xx镇污水处理厂初步设计说明 第四章 处理工艺方案比选

1、xx镇污水处理厂 第四章 处理工艺方案比选4.1 污染物的去除方法城镇污水主要的污染物包括：悬浮物SS，有机污染物COD、BOD，无机营养盐N、P，还有色度等。 4.1.1.SS的去除污水中的SS去除主要靠沉淀作用，污水处理厂中悬浮物的浓度不仅仅只涉及到出水的SS指标，而且出水的BOD5、CODcr、N、P等指标也与其有关，这是因为组成污水中悬浮物的主要是活性污泥絮体，其本身有机成分就很高，较高的悬浮物含量会使得出水中BOD5、CODcr、N、P等均增加，所以控制污水处理厂出水的SS指标是最基本的，也是十分重要的。为了尽量去除污水中的悬浮物，需在工程中采取适当的措施，常用的方法包括采用适当的污

2、泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能。采用较小的终沉池表面负荷、较低的出水堰负荷、充分利用活性污泥悬浮层的吸附和网络作用等。当工艺参数选择适当和单体设计优化时，完全能够使出水SS指标达到设计值（<20mg/L）。4.1.2.BOD5的去除污水中的BOD5的去除主要是靠微生物吸附与代谢作用，然后对吸附代谢物进行泥水分离来完成的。在活性污泥与污水接触初期，会出现很高的BOD5去除率，这是由于污水中有机颗粒和胶体被吸附在微生物表面，从而被去除所致。但是这种吸附作用仅对污水中悬浮物和胶体起作用，对溶解性有机物不起作用。对于溶解性有机物需要靠微生物的代谢来完成，活性污泥中的微生物在有氧的条件下，将

3、污水中一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。在这种合成代谢与分解代谢的过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等）直接进入细胞内部被利用，而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内被利用，由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物均为无害的稳定物质，因此可以使处理后污水中的残余BOD5浓度很低。国内外统计资料显示，当污泥负荷为0.3kgBOD5/kgMLSS.d以下时，就可以使出水BOD5指标小于20mg/L。4.1.3.COD的去除污水中的COD去除的原理与BOD基本相同，

4、即COD的去除率取决于原污水的可生化性，它与城市污水的组成有关。对于那些主要以生活污水及其成分与生活污水相近的加工工业废水组成的污水，这些城镇污水的BOD5/COD比值往往接近0.5，甚至大于0.5，其污水的可生化性较好，出水中COD值可控制在较低的水平；而成分主要以工业废水为主的城市污水，其BOD5/COD比值较小，其污水的可生化性较差，处理后污水中残存的COD会较高。对于这种情况，所选择的处理工艺是要在前端设置厌氧段，即可提高BOD5/COD的比值，也就是提高污水的可生化性。由此可见，在一般情况下，通过采用一定的工程措施，污水处理厂COD达标是有保障的。4.1.4.N、P的去除污水除磷脱氮

5、的方法通常包括物理化学法和生物处理法。国外从60年代开始曾系统地进行了除磷脱氮的物化处理方法的研究，结果认为物化法存在药耗量大、污泥多、运行费用高等缺点，因此，城镇污水处理厂一般不推荐采用。70年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物除磷脱氮。我国从80年代初开始研究生物除磷脱氮技术，80年代后期逐步用于生产实践。目前采用的生物除磷脱氮工艺为“厌氧缺氧好氧活性污泥法”等。生物脱氮在原污水中，氮以氨氮及有机氮形式存在，这两种形式的氮合在一起称为凯氏氮（TKN），生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制。生物脱氮包括好氧硝化和缺氧反硝化两个过程。污水中的有机氮，在好氧的条件下转

6、化为氨氮，而后在硝化菌作用下变成硝酸盐氮；在缺氧的条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量的条件下，使硝酸盐转变成氮气逸出。另有部分硝酸盐氮、亚硝酸盐氮随剩余污泥一起排出系统，达到脱氮效果。影响脱氮效率的因素主要有温度、溶解氧、pH值以及反硝化碳源；生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥龄，也就是要求系统必须维持在较低的污泥负荷条件下进行，一般设计污泥负荷在0.18kgBOD5/kgMLSS.d以下时，就可使硝化与反硝化顺利进行。因此要进行生物脱氮，必须要具有缺氧好氧过程。生物除磷生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降

7、解有机物，并转化为PHB（聚羟丁酸）储存起来，当这些聚磷菌进入好氧条件下时就降解体内储存的PHB而产生能量，用于细胞的合成和吸磷，形成高含磷浓度污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。生物除磷的优点在于不增加剩余污泥量，处理成本较低。根据以上分析，要求在去除BOD的同时能实现除磷脱氮的功能，生化处理系统中必须具有厌氧、缺氧和好氧的单元，这三个单元的有机组合可以达到去除BOD5和N、P的功能。化学除磷投加铁盐或铝盐与PO43-P形成难溶化合物，再经沉淀从污水中去除，化学除磷简单可靠，但对此规模的城镇生活污水，需增加投药装置，药剂耗量大，增加运行成本，剩余污泥量也增大，相应也增加了污泥处

8、理的费用。该方法一般作为生物除磷的辅助方法。在本工程中设置一套化学除磷投药装置，根据实际运行情况调节加药量，以确保出水达标。4.2.污水处理工艺选择4.2.1.污水处理工艺选择原则选择适宜的污水处理工艺应当根据处理规模、原污水水质、出水要求，用地条件、工程地质，环境等条件作慎重考虑。各种工艺都有其适用条件，因此必须在生产实践上总结优化，提出适合于具体项目的工艺。一般污水处理工艺选择原则为：· 技术成熟，对水质变化适应性强，出水稳定，污泥易于处理。· 经济节约，电耗少、造价低、占地少。· 易于管理，操作方便，设备性能稳定。· 重视环境，臭气防护，噪声控制，

9、环境协调，清洁生产。4.2.2.水质处理要求分析本工程要求对BOD5、CODcr、SS、N、P等指标的去除率如下表所示： 表4-1 污染物去除率表项 目BOD5CODcrSS氨氮TNTP进水水质(mg/L)12022015025304出水水质(mg/L)2040208201.0去 除 率 (%)83.381.886.768.033.375根据我国现行室外排水设计规范和大量的污水厂实际运行经验来看，一级处理达不到上述出水水质要求。常规二级处理工艺对BOD5和SS均可以达到6090%，而对N和P的去除则有一定的限度。因此，本工程必须选择具有较好除磷脱氮效果的污水处理工艺。对于生物除磷脱氮工艺，一般

10、来讲，进水BOD5/TN大于2.86，BOD5/TP大于20，是取得较好的生物除磷脱氮效果的前提条件，本工程满足此条件。当然，要取得最佳效果，必须根据污水性质、处理规模、场地大小、设备性能等条件选择合理的工艺和设计参数（例如污泥负荷、污泥龄、溶解氧等）。4.2.3.生物除磷脱氮污水处理工艺比较目前，用于城镇污水处理具有一定脱氮除磷效果的污水处理工艺大致分为两大类：第一类为按空间进行分割的连续流活性污泥法；第二类为按时间进行分割的间歇性活性污泥法。另外还有一类就是以BAF工艺为代表的生物膜法。4.2.3.1按空间分割的连续流活性污泥法按空间分割的连续流活性污泥法是指各种处理功能（如进水、曝气、沉

11、淀、出水）在不同的空间(不同的池子)内完成。目前，较成熟的工艺有：传统A/A/O工艺、A/A/O氧化沟工艺等。4.2.3.1.1传统A/A/O工艺及UCT、倒置A/A/O工艺传统A/A/O工艺于70年代由美国专家在厌氧好氧除磷工艺（AO工艺）的基础上开发出来的。该工艺是在AO工艺中增加一个缺氧段，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧段，以达到脱氮的目的。传统A/A/O工艺可以完成有机污染物的去除、硝化反硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能。其流程简图如下：传统A/A/O工艺流程简图传统A/A/O工艺的特点：在去除有机污染物的同时可达到除磷脱氮目的；工艺简单、水力停留时间较短；在厌氧缺氧好氧条件

12、下交替运行，丝状菌不会过度繁殖，从而不会引发污泥膨胀。传统A/A/O工艺的缺点是回流污泥中过多的硝酸盐破坏厌氧环境，影响厌氧放磷效果，为此产生了UCT工艺。与传统A/A/O工艺比较，UCT工艺不同之处在于污泥先回流至缺氧池，再将缺氧池部分混合液回流至厌氧池，从而减少了回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响。但UCT工艺增加了一次回流，即多一次提升，相应的运行费用将增加。UCT工艺流程简图如下：UCT工艺流程简图为了避免回流硝酸盐对生物除磷的影响以及克服UCT工艺的缺点，又产生了分点进水倒置A/A/O工艺。该工艺是将缺氧池置于厌氧池前面，来自二沉池的回流污泥和3050%的进水，50150%的混合液回流

13、均进入缺氧段，停留时间为13h，回流污泥和混合液在缺氧池内进行反硝化，去除硝态氧，再与70%50%的原水一起进入厌氧段，从而避免了硝态氧对厌氧段释磷的影响，强化了除磷效果；同时，由于采用分点进水，可有效保证缺氧段及厌氧段中对碳源的需求，因此该工艺具有良好的除磷脱氮功能。其工艺流程如下：倒置A/A/O工艺流程简图4.2.3.1.2 传统氧化沟工艺及DE、TE、Carrousel-2000、A/A/O微曝氧化沟工艺氧化沟是活性污泥法的一种类型。它把连续循环式反应池作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。（1） 传统氧化沟传统氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应器的混合液传递水平流速，

14、从而使搅动的混合液在氧化沟内循环流动。传统氧化沟工艺供氧量的调节一般通过改变转刷或曝气机的转速、浸水深度和设备数量等，以调节整个工艺的供氧能力和电耗水平。用氧化沟工艺一般不设初沉池，由于该工艺选择的泥龄较长，剩余污泥量少于一般的活性污泥法，并且得到了一定程度的好氧稳定，污泥可不需要进行厌氧消化处理，从而简化了污泥处理的流程。从水力特性来看，传统氧化沟既具备完全混合式反应器的特点，也具备推流式反应器的特点。污水通常在沟渠中循环流动多次，并且曝气装置在沟中布置的特点使沟中溶解氧呈现分区变化。即远离曝气装置的某点DO浓度降低而呈现缺氧区，有利于活性污泥的生物絮凝和生物脱氮。氧化沟工艺一般也适合于进水

15、水质浓度较低的生活污水处理厂。传统氧化沟工艺流程简图如下：氧化沟二沉池进水 出水 回流污泥 剩余污泥传统氧化沟具有负荷低耐冲击、污泥量少、易于管理、方便维护、出水优质等特点。但由于该工艺采取表面曝气的方式，因此沟内有效水深一般控制在34.5m左右，在深度上不如使用鼓风机进行水下曝气的方式，即相同设计参数的情况下，占地面积较大，且动力效率偏低，一般仅为1.61.8kgO2/kwh。 针对上述缺点和现代污水处理厂对出水水质N、P的要求而开发出来的DE及TE型双沟式氧化沟工艺、Carrouse-2000氧化沟工艺、微孔曝气氧化沟工艺均得到了成功的运用，取得了良好效果。现分别简述比较如下：（2）DE和

16、TE型生物除磷脱氮氧化沟工艺DE型和TE型氧化沟工艺首先由丹麦克鲁格公司开发，它是交替式氧化沟的一种，其中DE型氧化沟工艺在东莞塘厦污水处理厂等工程中成功应用；TE型氧化沟工艺则在等工程深圳平湖污水处理厂中取得成功。DE生物除磷脱氮双沟式氧化沟工艺包括了厌氧池，一对同等容量的曝气池和一个二沉池。而TE型生物除磷脱氮三沟式氧化沟工艺包括了厌氧池，三个同等容量的曝气池和一个二沉池，与DE型生物除磷脱氮双沟式氧化沟工艺的区别是多了一个曝气池。其中曝气池的运作模式为不断切换作业，而厌氧池则设有搅拌器。曝气池附有数台转刷曝气机，进水分布槽及出水井。除了有机物、悬浮物及氨氮去除外，废水内的总氮和磷质浓度也

17、根据生物除磷脱氮生物化方法而相对地减少。整个生物除磷脱氮系统采用全自动控制和监测。由于废水成份和有机负荷的变化，生物除磷脱氮系统需要一个连续不断的微调控程序来达到最高的处理效果；而调控的方法则包括改变曝气时间和变更曝气机所提供的氧气量。至于控制曝气池内供氧的方法，则是利用溶氧仪计。厌氧池设计为确保其厌氧条件，这对于存在于污水中的脱磷菌的生长是至关重要的。厌氧池中，聚集于污泥中的磷会放出，但在后边的曝气池中又吸收，这是由于“大量磷摄取”的生物过程。经厌氧池后，污水由自动分布器，按生物除磷脱氮的程序要求，程序逻辑控制器控制污水进入两个氧化沟中的一条(DE型)。DE型氧化沟工艺的简化流程如下图：TE

18、型氧化沟简化流程如下图：TE型氧化沟工艺比较传统的T型三沟式氧化沟工艺及DE型双沟式氧化沟工艺，在硝化，反硝化的工艺过程更趋合理及优化，更有利于脱氮除磷，提高出水水质标准。在设备利用率方面比T型氧化沟工艺提高45%，比DE型氧化沟工艺提高15%。DE型和TE型氧化沟工艺仍然采取了传统氧化沟工艺的表面曝气方式(转刷曝气机)，因此能耗及占地均偏大。同时由于必须不断转换运转方式达到脱氮效果，所以该工艺必须具有很高的自动化程度。（3）卡鲁塞尔2000（Carrousel-2000）除磷脱氮氧化沟工艺该工艺源于荷兰的DHV公司及其在美国的专利特许公司EIMCO。广东省中山市污水处理厂采用的就是Carro

19、usel-2000除磷脱氮氧化沟工艺。流程简图如下：卡鲁塞尔2000系统，是在原卡鲁塞尔系统上增加一个缺氧池和预脱氮池，这个预脱氮池通过两条窄沟与原卡鲁塞尔系统连接在一起。当缺氧且富含硝酸盐的混合液流向曝气机时，部分液体被导入缺氧池，与未处理的污水接触，从而省去了内回流泵。未处理的污水BOD浓度高，可作为碳源满足并促进反硝化过程，分解出的氮气释放到空气中，硝酸盐中结合的氧用于BOD氧化。水流分配通过沟道进口宽度和水力局部调节，沟道入口安装的简单的隔板“门”可以进行流量微调。卡鲁塞尔2000系统特有的水力设计，代替了常规系统中所必需的内回流泵和管道，仅需在缺氧区安装一套低能耗的搅拌机。该工艺对N

20、H3-N的降解率可达到95%，P的去除率达到75%以上。该工艺程式上属A/A/O工艺。由于采用了新型倒伞型曝气机供氧，因此，其有效水深达到4.8米，减少了占地面积，但设备利用率高，能耗仍然偏高。（4）A/A/O微曝氧化沟除磷脱氮工艺A/A/O微曝氧化沟工艺是通过改变氧化沟的曝气方式而产生的，自该工艺首次在肇庆市污水处理厂运用即取得巨大成功，至今在省内外已有约40余座污水处理厂采用该工艺建设成运行。A/A/O微曝氧化沟工艺流程简图如下：A/A/O微曝氧化沟工艺流程简图A/A/O微曝氧化沟工艺是在氧化沟基础上，引入了微孔曝气，同时曝气头布置方式上做了改进，从而使总氧转移量增大，有效地解决了提高氧利

21、用率并降低能耗问题。此外，在氧化沟的推流方式上，由于采用潜水推进器，由叶轮产生的水流推动直接作用到水中，被推动的水流由下层向上层传递，而不象表曝用转刷或倒伞型曝气机将水流从上向下层传递，而大部分的动能变成热能散失入空中。因而采用潜水推进器减少了能量消耗，从一般的表曝形式推流所需的能耗58w/吨水降至12w/吨水。4.2.3.2按时间分割的间歇式活性污泥法序批式活性污泥法，又称间歇式活性污泥法，近几年来已发展成多种改良型，主要有：传统SBR、ICEAS、CAST、Unitank、MSBR工艺等。4.2.3.2.1 传统SBR工艺：其反应是在同一容器中进行。在同一容器中进水时形成厌氧(此时不曝气)

22、、缺氧，而后停止进水，开始曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀，再通过滗水器出水，完成一个程序。这种方法与以空间进行分割的连续流系统有所不同，它不需要回流污泥，也无专门的厌氧区、缺氧区、好氧区，而是在同一容器中，分时段进行搅拌、曝气、沉淀，形成厌氧、缺氧、好氧、沉淀过程。传统SBR工艺，总容积利用率低，一般小于50，因此适用于较小污水量场合。4.2.3.2.2 ICEAS及CAST工艺：ICEAS、CAST工艺即连续进水、间歇操作运转的活性污泥法。与传统SBR法不同之处在于通过设置多座池子，尽管单座池子为间歇操作运行，但使整个过程达到连续进水、连续出水。其进水、反应、沉淀、出水和待机

23、在一座池子中完成，常用四座池子组成一组，轮流运转，一池一池的间歇处理。ICEAS及CAST工艺虽有它的优点，可在一组池中完成脱氮、去除BOD5全过程，但每座池子都需安装曝气设备、用于沉淀的滗水器及控制系统，间歇排水，水头损失大，设备的闲置率较高、利用率低，投资大，要求自动化程度高。目前，国内昆明第三污水处理厂采用了ICEAS工艺，设计规模为15万m3/d，已建成投入运行。4.2.3.2.3 Unitank工艺交替式生物处理池工艺是结合传统活性污泥法和SBR法的特点形成的一种活性污泥处理工艺，其池型为矩形，运行方式类似于三沟式氧化沟。与传统活性污泥法相比，省去了回流污泥系统及沉淀设备，从而降低了

24、投资；同时运行周期和运行时序可根据进水水质情况和出水要求进行调整，运转比较灵活，在一定范围内具有较强的竞争力。下面对该工艺进行简要介绍。l 基本构造交替式生物处理池的外形是一矩形池，里面被分隔成三个相等的矩形单元池(A、B、C池)，相邻的单元池之间以开孔的公共墙连通，如下图所示。在三个单元池内均配有曝气扩散装置。其中外侧的两池具有曝气和沉淀双重功能，两池上还设有固定出水堰及剩余污泥排放口。中间池始终作为曝气池使用。进入系统的污水，通过进水闸的控制可分时序分别进入三个池子中的任意一池，采用连续进水，周期交替运行方式。l 运行方式交替式生物处理池工艺主要有两种运行方式，即单级好氧与脱氮除磷系统。单

25、级好氧工艺的每个运行周期包括两个主体运行阶段，这两个阶段的运行过程完全相同，相互对称，它们之间通过过渡段进行衔接，因而不需要设单独的沉淀池及污泥回流系统。 交替式生物处理池工艺示意图好氧交替式生物处理池的运行过程通过对系统进行灵活的时间和空间控制，适当地增大水力停留时间，可以实现污水的脱氮除磷。其运行机理如图所示。脱氮除磷交替式生物处理池的运行过程第一个主体运行阶段，污水交替进入A池和B池，在A池进行缺氧搅拌，以污水中的有机物作为电子供体，将前一个运行阶段的硝态氮通过兼性菌的反硝化作用实现脱氮，并释放上一阶段运行时沉淀的污泥中的磷。B池在曝气运行时，完成有机物去除、硝化及过量吸收磷的过程；在进

26、水并搅拌时，进行反硝化脱氮，并将污泥向右推进。C池作为沉淀池进行泥水分离，上清液溢流排出，含磷污泥的一部分作为剩余污泥排除。在过渡阶段，污水只进入B池，使A池中尽可能完成硝化反应。其后A池停止曝气，作为沉淀池。然后进入第二个主体运行阶段，污水由右向左流，运行过程相同。从以上对该种工艺运行过程的描述可见，该工艺的主要特征是：l 通过在沉淀末期和曝气期中间加入非曝气搅拌期，形成缺氧和厌氧状态，达到脱氮除磷目的。l 由于该工艺为三池交替运行工作，没有独立的厌氧、缺氧、好氧区，在非曝气搅拌阶段，水中大量的硝酸盐会消耗溶解性BOD，降低BOD/P有效比值，同时进水中的溶解性BOD被大比例稀释，与活性污泥

27、的比例很低，除磷菌摄取BOD量少，在厌氧阶段释放磷不充分，因此除磷效果不稳定，并且难以控制。l 在对应于该工艺控制灵活优点的同时，也存在一些问题。由于该工艺各阶段转换次数多，对控制系统的可靠性程度要求高，尤其当处理水量过大时，工艺的复杂程度大幅度增加，其控制程度将成倍增加；l 在大型污水处理厂中运用时，由于每格池池容较大，有效水深较深，对沉淀工艺和技术有较高要求，为了改善沉淀条件，常常需要增加斜板(管)，这样增加了设备及维修工作量。目前，澳门凼仔污水处理厂采用了该工艺，处理效果良好，但该厂不要求除磷。广州及佛山个别污水处理采用该工艺，但生物脱氮除磷较差。4.2.3.2.4 MSBR法MSBR法

28、是一种改良型序批式活性污泥法，是八十年代后期发展起来的技术，目前专利技术归美国芝加哥附近的Aqua Aerobic System，Inc所有。其实质是A/A/O系统后接SBR，具有A/A/O生物除磷脱氮效果好和SBR的一体化、流程简洁、不需二沉池、占地面积小和控制灵活等特点。缺点是需要污泥回流和混合液回流，所需潜污泵较多，总容积利用率仅为73%。MSBR工艺流程简图4.2.3.3 生物膜法（1）生物膜法主要是以曝气生物滤池(BAF)为代表的一类污水处理技术。此工艺中一般包括有絮凝沉淀池及生物曝气滤池两部分主要构筑物。生物曝气滤池（BAF）是80年代开发研究的新型微生物附着型污水处理工艺。生物曝

29、气滤池的构造及运行方式与给水的普通快滤池相似，它是一种具有活性污泥法特点的生物膜法处理构筑物，池内放置直径为几个毫米的蓬松滤料作为生物群支撑介质，通过设在池底的配气系统曝气，微生物在支撑介质上生长。净化污水除主要依靠填料上的生物膜外，滤池中尚存在一定浓度类似活性污泥的悬浮生物量，对污水也有一定降解作用。水流采用水气复合上升流程，定期进行反冲洗。作为附着生物载体的滤池填料本身粒径小、比表面积大，因此容积负荷可以很高，反应器容积可大大缩小。同时填料本身可截留SS，因此生物曝气滤池可同时完成生物处理与固液分离。如选择较小的填料粒径和相对较低的滤速，固液分离效果要优于沉淀法，可接近普通快滤池的过滤效果

30、。当有脱氮要求时，一般需采用两段生物曝气滤池，通过控制供氧使生物膜上的优势菌种分别为好氧菌和硝化菌，从而达到除碳及脱氮目的。污水通过这两段生物滤池的处理，可达深度处理（中水）水质要求（大肠菌指标除外）。污水中磷的去除主要是通过SS的沉淀及拦截、分解，因此在生物曝气滤池前一般需投加化学絮凝剂，在去除绝大部分悬浮物及有机污染物的同时，达到对磷的去除。絮凝沉淀池是带有污泥循环的高效沉淀池，设置目的主要在于防止污水中过高浓度的悬浮物堵塞后续的滤池。沉淀池前部是污水与混凝剂（如三氯化铁）反应区，其后是污水与絮凝剂（阴离子高分子聚合物）的反应絮凝区，再后是斜板沉淀区。斜板沉淀区下部为污泥浓缩区，絮凝沉淀后

31、的污泥在此浓缩后含水率可降至96以下。一小部分絮凝沉淀后的污泥返回到前部的絮凝区以改善絮凝和沉淀效果。投加化学絮凝剂后进水中大部分SS获得沉淀、浓缩。生物曝气滤池反冲洗废水亦送入沉淀池中进行处理。（2） 生物滤池的主要优点及缺点（a）主要优点：l 占地面积小，基建投资省。曝气生物滤池之后不设二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投资。此外，由于采用的滤料粒径较小，比表面积大，生物量高，再加上反冲洗可有效更新生物膜，保持生物膜的高活性，这样就可在短的时间内对污水进行快速净化。曝气生物滤池水力负荷、容积负荷大大高于传统污水处理工艺，停留时间短(每级0.50.66h)，因此所需生物处理面积和体积都很小

32、，节约了占地和投资。l 出水水质高。在BAF中，由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低，一般不超过10mg/L；(b) 主要缺点：l 曝气生物滤池对进水的SS要求较高。为使之在较短的水力停留时间内处理较高的有机负荷并具有截留SS的功能，曝气生物滤池采用的填料粒径一般都比较小。如果进水的SS较高，会使滤池在很短的时间内达到设计的水头损失发生堵塞，这样就必然导致频繁的反冲洗，增加了运行费用与管理的不便。根据国外的运行经验，进水的SS一般不超过100mg/L，最好控制在60mg/L以下。这样就对曝气生物滤池前的处理工艺提出了较高的要求。l 采用曝气生物滤池，水头损失较大，水的总

33、提升高度大。曝气生物滤池虽具有截留SS，代替二沉池的功能，但同时伴随着的是其水头损失较大。一般来说，水头损失根据具体情况，每一级为12m，这样就在整体上加大了水的总提升高度。l 采用曝气生物滤池工艺，在反冲洗操作中，短时间内水力负荷较大，反冲出水直接回流入初沉池会对初沉池造成较大的冲击负荷。因此该工艺虽节约了二沉池，但需一污泥缓冲池，反冲出水一般先流入污泥缓冲池，尔后缓慢回流入初沉池，以减轻对初沉池的冲击负荷。l 由于滤池单池尺寸的限制，池数又不可能太多，因此该工艺尤适合于中小水量的污水处理厂。当用于大型污水处理厂时，由于化学絮凝剂的投加量较大，运转费用会比较高。污泥产量增多，而且由于含有大量

34、化学污泥，增加了污泥处理系统的难度和负担。我国现在投入运行的大连某污水处理厂采用BAF工艺 (12万m3/d)的运行费用超过0.7元/m3，处理后的污水直接排入深海。广东南海平洲及江门丰乐等污水处理厂采用该工艺，虽然获得成功的运用，但处理费用高、维护比较困难。4.2.4 污水处理工艺方案比较与选择通过对上述各种工艺的分析，并结合本工程规模较小,用地并非十分紧张,出水水质（特别是除磷脱氮）要求高,污泥必须稳定的特点,如果采用按时间分割的间歇式活性污泥法中的SBR法、ICEAS法、CAST法,利用其集进水、曝气、沉淀、出水多种功能于一体的特点，可以使平面布置紧凑，在用地方面具有一定优势。但其设备利

35、用率低、管理复杂，自动化程度要求高，除磷脱氮功能较差。近几年来，结合传统活性污泥法和SBR法的特点又开发了MSBR、Unitank等工艺，其中MSBR即是A/A/O法后加SBR法，虽然具有了很好除磷脱氮功能，但同样克服不了SBR的其它缺点。Unitank工艺，其池型为矩形，运行方式类似于三沟式氧化沟。在用地方面有一定优势，但从前述分析来看，Unitank工艺存在除磷效果不稳定等缺陷，难以保障污水处理厂除磷达标的要求。本工程工艺可靠性要求非常高，从而使该工艺的复杂程度大幅度增加，其控制量将成倍增加。采用BAF工艺虽然在用地方面优势较大，但从前面章节的分析来看，同样存在如下突出缺点：BAF对进水的

36、SS要求较高。根据国外的运行经验，进水的SS一般不超过100mg/L，最好控制在60mg/L以下。而本工程设计进水SS为150mg/L，这样就对曝气生物滤池的前处理工艺提出了更高的要求。由于本工程除磷要求高，而BAF工艺生物除磷效果差，化学絮凝剂的投加量就显得尤为突出，不但导致运转费用升高，而且导致污泥产量增多，并且含有大量化学污泥，不利于污泥的后续处置。这样一来，采用BAF工艺虽然能节省用地，但增加了污泥处理系统的难度和负担。BAF工艺中设备种类、数量较多，管线布置比较复杂，投资比较高，对设备及自控系统可靠性、技术水平、维护管理水平的要求都比较高。在运转过程中若管理不善，容易发生滤池堵塞情况

37、，从而影响出水水质。因此，单纯从污水处理厂用地情况来说，BAF工艺具有一定优势，但其运行费用高，操作管理相对繁杂，不利于污泥的后续处置。显然BAF工艺不适合本工程。上述任何缺点都会给管理者带来不便。按空间分割的连续流活性污泥法，虽然较BAF，Unitank工艺占地稍大，但运行管理经验成熟，出水稳定可靠，运行费用低。适用于本项工程。根据本工程进出水水质要求及用地情况，选A/A/O微曝氧化沟工艺和CASS工艺进行比较，从而推荐一个适合本工程的最佳方案。下面通过具体的工艺对比对A/A/O微曝氧化沟工艺、CASS工艺以及传统A/A/O工艺来作进一步的说明:表43 污水处理各方案技术经济优缺点比较表序号

38、类项评比项目内容（一）传统A/A/O工艺（二）CASS工艺(三)氧化沟工艺一技术可行性1技术适用情况应用的广泛性，对水质、水是和规模的适应程度国内外使用较多，适合各种规模，水质变化的适应性较强；COD、BOD去除率好、具有较好的除磷脱氮效果。国内外运行经验丰富，适合各种规模，水质变化适应性稍差，对COD、BOD去除率好、除磷效果相对较差。应用广泛，适于不同的规模、进水浓度及出水水质的要求，关键技术需引进； COD、BOD去除率好、具有较好的除磷脱氮效果。二水质目标1出水水质满足排放的标准和工业回用性的保证程度出水水质好，达标稳定，回用性较好达标稳定，易进行回用性处理达标稳定，易进行回用性处理2

39、外界条件适应性气温、水温、营养物、水质水量等对出水水质的影响出水水质稳定，对外界条件变化适应性最好，水深大，保温好，可用于寒冷地区出水水质稳定，对外界条件变化的适应性好一般，可用于寒冷地区出水水质稳定，对外界条件变化的适应性好，可用于寒冷地区三费用指标（万元）1基建总投资污水、污泥处理等一资性投资一般最少少2经营成本一般少最少四工程实施1施工难易施工难易及建设进度施工简单，模块化，易分期建设施工难度一般，不易分期建设施工简单，模块化，易分期建设五环境影响1对周围环境影响噪音、臭味噪音一般，臭味一般噪音一般，臭味大噪音较小，臭味一般2污泥的影响污泥产泥是大小少一般最少六物能消耗1电耗仅指动力消耗

40、较大最大最低2药耗化学除磷药剂投加量一般较多最少3占地生产区占地大小大小较大七运行管理条件1运转操作操作单元多少和方便性较少、简单多、复杂少、简单2维修管理维修工作和难易程度维修量少设备多，维修量多设备少，维修量少八排序321综上所述，A/A/O微曝氧化沟工艺在本工程中具有更多的优势， 因此，本工程推荐“A/A/O微曝氧化沟工艺”作为污水处理工艺。该工艺具有如下特点：l A/A/O微曝氧化沟采用深水微孔曝气和水下推流相结合的微曝系统，充氧能力高，保证氧化沟出口处污水含氧浓度不小于12mg/L，保持活性污泥良好的净化功能；充分利用氧化沟水力学特性，混合搅拌充分，完全能维持沟内混合液流速在0.3米

41、/秒，防止污泥沉降，使污泥与原水充分混合，彻底进行碳化、硝化反应。l A/A/O微曝氧化沟工艺运行效果稳定、管理方便。因设置了前置厌氧池，可以取得很好的除磷效果。该工艺不但能稳定达到除磷脱氮要求，而且符合广东省中小型城镇污水处理厂的工艺选择原则。l 采用此工艺可以不设初沉池，同时氧化沟采用微孔曝气方式，水深可达5m以上，其结果使氧化沟的占地面积相应减少，因而减少了污水厂总占地面积，此外通过结合污泥处理的优化设计,该工艺完全能满足现有用地要求。l 氧化沟综合能耗的80%为曝气装置的电耗，A/A/O微曝氧化沟工艺改变了曝气方式，由表曝改进为微曝，提高了供氧能力，显著降低曝气能耗。较一般氧化沟综合能

42、耗降低30%，运行费用可节约20%。l A/A/O微曝氧化沟工艺整体上达到国际先进水平，有更广泛的应用前景，可以取得显著的环境、经济和社会效益。非常符合本工程要求工艺选择具有先进性的特点。A/A/O微曝氧化沟工艺已经取得国家专利（专利号：ZL00227846.4），并被广东省列为“科技创新百项工程”之一（项目编号：2KB06605S），最近还荣获2006年国家环保总局科技进步二等奖、2006年广东省科技一等奖。4.3.污泥处理处置工艺的选择4.3.1.污泥处理工艺的选择原则在城镇污水处理过程中必然产生大量含水率很高的污泥。它具有容积大、不稳定、易腐败、有恶臭的特点，若不加处理，任意排放，会引起

43、严重的二次污染。因此污泥的处理和处置是十分重要的。污泥处理与处置的要求主要有如下几个方面：l 尽量降低污泥含水率，减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用；l 通过处理使污泥稳定化、卫生化。污泥中含有大量有机物和医学上危险的病原菌，必须使含有病原菌同时又散发出恶臭的腐化物质数量减少和分解稳定，从而避免产生二次污染；l 在适当的条件和规模下考虑综合处置、能源及物质的回收利用。 4.3.2.污泥处理处置的方法为达到上述要求，经常单独或综合使用的方法有：浓缩、厌氧消化、好氧消化、好氧堆肥、机械脱水、人工加热干化、焚烧等。这些方法综合使用形成了现在被应用于工程中的典型的污泥处理工艺流程

44、：出厂污泥浓缩污泥消化污泥脱水污泥处置污泥(1) 污泥厌氧消化工艺，工艺流程框图如下图所示：出厂污泥浓缩污泥消化污泥脱水污泥处置污泥(2) 污泥好氧消化工艺，工艺流程框图如下图所示：(3) 污泥好氧堆肥工艺，工艺流程框图如下图所示：出厂污泥污泥浓缩污泥脱水污泥发酵筛分干燥纸张树枝等(4) 污泥焚烧工艺，工艺流程框图如下图所示：污泥浓缩污泥脱水焚烧污泥燃料(5) 污泥干化造粒工艺，工艺流程框图如下图所示：出厂污泥污泥浓缩污泥脱水干化造粒冷却以上这些污泥处理处置工艺，区别主要在于选用了不同的污泥稳定技术。下面针对这几种不同的污泥稳定技术，结合本工程的实际情况，从技术、占地、投资等方面进行分析、比较

45、，最终确定本工程拟选用的污泥处理处置工艺方案。4.3.3.污泥处理处置适用工艺分析4.3.3.1.厌氧消化(1) 污泥厌氧消化工艺特点厌氧消化是在无氧条件下依靠各种兼性菌和厌氧菌的共同作用，使污泥中有机物分解的厌氧生化反应，是一个极其复杂的过程。一般可分为酸性发酵阶段和碱性发酵阶段，酸性发酵阶段又可以分为水解阶段和产酸阶段，碱性发酵阶段可以分为酸性衰退阶段（产乙酸阶段）和产甲烷阶段。厌氧分解过程中产生大量气体，主要成分为甲烷和二氧化碳以及少量的硫化氢等。按照消化温度的不同，消化常分为三类：高温消化、中温消化和常温消化。高温消化温度可在5056之间，常采用55。高温消化的有机物分解率和沼气产量会

46、略高于中温消化，但需要增加很多热量，一般认为得不偿失，实际中采用不多。常温消化一般不需加热，不控制消化温度，因而消化温度处于波动状态，常在1525之间。常温消化要达到一定的消化效果需要很长的停留时间，池容将很大，因此实际中也很少采用。中温消化的温度可在2938，一般采用35，因为此种工况下污泥消化完全的耗时最短，污泥停留时间一般采用20天左右。厌氧消化基本上能实现污泥处置的目的，是目前应用较广的污泥稳定化处置方式，在发达国家广泛采用。污泥厌氧消化的优点是：l 污泥厌氧消化能达到较高的稳定程度。l 由于消化过程中不需供氧，相对好氧稳定工艺而言耗能少，同时又产生沼气能源，因此是一种能效较高的处理技

47、术。l 厌氧消化对营养物的要求较低，最佳碳氮比（C/N值）范围为1216，远低于好氧堆肥的要求。污泥厌氧消化由于生物处理过程的进展速率缓慢，要求较长的污泥泥龄。加之污泥处理系统包含污泥浓缩、机械脱水、沼气储存利用、沼气搅拌、污泥热交换等一系列子系统，致使处理工艺复杂，投资较高，占地面积大，运营管理要求较高。(2)本工程污泥处理处置采用厌氧消化工艺适用性分析根据城市污水处理及污染防治技术政策（建城2000124号）中要求，日处理能力在10万吨以上的污水二级处理设施产生的污泥，宜采用厌氧消化工艺进行处理，产生的沼气应综合利用。本工程设计规模为1.0万吨/日，采用厌氧消化工艺投资过高，不够经济。4.

48、3.3.2.好氧消化(1) 污泥好氧消化工艺特点污泥的好氧消化即污泥的好氧生物处理是在延时曝气活性污泥法的基础上发展起来的，是通过好氧氧化作用使污泥中以胶体或溶解状态存在的有机污染物矿化的过程，在此过程中，几乎是使大部分污泥处于内源呼吸期的状态下实现的。好氧处理需供应足够的氧，保证污泥中溶解氧浓度保持在12mg/l以上，并有足够的搅拌使泥中颗粒保持悬浮状态。污泥含水率需大于95%左右，否则难以将污泥搅拌起来。与厌氧消化相比，好氧消化的主要特点是：消化温度相同时，所需时间较短，有机物去除率高，生活污水产生的污泥在15时经20天左右，挥发性固体能降低4050%。好氧消化具有的优点是：l 整个反应过

49、程一般不需加热。l 好氧消化无臭气，设备费较低，运行比较方便。但是好氧消化工艺需要供应空气，动力费用较高，不能回收能源，而且无法有效地杀死污泥中的寄生虫卵和病原菌，最终脱水后的污泥从卫生角度尚不能供农业或园林适用。(2) 本工程污泥处理处置采用好氧消化工艺适用性分析污泥好氧消化工艺由于具有运行费用高、占地大、灭菌效果较差的缺点，因此不适合本工程。4.3.3.3.污泥焚烧污泥焚烧处置的优势在于可以迅速和较大程度地使污泥达到减量化。城市污泥中含有大量地有机物和一定量地纤维素木质素，掺入适量的引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加物即可进行焚烧处理。但这种处置方式的弊端在于，污泥必须保证在比较低的含水

50、率，而城市污泥即使经脱水后含水率仍然比较高，为7580%左右。这样的污泥在进行焚烧处理时，需要加入大量的燃料辅助燃烧，而且容易产生大量二噁英，同时污泥中的重金属也会随着烟尘扩散出来，对环境造成二次污染。目前的各种污泥处置方式中，焚烧工艺的投资及运行费用最高，而且运行管理难度较大。本工程按照一期1.0万m3/d的规模核算每天污泥产量只有不到1.36吨的量（干固），采用焚烧处理工艺很不经济。4.3.3.4 污泥干化造粒污泥干化属于热处理工艺，是通过加热污泥，蒸发污泥中的水分，使之完全干化的过程。系统通过用热气直接或间接对脱水污泥进行加热，使污泥含水率降至10%以下，这时污泥体积大大减小，同时有效地

51、灭绝污泥中的致病菌。通过造粒设备生产出来的污泥产品成颗粒状，更加方便运输和储存。由于处理过程中只是将污泥中的水分蒸发出来，污泥制成品中有机物含量高，营养分充足，可应用于园林绿化或农业。这种工艺的具体运行过程对于不同的设备会有一定差别。其中一种比较典型的运转流程如图所示。脱水后的污泥通过污泥泵或螺旋输送机输送至涂层机，在涂层机中，再循环的干污泥颗粒与送入的脱水污泥混合后，进入颗粒造粒机进行干燥。干燥后的颗粒离开干燥机后由斗式提升机向上送至分离料斗。一部分被分离出来的颗粒再循环回涂层机，同时剩余颗粒进一步冷却后进入颗粒储料仓等待外运。经过上述工序后，污泥颗粒的干性成分可以达到95%90%，颗粒平均

52、粒度为15mm，致病菌基本上被杀灭，无需后处理就可以利用。这种工艺占地面积小，污泥的减容效果非常明显，而且由于处理过程是在封闭的设备中进行，对环境的影响比较小。但这种工艺投资及能耗均比较高，与其他几种污泥处理工艺相比，仅次于污泥焚烧。因此，无论是从一次性投资或运行费用方面而言，该工艺不适宜用于本工程。4.3.3.5.污泥好氧堆肥 (1) 污泥好氧堆肥工艺特点城镇污水处理厂的污泥中含有大量促进植物和农作物生长的氮、磷、钾等营养成分，肥效较好，经过堆肥处理可以达到稳定化、无害化及资源化的目的。堆肥是一个由嗜温菌、嗜热菌对有机物进行好氧分解的稳定过程，其特点是自身可以产生一定的热量，并且高温持续时间

53、长，不需外加热源，即可达到无害化，而且基建费用较低。堆肥一般可以分为发热、高温消毒和腐熟成品三个阶段。堆肥初期，在自然或强制通风情况下，温度逐渐上升，嗜温菌迅速成长，大量繁殖，在微生物降解有机物过程中，产生一部分热能，使温升加快，从发热阶段进入高温降解阶段。当温度升高至55以上时，污泥中的寄生虫卵和病原微生物绝大部分已被杀灭，嗜温菌受抑制，嗜热菌开始活跃，污泥中的有机物进一步分解形成腐殖质，需氧量逐渐减少，温度持续下降，稳定在40左右时，堆肥即已基本稳定。经过一些后处理如干燥、筛分、熟化，就可成为成品肥料。好氧堆肥的控制因素包括含水率、C/N比、通风量、PH值等。含水率应控制在55%以下，最高

54、不宜超过60%，否则会影响升温。C/N比则以控制在2540较为理想。PH需调整到78.5范围，否则应投加适量生石灰粉进行调整。(2)本工程污泥处理处置采用好氧堆肥工艺适用性分析目前比较常用的污泥好氧堆肥工艺流程如下图所示：现在较先进的好氧堆肥工艺采用的是滚筒发酵仓二次动态堆肥工艺。该工艺将污泥好氧堆肥处理分成两个步骤，首先是快速发酵，在快速生物滚筒发酵仓中进行，堆肥物料随着滚筒的转动而上下翻动，逐渐向滚筒尾部移动，控制系统通过调节温度、供气量和含水率等参数，使好氧微生物保持在最佳活动范围，使污泥内部的有机物加速分解，并且充分地消毒杀菌。堆肥物料在滚筒发酵仓中的停留时间为11.5天。滚筒发酵仓的

55、直径一般为24米。经快速发酵后的污泥随后进入好氧堆肥仓，做进一步的生物降解，时间需要23周。污泥好氧堆肥主要根据供气和通风要求成堆，一般堆长不限，堆高一般不高于2米，堆宽与所选的翻堆设备相配合，下堆宽一般为3米左右。在污泥处理过程中完成一次堆肥阶段快速发酵阶段，则有机物分解可以完成整个好氧堆肥过程的约5060，寄生虫卵和病原微生物绝大部分已被杀灭，从卫生角度已满足最终使用要求。参照肇庆污水处理厂工程及中山污水处理厂的污泥处置方式，通过外运污泥与其它复合肥厂家联合，采用好氧堆肥工艺，将污泥综合处理加工成复合肥，不但在污泥处理稳定化、无害化、资源化等方面看具有优势，而且可大大降低处理厂的污泥处理费用，可见，污泥好氧堆肥工艺适宜本工程。4.3.4.污泥处理处置推荐工艺通过以上对各种常用的污泥处理处置工艺特点的分析，本工程中污泥处理工艺推荐采用好氧堆肥工艺。在条件不许可的情况下，推荐采用外运卫生填埋。4.4.消毒出水工艺选择二沉池上清液除大肠