1、城市污水處理的等級及處理程度城市污水處理的等級可分為：預處理、一級處理、一級強化處理、二級處理、二級強化處理和污水再生處理六個等級。我國城市污水處理在很長一段時間內，仍將以大幅度去除有機污染物的二級生物處理為主，并根據需要，發展以生物除磷為主的二級強化處理。我國室外排水設計規范(GBJ14-87)對城市污水一級處理和二級處理的處理效率提出了標準，可供采用。表1列出了污水處理廠處理效率的參考標準。污水處理廠的處理效率 表1資料來源處理效率備注一級處理二級處理SSBOD5SSBOD5上海某污水廠50249293二級處理：活性污泥法(19821984年運行資料)北京某中試廠50208092二級處理：

2、活性污泥法北京某污水廠9395二級處理：活性污泥法日本指標3040253565806585二級處理：生物過濾法80908595二級處理：活性污泥法我國規范4055203060906590二級處理：生物膜法70906595二級處理：活性污泥法一、城市污水的預處理 城市污水的預處理就去除污水中的污染物而言，可能由于數量不大而不被重視，但預處理對于污水處理廠的管理者來說則是至關重要的。國外曾有人對數十座城市污水處理廠進行調查，發現有半數以上的污水處理廠由于預處理存在問題而嚴重影響了后續處理設施的運行。城市污水的預處理主要包括污物攔截和沉砂，一般設置機械格柵除污機去除污水中的大塊懸浮物，沉砂則靠設置沉

3、砂池來去除污水中密度較大的無機顆粒，以保護后續處理設施的正常運行。它們是一種預防性和預備性處理設施，是任何污水處理工藝之前必不可少的處理設施。 (一)格柵在城市污水處理構筑物中，格柵的重要性日益被人們所認識。多年來的實踐證明， 格柵設計得是否切合實際，直接影響整個水處理設施的運行。例如有的污水處理廠，進水泵房的進水格柵被漂浮物堵塞，以至將格柵擠垮或擠壞，造成停泵斷水。還有的在進水泵房的管理中，常發生因原設計進水格柵間隙較小而導致清污困難，繼而進行改造，加大格柵間隙，一次不足，再來二次，最后，清污容易了，而水泵葉輪則經常堵塞。甚至有的管理者厭煩清污工作，打開格柵直接進水，雜物 進入泵體，葉片被切

4、斷的事故也發生過。也有格柵間隙太大，造成后續處理構筑物運行困難，如某污水處理廠格柵間隙20mm，運行中污水內的雜物(諸如尼龍條、玻璃瓶、塑料制品的碎片等)大量進入沉砂池、初沉池等后續處理構筑物，甚至流進最終沉淀池，嚴重影響構筑物的正常運行。 1.格柵的清污 格柵清污的勞動強度很大，加之人工清污有值班疏忽之虞，故一般設計都采用機械清污，而機械清污有定時自動清污及按格柵前后水位差自動清污之分。自動清污有許多優點，最重要的是可以提高格柵運行的安全度。有的工程考慮到機械清污動力很小，為了保證安全運行，令設備24小時全天候運行，使來水中的雜物隨來隨清，決不積壓。 也許，從整體來說，如此設計在目前實際生產

5、中是正確的。 2.格柵的間隙 按目前設計采用格柵柵條的間隙，可分三級: 細格柵的間隙為410Omm；中格柵的間隙為1525mm；粗格柵的間隙為400nmm以上。 以往設計中，河道取水泵站、城市排水泵站一般都采用中、粗格柵，從保護水泵來說，已經可以了。在污水處理廠的設計中，常采用中格柵，但從目前一些污水處理廠的運行中證明采用中格柵是不夠的。采用中格柵的同時，格柵間隙應大于2Omm，機械格柵的間距不宜過小，否則格柵間的和齒易被卡住。但是實際上格柵的間隙應根據水體的實際需要確定。因為以往的運行情況說明，水體中的漂浮物大至浮尸、樹木，小至尼龍線，想用一種格柵截獲各種漂浮物是不現實的。進水格柵應按處理要

6、求設置，必要時應設二道或三道格柵，以攔截不同的漂浮物。 3.格柵的設置方案 按格柵的細、中、粗三級來劃分，格柵的設置方案可組合成以下幾種。 (1)一道粗格柵 可用于水泵流道口徑較大的泵站，其進水來自漂浮物很少的河道或城市雨水泵站。此類格柵常采用人工清污。 (2)一道中格柵 可用于水泵流道口徑較小的泵站，或水泵流道口徑雖大但因河道漂浮物較多，泵站后續處理構筑物不容許有大量漂浮物的場所。此類格柵應采用機械清污。 (3)一道細格柵 可用于城市下游的污水處理廠進水泵房。污水經輸水管道的中途泵站，其大量漂浮物已經城市排水泵站及中途泵站的格柵攔截，污水流至處理廠時仍有大量細小漂浮物。設置細格柵的目的，在于

7、攔截污水中的大量浮渣，為污水處理廠的各類構筑物提供較好的運行條件。 此類格柵宜設在進水泵房的后面，這是因為細格柵的清污工作難度較大，把細格柵設在泵房的進水處則格柵在地面以下，清污難度增加，設備也不易維修。細格柵一般都必須機械清污。 (4)一道粗格柵和一道中格柵 對于河道漂浮物多的情況，除設一道中格柵，截污負荷太大的泵站應增設一道粗格柵，以便對不同的漂浮物“分而治之”。設置二道格柵，對運行管理來說是增加了管理點，但減輕了設備的負荷，對運行是有利的。尤其對采用自動控制的機械清污式格柵， 減輕清污負荷是保證格柵安全運行的關鍵，這一點已逐漸被人們所認識。 (5)一道中格柵和一道細格柵 對于需設置細格柵

8、的凈水廠或污水處理廠，增設中格柵可減輕細格柵的負荷。當將細格柵設在泵房出水渠上時，為保護水泵，在泵前進水池處設中格柵也是必要的。 1985年，天津市市政工程局在總結紀莊子污水處理廠運行經驗的基礎上，提出在新建的東郊污水處理廠設計中，要采用一中、一細兩道格柵，以便達到保護水泵、減輕格柵負荷、減少浮渣的目的，避免污泥中含大量雜物堵塞管道，為污水處理廠提供良好的運行條件。其中細格柵采用了運行可靠、便于管理的弧形格柵，根據弧形格柵的構造特點，將其設在泵房的出水渠上，可便于維修保養。由此看來，設置細格柵的益處已被人們所認識，引進鼓式細篩，提高污水的預處理標準的日子也即將到來。 (6)設置粗、中、細三道格

9、柵 此種設置方案目前國內還未見到，也未被設計人員所接受。但對于水體漂浮物多、沖擊負荷大、預處理要求高的水廠來說，把漂浮物截留在第一道關卡是個明智的措施。 總之，粗、中、細三種格柵的功能不同，型式眾多，其設置方案的具體內容，如設幾道格柵，設在泵前、泵后，人工清污還是機械清污，是自動控制還是人工控制，以及格柵的型式(如柵條式、鏈條式、弧條式、鼓式等)，機械清污方式更是多種多樣，這些都應結合當地安裝條件、供貨情況進行選擇。而利于運行、便于管理則是設計應首先考慮的決定因素。從目前已建成的城市污水處理廠的運行情況分析，細格柵的設置十分重要，當然，格柵如何設置取決于上游排水系統的情況以及處理廠內后續處理單

10、元的要求。如污水廠上游排水系統為合流制，處理廠內有大量易堵塞的設備和工藝管線時，那么最好粗、中、細格柵各設一道。北京高碑店污水處理廠設計采用一道柵距為l00mm的粗格柵和一道20mm的中格柵，從現在的運轉情況看，極有必要增設一道細格柵。 4.格柵的過柵流速和水頭損失 污水在柵前渠道內的流速一般控制在0.40.8m/s，經過格柵的流速一般控制在0.61.Om/s。過柵流速不能太大，否則將把本應攔截下來的軟性柵渣沖走。同時，過柵流速也不能太小，如果過柵流速低于0.6 m/s內，柵前渠道內的流速將有可能低于0.4m/s，污水中粒徑較大的砂粒將有可能在柵前渠道內沉積。污水過柵水頭損失與過柵流速有關，一

11、般在0.20.5m之間。如果過柵水頭損失即格柵前后水位差增大，說明污水過柵流速增大。此時，有可能是過柵水量增加，更有可能量格柵局部被堵死。如過柵水頭很小，說明過柵設計流速太低，有可能造成砂粒在柵前渠道內沉積。 寒冷地區的污水處理廠一般將格柵設在室內，并采取強制通風措施。格柵設在室外的處理廠，冬季要注意防凍。 (二)沉砂池 沉砂池是城市污水處理廠必不可少的處理設施，常設在進水泵房的后面，除砂的目的是為了避免砂粒對處理工藝和設備帶來的不利影響。砂粒進入初沉池內會使污泥刮板過度磨損，縮短更換周期；進入泥斗后將會干擾正常排泥或堵塞排泥管路；進入泥泵后將使污泥泵過度磨損，使其降低使用壽命。在污水跨越初沉

12、池的處理廠，砂粒將直接進入曝氣池，在池底沉積，減少有效容積，有時還會堵塞微孔擴散器；大量沉砂進入濃縮池將可能堵塞排泥管路，使排泥泵過度磨損；進入消化池將減少有效容積，縮短清砂周期；如大量砂粒進入離心脫水機，將嚴重磨蝕進泥管的噴嘴處以及螺旋外緣和轉鼓，增加更換次數:砂進入帶式壓濾脫水機將大大降低污泥成餅率，并使濾布過度磨損。 3，含水率約60%左右，容重可按1500kg/m3估算。表2列出了曝氣沉砂池設計參考數據。曝氣沉砂池設計參考數據 表2資料來源設計數據旋流速度(m/s)水平速度(m/s)最大流量時停留時間(min)有效水深(m)寬深比曝氣量進水方向出水方向上海某污水廠213/m3與池中旋流

13、方向一致與進水方向垂直，淹沒式出水口北京某污水廠2613/m3與池中旋流方向一致與進水方向垂直，淹沒式出水口北京某中試廠5315(考慮預曝氣)213/m3與池中旋流方向一致與進水方向垂直，淹沒式出水口天津某污水廠613/m3淹沒式縊流堰美國污水設計手冊133/(m·h)使污水在空氣作用下直接形成旋流應與進水方向成直角，并在靠近出口處考慮裝設擋板俄羅斯規范35m3/(m·h)與水在沉砂池中的旋流方向一致淹沒式出水口日本指標122312m3/m3我國規范13233/m3應與池中旋流方向一致應與進水方向垂直，并宜設置擋板1.平流沉砂池 平流沉砂池是最常用的一種沉砂池，其水流部分實

14、際上是一個有所加深加寬的明渠，兩端設有閘板以控制水流，池底設12個貯砂斗，下接排砂管。平流沉砂池的有效水深不應大于1.2m，沉砂池不少于2座或其分格不應少于2格，當污水量較少時， 可考慮一座(格)工作，一座(格)備用。一般沉砂池每格寬度不宜小于0.6m。2.曝氣沉砂池(圖1) 曝氣沉砂池的最大優點是能夠在一定程度上使砂粒在曝氣的作用下互相摩擦，可以去除砂粒上附著 的有機污染物；同時，由于曝氣的氣浮作用，污水中的油脂類物質會升至水面形成浮渣而被去除。 曝氣沉砂池的水深一般為23m，寬深比為12，進水方向與水流方向垂直，溢流堰板處應設置出水擋板。喂氣一般采用直徑為56mm的穿孔管，有的處理廠采用振

15、動式擴散器，也有用專為沉砂池制造的橡膠膜片擴散器。 3，單位池容的曝氣量一般控制在每立方米池容充氣25m3/h。污水在池內的停留時間一般為13min，水平流速一般控制在0.060.12m/s。大型污水處理廠的曝氣沉砂池具有去除浮渣、油脂的功能。此類曝氣沉砂池的一側設置除渣區，池內設有整流柵欄隔出除渣區，使污水中的浮渣、油脂在氣泡的作用下，在除渣區浮出水面，達到從污水中分離的目的。從圖中可見，由于在曝氣沉砂池一側鼓入空氣，使水流在池內滾動并與污水的水平流動疊加，產生螺旋式流動。這種螺旋流一方面使有機物和砂子分離，同時將沉入池底的砂粒帶入集砂槽內，由提砂設備將砂排入洗砂槽，最后進行砂、水分離。3.

16、圓形渦流式沉砂池 圓形渦流式沉砂池與傳統的平流式曝氣沉砂池相比，具有占地面積小、土建費用省的優點，對中小型污水處理廠有一定的適用性。如圖2所示，渦流沉砂池利用水力渦流，使泥砂和有機物分開，以達到除砂目的。污水從切線方向進入圓形沉砂池，中心軸上的螺旋槳將水流帶向池心，形成渦形水流， 較重的砂粒在靠近池心的一個環形孔口處落入集砂斗，而較輕的有機物在螺旋槳作用下與砂粒分離并引向出水渠。圓形沉砂池有多種池型，目前進入我國市場的有美國Smith&Loveless公司的比氏(Pista)沉砂池和英國Jones&Attword公司的鐘氏(Jeta)沉砂池，是近年來應用日益廣泛的兩種圓形沉砂池

17、。較早的天津無縫鋼管廠污水處理廠已安裝有鐘氏沉砂池.運行多年。此后，廣州大坦沙污水處理廠已安裝的比氏沉砂池也投入運行。典型的比氏沉砂池如圖34所示。表3列出了不同設計流量的圓形渦流式沉砂池的參考尺寸和驅動功率，可在選型時進行參考。圓形渦流式沉砂池參考尺寸表表3設計流量(萬m3/d)沉砂池直徑(m)沉砂池深度(m)砂斗直徑(m)砂斗深度(m)驅動機構功率(kW)槳板轉速(rpm)202020141413131313二、城市污水的一級處理 一級處理主要去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物，主要技術為重力沉淀，能去除懸浮固體(SS)60%左右，BOD5只能去除20%30%，達不到排放標準，故一級處理屬于

18、二級處理的前處理。一級處理的主要構筑物為初次沉淀池，初沉池型式有平流式、輻流式、豎流式多種，主要設備為不同池型的刮泥機。平流式初沉池為短形，其優點是占地面積較小，去除效果較好。主要設備為行車式刮泥機和鏈板式刮泥機。輻流式初沉池為圓形，適用于規模較大的污水處理廠，它又分為中心進水、周邊出水型和周邊進水、周邊出水型兩 種，主要設備為輻流式中心傳動刮泥機和輻流式周邊傳動刮泥機。雖然輻流式沉淀池占地面積和去除效果都不如平流式沉淀池，但由于這類刮泥機故障率較小，在我國廣為采用，特別大型污水廠采用更多。豎流式沉淀池為圓形，池徑在10m以內(或lOm×10m以內方形)，沉淀污泥靠重力排泥，無機械排

19、泥設備。它僅適用于小型污水處理廠。 初沉池按功能可分為進水區、出水區、沉淀區、污泥區和緩沖層等5個部分。由于初沉池有耗能低的特點，在歐洲有的國家把初沉池設計得十分保守。他們認為，初沉池是一次投資，長久受益。尤其大型城市污水處理廠采用初沉池以后，用很少的電耗就去除了大量的懸浮固體(SS)和BOD。所得污泥經消化后產生大量沼氣，沼氣發電后用于廠內，可進一步節省運行費用，為企業增加經濟效益。這是城市污水處理廠的建設中政府行為和企業行為的不同出發點。初沉池的進水區和出水區的功能是使污水均勻平穩地流入、流出沉淀區；沉淀區即工作區，是可沉顆粒與污水分離的區域；污泥區是污泥貯存、濃縮和排放的區域；而緩沖層則

20、是沉淀區和污泥區的隔離帶，起到使已沉下的顆粒不因水流攪動而再行浮起的作用。 目前，我國所建中小型污水處理廠很多都取消了一級處理，不建初沉淀。有的是因為污水BOD濃度較低，為了不減少生物處理的碳源；而有的主要是因為對初沉污泥的處理缺乏信心，同時也為了節省建設投資。在國外，為了集中處理小型污水處理廠的污泥，也有在區域內建污泥集中處理的設施，專門處理區域內幾個污水處理廠的污泥，回收生物能源，有很好的經濟效益。 (一)平流式沉淀池 平流式沉淀池平面呈矩形，污水在池內流態特性比較穩定，沉淀效果最為良好。當曝氣池也為矩形時可與初沉池相連布置，可節省大量土地。圖5為平流式沉淀池構造示意圖。 平流式沉淀池的長

21、寬比如果過小，水流不易均勻平穩，過大則會增加池中水平流速，二者都影響沉淀效率。所以，平流式沉淀池每個廊道的長度與寬度之比值不應小于4，長度與有效水深的比值不小于8。沉淀池一般應采用機械排泥，刮泥機的行進速度 為0.31.2m/min。當橋式刮泥機行走距離較長時，可采用分段刮泥法，用可編程序控制器控制，行走路線如圖6所示。 鏈帶式刮泥機由于刮板較多元分段刮泥的必要，但鏈帶處于水下，不便檢修。橋式刮泥機另一關鍵是橋的兩端行走輪必須同步，否則有可能出現“死機”現象。國外大型橋式刮泥機的行走輪都加工成齒輪式，以保證兩端同步。平流式沉淀池的緩沖層高度一般為0.5m，緩沖層上緣至少高出刮泥板0.3m。池底

22、縱坡不宜小于0.01。3/(m2·h)3；污泥區容積不宜大于2天的污泥量；排泥管直徑不應小于200mm；一般生活污水的每人每日污泥量為14427g，污泥含水率按9597%計算；另外，初沉池出水堰的最大負荷不宜大于2.9L/(m·s)，以保證沉淀效率。 為了進一步節省土地，由于平流式沉淀池構造簡單，不少國家建造了雙層式平流沉淀池。如圖7所示。污水先進入底部沉淀池進行沉淀，然后再進入上部沉淀池進行沉淀，上下設兩臺鏈帶式刮泥機將初沉污泥刮人上下兩個泥斗中排出。 (二)輻流式沉淀池 輻流式沉淀池一般是圓形的，也有正方形的。圖8為輻流式沉淀池的示意圖。污水由沉淀池中心管上的孔口流入池

23、內，在穿孔擋板的作用下，平穩均勻地流向四周，溢人出水槽內。輻流式沉淀池都采用機械排泥。 輻流式沉淀池也有采用周邊進水、中心出水和周邊進水、周邊出水的形式，尤其采用周邊進水、周邊出水可提高沉淀效率，與中心進水、周邊出水相比，其設計表面負荷可提高近1倍。但沉淀池運行有二個關鍵問題，一是水流流態的均勻性，二是排泥的可靠性。關于采用何種形式的沉淀池，不少專家學者已做了許多工作，相關文獻也不少， 但最后設計與施工的驗證結果是運行。運行的關鍵問題才是問題的關鍵。從沉淀池水流流態的均勻性來說，由于矩形池其狹長的池形、池壁和池底產生的摩擦阻力作用等因素，在池內污水的流態特性上明顯易于穩定；相比之下輻流式沉淀池

24、則由于在進水、出水段的紊流、布水不均造成短路流而導致流態的穩定性差，尤其是周邊進水、周邊出水的沉淀池，此問題更為突出。但是必須指出，周邊進水、周邊出水的輻流式沉淀池，由于精心設計、精心施工、精心管理，運行效果良好的工程實例也是不少的。 從排泥的可靠性來說，除小型污水處理廠外，目前都采用機械排泥。沉淀池排泥必須定時、定量，控制污泥濃度。所以，沉淀池排泥的機械化、自動化要求已越來越高， 從這一點出發，按目前我國水工業生產的實際情況，明顯采用矩形池行車式刮泥機和圓形池周邊傳動刮泥機最為可靠。從總的比較來說，在缺乏設計、施工和管理經驗的情況下，應該說小型沉淀池較宜采用矩形池，大中型沉淀池較宜采用圓形池

25、。天津40萬噸東郊污水處理廠初沉池經比較采用了圓形池，沈陽40萬噸北部污水處理廠經比較也采用了圓形池。鄭州40萬噸王新莊污水處理廠在初步設計時為節約用地初沉池采用了矩形池，結果在初步設計評審時，遭到全國各地到會專家一致反對，認為圓形池增加了綠化面積，大型刮泥機造價低、運行可靠，決定在施工圖設計中改為圓形池，現已建成，當然隨著城市污水處理事業的發展，設計、施工和管理經驗的增加和水平的提高，尤其隨著我國水工業的發展，情況會有很大變化，所以因地制宜最為重要。輻流式沉淀池的要害是排泥閘閥，原因是沉淀池的污泥經刮泥機刮入中心泥斗后，污泥將由池底排泥管排出，所以，采用結構先進的閘閥十分重要。輻流式沉淀池的

26、運行效率的關鍵是出水堰的堰口負荷。采用較低的堰口負荷，加上對堰口全程的高程誤差的嚴格控制，就能保證水流的均勻和平穩。一般堰口負荷不宜接近1Om3/(m·h)。另外，規范規定輻流式沉淀池直徑與有效水深的比值宜為612；刮泥機的刮泥板其外緣的線速度不宜大于3m/min；其他規定同平流式沉淀池。 (三)豎流式沉淀池 豎流式沉淀池的構造見圖9。其直徑與有效水深的比值應不大于3；中心管內流速應不大于3Omm/s；中心管下口應設喇叭口及反射板，板底面距泥斗內泥面不小于0.3m。三、城市污水的一級強化處理 一級強化處理的目的是節省投資，提高去除污染物的去除率。通過采用一級處理的強化技術，以較少的投

27、資即可達到削減較大量的污染負荷。近年來，一級處理強化技術的研究已成為新的動向。如香港昂船洲污水處理廠，設計流量170萬m3/d，采用化學法輔助初級污水處理，方法是在初沉池前加入鐵鹽及聚合物，沉淀時間1.5h，去除SS 70%及BOD 50%。據運行初期表明，最佳藥劑投加量是1Omg/L的氯化鐵(以鐵離子計)及0.1mg/L的聚合物。氯化鐵注入位置在快速混合池入口處，聚合物注入位置在絮凝池的末端。另外，上海市在合流污水一期工程的預處理 廠進行了一級處理強化技術的試驗，所用化學藥劑分別為三氧化鐵(FeCl3)、聚合硫酸鐵、硫酸鋁A12(S04)3·18H20和聚丙烯酸膠(PAM)。投藥量

28、為10100 mg/L,試驗結果表明，除NH3-N的去除不明顯外，COD、TP和SS都有較好的去除率。這些例子證明，采用一級處理物化法強化技術處理大流量、低濃度城市合流污水，運行簡單可靠，符合經濟、高效的原則，是可供選擇的方案。 利用生物絮凝提高城市污水初沉池處理效果的做法在我國已有實例。天津東郊污水處理廠根據天津紀莊子污水處理廠的現場試驗，省去了二沉池剩余活性污泥的濃縮裝置，把剩余活性污泥回流到初沉池，提高了沉淀效率。好氧生物絮凝吸附早已在工程中應用，早在50年代和70年代分別出現了兩種改進的活性污泥工藝，即吸附再生法和AB法，這兩種工藝都不設初沉池，分別在吸附池和A段完成懸浮物質和膠體物質

29、的生物絮凝吸附過程，一般水力停留時間很短，而負荷高、泥齡短，和物化法強化技術一樣，其產泥量增大很多。利用微生物的絮凝吸附作用強化一級處理，能快速去除大量污染物質，同時伴有少量生物氧化。由于不投加任何藥劑，其產泥量比物化法要少。生物絮凝吸附強化技術與AB法不同之處在于該工藝不對污水進行曝氣，不以生物代謝轉化為去除污染物的主要手段，只是將回流污泥單獨在再生池進行曝氣。圖10為其工藝流程簡圖。 總之，根據我國經濟發展水平和水環境的污染狀況，在中小型城市污水處理廠的建設中，采用一級強化處理是一種重要方式。在一級處理強化技術中，無機絮凝劑投藥量過大，必然因產泥量多、運行費高而難以采用，但如多種絮凝劑復配

30、使用，協同工作，則因其有較好的除磷效果會有很強的競爭力。而生物絮凝吸附目前尚無應用實例，其設 計參數和運行經驗尚待進行系統深入的研究。四、城市污水的二級處理城市污水的二級處理為生物處理，用以大幅度去除污水中呈膠體狀和溶解狀有機污染物，BOD5去除率在90%以上，一般已達到排放水體的水質標準。二級處理的主要技術有常規活性污泥法、AB法、氧化溝法、序批式活性污泥法(SBR)、生物膜法等，其大致分類見表4。二級處理技術應著重向提高充氧效率、降低能耗、減少占地和池容的方向發展。生物處理方法分類表4處理類別原理處理方法好氧處理在充分供氧的條件下，通過好氧微生物的作用，使廢水中的有機物分解活性污泥法生物膜

31、法厭氧處理在缺氧條件下，通過厭氧微生物的作用，使廢水中的有機物消化分解污泥消化法厭氧接觸法厭氧污泥床(一)活性污泥法的機理 生物處理法是降解、去除廢水中所含有機物的經濟、有效的工藝，而活性污泥法是人們熟悉的一種常用的廢水生物處理法，它和生物膜法已成為人們常用的二大類生物處理法。隨著實際運行經驗的積累和科學技術的發展，活性污泥法亦不斷改進和發展。現在，活性污泥法已從原先的傳統流程，發展到今天已有多種多樣的工藝流程，使得它的適用性、有效性更完善。預計活性污泥法的應用隨著城市污水處理技術的發展必將更加廣泛和成熟，并且會有更大的進步和發展。 活性污泥法是采用人工曝氣的手段，使得活性污泥(棲息著大量微生

32、物群的絮花狀 泥粒)均勻分散并懸浮于反應器(曝氣池)中，和廢水充分接觸，并在有溶解氧的條件下，對廢水中所含的有機底物進行著合成和分解的代謝活動。可見，在活性污泥法中，創造微生物所需的環境條件，使微生物在反應器中得到正常、良好的生長繁殖是個關鍵。 活性污泥法的基本流程如圖11所示。這個流程是英國最初建立的，稱之為傳統的活性污泥法。在流程中，活性污泥為主體，通過回流和廢水一起進入曝氣池，互相混和接觸，廢水中可生物降解的有機物質被微生物所利用，進水BOD得以降低，活性污泥得到增加。活性污泥和廢水的混合液從曝氣池流出，進入二沉池，進行固、液分離，污泥沉入底部濃縮后部分回流到曝氣池，微生物增殖后的多余污

33、泥進行排放處理。廢水經過此系統，就得到了無害化處理。 活性污泥不是一般的污泥，而是棲息著具有生命活力的微生物群體的絮絨狀污泥，故人們稱之為活性污泥。當廢水與它接觸，微生物細胞壁外的蒙古液層就能將廢水中的有機污染物質予以吸附，并在生物酶的作用下，進行代謝、轉化。正常的活性污泥幾乎沒有臭味，只是略具土壤的氣味。活性污泥根據廢水水質不同而具不同的顏色，一般為黃色或褐色。活性污泥的相對密度因含水率及其組成而異，一般曝氣池內混合液的相對密度為1.0021.003，回流污泥相對密度為1.0041.006。活性污泥中棲息著的微生物以好氧微生物為主，是一個以細菌為主的群體。其中，除細菌外，還有一些其他的菌群，

34、 酶母菌、放線菌、霉菌，以及原生動物、后生動物等。 細菌細胞內含有大量水分,約為80%，干物質約為20%。在干物質中，有機物約占90%，無機物為10%。有機物中碳元素約占53%，氧約占289毛，氮約占12.4%。無機物中磷元素約占50%。所以，微生物的營養元素主要是碳、氮和磷，一般取BOD:N: P(濃度比，mg/L)=100:5:1。在活性污泥中，細菌含量一般在107108個/mL之間，原生動物為l03個/mL左右。而在原生動物中，則以纖毛蟲居多數，并以此作為指示生物，通過鏡檢法判斷活性污泥的活性。通常當活性污泥中有固著型的纖毛蟲如鐘蟲、等枝蟲、蓋纖蟲、獨縮蟲、聚縮蟲等出現，且數量較多時，說

35、明活性污泥經培養馴化后較為成熟以及活性較好。反之，如果在正常運行的曝氣池中發現活性污泥中固著型纖毛蟲減少，而游泳型纖毛蟲突然增多，說明活性污泥活性差，處理效果將變差。 活性污泥是一種較復雜的物質。從化學性質來區分，它由有機物與無機物兩部分組成。其組成比例隨反應器的入流廢水不同而異，生活污水的活性污泥中的有機成分約占70%，無機成分為30%。 活性污泥的沉淀性能與其含水率有關，含水率高的沉淀性能差。正常的活性污泥其凝聚、沉淀性能好，一般含水率在99%左右，其中固體物質僅占1%左右。活性污泥法系統的正常運行在于活性污泥的性能是否正常，這是個關鍵。正常的活性污泥，其沉降、濃縮性能十分良好，在二沉池中

36、混合液的泥、水分離就有保證，使得活性污泥法系統運轉正常，出水水質良好。 在工程實際中提出了一個以沉淀時間3Omin為基礎的參數，以反映活性污泥的沉降濃縮性能，稱之為污泥體積指數(SVI)。它可以下式表示之:SVI1L混合液沉淀30min的活性污泥體積(mL)/1L混合液中懸浮固體干質量（g） SV(mL/L)/MLSS(g/L)由上式可見，SVI的意義就是混合液沉淀3Omin后每克干泥形成的濕泥體積，單位是mL/g。在工程實際中常用具體數值，而略去單位表示，簡稱污泥指數。 根據污水處理廠的運行經驗，污泥的沉降體積在30%左右，SVI值在100左右時， 活性污泥的絮凝、沉降性能以及吸附能力均十分

37、良好。當SVI值超過200，一般認為污泥的沉降性能較差。但SVI值過低的污泥，則泥粒細小緊密，無機物多，缺乏活性和吸附能力，一般不希望SVI值低于50。 在活性污泥法曝氣過程的初期，活性污泥表面富集著許多活性強的微生物，和廢水充分混和、接觸后，微生物細胞壁外圍的黏液層就能將廢水中的有機物迅速吸附到活性污泥上來。這個吸附過程進行得相當快，大約不到30min，BOD去除率可達70%以上。有機物的吸附去除，是微生物攝取營養物質的第一步。只有當這些物質在微生物胞外酶 作用下進入細胞內部之后，才能在胞內酶的作用下進行代謝、轉化，被微生物所利用。 隨著曝氣過程的延續，被活性污泥吸附的大量有機物將接著為微生

38、物所利用。這個氧化分解過程也就是物質的轉化過程，屬于生化反應過程，也可稱為穩定過程。由高分子有機物降解為簡單的、穩定的、低分子無機物，所需曝氣時間約為68h。在活性污泥法曝氣過程中，廢水中有機物的去除過程由吸附和穩定二個階段所組成。但這二個階段不能截然分開，在曝氣的全過程中二者是并存的，即在吸附階段中亦存在著物質穩定過程，只是此階段中以吸附為主，而在穩定階段則以物質穩定為主。在活性污泥法曝氣系統中，廢水中有機物的去除是由活性污泥微生物來完成的。在有機物去除的同時，微生物自身亦在生長、繁殖，反映在曝氣系統中就是活性污泥的增長。在曝氣系統運轉中，活性污泥增長的量和速度可用曲線來反映，其一般規律如圖

39、12所示。圖12所示的這條曲線反映了活性污泥量的增長和增長速率的變化。從增長曲線聯系到活性污泥的增長過 程時，內容要豐富得多，例如在過程中養料的變化、污泥吸附性能的變化、污泥沉降濃縮性能的變化、微生物群組成的變化和氧的消耗速率的變化等等。這些內容，都是和活性污泥法系統采用的曝氣過程在該增長曲線上所處的具體位置和活性污泥所處的具體環境有關。(二)活性污泥法的運行方式 二級處理是污水處理的主體工藝，主要由曝氣池和二次沉淀池組成，目的是通過微生物的新陳代謝將污水中大部分污染物變成二氧化碳和水，微生物隨后同凈化的污水一起流入二次沉淀池，微生物沉淀在池底，而凈化的水則源源不斷地通過出水堰流出污水處理廠，

40、匯入周圍的水體。二級處理中使用的設備也是整個城市污水處理廠的心臟設備，主要是鼓風機、曝氣機和曝氣器。中小型污水處理廠可以使用多級低速離心風機和剛玉曝氣頭，這樣鼓風機噪音小，曝氣頭充氧效率高；采用氧化溝工藝的可以采用轉刷或轉碟；大型污水處理廠最好使用單級高速離心風機，以便控制和優化鼓風機的送風量，節能降低成本。離心風機、曝氣機和曝氣頭國內都可以制造。 在活性污泥法系統中，好氧微生物起到了主角作用。因此，在污水處理廠運行時要著重采取工程措施為微生物創造一個適宜的環境，讓微生物正常發育和生長、繁殖，使得污水中的有機污染物質得以有效轉化，達到令人滿意的處理效果。數十年來，人們在實踐中不斷總結經驗，努力

41、開發，使傳統活性污泥法不斷創新，新的運行方式層出不窮。現把在城市污水處理廠中采用較多的方法作簡要介紹。 常規活性污泥法又稱普通活性污泥法或傳統活性污泥法，是活性污泥法開創初期所采用并一直沿用至今的一種工藝技術，其總的工藝流程如圖13所示。主要構筑物有曝氣池和二沉池。二沉池池型類同初沉池，主要設備為刮吸泥機。曝氣池呈狹長方廊道折流形，需處理的污水和回流污泥從池首流入，在曝氣作用下進行橫向混合和充氧，而前后基本互不相混，以一定速度“推流”前進，至池末流入二沉池。 有機污染物在活性污泥微生物作用下，沿曝氣池進行新陳代謝和降解，池首BOD5濃度高，沿池長逐漸降低，需氧速率也是如此。二沉池的澄清水排放，

42、沉淀污泥大部分回流，少部分為剩余污泥，與初沉污泥一起進行污泥處理和處置。 常規活性污泥法的特點是處理效果好，BOD5去除率高達90%95%，適用于進水水質較穩定而處理程度要求較高的大型污水處理廠，對水質水量變化大的小型污水處理廠則不適宜，也不適于污水濃度很高的污水處理廠。常規活性污泥法的曝氣池停留時間較長，存在基建費用較高、占地面積較大、電耗較高以及脫氮除磷率很低(10%30%)等缺點。常規活性污泥法的曝氣池，常沿池長設計成多點進水的渠道，具有既可按傳統活性污泥法運行，又可按階段曝氣法和吸附再生法方式運行的靈活性，便于挖潛，適應解決進水超設計負荷的需要。常規活性污泥法還具有改建成A/0或A/A/O法的靈活性。氧化溝實際上是連續循環曝氣池，具有以下特點。從處