城镇污水的生物处理工艺比较

张鑫

（滨海艾思伊环保有限公司江苏盐城224555）

1 引言

城镇污水是造成我国水环境污染的主要原因之一[1]。城镇污水是排入城镇污水系统的污水统称。合流制排水系统中，还包括生产废水和截留的雨水。城市污水主要包括生活污水和工业污水，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。我国现有城镇2万多个，据统计，目前我国城市污水年排放量大约在420万吨，但是城市污水的处理率仅为30%，二级处理率为15%[2]。

2 城镇污水的水质特点

城市污水水质在具有生活污水的一切特征。但在不同的城市之间，由于工业企业的性质和规模不同，城市污水的水质也有明显的不同。城市污水的主要污染因子有SS、COD、BOD、氨氮、总磷等。通过格栅、沉砂池等一级处理构筑物可以去掉大多数的悬浮物，进入污水生物处理系统后可降解的有机物会被微生物吸附降解，在此过程中氨氮、总磷等也被消耗，达到处理水质的效果，如图1：

图1 城镇污水处理的一般流程图

3 城镇污水生物处理的传统方法——活性污泥法

活性污泥法Activated sludge process，是以悬浮在水中的活性污泥为主体，在微生物生长有利的环境条件下和污水充分接触使污水净化的一种方法。活性污泥法的主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。活性污泥去除水中有机物主要经历3个阶段：吸附阶段；氧化阶段；絮凝体沉淀阶段。传统的活性污泥处理系统对污水处理的效果极好，BOD的去除率高达90%以上。但是传统活性污泥系统也有一些缺点，首先，曝气池首端有机物有机污染物负荷高，耗氧速度快，为避免由于缺氧或厌氧状态，进水有机物负荷不宜过高，因此曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高；其次，由于耗氧速度随池长逐渐减小，在池前段可能出现耗氧速度高于供氧速度，后段出现溶解氧过剩的现象；此外传统活性污泥系统对进水水质、水量的适应性较低，运行易受水质、水量的影响[3]。

通过工艺的改进可以弥补传统活性污泥系统以上的不足，采用阶段曝气活性污泥法系统可以避免耗氧速度不均的现象，一定程度上缩小了耗氧速度与充氧速度之间的差距，有助于能耗的降低，降低运行成本；采用完全混合活性污泥法系统可以提高系统对水质、水量的适应性，污水进入曝气池后，立即与池内混合液充分混合，污水在曝气池内分布均匀，各部分水质相同，适合水量大的污水处理。只是完全混合活性污泥法系统在运行过程中容易产生丝状膨胀现象，因为在运行时应严格控制运行参数避免丝状膨胀。

4 活性污泥处理系统的新工艺

活性污泥处理系统在当前城镇污水处理领域是应用最为广泛的处理技术之一。但是，在当前活性污泥处理系统还存在着某些有待解决的问题——曝气池体积大、占地面积大、电耗高、管理复杂等的问题。近年来，在实际运行中已证实效果显著的工艺有氧化沟、间歇式活性污泥法以及AB法污水处理工艺等。

4.1 氧化沟

氧化沟又称循环曝气池，属于活性污泥法的一种变法，图2是以氧化沟为生物处理单元的污水处理流程图。在构造方面氧化沟一般呈沟渠状，总长可达几十米，甚至几百米，沟深取决于曝气装置；在水流混合方面的特征主要具有完全混合式和推流式的特征，这种独特的水流状态有利于活性污泥的生物絮凝作用，用以进行硝化和反硝化；氧化沟在工艺方面可以不设初沉池，不单设二沉池使氧化沟与二沉池合建，可省去污泥回流装置；氧化沟对水温、水质、水量的变动有较强的适应性；污泥龄一般可达到15~30d，为传统活性污泥系统的3~6倍；此外氧化沟的污泥产率低且多为稳定的程度，勿需再进行消化处理。

图2：以氧化沟为生物处理单元的污水处理流程图

4.2 间歇式活性污泥处理系统

间歇式活性污泥系统（Seqencing Batch Reactor），简称SBR，又称为序批式活性污泥处理系统。间歇式活性污泥系统的运行操作可分为5步，即流入、反应、沉淀、排放、待机。图3为间歇式活性污泥处理系统的工艺流程。

图3：间歇式活性污泥处理系统工艺流程

由图3可见本工艺最主要的特征是采用集有机污染物降解与混合液沉淀于一体的反应器——间歇曝气曝气池。间歇式活性污泥法系统具有以下特征：

（1）在大多数情况下，无设置调节池的必要；

（2）SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象；

（3）通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱氮和除磷反应；

（4）应用电动阀、液位计、自动计时器及可编程序控制器等自控仪表，可能使本工艺过程实现全部自动化，而由中心控制室控制；

（5）运行管理得当，处理水水质优于连续式。

SBR处理工艺是一种系统简单，但处理效果好的污水生物处理技术，同时它又是一种新型的污水处理工艺，在理论和工程设计以及运行操作方面，还存在着需要研究、探讨的问题，如：关于待机与进水工序与多功能相结合的问题，待机时间长的情况下，应对其间断地曝气，防止作为种污泥而留在反应器内的混合液被钝化；关于好氧与供氧问题，SBR工艺是时间意义上的推流，反应器内的有机污染物浓度、微生物增殖速度与耗氧速度等项参数的工况，都是随时间逐渐降低的，对此，SBR关于的反应器应采用随时间渐减的曝气方式。

4.3 AB法污水处理工艺

AB法污水处理工艺，系吸附—生物降解（Adsorption—Biodegration）工艺的简称。A段是吸附阶段，连续不断地从排水系统中接受污水，同时也接种在排水系统中存活的微生物种群。在这里不断地产生微生物种群的适应、淘汰、优选、增殖等过程。从而能够培育、驯化、诱导出与原污水适应的微生物种群。B段为生物降解段，B段接受A段的处理水，水质、水量比较稳定，冲击负荷已不再影响B段，B段的净化功能得以充分发挥；去除有机污染物主要以B段为主。AB法污水处理工艺流程如下图4.

图4 AB法污水处理工艺流程

AB法工艺的主要特征是：

（1）全系统共分预处理段、A段、B段等3段。在预处理段设格栅、沉砂池等简易处理设备，不设初次沉淀池。

（2）A段由吸附池和中间沉淀池组成，B段则是由曝气池及二沉池所组成。

（3）A段与B段各自拥有独立的污泥回流系统，两段完全分开，每段能够培育出各自独特的，适于本段水质特征的微生物种群。

城市污水处理的A段运行参数的建议值：BOD—污泥负荷（Ns）——2~6kgBOD/（kgMLSS·d），为传统或许污泥处理系统的10~20倍；污泥龄（θc）——0.3~0.5d；水力停留时间（t）——30min。城市污水处理的B段运行参数建议值：BOD—污泥负荷（Ns）——0.15~0.3kgBOD/（kgMLSS·d）；污泥龄（θc）——15~20d；水力停留时间（t）——2~3h；曝气池内混合液溶解氧含量（DO）——1~2mg/L。

5 结论

传统的活性污泥法虽处理效果好，但曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高；容易出现曝气池前段后端耗氧速度不均的现象；对进水水质、水量的适应性较低，运行易受水质、水量的影响。经济成本较高。

完全混合式活性污泥法系统储量水量大，对水质要求低，可以避免传统活性污泥系统对水质、水量适应性不好的影响，但是容易引起污泥丝状膨胀，工程操作管理不如氧化沟和间歇式活性污泥处理系统。

氧化沟可省去初沉池、二沉池等构筑物，通过控制运行条件可以进行脱氮除磷处理，处理水质效果较好，但是北方冬季容易上冻，不易直接室外建设氧化沟，可以考虑将氧化沟建设在厂房内避免这一问题。

间歇式活性污泥处理系统是城镇污水处理的众多方法中较理想的一种，它有能耗小、处理效果好、自动化控制等优点，在实际工程应用中操作性能稳定性高。

AB法处理工艺是将传统活性污泥处理系统的吸附阶段和生物降解阶段分开的一种处理工艺，处理效果好，但是构筑物比较多，管理不如氧化沟和间歇式活性污泥处理系统简单、方便。

综上实际城镇污水处理工程中应用操作较简单、经济的还是氧化沟和间歇式活性污泥处理系统。

[1]董艳君，郭勇.欠发达地区小城镇污水治理.北方环境.3013，69—70.

[2]唐月新.对环境工程中城市污水处理的探讨.科技致富向导，2012（14）.

[3]张自杰.排水工程,中国建筑工业出版社.2000.123.