污水處理核心工藝的對比分析目錄TOC\o"1-3"\h\u17314污水處理核心工藝的對比分析 118934（1）氧化溝工藝 18486①卡魯賽爾（Carrousel）型氧化溝 23332②奧貝爾氧化溝 39550③雙溝式氧化溝和T型氧化溝 430767（2）A2/O工藝系列 524060①傳統(tǒng)A2/O工藝 515419②改良型A2/O工藝 612730③倒置A2/O工藝 78949（3）SBR工藝系列 84815①傳統(tǒng)的SBR法 83724②UNITANK工藝 914249③CASS工藝 10污水主要去除目標(biāo)是COD、BOD5、SS、NH3-N、TP，具備上述功能并經(jīng)實踐證明運(yùn)行效果較好的污水處理工藝主要有氧化溝法、SBR法及其變種(如CASS法、IDEA法等)、AB法、A2/O法等。（1）氧化溝工藝自1920年英國謝菲爾德污水處理廠成立以來，氧化溝技術(shù)不斷發(fā)展和完善。由于其結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)和管理，很快得到了廣泛的應(yīng)用。工藝的改良過程大致可分為四個階段：表2-4氧化溝工藝改良階段階段型式初期氧化溝1954年，Pasveer教授建造的Voorshopen氧化溝，間歇運(yùn)行。分進(jìn)水、曝氣凈化、沉淀和排水四個基本工序規(guī)模型氧化溝增加沉淀池，使曝氣和沉淀分別在兩個區(qū)域進(jìn)行，可以連續(xù)進(jìn)水多樣型氧化溝考慮脫氮除磷等要求。著名的有DE型氧化溝，卡魯賽爾（Carrousel）氧化溝及Orbal氧化溝等一體化氧化溝時空調(diào)配型（D型，VR型，T型等），合建式（BMTS式，側(cè)溝式，中心島式等）傳統(tǒng)氧化溝的脫氮主要是利用溝內(nèi)溶解氧分布不均勻。通過合理的設(shè)計，在溝渠中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧區(qū)和缺氧區(qū)，從而達(dá)到反硝化的目的。它最大的優(yōu)點(diǎn)是在同一條溝內(nèi)沒有額外碳源的情況下實現(xiàn)有機(jī)物和總氮的去除，所以非常經(jīng)濟(jì)。但同一條溝內(nèi)好氧區(qū)和缺氧區(qū)溶解氧各自的體積和濃度很難精確控制，因此對脫氮效果有限，對除磷幾乎沒有影響。此外，在傳統(tǒng)的單溝氧化溝中，微生物使硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌在好氧、缺氧-好氧的短暫和頻繁的環(huán)境變化中并不總是處于最佳的生長和代謝環(huán)境中，這也影響了單位體積結(jié)構(gòu)的處理能力。隨著氧化溝工藝的發(fā)展，目前工程應(yīng)用中比較有代表性的類型有:多溝交替氧化溝(如三溝式、五溝式)及其改進(jìn)、卡魯塞爾氧化溝及其改進(jìn)、歐爾氧化溝及其改進(jìn)、一體化氧化溝。它們都有去除氮和磷的能力。氧化溝類型的獨(dú)特之處在于它具有完全混合和推流的特點(diǎn)，并且不需要混合液體回流系統(tǒng)。隨著新型曝氣設(shè)備的開發(fā)利用，氧化溝水深可達(dá)6~8m。采用鼓風(fēng)微孔曝氣，曝氣動力效率高，能耗低，氧化溝面積比表面曝氣小得多[2]。①卡魯賽爾（Carrousel）型氧化溝傳統(tǒng)的帕斯維爾單溝和卡魯塞爾溝脫氮除磷功能較差。圖2-1帕斯威爾（Passveer）單溝型氧化溝圖2-2傳統(tǒng)卡魯賽爾氧化溝典型布置但在卡魯塞爾氧化溝前增加厭氧池，并在溝內(nèi)增加缺氧區(qū)，形成改良氧化溝，具有生物脫氮除磷功能。流程圖如下圖所示。圖2-3改良型氧化溝工藝簡圖在傳統(tǒng)的卡魯塞爾氧化溝系統(tǒng)中，溝內(nèi)有缺氧區(qū)和好氧區(qū)。但缺氧區(qū)需要充足的碳源和缺氧條件，脫氮效果不是很好。為了提高脫氮效果，荷蘭DHV公司通過研究，在溝渠中增加了預(yù)脫氮區(qū)，從而發(fā)明了卡魯塞爾(2000)氧化溝工藝。圖2-4卡魯賽爾2000型氧化溝卡魯塞爾2000氧化溝巧妙地將厭氧/缺氧/好氧和氧化溝循環(huán)曝氣溝結(jié)合起來，改變了原有的調(diào)節(jié)性差、除磷脫氮效率低的缺點(diǎn)，但水力設(shè)計更加復(fù)雜。卡魯塞爾氧化溝的缺點(diǎn)是池深比較淺，一般為4.0m，面積大，土建費(fèi)用高。它的水池深度設(shè)計為6米或更深，但需要使用潛水推進(jìn)器來提供額外的動力。②奧貝爾氧化溝ORBAL簡稱同心圓氧化溝，一個典型的ORBAL氧化溝由三個同心通道組成，通道為圓形或橢球形。其特征是外槽容積約占總?cè)莘e的50%，從外到內(nèi)的三個通道中溶解氧濃度由低到高遞增，稱為“0、1、2”(外槽為零，溝中溶解氧為1毫克/升，溝中溶解氧為2毫克/升)技術(shù)，由內(nèi)到外形成一個厭氧、缺氧、好氧區(qū)，以滿足生物脫氮的要求，成為生物反應(yīng)池的環(huán)境。污水和回流污泥通過外溝進(jìn)入，處理后的出水通過內(nèi)溝流入二沉池[3]。圖2-5奧貝爾氧化溝工藝簡圖Aubel氧化溝的主要優(yōu)點(diǎn)是外溝同步硝化反硝化反應(yīng)充分，脫氮效果好，節(jié)能效果顯著。缺點(diǎn)是占地面積大。③雙溝式氧化溝和T型氧化溝雙溝(DE型)氧化溝和三溝(T型)氧化溝是丹麥Kruger公司開發(fā)的。雙溝氧化溝由雙溝組成。氧化溝和二沉池分開建設(shè)，有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)。雙溝氧化溝可根據(jù)除磷脫氮等各種工藝要求運(yùn)行。雙溝氧化溝由兩條等體積的氧化溝組成，氧化溝內(nèi)裝有旋轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器。兩條溝渠交替進(jìn)行曝氣和推流，實現(xiàn)硝化反硝化過程。由于進(jìn)、出口方向的周期性變化以及旋轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器運(yùn)行狀態(tài)的變化，操作必須由計算機(jī)控制，這就對自動控制提出了更高的要求[1]。圖2-6DE型氧化溝工藝流程簡圖三溝氧化溝集曝氣和沉淀于一體，工藝更簡單。三條溝交替出水，兩側(cè)溝交替出水，兩側(cè)溝分別作為曝氣池或沉淀池交替運(yùn)行，不需要設(shè)置兩個沉淀池和污泥回流設(shè)備，與DE型氧化溝相同，需要很高的自動化程度。圖2-7T型氧化溝簡圖由于這兩種氧化溝采用旋轉(zhuǎn)刷曝氣，池深較淺，占地面積較大。雙溝和三溝由于溝交替作業(yè)，設(shè)備利用率低，三溝設(shè)備利用率只有58%，設(shè)備配置多，因此一次性設(shè)備投資大。綜上所述，氧化溝工藝處理工藝簡單，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，處理效果穩(wěn)定可靠，易于控制。同時，氧化溝還存在池淺、面積大、投資相對較高的缺點(diǎn);采用表面曝氣，充氧效率低。（2）A2/O工藝系列①傳統(tǒng)A2/O工藝傳統(tǒng)A2/O法是目前普遍采用的同時脫氮除磷的工藝，它是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上增加一個缺氧段和一個厭氧段，傳統(tǒng)A2/O工藝流程如圖2-8所示。圖2-8傳統(tǒng)活性污泥法脫氮工藝工藝圖2-9傳統(tǒng)A2/O工藝廢水首先進(jìn)入?yún)捬醭兀c回流污泥混合。在兼性厭氧發(fā)酵菌的作用下，廢水中易生物降解的大分子有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為VFAs等小分子有機(jī)化合物。磷細(xì)菌可以吸收這些有機(jī)小分子，并以聚β-羥基丁酸(PHB)的形式儲存在體內(nèi)，這需要磷鏈分解的能量。隨后，廢水進(jìn)入缺氧區(qū)，反硝化菌利用廢水中的有機(jī)基質(zhì)對回流混合物中的NO3-進(jìn)行脫氮。當(dāng)廢水進(jìn)入好氧池時，廢水中的有機(jī)物濃度較低。聚磷菌主要通過分解體內(nèi)的PHB來獲取能量，用于細(xì)菌增殖。同時，周圍環(huán)境中溶解的磷被吸收到體內(nèi)，以聚磷鏈的形式儲存，沉淀后以剩余污泥的形式從系統(tǒng)中排出。好氧區(qū)有機(jī)物濃度低，有利于好氧區(qū)自養(yǎng)硝化細(xì)菌的生長，從而達(dá)到更好的硝化效果。就系統(tǒng)而言，該工藝是最簡單的除磷脫氮工藝。在厭氧、缺氧和好氧交替運(yùn)行的條件下，可以抑制絲狀菌的繁殖，克服污泥膨脹。SVI值一般小于100，有利于泥水分離。由于厭氧、缺氧、好氧區(qū)嚴(yán)格分隔，有利于不同微生物群落的生長繁殖，脫氮除磷效果好。目前，該方法在國內(nèi)外應(yīng)用廣泛，效果良好。②改良型A2/O工藝A2/O工藝中，回流活性污泥(外回流)直接回流到厭氧池，部分進(jìn)入的硝態(tài)氮也回流到厭氧池，破壞了厭氧池的厭氧狀態(tài)，從而影響系統(tǒng)的除磷效果。為了解決A2/O工藝中硝酸鹽對厭氧除磷的影響，可以采取回流污泥進(jìn)行兩次回流，或兩點(diǎn)進(jìn)水等措施。因此，開發(fā)了一種改進(jìn)的A2/O工藝[4]。改進(jìn)的A2/O工藝是在常規(guī)A2/O工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。換句話說，在常規(guī)的A2/O厭氧區(qū)前面增加一個選擇區(qū)(預(yù)缺氧區(qū))，回流污泥首先進(jìn)入選擇區(qū)。目的是消除回流活性污泥對厭氧區(qū)的不利影響，提高除磷效率，與A/O的改進(jìn)具有相同的優(yōu)勢，同時改進(jìn)后的A2/O工藝保留了常規(guī)A2/O工藝的內(nèi)回流，從而保證脫氮效果。因此可以認(rèn)為改進(jìn)后的A2/O工藝同時具有良好的脫氮除磷效果。工藝流程圖如下。圖2-10改良型A2/O工藝改進(jìn)的A2/O工藝具有以下特點(diǎn):厭氧、缺氧、好氧三種不同環(huán)境條件和不同種類微生物菌群的有機(jī)配合，可以同時具有去除有機(jī)物、脫氮除磷的功能，污染物去除效率高，運(yùn)行穩(wěn)定。增設(shè)預(yù)缺氧區(qū)，去除回流污泥中的硝酸鹽，保證厭氧池磷的釋放，提高除磷效果；反硝化效果受混合液回流比的影響，除磷效果受回流污泥中夾帶溶解氧和硝酸氧的影響。在同時脫氮除磷和去除有機(jī)物的過程中，該工藝是最簡單的，總水力停留時間小于其他類似工藝。在厭氧、缺氧-好氧交替運(yùn)行中，絲狀菌不會大量繁殖，SVI一般小于100，污泥沉降性能好，不會發(fā)生污泥膨脹；污泥中磷含量高，一般在1.5%以上；能更好的承受沖擊載荷；出水水質(zhì)穩(wěn)定；采用微孔曝氣器曝氣，增氧效率高，廢水處理耗電少；曝氣池有效深度大，面積小。③倒置A2/O工藝為了實現(xiàn)同時去除氮和磷，A2/O工藝要求進(jìn)水中的碳氮比和碳磷比很高。將A2/O系統(tǒng)的厭氧缺氧環(huán)境倒置，形成倒置的A2/O工藝。缺氧區(qū)位于厭氧區(qū)之前，硝酸鹽被排出，厭氧區(qū)ORP較低，有利于微生物形成更強(qiáng)的磷吸附能力。厭氧釋磷后，微生物直接進(jìn)入好氧環(huán)境，充分吸收磷。所有污泥將經(jīng)歷一個完整的磷釋放和吸收過程，除磷能力將得到增強(qiáng)。缺氧段位于工藝的第一端，反硝化以獲取碳源為主，進(jìn)一步加強(qiáng)了系統(tǒng)的反硝化能力。圖2-11倒置A2/O工藝流程倒置A2/O工藝特點(diǎn)：缺氧區(qū)位于工藝系統(tǒng)的首端，允許反硝化優(yōu)先獲得碳源，從而增強(qiáng)系統(tǒng)的反硝化能力。厭氧區(qū)位于缺氧區(qū)之后，既避免了回流硝酸鹽對厭氧釋磷的不利影響，又充分利用了厭氧釋磷形成的厭氧吸磷能力，回流污泥全部參與了從釋磷到吸磷的全過程，形成了“集體優(yōu)勢”，提高了系統(tǒng)的除磷能力。超過一次沉淀池或縮短一次沉淀池停留時間，不僅緩解了碳源之間的矛盾，而且有利于好氧同步反硝化條件的形成，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的脫氮除磷效率。將傳統(tǒng)的污泥回流和混合液回流相結(jié)合，形成唯一的污泥回流系統(tǒng)，工藝簡單，易于推廣。（3）SBR工藝系列①傳統(tǒng)的SBR法SBR工藝是一種間歇式活性污泥工藝，由一個或多個曝氣反應(yīng)池組成。污水分批進(jìn)入罐內(nèi)，經(jīng)活性污泥凈化后，晚上排出罐內(nèi)，完成一個運(yùn)行周期。每個工作周期依次完成進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排放四個工藝流程。SBR工藝脫氮除磷效果與曝氣時間(曝氣時間=曝氣時間/單次循環(huán)次數(shù))有關(guān)。時間速率高時，缺氧時間短，反硝化不完全，氮磷去除率低。當(dāng)去除率接近1時，磷幾乎不被去除。圖2-12傳統(tǒng)SBR工藝SBR工藝的特點(diǎn)是具有一定的調(diào)節(jié)和均質(zhì)功能，可以緩解水質(zhì)水量波動造成的系統(tǒng)不穩(wěn)定。工藝簡單，處理構(gòu)筑物少，曝氣一體化曝氣沉淀污泥回流反應(yīng)池，前期可省去沉淀池、沉淀池和回流污泥系統(tǒng)，且污泥量少，易脫水，控制一定的工藝條件可達(dá)到良好的除磷效果，但有自動控制和連續(xù)在線分析儀器儀表高的特點(diǎn)。②UNITANK工藝UNITANK又稱交替生物處理池，其基本單元由三個矩形池塘組成，通過共同的墻體開口或池底渠道相互相鄰。三個池均安裝了曝氣系統(tǒng)，可為微孔曝氣器、表面曝氣器或潛水曝氣器;外兩池設(shè)置固定的出水堰和剩余污泥排放裝置，交替作為曝氣池和沉淀池，中間池只能作為曝氣反應(yīng)池。此外，污水可通過閘門控制進(jìn)入任何水池，連續(xù)進(jìn)水，周期性交替運(yùn)行。UNITANK工藝結(jié)合了SBR工藝和傳統(tǒng)活性污泥工藝的優(yōu)點(diǎn)。集成設(shè)計不僅具有SBR系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，而且可以像傳統(tǒng)的活性污泥工藝一樣在恒定水位下連續(xù)運(yùn)行。UNITANK池由三個池(即兩個側(cè)池和一個中間池)組成，它們是串聯(lián)排列的。兩個常見的水池壁通過液壓管道連接。每個水池大多是正方形或矩形。三個水池的形狀和體積可以相同也可以不同，但兩側(cè)的水池必須相同。三池均設(shè)置曝氣設(shè)備(鼓風(fēng)曝氣或表面曝氣)和進(jìn)水裝置，兩側(cè)池設(shè)置潛水?dāng)嚢杵?、出水堰和剩余污泥排出裝置。一般情況下，這三個池子都以“I”字形或“L”字形排列。UNITANK工藝主要有兩種運(yùn)行模式，即單級好氧系統(tǒng)和脫氮除磷系統(tǒng)。第一種操作模式的目標(biāo)是去除有機(jī)物。在第一種運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上，適當(dāng)改變其運(yùn)行方式，在一定時間和空間內(nèi)創(chuàng)造厭氧、缺氧、好氧條件，形成第二種運(yùn)行方式。圖2-13UNITANK工藝UNITANK工藝的特點(diǎn)是：無污泥回流和混合液內(nèi)循環(huán)設(shè)施，節(jié)約了能源消耗。因為采用比較常見的池墻，集成度高，節(jié)省了土地占用，節(jié)省了土建工程成本。具有沉降條件的兩側(cè)池進(jìn)、出口系統(tǒng)是否合適，將直接影響沉降效果。由于地表負(fù)荷過高，需要增加傾斜管道，增加了維護(hù)工作量。由于運(yùn)行方式特殊，曝氣設(shè)備的選擇有限，間歇性曝氣增加了曝氣設(shè)施選擇的難度，增加了曝氣設(shè)施的維護(hù)管理強(qiáng)度。由于SBR工藝需要的設(shè)備和材料較多，設(shè)備閑置率較高，維護(hù)工作量較大。自動控制系統(tǒng)復(fù)雜，參與自動控制的設(shè)備多，對設(shè)備性能要求高，運(yùn)行管理復(fù)雜，設(shè)備維護(hù)水平和能力高。③CASS工藝CASS工藝是澳大利亞1968年開發(fā)的間歇式循環(huán)活性污泥工藝，是SBR工藝的變體。1988年，在計算機(jī)技術(shù)的支持下，該工藝得到進(jìn)一步發(fā)展和推廣，成為目前計算機(jī)控制系統(tǒng)中非常先進(jìn)的生物脫氮除磷工藝。CASS過程分為生物選擇區(qū)(預(yù)反應(yīng)區(qū))和主反應(yīng)區(qū)。生物選擇區(qū)(預(yù)反應(yīng)區(qū)):高負(fù)載生物選擇區(qū)平均水力停留時間1~1.5h組的前端卡斯過程反應(yīng)槽,和大約20%的在主反應(yīng)區(qū)回流活性污泥在厭氧選擇器和經(jīng)營方式。生物選擇區(qū),在主反應(yīng)區(qū)污泥回流和支流的水混合,這不僅充分利用活性污泥的快速吸附,但也加速溶解有機(jī)物的去除,并扮演一個好的耐火有機(jī)物的水解,同時,厭氧條件下，污泥中的磷可以得到有效釋放。主要反應(yīng)區(qū):去除有機(jī)物的主要場所。在運(yùn)行過程中，通?？刂浦鞣磻?yīng)區(qū)溶解氧強(qiáng)度，使反應(yīng)區(qū)處于好氧狀態(tài)，保證污泥絮體外有好氧環(huán)境進(jìn)行硝化;活性污泥基本處于缺氧狀態(tài)，溶解氧向污泥絮體的轉(zhuǎn)移有限，而較高濃度的硝酸鹽可以滲透到絮體中，有效地進(jìn)行反硝化，從而導(dǎo)致有機(jī)污染