(lián)，連續(xù)進(jìn)水，前池連續(xù)曝氣，后池間歇曝氣，從后池往前池回流混合液以保持污泥濃度。后兩種形式均為連續(xù)進(jìn)水，可用于較大型污水處理廠。
5 、下水道內(nèi)部處理
污水中含有微生物和容易同化的有機(jī)物，因此，如果污水處于一種需氧狀態(tài)(存在溶解氧)，則大部分有機(jī)物逐漸氧化為二氧化碳或轉(zhuǎn)化成新的細(xì)菌細(xì)胞。當(dāng)污水在壓力管道中長(zhǎng)時(shí)間輸送時(shí)，就中斷了大氣中氧的供給，所剩余的溶解氧迅速被用光，短時(shí)間后特殊的微生物就開(kāi)始將硫酸鹽還原成硫化氫，因而此時(shí)的污水就稱(chēng)為腐化污水。當(dāng)這種污水同空氣再次接觸時(shí)，會(huì)釋放出硫化氫，并在下水道的管壁上氧化成硫酸鹽，從而造成嚴(yán)重的危害與腐蝕。
在英國(guó)，至少有50種下水道已經(jīng)成功地采用向下水道內(nèi)噴入氧氣來(lái)預(yù)防這種腐蝕與損害。但這種氧的氧化作用，部分地受到懸浮污水中的微生物和下水道干管表面生長(zhǎng)的生物膜的影響，而且氧的用量大，費(fèi)用也比其它方法高25倍左右。所以這種技術(shù)僅適用于一定的條件，但它們?nèi)钥梢宰鳛闇p輕超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的污水處理廠負(fù)荷的一種有效的補(bǔ)充方法。在我國(guó)目前尚無(wú)使用此項(xiàng)方法的實(shí)例，這是由于該方法投資太巨大，我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)條件還不能達(dá)到。但就我站對(duì)全市下水道的十?dāng)?shù)年監(jiān)測(cè)資料，如果能徹底貫徹“誰(shuí)污染、誰(shuí)治理”的方針，由各排水大戶承擔(dān)起部分責(zé)任，對(duì)整個(gè)城市的水環(huán)境是有不容忽視的益處的。
6、 結(jié)論
通過(guò)以上工藝的比較，我們不難看出，從處理效果上講，通?；钚晕勰喾ǖ奶幚硇瘦^高，生物膜法則較低，在活性污泥法中，SBR法、氧化溝法、AB法等處理效率更高。污水的有機(jī)物濃度高時(shí)，AB法、AO法等工藝比較有利。當(dāng)有機(jī)物濃度低時(shí)，氧化溝、SBR法等延時(shí)曝氣工藝具有明顯)的優(yōu)勢(shì)。而傳統(tǒng)活性污泥法的適應(yīng)范圍很廣，有機(jī)物濃度高、低都能很好適應(yīng)，當(dāng)其他工藝的優(yōu)點(diǎn)不明顯時(shí)，傳統(tǒng)污泥法往往是**好工藝。當(dāng)對(duì)出水有脫氮除磷的特殊要求時(shí)，可根據(jù)要求的不同，利用AO法、AOO法等法實(shí)現(xiàn)脫氮或除磷或同時(shí)脫氮除磷。
從投資方面來(lái)看，活性污泥法比其它方法要多一些，生物膜法、氧化塘較少，但生物膜法管理上有較嚴(yán)格的要求，而氧化塘衛(wèi)生條件差，還會(huì)污染地下水。從占地面積來(lái)講，傳統(tǒng)活性污泥法、氧化塘占地面積較大。
目前從世界各國(guó)的污水處理看，大型污水廠多用傳統(tǒng)活性污泥法，小型污水廠中氧化溝則占很大比例。
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