某公司生活污水处理过程的研究与探讨

赵玉敏

（甘肃省膜科学技术研究院有限公司，甘肃 兰州 730020）

经过调查和统计，该公司生活污水排水量为Q=15 000 m3/d，生活污水水质成分见表1所列。

表1 生活污水进水水质指标单位：mg/L

经甘肃省膜科学技术研究院有限公司对该公司生活污水处理后，出水指标达到《污水处理厂污染物排放标准》（G18918-2002）一级A 标准，具体参数见表2所列。

表2 生活污水出水水质指标单位：mg/L

1 处理工艺确定

我国生活污水处理工艺主要有A/O（厌氧-好氧）、A2/O（厌氧-缺氧-好氧）、SBR（间歇曝气活性污泥法或序批式活性污泥法）、氧化沟等，通过对4种工艺过程的比较，最终确定出该公司生活污水处理工艺。

1.1 A /O 处理工艺

此工艺过程对生活污水处理的优点主要有：去除效率较高，该工艺对去除生活污水中的有机物、氮磷等具有较好的效果。此工艺流程比较简单，采用构筑物以及装置少，因此本工艺可以节约基建费用和运行费用，降低运行成本。好氧池内用于消化反应的部分硝化液返回厌氧池，厌氧池内的反硝化菌以原污水中的有机污染物作为碳源，将回流硝酸盐中的氧作为发生反硝化反应的受体，将硝态氮还原为气态氮N2反硝化脱氮，故不需要投加碳源。耐冲击负荷能力强，该工艺对进水水质水量波动较大或污染物浓度高的污水能正常处理，维护和运行管理简单。反硝化产生的碱度可以补偿消化反应所消耗的碱度，因此无需添加额外的碱度来调节pH。

此工艺过程对生活污水处理的缺点主要有：处理后的水可能含有一定浓度的硝酸盐，如果二沉池运行不当，将会发生反硝化反应，导致污泥上浮，处理水质恶化；该工艺反硝化脱氮效率不高，如果想要提高反硝化效率，必须提高内循环比，这样必然会增加运行费用；由于污泥循环液来源于好氧硝化池，含有一定量的溶解氧，故使反硝化段保持理想的缺氧状态比较困难，影响反硝化脱氮效果，使脱氮效率降低。

1.2 A2/O 处理工艺

此工艺过程对生活污水处理的优点主要有：该工艺是最简单的工艺，此工艺对生活污水处理的同时有脱氮除磷功能，且水力停留时间较短；不容易出现污泥膨胀现象，由于本工艺是在缺氧、好氧条件下交替执行，因此丝状菌不能大量繁殖；处理后的污泥磷浓度高、肥效好，进一步处理后可作为肥料用于农田等；该工艺运行费用较低，不需要另外投加药品，厌氧缺氧段只需要在不提高溶解氧条件下搅拌即可。

某交通工程为土体隧洞，含水量较大，施工中突然出现了大量土方坍塌，在各种方法失败后，一度选择了洞内水平旋喷加排水的加固方案。施工单位在掌子面的各个部位布设了塑料排水管道，埋深3 m以上，排出来的水经汇总集中由水泵排出洞外。排水方案实施以前，开挖中已施工完成的水平旋喷桩尚且完整，而在加强排水以后，桩体均出现了不同程度的破坏。此后，施工单位选择了延长排水时间，大幅降低开挖进度的措施通过了该不利地质洞段。

此工艺过程对生活污水处理的缺点主要有：污泥量不容易增长，除磷效果不容易提高。

由于内循环不易过高，反硝化效果也难以进一步提高，难以使脱氮除磷效果达到比较高的标准。废水经过脱氮除磷后进入二沉池，二沉池内应保持一定浓度的溶解氧，同时减少停留时间，防止在污泥中的磷在缺氧状态下释放出来，进而使磷达不到出水标准。同时氧浓度也不宜过高，以防止循环混合液干扰缺氧反应器。

1.3 S BR 处理工艺

此工艺过程对生活污水处理的优点主要有：工艺流程简单，不需要设污泥回流设备和二次沉淀池。且大多数情况下不需要设置调节池，大大降低了处理的管理成本。基建费用和运行费用都较低，曝气池容积一般小于连续式。通过对运行方式的调节，脱氮除磷过程可以在曝气池完成处理。自动化程度较高，减少了人工处理费用，节约成本。若运行管理过程控制好，则出水水质较高，可优于连续式。且丝状膨胀现象不易在活性污泥中发生。

此工艺过程对生活污水处理的缺点主要有：对自动化依赖程度较高，这对人才技术要求较高；运行管理过程在一定程度上决定了出水水质，这也在生活污水处理过程中具有一定的局限性；操作过程较复杂，曝气板较容易出现堵塞现象。

1.4 氧化沟处理工艺

此工艺过程对生活污水处理的优点主要有：处理流程简单，基建费用少，一般情况下可不建初沉池和污泥硝化池，当氧化沟和二沉池合建时还可以不建二沉池和污泥回流系统；当需要脱氮除磷时，氧化沟工艺的运行能耗较其他处理工艺低，所需费用也较少；采用机械设备少，运行管理过程方便；耐冲击负荷，对水质、水量、水温的适应性较强；污泥产量低，且多已达到稳定程度，不需污泥硝化处理；BOD 和SS 可达标排放，同时具有深度脱氮除磷功能，处理效果稳定且可靠。

此工艺过程对生活污水处理的缺点主要有：对大中型生活污水处理系统来说，普通活性污泥法在基建费用和运行费用上较氧化沟工艺低，因此不适用于大中型污水处理厂的建设；氧化沟工艺主体部分的沟体占地面积较大；在脱氮除磷时，磷的去除效率较低，需通过控制运行过程中的影响因素来提高除磷效果，例如增加水力停留时间、投加铁盐等；在氧化沟体前设置厌氧池，使聚磷菌能在厌氧条件下先释放一部分磷，然后在氧化沟内更好的吸收过量的磷，以达到有效除磷效果，故需要一定的自动化水平，后期设备维护和管理运行较复杂。

通过以上四种工艺对比，氧化沟工艺相比于其他三种工艺来说，流程更简单，所需构筑物更少，且不需在污泥方面做过多处理，耐冲击负荷能力强，因此某公司生活污水处理工艺选择氧化沟处理工艺。

2 工艺流程图

该公司生活污水处理工艺选择氧化沟处理工艺，该工艺的处理流程图如图1所示。

图1 工艺流程图

3 污水处理构筑物的确定

（1）格栅：氧化沟处理工艺中有粗格栅和细格栅，进水渠道前设置粗格栅，去除粗悬浮物，防止堵塞水泵和管道阀门。在提升泵房后面设置细格栅，以连续去除水流中的碎屑，降低沉砂池负荷。

（2）提升泵房：提升泵房与集水井合建，节约用地，提升泵房的作用是将污水提升到一定高度，使后续构筑物处理全过程依靠重力向下流动，降低后续能耗，节约费用。

（3）沉砂池：用来除去占比较大的无机颗粒物，降低后续氧化沟的处理负荷，由于平流式沉砂池沉淀效果较好、结构简单、运行稳定以及排砂过程方便等优点，本次设计采用平流式沉砂池。

（4）氧化沟：氧化沟是本设计的主体工艺，同时是最重要的一道工艺，它的处理效果直接影响着出水是否达标。氧化沟主要起去除COD、BOD、氮磷以及氨氮等物质的作用，从沉砂池出来的污水在氧化沟内厌氧阶段首先释放磷，然后在好氧阶段被充分过量吸收，从而去除磷。氨氮的去除主要在曝气阶段发生硝化反应而被去除，总氮是在回流硝化液回流到缺氧段后实现反硝化作用去除的。

（5）二沉池：用来沉淀污泥，使泥水分离，采用普通辐流式沉淀池，中心进水、周边出水，完成后图纸如图2所示。

图2 二沉池

（6）消毒池：由于城镇污水多为生活污水，常含有细菌、大肠杆菌、病原菌和寄生虫等，故需消毒后再排放或者回用。常用的消毒方法有液氯、臭氧、次氯酸钠、紫外线以及超声消毒。由于液氯消毒效果可靠，价格便宜，投药所需要的设备简单，故采用液氯消毒，设计完成后图纸如图3所示。

图3 消毒池

（7）污泥浓缩池：采用连续重力浓缩，处理工艺简单，运行成本低，对于生活污水的污泥浓缩池来说，停留时间过短，会导致上清液浓度太高，排泥浓度太低，起不到应有的浓缩效果；停留时间过长，首先发生水解酸化，使污泥颗粒粒径变小，比重减轻，导致浓缩困难，如停留时间继续延长，则可厌氧分解或反硝化，直接导致污泥上浮，从而使浓缩效果不佳。污泥浓缩池水力停留时间一般控制在12～30 h；浓缩池单位表面积在单位时间内所能浓缩的干固体量用q表示，q的大小与污泥种类有关系，是综合反映浓缩池对生活污水污泥浓缩能力的一个指标。初沉污泥的浓缩性能较好，其固体表面负荷q 一般可控制在90～150 kg/（m·m）。活性污泥的浓缩性能较差，则应控制在低负荷水平，q 一般在10～30 kg/（m·m）。初沉污泥与活性污泥混合后重力浓缩时，其q取决于两种污泥的比例。一般q可控制在25 kg/（m·m）左右。即使同一种类型的污泥，q 值的选择也因污水不同而异，运行人员在运行实践中，应摸索出本处理工艺生活污水q值的最佳控制范围；温度对浓缩效果的影响体现在两个相反方面：当温度升高时，一方面污水容易水解酸化（腐败），使浓缩效果降低；但另一方面，温度升高会使污泥的粘度降低，使颗粒中的空隙水易于分离出来，从而提高浓缩效果。一般来说，温度较低时，允许停留时间稍长一些，温度较高时，不应使停留时间太长，以防止污泥上浮。当温度在15 ℃～20 ℃时，浓缩效果最佳，完成后图纸如图4所示。

图4 污泥浓缩池

（8）污泥脱水：由于带式压滤机投资成本低，运行管理工作量小，辅助设备较少，故本设计选用滚压带式压滤机设计。

4 生活污水处理构筑物高程计算

4.1 消毒池

消毒池有效水深为2.0 m，取超高0.5 m，总高为2.5 m。

4.2 二沉池

二沉池有效水深为2.25 m，超高为0.3 m，总高度为5.4 m。

4.3 氧化沟

氧化沟有效水深为5 m，超高为1 m，总高度为6 m。

4.4 沉砂池

沉砂池有效水深为0.5 m，超高为0.3 m，总高度为1.384 m，泥斗高0.35 m。

4.5 细格栅

细格栅有效水深为0.5 m，超高为0.3 m，总高度为1.03 m。

4.6 提升泵房

集水池有效水深2.5 m，超高取0.5 m，总高度3.0 m，水泵损失5.0 m。

4.7 粗格栅

粗格栅有效水深0.4 m，超高0.3 m，总高度为0.73 m。

5 处理效果

通水调试完毕后，对水质结果监测，监测得到的结果见表3所列。

表3 出水水质监测结果

对原水和实际出水比较分析，得到如图5所示的折线图，此折线图很好的反应了处理结果相当乐观。

图5 进出水水质指标分析图

6 结论

该公司生活污水处理过程采用氧化沟处理工艺，最大限度降低了各项指标，该系统在该公司投入实用后，每天向环境排放的COD、BOD、SS大幅度降低，从而减轻了生活污水对环境的污染，其次本工程使用的技术先进可靠、经济合理，可在全国推广。