5000人口小型生活污水处理工程设计方案

1 5000人口小型生活污水处理工程设计方案 市污水的特征及建造城市污水处理厂的必要性 2008 年，全国废水排放总量为 620 亿吨，比上年增长 其中城镇污水排放量 废水排放总量的 可是， 2008年我国污水的处理率仅为 32%。远低于我国环保规划纲要规定的要求，所以以后重点是解决水污染问题，而水污染中的重点是建设城市污水处理厂。 城市污水的性质特征主要与下列因素有关：人们的生活习惯；气候环境条件；生活污水与生产废水所占的比例；所采用的排水体制以及国家、地方部门对水质的 要求等。为了经济有效的解决水污染问题，必须深入了解城市污水的各项特性。 我国城市基础设施相对国外先进国家较为落后，城市污水处理厂不能很好的满足社会的进步以及人民生活水平日益提高所带来的污水排放问题。污水处理技术没有得到普遍应用，污水处理率低，结果造成大量未经处理的污水排入江河湖海，造成严重污染。因此，应加强对城市污水治理的政策措施，将城市污水处理列为环保工作重点，保证我国水环境和水资源的可持续发展。 处理技术的发展 新中国成立 初期由于工农业生产刚刚起步，当时的污水污染程度很低，且提倡利用污水进 行农业灌溉，特别是北方缺水地区将污水灌溉利用作为经验进行推广，所以全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂（还包括 1921 1926 年间外国人兴建的3座污水处理厂），在处理工艺上有的还是一级处理，处理的规模也很小，每天只有几千立方米，最大的也只有每天 5万立方米左右，致使污水处理技术和管理水平处于较落后的状态。 由于工农业生产的不断发展，人民生活水平的逐步提高，城市污水的成分也随之而变化，污染程度由低向高逐渐演变，一些发达的资本主义国家由于污水的污染，使人民身体健康受到威胁的沉痛教训（如日本水俣病的出现），引起 人们的关注和我国 2 政府的高度重视，建立了国家级环保组织（国务院环境保护办公室），大学也陆续设置环境工程系或环境工程专业，国务院环保办投资在天津兴建污水处理试验厂（天津市纪庄子污水处理试验厂）， 70 年代末开始兴建，处理规模：一级处理 s，二级处理 s，北京高碑店污水处理试验厂也先后运行。国家和地方都为筹备建设国内大型污水处理厂做前期工作，此刻天津市政府与建设部及有关部委率先决定建设天津市纪庄子污水处理厂，并于 1982 年破土动工， 1984 年 4 月 28 日竣工投产运行，处理规模 26 万 m3/d。 随着改革开放不断深入，我国的污水处理事业也得到了快速的发展。国外污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到我国，在活性污泥工艺应用的同时， 、 A/A/A/O 法、 、 、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等也在污水处理厂的建设中得到应用 。 2 总论 计任务及内容 3 卫技新村住宅小区位于长沙市岳麓区咸嘉湖，是省卫生厅主管的厅属职工住宅小区。总占地面积 顷，总建筑面积 91481 平方米。其中住宅建筑面积 82579 平方米，红十字住宅中心 3000 平 方米，公用配套设施 5902 平方米（包括幼儿园、商业网点、 娱乐室、配电站、物业管理中心、垃圾站、运动场等），并配有绿化广场。总户数 626 户，总居住人口 5000 人。小区污水排放采用雨污分流制。原规划生活污水经化粪池处理后直接排放，其处理效果达不到国家规定的污水排放标准（一级标准），应增设生活污水处理站。 年平均气温 极端最高气温 极端最低气温 年平均雨量 1398.8 最大降雨量 1959.4 最大降雨量 192.5 年平均相对湿度 80 % 年最小相对湿度 10 % 年平均 风速 2.7 m/s 年最大风速 24 m/s 年最多风向及频率 4 % 年最大积雪深度： 20 最大冻土深度： 5 . 交通及建设 卫技新村住宅小区位于长沙市岳麓山咸嘉村，紧邻银双 路及金星路，顷，是 卫生厅主管的厅属职工高级住宅小区建设项目。现建筑一期工程已放线施工并已完成，其中小区级道路已建 成；二期工程包括其中第一、二、三、四、五、六、十、十一、十二栋住宅及西向商铺的单体及环境建设项目。 二期工程基地地形现已平整完毕，小区级道路已建成。 4 配套水电管网工程已基本完成。 长沙地区地震设计烈度为 6 度，本工程建筑按 6 度设防。 计依据和原则 设计依据： （ 1）卫技新村地理位置图 （ 2）卫技新村规划图 （ 3）卫技新村住宅小区平面布置图 （ 4）卫技新村图住宅小区管道系统图 （ 5）室外排水设计规范 (97 年版 ) （ （ 6）污水综合排放标准 （ 96） （ 7）建筑给排水设计规范（ 设计原则： （ 1）严格遵循现行环保及工程建设的法令、法规、规定、标准。 （ 2）根据现污水水质水量的排放实际情况，选择综合治理，现实可行的工艺。 （ 3）处理工艺技术先进可靠、投资少、运营省、高效节能、管理方便。 （ 4）处理场地处于卫技新村住宅小区内，工程设计与布局应与区域地形地貌 协调，充分体现园林化的特色。 （ 5）四优先原则：工艺流程先进安全可靠优先；运行管理便利、经济优先；环境绿化、美化优先；有利于环境经济持续发展优先。 计参数 水水量的确定： 居民综合生活用水定额可根据室外排水设计规范（ 定取值。设计人数： N=5000 人。由此可计算出设计水量，包括：小区日平均污水排放量和日最大流量。 水水质的确定 生活污水的设计水质在无资料时，一般按室外排水设计规范（ 定取值。 5 计要求： 废水经处理后达到污水综合排放标准（ 96）中的一级标准，经由城市污水管网排入附近河流。 区生活污水水量水质的计算 设计水量 根据国家室外给水设计规范 1997 年版）和室外排水设计规范1997 年版），对 M 市经济开发区 2010 年污水排放量进行预测： 卫技新村住宅小区现总户数 626 户，总居住人口 5000 人。小区污水排放采用雨污分流制。并且在小区内不存在厂矿企业，因此污水只有生活污水而不存在生产废水。根据 室外排水设计规范 87规定： 综合生活用水定额二区中小城市平均日为 110 180L/人 d。取 160 L/人 d，污水定额按给水定额的 90%计，为 144 L/人 d，则综合生活污水平均排水量： 平均流量： Q= 360024 360024 5000144=720 ： 计 流量： =1L/S=d 计进水水质 污水处理厂设计进水水质的确定，可按照以下方法综合考虑。 生活污水水质按每人每天排出的污染物指标及排水量进行确定。 根据室外排水设计规范 我国生活污水污染物排放标准： 5 50g/（人 日）， 40 65g/（人 日），总氮为 5 11g/（人 日），总磷为 人 日）。 城镇生活污水中 度分布在 均值为 l。 综上得：进水中 85370 mg/l l 96481mg/l N=37l 6 l 进水水质为 50 mg/l， 50 mg/l， 50 mg/l N=50 mg/l， mg/l 又根据 室外排水设计规范 87规定出水标准（如下图）： 表 1 基本控制项目最高允许排放浓度（日均值） 单位 ： 序号 基本控制项目 一级标准 二级标准 三级标准 A 标准 B 标准 1 化学需氧量（ 50 60 100 120 2 生化需要量 (10 20 30 60 3 悬浮物（ 10 20 30 50 4 动植物油 1 3 5 20 5 石油类 1 3 5 15 6 阴离子表面活性剂 2 5 7 总氮（以 N 计） 15 20 - - 8 氨氮（以 N 计） 5（ 8） 8（ 15） 25（ 30） - 9 总磷 （以 2005/12/31前建设的 1 5 2006/1/1 起建设的 3 5 10 色度（稀释倍数） 30 30 40 50 11 9 12 粪大肠菌数（个 /L） 103 104 104 _ 注： 进水 于 350 时，去除率应大于 60%。 于 150 时，去除率应大于 50%。 12 C 时的控制指标，括号内数值为水温 ； (3)单独分散处理转为城市污水集中处理； (4)污水处理厂招标水质控制指标越来越严 ； (5)由单纯 工艺技术研究转向工艺、设备、工程的武汉污水处理厂综合集成与产业化及经济、政策、标准的综合性研究； (6)污水再生利用提上济宁污水处理厂日程； (7)中小城镇污水污染与治理问题开始受到重视。 目前城市污水生化处理技术发展很快，工艺类型较多。除广泛采用的传统活性污泥法外，近年来国内外应用较多的有 、 氧化沟法、 A/A/O 法、 A/O 法、 等。为了使污水处理厂能够选择到最合适的处理工艺，按照因地制宜的原则，先排除不适用的处理工艺后，再对可以采取的处理工艺方案进行对比和优选。 区生 活污水的定义来源及特征 义 医院、港口、公园、商业中心、新建的郊外住宅区、高级住宅区、疗养区、学校、农场、渔场、狩猎场等均可称为小区，我们最常遇到的主要是由居住区、疗养院、商业中心、机关学校等一种功能或多种功能构成的相对独立的区域，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准，必须设置独立的污水处理设施，这就是我们所指的小区污水处理。 小区污水系统的处理能力，各国并无统一的限定。前苏联曾建议单个构筑物的处理能力不宜超过 1400m3/d，美国则把小厂的处理能力限定在 3785m3/d 的范围内。根据我国情况，建议把等于或小于 4000m3/d 的处理厂定义为小区污水处理厂。 10 源 厨房，卫生间，粪便冲洗水，淋浴水等。烹饪、饮用的水约占 5%；不与人体直接接触的生活杂用水如冲厕用水约占 20%30%；小区绿化浇灌用水、空调冷却水、地面冲洗水以及车辆清洗等用水。 征 水质、水量小时变化系数较大，污染物浓度通常比城市污水低，污水可生化性好，处理难度较小。其特点有三： 1、冲洗厕所的水中含有粪便，是多种疾病的传染源； 2、生活污水浓度低，其中干物质浓度为 1%3%,度仅为 5001000;3、生活污水可降解性较好， 小区污水量变化规律如下图： 水处理方案的 工艺介绍 于 活性 污泥 法 当前 流 行 的污水处理工 艺 有： 氧化 沟 法 、 普通曝 气 法 、 A/A/ A/O 法等 ， 这几种 工 艺都是从活性 污泥 法派 生出 来 的， 且各 有 其特点 。 该 法 由 德国 首先 开 发 。该工 艺 对 曝 气池 按 高、低 负荷分 二级 供氧 ， 荷 高， 曝 气 时间短 ， 产 生污泥量大，污 泥 负荷 d)以 上 ，池容 积 负荷 6d)以 上； 荷 低，污泥 龄 较 长 。 级 间 设中 间 沉 淀池。二级池 子 F/M(污染 物 量与 微 生 物 量之 比 )不 同 ，形成不 同 的 微 生 物群 体。 能的 优点 ， 但 不 适 合低浓度水质， 级 亦 可 分 期建设。 11 原理： A/B 法工艺对污染物的去除主要是通过 A 段的吸附絮凝作用。 A 段直接与污水排水管网相接，污水中悬浮物与细菌混杂在一起成为结构较稳定的共存体，也为 A 段提供了大量的接种微生物。 A 段中的短世代周期的微生物在高负荷条件下处于对数增殖期， 同时也产生大量的粘性物质，使其与污水中的悬浮物、颗粒以及游离的细菌等产生吸附絮凝，形成较密实的絮凝体，然后通过沉淀去除；通过生物氧化去除的比例较小。 B 段对有机物的去除机制与普通活性污泥法相似。 工艺的特点： （ 1） 不设初沉池，污水经排水系统直接进入 A 段曝气池，使整个排水系统起到一个生物选择器的作用；为 A 段生物反应池提供了与原污水相适应的微生物种群。 （ 2） A 段吸附曝气池在高负荷、短泥龄条件下运行，微生物处于对数增殖期 繁殖较快，活性高。 B 段曝气池以中低负荷运行，整体有利于避免污泥膨胀现象的发生。 （ 3） A 段和 B 段串联运行，各自设沉淀池，单独回流，将 A 段和 B 段污泥严格分开，形成各自的特征生物菌群。 （ 4） A 段主要是利用以物理化学作用为主导的吸附作用去除污水中的污染物质。因此，对负荷、 、温度及毒物有一定的适应能力。 20世纪 初 已 开 发 ，由于人工管理 繁琐未予推广 。 此法集 进水、 曝 气、沉 淀 、出水在一 座 池 子 中 完 成， 常 由四 个或 三 个 池 子构 成一 组 ， 轮 流 运转 ，一池一池地 间歇运行 ， 故称序批式活性 污泥 法 。 现 在 又 开 发 出一 些连续 进水 连续 出水的 改良性 ，如 这种 一体 化 工 艺 的 特点是 工 艺简单 ，由于 只 有一 个反应 池，不 需 二沉池、 回 流污泥及设 备 ，一 般情况下 不设 调节 池，多 数 情况下 可 省去 初沉池， 故节省占 地和 投 资， 耐 冲 击负荷且运 方 式灵活 ，可以 从时间上安 排 曝 气、 缺氧 和 厌氧 的不 同状态 ， 实现除 磷 脱 氮的目的。 但 因 每个 池 子都需 要设 曝气和输 配 水系 统 ， 采 用 滗 水 器 及控制系 统 ， 间歇 排水水 头损失 大，池 容 的 利 用 率 不理想 ，因 此 ，一 般来说并 不 太适 用于大 规模 的城市污水处理厂。 a. 传统 间断进水，间断排水，而污水排放大都是连续或 半连续，所以，实际使用时， 常设计为两个或多个池子并联运行。 应池通常按进水、曝气、 12 沉淀、排水和闲置五个阶段根据时间依次进行。每个工作周期内排水结束时， 低，而进水停止时液位最高，液位的变化幅度取决于处理废水的浓度、排 放标准及生物降解的难易程度。反应池内基质浓度变化也是从高到底，至反应结束时（严格意义上指沉淀结束时）上清液中的基质浓度最低。所以， 行过程中混合液体积和基质浓度均是变化的，基质降解是非稳态的。 反应阶段是曝气的，微生物通常处于好氧状态，在沉淀阶段和排水 阶段不曝气，微生物处于缺氧状态，而进水阶段根据具体处理要求及原水指标可曝气或不曝气。因此，反应池中溶解氧是周期性变化的。 优点 : 地面积小，投资较低 ;冲击能力强，可实现不同的处理目标 ;水量较小的场合更显简单和节省投资优势 ;质稳定，降低了污泥处理费用。 应注意的问题 : 应池的进水和出水均为间断的，而处理的污水无论是间断还是 连续进入污水处理厂，两者之间都存在水量的匹配问题，影响 应池的设计参数，也会影响调节池的取设及调节池容积的大小。 一般情况下， 用自动控制方式兼具手动操作功能。后者便于手动调试和自控系统故障时使用，前者便于日常工作使用。但当处理小水量、高浓度工业废水时，由于反应周期长，往往一天只排一次水，采用手动操作工作量不大，只设计手动操作比较经济可靠。 间断曝气的运行方式，容易使水渗入曝气头内部，进入供气支管中，再次曝气时增大了管道阻力，也会造成污泥堵塞微孔。所以，在 选择曝气头时要尽量采用不堵塞的曝气形式，如穿孔管、水下曝气机、伞式曝气器、螺旋曝气器等。当采用微孔曝气时应采用强度高的橡胶曝气盘或管，当停止曝气时，微孔闭合，曝气时开启，不易造成微孔堵塞。 淀结束需及时将上清液排出，排水时应尽可能均匀排出，不干扰沉淀在池底的污泥层。同时，还应防止水面的漂浮物随水流排出。目前，常见的排水方式有固定式的，如沿水池不同深度设置出水管，从上到下依次开启，优点是排水设备简单、投资少，缺点是开启阀门多、排水管中会积存部分污泥，造成初 13 期出水水质差。浮动式排水装 置和旋转式排水装置虽然价格高，但排水均匀、排水量可调节、对底部污泥干扰小，又能防止水面漂浮物随出水排出，因此，这两种排水装置目前应用较多，尤其旋转式排水装置，又称滗水器，以操作灵活、运行稳定性高等优点受到设计人员和用户的青睐。 (1) 浮渣和沉渣的排除方法 ;(2) 排水比的确定 ;(3) 雨季对池内水位的影响及控制 ;(4) 排泥时机及泥龄控制 ;(5) 反应池的长宽比 ;(6) 断排水与前处理及后续处理构筑物的高程及水量匹配问题 ;(7) 气时间最好 通过试验确定，对一些难度较大的工业废水， 时，一定要注意相互间的匹配问题。 b. 艺 个池子分为预反应区和主反应区两部分，预反应区一般处于缺氧状态，主反应区是曝气反应的主体。 少了运行操作的复杂性，故适用于较大规模的污水处理，但其在工艺改进的同时也丧失了表 1列出的 5种优点，仅仅保留了 。 与经典 坏了其成为理想沉淀的条件。为了减少进水带来的扰动，一般将池子设计成长方形，使出水近似于平流沉淀池。 由于连续进水， 失了经典 且不能控制污泥膨胀的发生，所以需要设置选择区。 连续进水不用进水阀门之间切换，控制简单，从而可应用于较大型的污水厂。 c. 艺集曝气与沉淀于同一池内，取硝了常规活性污 泥法的一沉池和二沉池，其工作过程分为曝气、沉淀和排水三个阶段，运行中可根据进水水质和排放标准控制运行参数，如有机负荷、工作周期、水力停留时间等。 艺的主要技术特征 14 1 间断进水，间断排水 ： 污水排放大都是连续或半连续的， 艺比较适合这样的排水特点。 艺设计时可采用一个或两个以上池子并联运行。 应池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。 每个工作周期内排水开始时 内液位最高，排水结束时，液位最低，液位的变化 幅度取决于排水比，而排水比与处理废水的浓度、排放标准及生物降解的难易程度等有关。反应池内混合液体积和基质浓度均是变化的，基质降解是非稳态的。 反应阶段是曝气的，在沉淀阶段和排水阶段不曝气，因此，反应池中溶解氧是周期性变化的。 艺的优点 地面积小，投资较低 ： 核心构筑物为反应池，没有二沉池，一般情况下不设调节池及初沉池。因此，污水处理设施布置紧凑，占地省和投资低。 这有利于减少曝气池容积，降低工程投资。 果好 ： 艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用池，沉淀阶段的表面负荷比沉淀池小得多， 没 有进水的干扰，沉淀效果较好。实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响 艺的正常运行。实验和工程中曾遇到 达 96%的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。 应池中存在较大的基质浓度梯度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件不利于丝状微生物的优势生长，可有效防止污泥丝状膨胀。 冲击能力强 ： 艺是按时间顺序运行的，各阶段的长短均可根据进水、出水水质及污水量的变化灵活调整，可以在满足排放标准的条件下达到经济运行的目的。 艺集曝气、沉淀等功能于一体，池容相对较大，抗水质、水量冲击能力较大。当进行脱氮除磷时，可通过间断曝气控制反应池的溶解水平，提高脱氮除磷的效果。 艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比 艺适用范围更广泛 。 15 质稳定。 计中应注意的问题 工业废水和生活 污水的排放通常是不均匀的 ,如何充分发挥 选择的设计流量关系很大，如果设计流量不合适，进水高峰时水位会超过上限，进水量小时反应池不能充分利用。当水量波动较大时，应考虑设置调节池。 一般情况下， 艺采用自动控制和手动操作两种方式。后者便于手动调试和自控系统故障时使用，前者日常工作使用。 间断曝气容易造成污泥堵塞微孔。所以，在选择曝气头时要尽量采用不堵塞的曝气形式，这一点与 艺相同。 艺的排水要求与 同，目前，常用的设备为旋转式撇水机，其优点是排水均匀、排水量可调节、对底部污泥干扰小，又能防止水面漂浮物随水排出。 (1)浮渣和沉渣的排除方法 ； (2)排水比的确定 ； (3)雨季对池内水位的影响及控制 ； (4)排泥时机及泥龄控制 ； (5)反应池的长宽比 ； (6)间断排水与后续处理构筑物的高程及水量匹配问题。 A/A/由于对城市污水处理的出水有 去除 氮和磷的要 求 ， 故国 内 10年 前 开 发此厌氧 缺氧 好氧组 成的工 艺 。 利 用生 物 处理 法脱 氮 除 磷，可 获得 优 质出水， 是 一 种 深度二级处理工 艺 。 A/A/可 同步除 磷 脱 氮 机 制由 两部分组 成：一 是除 磷，污水中的磷在厌氧状态下 ( 60， 6 40(一 般应 20)。 若 降低污泥浓度、 压 缩污泥 龄 、控制 硝化 ，以 去除 磷、 ， 则 可用 A/O 工 艺 。有的城市污水处理的出水不排 入湖泊 ， 利 用大水体深水排放 或灌溉农田 ，可将 脱 氮 除 磷放在 下 一 步改扩 建 时考虑 ，以 16 节省近 期 投 资。 普通曝 气 法 及 其变法 本工 艺 出 现 最 早 ，至 今仍 有较 强 的生 命 力。 普曝法 处理 效 果 好 ，经 验 多，可 适应大的污水量，对于大厂可 集 中建污泥 消化 池，所 产 生 沼 气可作能 源利 用。 传 统普曝法的不 足 之处 是只 能作为 常规 二级处理，不 具备脱 氮 除 磷 功 能。 近几 年在工程 实 践 中， 通 过降低 普通曝 气池 容 积 负荷 ，可以 达 到 脱 氮的目的 ； 在普曝 池 前 设 置厌氧 区，可以 除 磷， 亦 可用 化 学 法除 磷。 采 用 普通曝 气 法去除 池 型上 有多 种 形 式 (如 下 文所 述 的 氧化 沟 )，工程 上称 为 普通曝 气 法 的 变法 ， 亦 可 统称 为 普通曝 气 法 。 氧化 沟 法 本工 艺 50年 代 初期 发展 形成，因 其构 造 简单 ， 易 于管理， 很快 得 到 推广 ， 且 不 断创 新，有 发展前 景 和 竞争 力， 当前 可 谓热门 工 艺 。 氧化 沟在 应 用中 发展 为多 种 形 式 ，比 较有 代表 性 的有： 帕 式 (称单 沟 式 ， 表 面 曝 气 采 用 转 刷 曝 气，水深一 般 在 转刷动 力 效率 h)。 奥 式 (称同 心圆 式 ， 应 用 上 多为 椭圆 形的三 环道 组 成，三 个 环道 用不 同 的外 环 为 0，中 环 为 1，内 环 为 2)，有 利 于 脱 氮 除 磷。 采 用 转 碟 曝 气，水深一 般 动 力 效率 与 转 刷 接 近 ， 现已 在 山 东 潍坊 、北 京 黄 村 和合肥 王小郢 的城市污水处理厂 应 用。 若 能将 氧化 沟进水设计成多 种 方 式 ，能有 效 地 抵抗暴雨 流量的冲 击 ，对一 些 合流制排水系 统 的城市污水处理 尤 为 适 用。 卡 式 (称 循环折 流 式 ， 采 用 倒伞 形 叶 轮曝 气， 从 工 艺运行来 看 ，水 深一 般 在 但 污 泥 易 于沉积， 其原 因 是供氧 与流 速 有 矛盾 。 化沟是 1967 年由荷兰的 司开发研制。在原 化沟的基础上 000系统图，实现了更高要求的生物脱氮和除磷功能。至今世界上已有 850 多座 化沟和 000 系统正在运行。 化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。 17 普通 化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧 浓度增加到大约 2 3。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除 时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速 s）。微生物的氧化过程硝耗了水中溶解氧，直到 降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中， 解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去处 除磷脱氮的能力有限 。 三沟 式氧化 沟 ( )， 此种型式 由三池 组 成，中 间 作 曝 气池， 左右 两 池 兼作沉 淀 池和 曝 气池。 构 造 简单 ，处理 效 果不 错 ， 但其采 用 转 刷 曝 气，水深浅 ， 占 地面积大， 复杂 的控制 仪表增 加 了 运行 管理的 难 度。不设 厌氧 池，不 具备除 磷功 能。 氧化 沟一 般 不设初沉池， 负荷 低， 耐 冲 击 ，污泥 少 。建 设 费 用及 电耗视 采 用的沟型 而 变 ，如在 转 碟 和 转 刷 曝 气形 式 中， 再引 进 微 孔 曝 气，加大水深，能有 效 地 提 高 氧的 利 用 率 (提 高 20%)和 动 力 效率 达 3.0 O /(h) 。 于 曝 气生 物 滤 池 曝 气生 物 滤 池 实 质 上是常说 的生 物 接 触 氧化 池，相 当 于在 曝 气池中 添 加 供微 生 物栖附 的 填 (滤 )料，在 填 料 下 鼓 气， 是具 有 活性 污泥 特点 的生 物 膜 法 。 曝 气生 物 滤 池(0年 代末 起 源 于 欧洲 大 陆 ， 已发展 为 法 、 英 等国 设 备 制造 公司 的 技术 和设 备产品 。由于选用的 填 料不 同 ，以及 是 否 有 脱 氮要 求 ，设计的工 艺 参 数是 不 同 的，如要 求处理出水520， 去除50%以 上 的工 艺 ， 其容 积 负荷 为 3m d)，水力 停留 时间 1 2h； 以 硝化 (90%以 上 )为 主 的工 艺 ， 其容 积 负荷 为 3m d)，水力 停留 时间 2 3h。 一 般 认 为，生 物 膜 法 处理城市污水，在 国 内 尚 需 积 累 经 验 ，处理 规模 不 宜 过大，约 5 104 3m / 宜 。 国 外 (主 要在 欧洲 )处理水量有 达 到 36 104 3m /这 与 其填 料 材 质、 自 控 手 段 和 先 进的 反 冲 洗装 置 有 关 ，也与 其 有 长 期积 累 的 运行 管理经 验有 关 。 18 生 物 处理 法 的新进 展 生 物 处理 法是 目 前研究得 较多、新 技术层 出不 穷 的方 法 ， 无 论 是好氧 生 物 处理技术 ， 还是厌氧 生 物 处理 技术 都 引 起 了 研究 人 员 的极大 兴趣 。因为用生 物法利 用的 是微 生 物 的新 陈代谢 作用，以污染 物 质为 食 料， 将 其 代谢 成 诸 如 、 稳 定 的 小 分子 ， 它 的二 次 污染 小 ， 对处理生 活 污水及与之 性 质相 近 的有 机 污水有 其 独 特 的 优势 。生 物 处理 法自从 问 世 以 来 ， 其 技术 已获得 了 极大的 发展 ， 随着人 们 生 活 水平的日 益提 高， 生 活 污水中的成也日 益复杂 ， 因 此 用生 物 处理方 法 的目的也 从 以 前 能处理 降 解蛋白 质、 脂肪 、 碳 水 化 合 物等 一 类物 质 增 加到也能处理合成 洗涤剂 、 脱 氮、 脱 磷及 其 它 一 些 难 降 解 的 复杂 有 机物 。 这 也 就 必 然 要 求 人 们 改 革 工 艺 ，过 去 由于 厌氧 生 物 处理的 效率 不 尽 人意， 处理 时间 也较 慢 ， 所以 未 引 起人 们 的 重视 ， 仅仅 用 来 处理污泥 或 高浓度有 机 污水的 预 处理， 但现 在由于能 源 紧张 ， 厌氧 生 物 处理由于能 产 生能 源物 质 甲 烷而越 来 越引 起人 们 的 青睐 ， 由 此 也出 现 了许 多新的工艺 。 (1) 活性 污泥 法 的新 发展 到目 前 为 止 ， 对 活性 污泥 法 在 运行 方 式上还 没 有大的 突破 ， 往往 所作的 是 一 些局 部 的 改 进， 但 在 曝 气方 式上确 取 得 了 较大的成果 ， 如 纯 氧曝 气、深 井 曝 气、 射 流曝 气， 采 用 微 气 泡 扩 散 器等 ， 这些都 增 大 了 氧转 移 率 、 提 高 了 氧 的 利 用 率 使 曝 气池中 氧 的浓度 增 加。如 美 日 等国研 制出的一 种 超 微 气 泡 扩 散 器 ， 气 泡 直 径 50 氧吸收率达 90% ， 研 制的 氧化 沟 下 表面 曝 气也 是 一 种曝 气方 式 的 改 进， 把 冲 刷 曝 气 (改 进 透 平 曝 气(避免了 产 生气 溶胶 、 飞溅 、 结冰 等 问 题。 活性 污泥 法 的 另 一 个发展趋势 就 是 朝 多 功 能方 向 发展 ， 采 用的方 法 有： 培 养 驯 化 专用 细 菌 ，使 活性 污泥处理对 象 不 局限 于生 活 污水， 还 可以处理如 酚 一 类 难 降 解 的有 毒 有 机物 ， 甚 至 驯 化 可以处理 象氰 一 类 有 剧毒 的 无 机物； 把 活性 污泥与 其 它 处理方 法 结 合起 来 ，如 活性 炭 活性 污泥 法 ， 它 实 际 上是 一 种 以 活性 污泥 法 形 式 的 活性 炭 吸 附 、生 物氧化法 的 综 合处理 法； 固 定活性 污泥 法是 提 供微 生 物 附着 的 表 面， 如合成 纤维 、 塑 料、 细 沙、 粘 土焦炭 等 ， 使 曝 气池 同时 存 在 附着 相和 悬浮 相的生 物；这些都 提 高 了 活性 污泥的 净 化效率 ， 提 高 了抗 有 毒 物 质 等 冲 击负荷 的能力， 还具 有 脱 色 、 脱 氮、 削减泡沫 的 效 果， 国 外 已 用于合成 纤维 、 化 工 印 染、 炼油 、 炼焦 等 工业生 产 的污水处理 ；活性 污泥 法 与 19 厌氧 工 艺 结 合 来脱 氮、 脱 磷 等 ，最 典 型 的工 艺是 流程。 活性 污泥法还 可和 化 学 法 结 合， 提 高 净 化 多 氯联苯 、有 机 磷的 去除效 果。 (2) 生 物 膜 处理 法 的新进 展 生 物 膜 法 最 早 出 现 的工 艺是 1893年在 英 国 出 现 的将污水 喷撒 在 粗 滤 料 上 而 得 以净 化 的 普通 生 物 滤 池， 它 是 最 早 出 现 而 至 今仍 在不 断 改 进和 发展 的人工生 物 处理设备 。在 它 的 基础 上 ，出 现 了 高 负荷 生 物 滤 池、 塔 式 生 物 滤 池、生 物转 盘 和生 物 接 触 氧化等 。 近 二三 十 年 来 ， 又 出 现 了 一 些 新 型 的 生 物 膜 法 处理 技术 ，如生 物 流 化 床， 它 是以 砂 、 焦炭 、 活性 炭 等 颗粒 材 料作为载体， 其 载体 表 面 附着 生 长 着 生 物 膜 ， 充 氧 后的污水以一 定 流 速 自下 而 上 流 动 使载处于流 化状态 ，载体 上 的生 物 膜 可以 充 分 地和污水接 触 ，使 净 化效率 提 高， 它 的工 艺 有 空 气流床、 纯 氧 流 动 床、三相流 化 床和 厌氧兼型流 化 床工 艺等 。 活性 生 物 滤 池 是 将生 物 滤 池、 曝 气池及二沉池 结 合为一体的新 型 污水处理工 艺 ， 它 的 特点是 将生 物 滤 池的 部分 出水 回 流汇 同 二沉池的 回 流污泥一起进 入 生物 滤 池，用 活性 生 物 滤 池处理生 活 污水和 食品 加工 废 水的 试 验 结 果 表 明 ： 该系 统具有处理 效 果 好 、 效率 高、 负荷 大、不 发 生污泥 膨胀 和 耐 冲 击负荷等优点 。 另外 还 有 空 气 驱 动 的生 物转 盘 、生 物转 盘 和 曝 气池相 结 合、 藻 类转 盘 等 。由于生 物 膜 法的生 态 环 境 与 活性 污泥 法 的不 同 ,生 物 膜 法 生 态 系 统 中可以生 长 藻 类 、后生 动 物等 ,甚至可以生 长硝化菌 及 反硝化菌等 ,因 此 可以用 来脱 氮 等 。 (3) 厌氧 生 物 处理 法 的新 发展 厌氧 生 物 处理 法 也有一 百 多年的 历史 ， 它 是利 用 厌氧微 生 物 在 无 氧 的 条件 下 对有机物 进 行分 解 的 技术 。由于处理 效率 低、 速 度 慢 、 且 甲 烷 菌 对 环 境 要 求 严格 不 易 控制等缺点 ， 厌氧 生 物 处理 法长 期以 来 一 般 仅 用于污泥处理， 它 的 主 要工 艺是化 粪 池、消化 池 等 。 但是 由于 近 年 来 能 源 危 机 及 环 境 污染加 重 ， 厌氧 生 物 处理由于 其产物具 有能 源物 质 而 得 到人 们 的 重视 ， 一大 批 新的 厌氧 生 物 处理 法 技术 相 继诞 生， 为 了提 高厌氧微 生 物 的浓度，有使 厌氧微 生 物 附着 在载体 表 面的 厌氧 生 物 膜 处理方 法 如 厌氧 生物 滤 池、 厌氧转 盘 、 厌氧 膨胀 床、 厌氧 接 触 氧化 、 厌氧 档板 反应器 、 厌氧 流 化 床 法 ，以及 象 上 流 式厌氧 污泥床 反应器 (依 靠 微 生 物 之 间 凝 聚 造 粒 而 形成的 自 己 固定法 方 法 。 还 有人为地 固 定微 生 物 包埋 固 定化法 ， 它 是 人为地 把增 殖 速 度 缓 慢 的 厌氧微 生 物 高浓度地 保持 在处理系 统 中， 提 高处理 速 度、缩 小 处理设 备并 可用于处理低浓 度的有 机 污水。如日本本 田等 人 1988 年 采 用 包埋 固 定厌氧微 生 物 处理 150 的人工 配 水， 去除率 可 达 95% 以 上 。在 厌氧 处理中， 甲 烷 的 增 殖 20 速 度 慢 成为 产 气的 决 定步 骤 ， 因 此 为 了 保持 甲 烷 发 酵 中高浓度的 微 生 物 ， 出 现 了 利用 膜 的 固 液分 离 法 ， 如 柏 分等 人 1988 年 利 用 超滤膜 (进 行 甲 烷 发 酵试 验 ， 结 果表 明 ： 提 高 了 反应器 内甲 烷 的浓度， 容 积 负荷 为 2g/L 日， 其去除率 可 上 。 厌氧 生 物 处理 法 目 前 的 发展趋势是 和 其 它 生 物 处理方 法 联 用， 如 厌氧 好氧 复 合工 艺等 ,具 有 节 约 投 资、 节省 能 源 、污泥 产 量 少 、出水水质 好等 一系 列 优点 。厌氧 生 物 处理 法 正 朝着 能处理低浓度有 机 污水，能 够 脱 磷 脱 氮 且运行 维 护 方 便 经 济 等方面 发展 。 性 污泥工 艺 的 发展趋势 通 过 几 十 年的 研究 与 实 践 ， 活性 污泥工 艺已 经成为一 种比 较 完 善 的工 艺 。在池形、运行 方 式 、 曝 气方 式 、载体 等 方面 已 经 很难 有较大的 发展 。用 常规 手 段 也 已 经 很难 在生 物 学方面有所 突破 。有学 者 认 为该工 艺未来两个 大的方向 是 膜 分 离 技术 和 分子 生 物学 技术 的 应 用。 (1) 膜 分 离 技术 的 应 用 用 膜 分 离 代替 沉 淀 进 行 泥水 分 离 ，可 带 来活性 污泥工 艺 的以 下变化 ： 不 再存 在 污泥 膨胀 问 题。在 调 控 活性 污泥系 统时 ，不 必 再 考虑 污泥的沉降 性 能问 题， 从 而 使工 艺 控制大大 简化； 曝 气池的污泥浓度将大大 提 高 (0000mg/d)从 而 使系 统 可在 超大泥 龄 、 超 低 负荷状态下运行 ， 充 分 满 足 去除各种 污染 物 质的 需 要 ； 在 同 样 的处理要 求下 ，可使 曝 气池 容 积大大 减小 ， 节省 处理厂的 占 地面积 ； 污泥浓度的 提 高，将要 求 较高的 曝 气 速 率 ，因 而纯 氧曝 气将 随着膜 分 离 而 被 大量 采 用。 (2) 分子 生 物 技术 的 应 用 目 前分子 生 物 技术 已 开 始 应 用于污水处理 领 域。为 搞清 聚 磷 菌除 磷的生 化机 理，已 开 始 用 分子 诊 断技术 获 取 聚 磷 菌 的 遗 传 信息 。 现 在 从活性 污泥中 已发现 的 30多 种 丝状菌 中， 只 有 4种 准 确命 名及生 物分类 学 定 位，因为 这些 丝 状菌 大 部分 无 法 进 行分 离纯培 养。目 前 正 用 分子 诊 断技术 进 行这些 丝 状菌 的生 物 学 定 位，以进一 步 准 确 了解 其特性 。 分子 诊 断技术 的大量 应 用， 活性 污泥 微 生 物 基 因 库 的建 立 ，在 此 基础 上 用 基 因 技术培 育 具 有高 效活性 的污泥 菌种 ，进一 步 提 高处理 效 果， 是未来发