纯干货|城镇污水处理工艺如何选择

污水处理工艺主要包括三大类：1、物化法，2、活性污泥法，3、生物膜法。其中，物化法包括加药澄清、活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法等;活性污泥法包括氧化沟、A2/O、SBR、AB法等;生物膜法包括曝气生物滤池、生物转盘、接触氧化池、生物流化床等工艺。因MBR属于生化与膜法的结合，相当于提标或者替代二沉池的一种手段或者工艺，本文不再叙述，仅做生化部分的介绍。下面主要介绍目前国内城镇污水处理较常见的几种污水处理工艺。

一、氧化沟工艺

1、工艺简介

氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。

氧化沟利用连续环式反应池作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。

氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。

2、工艺优点

①循环流量大，使进水达到快速混合稀释，具有很强的抗冲击负荷能力。同时，由于氧化沟负荷低，一般是在延时曝气条件下运行，水和固体停留时间长，固体总量大，因而对冲击负荷也有较强的缓冲作用;

②运行中水力条件好，不会产生污泥沉积，因而使出水水质稳定;

③由于表曝型氧化沟采用倒伞型表面曝气机，它的支承方式为浮轴式，机械受力比较合理，因此具有使用寿命长、易于维修管理、能长期稳定运行等特点。采用倒伞型表明曝气机，供氧能力大，设备数量少，日常维护工作量极小，且对运行管理人员没有特殊要求;

④可以通过改变曝气机的工作数量、转速调整其供氧氧能力和可节省电耗;

⑤该工艺由于泥龄长，污泥在氧化沟中趋于相对稳定，不需要消化。

⑥该工艺流程简单，构筑物少，控制管理较方便。

3、工艺缺点

①池深浅，占地面积相对较大，基建投资较大，使得工程造价和征地费用增加;

②存在污泥膨胀问题;

③存在泡沫问题;

④存在污泥上浮问题;

⑤需要设置单独的二沉池和污泥回流系统。

4、适用范围

广泛应用于大、中、小城市。

二、A2/O工艺

1、工艺简介

A2/O是一种有效的除磷脱氮工艺，是一种深度二级处理工艺，是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合，生物池通过曝气装置、推进器(厌氧段和缺氧段)及回流渠道的布置分成厌氧段、缺氧段、好氧段。A2/O生物除磷脱氮系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌组成。在除磷方面利用聚磷菌的好氧聚磷，厌氧释磷起到除磷效果，脱氮方面在好氧阶段硝化，厌氧阶段反硝化起到脱氮的作用。

2、工艺优点

①除磷脱氮效果明显，工艺比较成熟、运行可靠;

②总的水力停留时间少于其他同类工艺;

③有效控制污泥膨胀;

④污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效;

⑤运行中勿需投药，两个A断只用轻缓搅拌，并不增加溶解氧浓度，运行费用低。

3、工艺缺点

①流程复杂、构筑物多、占地较大、造价较高;

②脱氮、除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高;

③用于中小型污水处理厂费用偏高;

④沼气回收利用经济效益差;

⑤对运行工况的控制需要管理人员具有较高的专业知识及经验。

4、适用范围

大中型污水处理厂

三、SBR工艺

1、工艺简介

SBR也称为序批式活性污泥法，是普通活性污泥法的改良。SBR工艺的过程是按时序来运行的，由进水、反应、沉淀、滗水和闲置五个过程组成，从污水流入开始到闲置时间结束算做一个周期。在一个周期内所有上述过程都在一个设有曝气系统或搅拌装置的反应池内依次进行，这种操作周期周而复始反复进行达到不断进行污水处理和生化降解的目的。

SBR在运行过程中，各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质、出水质量与运行功能要求等灵活变化。

2、工艺优点

①理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好;

②运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好;

③耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击;

④工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活;处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理;

⑤能有效控制活性污泥膨胀;

⑥SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于扩建和改造;

⑦具有良好的脱氮除磷效果;

⑧工艺流程简单、占地面积省、造价低。

四、CASS工艺

1、工艺简介

CASS生物处理法是周期循环活性污泥法的简称，又称为循环活性污泥工艺，是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水，间歇排水。CASS池分预反应区和主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀;随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。

2、工艺优点

①无需设初沉池及二沉池，占地面积小(比传统活性污泥工艺节省20%～35%建设面积)，基建费用低(比传统活性污泥工艺节省10%～25%);

②曝气为间歇式，下一周期开始曝气时，氧的浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运行费用可节省10%～25%;

③在沉淀阶段，整个反应区起沉淀池的作用，表面负荷低，沉淀效果好;

④运行灵活，抗冲击负荷能力强，出水稳定，每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3;

⑤使用范围广，适合分期建设，对资金不足的地区更占优势;

⑥反应池除COD同时，兼具脱氮除磷作用，效果良好;

⑦反应池内存在较大的浓度梯度，且好氧、厌氧交替进行，能有效的抑制污泥膨胀;

⑧污泥泥齢在20～35天，污泥稳定性好，脱水性能好，产生剩余污泥量少。

3.工艺缺点

①间歇周期运行，对自控要求较高;

②变水位运行，电耗增大;

③容积利用率较低;

④污泥稳定性不如厌氧硝化好;

⑤生物的脱氮效果很难提高;

⑥进水阀门/启闭机及曝气阀门频繁开启，质量要求较高。

五、曝气生物滤池

1、工艺简介

曝气生物滤池(biologicalaeratedfilter，BAF)是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上，借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新工艺，最初用于污水的三级处理，后发展成直接用于二级处理。

曝气生物滤池是普通生物滤池的一种变形形式，也可看成是生物接触氧化法的一种特殊形式。即在生物反应器内装填高比表面积的颗粒填料，以提供微生物膜生长的载体，并根据污水流向不同分为下向流或上向流。污水由上向下或由下向上流过滤料层，在滤料层下部鼓风曝气，使空气与污水逆向或同向接触，使污水中的有机物与填料表面生物膜通过生化反应得到降解，填料同时起到物理过滤作用。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

2、工艺优点

①曝气生物滤池同时具有生物氧化降解和过滤的作用，因而可获得很高的出水水质，可达到回用水水质标准。

②占地面积小，基建投资省。曝气生物滤池占地面积仅为常规工艺的1/10—1/5。池容较小，基建投资比常规工艺节省至少20-30%。

③运行费用低。曝气生物滤池工艺氧的传输利用效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。

④抗冲击负荷能力强，耐低温。运行经验表明，曝气生物滤池可在正常负荷2-3倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。

⑤易挂膜，启动快。曝气生物滤池在水温15℃左右，2至3周即可完成挂膜过程。

⑥曝气生物滤池采用模块化结构，便于后期改、扩建，仅需并列增加滤池数即可，不影响已有的工艺运行。

⑦采用自动化控制，易于管理。同时由于其本身的结构并不复杂，因而也无需

⑧庞杂的自控设备，更无需大量的人员技术培训。

⑨产生臭气较少、环境质量高。

3、适用范围

曝气生物滤池的应用范围较为广泛，其在水深度处理、微污染源水处理、难降解有机物处理、低温污水的硝化、低温微污染水处理中都有很好的功能。

六、IBR工艺

1、工艺简介

IBR生物处理工艺是一种集厌氧、兼氧、好氧反应及沉淀于一体的连续进出水的周期循环活性污泥法。它同时兼具按空间分割的连续流活性污泥法及按时间进行分割的间歇性活性污泥法的优点，与按空间分割的连续流活性污泥法相比，省去了污泥回流的环节，因而节省运行能耗及减少处理设施及投资;与按时间分割的间歇流活性污泥法相比，具备连续进出水的特点，因而减少了处理设施容积及总的土建投资。

按该工艺设计的反应池利用设置于池底的三相分离器实现单池连续进、出水，间歇曝气。通过调节曝停比营造出污水在反应池中的多级A/A/O状态，使污水在反应池中处于最佳状态的脱N除P工况，以最大限度地去除N和P。在工艺运行过程中，曝停比可根据进水水质、水量、温度、季节的情况进行调节，从而实现最佳量曝气，系统节能的目的。

污水处理系统配置的集中自控系统可以根据原污水水质，灵活地控制IBR的运行模式，在保证出水水质的前提下，使工艺的能量消耗最小化。

2、工艺优点

①构筑物少，用地节省;

②机电设备少，能量消耗低、运行费用低;

③控制简单;

④运行无噪音污染;

七、人工湿地处理工艺

1、工艺简介

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。

2、工艺优点

①建造和运行费用便宜

②易于维护,技术含量低

③可进行有效可靠的废水处理

④可缓冲对水力和污染负荷的冲击

④可提供和间接提供效益,如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息、娱乐和教育。

3、工艺缺点

①占地面积大

②易受病虫害影响

③生物和水力复杂性加大了对其处理机制、工艺动力学和影响因素的认识理解，设计运行参数不精确，因此常由于设计不当使出水达不到设计要求或不能达标排放，有的人工湿地反而成了污染源。

④另外，据已有数据,当上下表面植物密度增大时,人工湿地系统处理效率提高,在达到其最优效率时,需2~3个生长周期，所以需建成几年后才达到完全稳定的运行。因此，目前人工湿地技术最大问题在于缺乏长期运行系统的详细资料。

八、工艺对比图

每一种工艺都有其优缺点，工艺的选择要因地制宜，还和当地的经济形势相关密切，现将几种常用的污水处理工艺进行多方面比较。

工艺性能对比图