城镇污水常用污水处理设备及工艺

城镇污水常用污水处理设备及工艺

    改革开放二十多年后，经济不断快速发展，环境污染问题日渐严重，我国开始重视环境污染问题，引进一些污水处理技术，如一级处理技术(加药沉淀)、传统活性污泥法等。90年代未期，各大中城市纷纷上马污水处理项目，不断引进各种污水处理技术，如生物接触氧化法、人工湿地、生物滤池、AB法、氧化沟法、SBR, A/0, Az/0等[[6]。这一时期，随着大批的污水处理厂运行，各污水处理工艺的优缺点得以充分暴露，我国也得以对各污水处理工艺进行系统的学习、吸收、研究及发展。进入二十一世纪，我国对水污染治理问题更加重视，特别是2002年发布了《城镇污水处理厂污染物排放标准》
  (GB18918-2002)，明确了新建、改建、扩建的城镇污水处理厂执行一级排放标准，使一些具有脱氮除磷的先进污水处理工艺得以推广应用，如改良型Az/0、倒置AZ/0, UCT,MUCT, MSBR, ICEAS, CASS,曝气氧化沟法、 MSBR等〔阔;使我国污水处理技术得到快速发展，接近了发达国家污水处理技术水平。

    目前，国内外应用较广泛，且运行处理效果较好的，主要有AZ/0,曝气氧化沟法及MSBR三种处理工艺;下面简单介绍这三种污水处理工艺。
      (1) AZ/0工艺
    Az/0工艺即厌氧\缺氧\好氧活性污泥工艺。其工艺原理是在Al0工艺的厌氧区之后、好氧区之前增设一个缺氧区;好氧区具有硝化功能，并使其中的混合液回流至缺氧区进行反硝化，使之脱氮。污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，污水中的有机物、氮和磷便得到去除，达到同时进行生物脱氮除磷的目的。;其流程见图1-1

    该工艺是最简单的脱氮除磷工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，可有效抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀问题，使得活性污泥的SVI值一般小于100，有利于泥水分离;在厌氧和缺氧段内只设搅拌器，运行操作简便，管理简单。由于厌氧、缺氧和好氧三个区可严格分开，利于不同微生物菌群的繁殖生长，其脱氮除磷效果很好。目前，该工艺在国内外均得到广泛使用。该工艺缺点:回流的活性污泥直接进入厌氧池，其中夹带的大量硝酸盐氮和溶解氧进入厌氧池，破坏了厌氧池的厌氧状态，从而影响厌氧池的除磷效果;大量的回流(内、外回流量一般为进水量的300^-400% )稀释了整个生化系统的反应物浓度，降低了系统的反应速率，也就需要更大的生化池容积。大量的内回流增加了系统的能耗，也增加了污水处理运行成本。

      (2)曝气氧化沟工艺
    氧化沟工艺是五十年代初期发展起来的一种污水处理工艺，是传统活性污泥法的一种变形，如图1-2所示。相较传统工艺，其特点是:将“池”改为“沟”，氧化沟为封闭的环状沟(也称为连续循环曝气池)，其流态具备推流式及完全混合式的双重特点，具有抗冲击负荷能力强优点。此外，氧化沟工艺还具备构造简单、操作管理简便、处理效率稳定、出水水质好等特出优点。但由于氧化沟采用的是表面曝气机，受其设备充氧效率的影响，氧化沟内的有效水深较鼓风曝气的生物反应池浅2^-3m，因而氧化沟的占地面积偏大。同时，厌氧段和好氧段并没有完全隔离，这在一定程度上抑制了除磷菌在厌氧条件下体内磷酸盐的释放，对除磷效果有很大影响。

    为了解决氧化沟工艺存在的缺陷，将鼓风曝气的技术应用到氧化沟中，把垂直表面叶轮曝气机曝气改为微孔曝气，同时在池中增设潜水推流、搅拌，从而提高氧化沟的有效水深，减少了系统占地面积，获得了比表面曝气更高的动力功率。另外，在氧化沟的前面设置独立的缺氧池、厌氧池，以强化除磷效果，形成了曝气氧化沟工艺。其具备了鼓风曝气活性污泥法和氧化沟工艺的优点，是一种取长补短的组合技术。具有能承受水量、水质较大变化，抗冲击负荷能力强，工艺成熟稳定，处理效果稳定、出水水质好、运行管理简单，不要求具有高技术水平的管理人员，特别适用于我国技术管理水平薄弱的中小城市污水处理厂，因此在国内得到广泛的应用，积累了丰富的运行管理经验。

      (3) MSBR工艺(改良型SBR)
    由于有毒有害物质、进水基质浓度等对处理效果的影响，传统SBR工艺采取灵活的进水方式(如非限量曝气等)，虽然提高了抗冲击负荷能力，但由于与脱氮、除磷所需的环境条件相左，在实际运行中往往削弱了系统脱氮、除磷效果。就除磷而言，采用非限量或半限量曝气进水方式，将影响磷的释放;对脱氮而言，将影响硝态氮的反硝化效果。因此，传统SBR工艺用于生物脱氮除磷时，效果不是很理想。同时，厌氧池的氧化还原电位较高，除磷效果差，总容积利用率低，一般小于50;同时，间隔进水，不同进水阀门之间不断切换、控制复杂，使传统SBR工艺难以适用于大处理水量的城镇污水厂项目。

    针对传统SBR工艺的缺点，经过不断改进发展，产生了MSBR处理工艺。MSBR是80年代后期发展起来的技术，经历了三代发展，目前第三代工艺的专利技术归美国芝加哥的Aqua Aerobic System, Inc所有。MSBR是连续进水、连续出水的反应器，其实质是A/0或A/A/0系统后接SBR，具有A/0或A/A/0的生物除磷脱氮功能及SBR工艺的一体化、流程简洁、控制灵活等优点〔i8}。按A/0工艺原理设计的MSBR系统工艺流程见图1-3。

    MSBR系统的运行原理为:污水首先进入厌氧池，回流的活性污泥在这里进行充分放磷;接着混合液进入好氧池，有机污染物在这里被好氧降解;活性污泥充分吸磷后再进入SBR池，经沉淀澄清后的污水过标排放。此时另一边的SBR池在0. 5}-1. 0倍回流量的条件下进行反硝化、硝化或起静置预沉的作用。回流污泥首先进入预缺氧池，进行反硝化，消耗掉回流污泥中的溶解氧及硝酸盐，为随后的厌氧放磷提供更为有利的条件。MSBR系统各单元的运转是周期性的，每一个运转周期为6个时段，共240 min，由3个时段组成一个半周期，共120 min;在两个相邻的半周期内，除SBR池的运转方式不同外，其余各单元的运转方式完全一样〔'&} o MSBR工艺处理效果好，对于常规的城市污水，其出水P043--P } 0. 5 mg/L 。

    MSBR工艺不需单独设置二沉池和污泥回流泵房，构筑物布置紧凑、占地省、抗负荷冲击能力强，系统稳定，出水水质好。但其对操作管理要求比较高，对设备、阀门的要求很高，自动化程度依赖程度很高;由于我国技术管理水平相对薄弱，不太适用，因此国内未能大量推广应用〔19]0
    部分国内采用了上述几种污水处理工艺的城镇污水处理厂处理效果均较好，其相关J清况见表1-1

    目前国内城镇污水处理厂应用最广泛的两大核心污水处理工艺为A}/0及曝气氧化沟工艺。由于污水处理其它辅助处理单元大同小异，因此采用了上述两大核心处理工艺的污水处理工艺流程也大致相同，具体参见图1-4。

国内城镇污水处理厂常用污水处理设备
    AZ/0及曝气氧化沟工艺均需采用鼓风曝气、潜水推流搅拌、污泥及混合液回流等处理单元，其它辅助处理单元设备也大致相同。因此，国内城镇污水处理厂常用污水处理设备也大致相同，具体见表1-2。、