城市生活污水是城市發(fā)展中的產(chǎn)物，隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，其產(chǎn)生量不斷增大，污染日益嚴(yán)重，已嚴(yán)重制約了城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在全球經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，環(huán)保問題，特別是城市污水處理已成為各國研究的熱點(diǎn)。我國的污水處理始于20世紀(jì)70年代。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2015年底，全國已建成污水處理廠1943座，污水廠日處理能力達(dá)到14028萬立方米，全年累計(jì)處理污水量達(dá)410.3億立方米，2015年全國城市污水處理率達(dá)到91.97%。
城市污水處理工藝流程總述
典型的城市污水處理工藝流程主要包括機(jī)械處理、生化處理、污泥處理等工段。有機(jī)械處理以及生化處理構(gòu)成的系統(tǒng)屬于二級處理系統(tǒng)，其中BOD5和SS去除率可達(dá)到90%～98%。處理效果介于一級和二級處理中間的一般稱為強(qiáng)化一級處理、一級半處理或不完全二級處理，主要有高負(fù)荷生物處理法和化學(xué)處理法兩大類，BOD5去除率達(dá)45%～75%。具有生物除磷脫氮功能的二級處理系統(tǒng)通常稱為深度二級處理。為了除特定的物質(zhì)，在二級處理之后設(shè)置的處理系統(tǒng)屬于三級處理，例如化學(xué)除磷，活性炭吸附等。
污染物的分類
從污水處理的角度，污染物可分為懸浮固體污染物、有機(jī)污染物、有毒物質(zhì)、污染生物和污染營養(yǎng)物質(zhì)。城市污水中含有的大量有機(jī)物排入水體，會(huì)使水體中溶解氧的含量降低，甚至達(dá)到缺氧狀態(tài)，嚴(yán)重污染水體，使水中魚類無法生存。污水中有機(jī)物濃度一般用生物化學(xué)需氧量（BOD5）、化學(xué)需氧量（COD）、總需氧量（TOD）和總有機(jī)碳（TOC）來表示。營養(yǎng)物質(zhì)主要指氮、磷，其可使藻類和浮游生物繁殖，形成“水華”和“赤潮”。
污水的處理方法
污水處理方法可根據(jù)水質(zhì)類型分為物理處理法、生物處理法、污水處理產(chǎn)生的污泥處置及化學(xué)處理法，還可根據(jù)處理程度分為一級處理、二級處理及三級處理等工藝流程。
物理處理方法：是利用物理作用分離和去除污水中污染物質(zhì)的方法。常用方法有篩濾截留、重力分離、離心分離等，相應(yīng)處理設(shè)備主要有格柵、沉砂池、沉淀池及離心機(jī)氧其中沉淀池同城鎮(zhèn)給水處理中的沉淀池。
生物處理法：是利用微生物的代謝作用，去除污水中有機(jī)物質(zhì)的方法。常用的有活性污泥法、生物膜法等，還有氧化塘及污水土地處理法?；瘜W(xué)處理法在城市污水處理中使用較少，一般涉及城市給水處理中的其他化學(xué)方法如中和氧化還原、離子交換、電解主要用于工業(yè)廢水處理，很少用于城市污水處理。污泥需處理才能防止二次污染，其處置方法常有濃縮、厭氧消化、脫水及熱處理等。
一級處理：主要針對水中懸浮物質(zhì)，常采用物理的方法，經(jīng)過一級處理后，污水懸浮物去除可達(dá)40%左右，附著于懸浮物的有機(jī)物也可去除30%左右；
二級處理：主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)。通常采用的方法是微生物處理法，具體方式有活性污泥法和生物膜法。生物處理就是利用微生物分解氧化有機(jī)物的這一功能，并采取一定的人工措施，創(chuàng)造有利于微生物生長、繁殖的環(huán)境，使微生物大量繁殖，以提高其分解氧化有機(jī)物效率。污水經(jīng)過一級處理以后，已經(jīng)去除了漂浮物和部分懸浮物，BOD5的去除率約25%～30%。經(jīng)過二級處理后，BOD5去除率可達(dá)90%以上，二沉池出水能達(dá)標(biāo)排放。
活性污泥處理系統(tǒng)，在當(dāng)前污水處理領(lǐng)域，是應(yīng)用最為廣泛的處理技術(shù)之一，曝氣池是其反應(yīng)器。污水與污泥在曝氣池中混合，污泥中的微生物將污水中復(fù)雜的有機(jī)物降解，并用釋放出的能量來實(shí)現(xiàn)微生物本身的繁殖和運(yùn)動(dòng)等。
污水處理的工藝技術(shù)當(dāng)前流行的污水處理工藝有：AB法、SBR法、氧化溝法、普通曝氣法、膜分離機(jī)等，各有其自身的特點(diǎn)。
AB法
該工藝對曝氣池按高、低負(fù)荷分為二級供氧。A級負(fù)荷高，曝氣時(shí)間短，產(chǎn)生污泥量大，污泥負(fù)荷2.5kgBOD/（kgMLss˙d）以上，池容積負(fù)荷在6kgBOD/（m3˙d）以上；B級負(fù)荷低，污泥齡較長。A級和B級亦可分期建設(shè)，A級與B級間設(shè)中間沉淀池。兩級池子的F/M（污染物量與微生物量之比）不同，形成不同的微生物群體。AB法盡管有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，但不適合低濃度水質(zhì)。
SBR法
此法進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水在同一座池子中完成，常由3～4個(gè)池子構(gòu)成一組，輪流運(yùn)轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運(yùn)行，故稱序批式活性污泥法。這種—體化工藝的特點(diǎn)是工藝簡單，由于只有—個(gè)反應(yīng)池，不需二沉池、回流污泥及相關(guān)的設(shè)備，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池，故節(jié)省了占地和投資，耐沖擊負(fù)荷且運(yùn)行方式靈活，可以從時(shí)間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)除磷脫氮的目的。
普通曝氣法
其變型工藝普通曝氣法出現(xiàn)得最早，其實(shí)際處理效果好，可處理大的污水量。傳統(tǒng)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級處理，不具備脫氮除磷功能。近幾年，在工程實(shí)踐中，通過降低普通曝氣池的容積負(fù)荷，可以達(dá)到脫氮的目的；在普通曝氣池前設(shè)置厭氧區(qū)，可以除磷，亦可用化學(xué)法除磷。采用普通曝氣法去除BOD，在池型上有多種形式，如氧化溝，工程上稱為普通曝氣法的變型工藝，亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。
氧化溝法
是在20世紀(jì)50年代初期發(fā)展而形成的，因其構(gòu)造簡單，易于管理，很快得到了推廣應(yīng)用，且不斷創(chuàng)新。目前，氧化溝在應(yīng)用中發(fā)展出了多種形式，比較有代表性的有：
1.帕式，簡稱單溝式，表面曝氣采用轉(zhuǎn)刷曝氣，水深一般在2.5～3.5m。
2.奧式，簡稱同心圓式，實(shí)際應(yīng)用的多為橢圓形的三環(huán)道組成，3個(gè)環(huán)道采用不同的DO，如外環(huán)為0、中環(huán)為1、內(nèi)環(huán)為2，這有利于脫氮除磷。采用轉(zhuǎn)碟曝氣，水深一般在4.0～4.5m。
3.卡式，簡稱循環(huán)折流式，采用倒傘形葉輪曝氣，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉積。
4.三溝式氧化溝（T型氧化溝），該工藝由3個(gè)池組成，中間作曝氣池，左右2個(gè)池兼作沉淀池和曝氣池。其特點(diǎn)是采用轉(zhuǎn)刷曝氣、水淺、占地面積大、不設(shè)厭氧池，不具備除磷功能。
膜分離技術(shù)
用膜分離代替沉淀進(jìn)行泥水分離，可帶來活性污泥工藝的以下變化：
1.不再存在污泥膨脹問題。在調(diào)控活性污泥系統(tǒng)時(shí)，不必再考慮污泥的沉降性能，從而使工藝控制大大簡化；
2.曝氣池的污泥濃度將大大提高，MLSS可以大于20g/L，從而使系統(tǒng)可在超大泥齡、超低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，充分滿足去除各種污染物質(zhì)的需要；
3.在同樣的處理要求下，可使曝氣池容積大大減小，節(jié)省了處理廠的占地面積；
4.污泥濃度的提高，要求較高的曝氣速率，因而純氧曝氣將隨著膜的分離而被大量采用。
工藝優(yōu)選
活性污泥、氧化溝、SBR工藝
1.常規(guī)活性污泥法適用于中等負(fù)荷的大型污水處理廠。
2.氧化溝法、SBR法的基建費(fèi)用低，運(yùn)行費(fèi)較高。若處理規(guī)模為10萬t/d,折舊以20年計(jì)，氧化溝、SBR與常規(guī)活性污泥法的總處理費(fèi)用大體相當(dāng)（處理費(fèi)=運(yùn)行費(fèi)+折舊+固定資產(chǎn)投資貸款利息）。規(guī)模越小，氧化溝、SBR的總處理費(fèi)用越低。因此，對于中小型污水處理廠而言，氧化溝、SBR在經(jīng)濟(jì) 上有益。
3.氧化溝、SBR工藝一般不設(shè)初沉池和污泥消化池，處理單元比常規(guī)活性污泥法減少50%以上，操作管理簡化；且設(shè)備國產(chǎn)化程度高，價(jià)格低。
氧化溝、SBR工藝
1.基建費(fèi)用：SBR是合建式。地價(jià)高，有利于SBR，其土建費(fèi)用較低，但設(shè)備費(fèi)用較氧化溝高。
2.就進(jìn)水，BOD5濃度而言，高，有利于氧化溝；低，有利于SBR。一般以BOD5=150mg/L為界，高于此值，氧化溝建費(fèi)用低于SBR;低于此值，則反之。
3.運(yùn)行費(fèi)用就曝氣方式而言，氧化溝常用機(jī)械式，SBR通常用鼓風(fēng)式，后者比前者省電；SBR工藝是變水位運(yùn)行，增大了揚(yáng)程，因而電耗要比氧化溝小些，運(yùn)行費(fèi)用也低些。
4.SBR工藝的自控要求較高。就出水水質(zhì)而言，氧化溝是動(dòng)態(tài)沉淀，SBR是靜態(tài)沉淀，后者沉淀效率更高，出水水質(zhì)更好。
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