城市污水处理技术现状和发展趋势

1、王凯军王凯军 北京市环境保护科学研究院北京市环境保护科学研究院 一、我国面临的重大水污染问题一、我国面临的重大水污染问题 1、水污染与水资源紧缺矛盾更趋尖锐、水污染与水资源紧缺矛盾更趋尖锐 a) 水资源和用水浪费；水资源和用水浪费； b) 水污染严重；水污染严重； 水资源缺乏和水污染问题，制约社会经济的可持续发展是一个基本的现实，水资源缺乏和水污染问题，制约社会经济的可持续发展是一个基本的现实，也是考虑我国水环境问题的出发点。也是考虑我国水环境问题的出发点。 2、我国流域性水环境问题具有复杂性、我国流域性水环境问题具有复杂性 a) 北方地区：水资源短缺和合理利用、水污染控制和污水的回用、季节性

2、北方地区：水资源短缺和合理利用、水污染控制和污水的回用、季节性河流的达标河流的达标(特别是功能区达标特别是功能区达标)等问题等问题; b) 南方地区南方地区: 生态破坏引起的水患问题以及水体富营养化，成为突出的环生态破坏引起的水患问题以及水体富营养化，成为突出的环境问题。境问题。 一、我国面临的重大水污染问题一、我国面临的重大水污染问题 3、近海海域污染日益严重、近海海域污染日益严重 4、饮用水源普遍受到污染、饮用水源普遍受到污染,受污染水体的复育任务十分受污染水体的复育任务十分艰巨艰巨 地表和地下水源的污染使今后相当长时期内对微地表和地下水源的污染使今后相当长时期内对微污染水的净化和恢复将是

3、一个重要研究课题。污染水的净化和恢复将是一个重要研究课题。 5、量大面广的城市污水污染问题，缺乏适合国情高效、量大面广的城市污水污染问题，缺乏适合国情高效、低耗的技术低耗的技术 城市污水二级处理率不足城市污水二级处理率不足10%，适宜的技术与资金，适宜的技术与资金支持支持 一、我国面临的重大水污染问题一、我国面临的重大水污染问题 6、对一些重点污染行业水污染的控制缺乏有效的手段、对一些重点污染行业水污染的控制缺乏有效的手段 对造纸、染料、糖蜜、农药和焦化废水等难降解工业废水的治对造纸、染料、糖蜜、农药和焦化废水等难降解工业废水的治理有相当大的难度，要实现达标排放十分困难。理有相当大的难度，要实

4、现达标排放十分困难。 7、农村城市化进程将使小流域普遍受到污染，是目、农村城市化进程将使小流域普遍受到污染，是目前和今后面临的新问题前和今后面临的新问题 2010年，全国设市城市达到年，全国设市城市达到1200个，建制镇达到个，建制镇达到2.53 万万个，依此计算，村镇年废水量可能达到个，依此计算，村镇年废水量可能达到270亿吨。亿吨。 一、我国面临的重大水污染问题一、我国面临的重大水污染问题 8、水环境的有机污染在相当长的一个时期内仍然是水污、水环境的有机污染在相当长的一个时期内仍然是水污染的重点染的重点 有机污染有机污染 :包括造纸、食品、皮革、酿造、化工和大量未处理的城包括造纸、食品、皮

5、革、酿造、化工和大量未处理的城市污水，治理难度大，所需投资高。市污水，治理难度大，所需投资高。 9、城市和工业废水污泥及畜禽粪便污染是面临的新问题、城市和工业废水污泥及畜禽粪便污染是面临的新问题 污泥与河流污泥沉积物污泥与河流污泥沉积物 畜禽规模养殖污染负荷很大畜禽规模养殖污染负荷很大 一、我国面临的重大水污染问题一、我国面临的重大水污染问题 10、环保产业处于初级发展阶段，促进环保产业发展是水、环保产业处于初级发展阶段，促进环保产业发展是水污染控制实施的关键污染控制实施的关键 a) 在世界范围内，环境贸易将进入世界十大贸易领域之列在世界范围内，环境贸易将进入世界十大贸易领域之列 b) 扩大水

6、处理产业的内涵，积极发展我国的环保产业市场扩大水处理产业的内涵，积极发展我国的环保产业市场 c) 环境咨询产业、工程和设备产业、金融和服务管理产业环境咨询产业、工程和设备产业、金融和服务管理产业 二、国内城市污水处理工艺的研究二、国内城市污水处理工艺的研究 1、我国城市污水处理技术从、我国城市污水处理技术从“七五七五”国家攻关开始逐步进行研究；国家攻关开始逐步进行研究； 2、“七五七五”攻关项目在氧化塘、土地处理和复合生态系统等自然处攻关项目在氧化塘、土地处理和复合生态系统等自然处理技术方面的研究较多，建立了一些氧化塘、土地处理城市污理技术方面的研究较多，建立了一些氧化塘、土地处理城市污水示范

7、工程；水示范工程； 3、“八五八五”对高负荷活性污泥、高负荷生物膜、一体化氧化沟技术对高负荷活性污泥、高负荷生物膜、一体化氧化沟技术进行了深入研究，研究成果已被应用于大批污水处理厂进行了深入研究，研究成果已被应用于大批污水处理厂； 4、 “九五九五”期间工艺技术研究重点为中小城镇简易高效污水处理期间工艺技术研究重点为中小城镇简易高效污水处理实用的成套技术，解决人工处理能耗高、自然处理占地大等问实用的成套技术，解决人工处理能耗高、自然处理占地大等问题；题； 二、国内城市污水处理工艺的研究二、国内城市污水处理工艺的研究 5、国内可提供下列技术的工艺参数：、国内可提供下列技术的工艺参数： 传统活性污

8、泥法：延时曝气法、吸附再生法；传统活性污泥法：延时曝气法、吸附再生法； 各种新型活性污泥工艺，如：各种新型活性污泥工艺，如：SBR、AB法和氧化沟技术等等；法和氧化沟技术等等； 脱氮除磷工艺：脱氮除磷工艺：A-O法和法和A2-O技术；技术； 酸化酸化(水解水解)-好氧技术；好氧技术； 多种类型的稳定塘技术；土地处理技术等等。多种类型的稳定塘技术；土地处理技术等等。 三、我国城市污水处理的问题和发展三、我国城市污水处理的问题和发展 1、我国城市污水处理资金渠道匮乏，投资力度不足，导致目前发、我国城市污水处理资金渠道匮乏，投资力度不足，导致目前发达国家大批水处理环保企业采取贷款方式，大举进军我国水

9、处理环达国家大批水处理环保企业采取贷款方式，大举进军我国水处理环保市场；保市场； 但但1998年以来，国家加大了基础设施的投入，城市基础年以来，国家加大了基础设施的投入，城市基础设施成为其中重要的一部分，目前发行了近的设施成为其中重要的一部分，目前发行了近的3000亿国债中将有相亿国债中将有相当一部分用于城市基础设施建设。当一部分用于城市基础设施建设。 2、1988年以来，给水排水利用外资建设项目共约年以来，给水排水利用外资建设项目共约200个，总金额达个，总金额达78亿美元。我国城市污水处理约亿美元。我国城市污水处理约90来自于国际各种贷款，基本被来自于国际各种贷款，基本被国际各大公司所占领

10、；国际各大公司所占领； 三、我国城市污水处理的问题和发展三、我国城市污水处理的问题和发展 3、技术研究以单项优势为主，缺乏足够的系统性、完整性，也缺、技术研究以单项优势为主，缺乏足够的系统性、完整性，也缺乏综合性的比较研究和技术经济评价体系；乏综合性的比较研究和技术经济评价体系； 4、1998年以来，国家加大了基础设施的投入，城市基础设施成为年以来，国家加大了基础设施的投入，城市基础设施成为其中重要的一部分，目前发行的其中重要的一部分，目前发行的1000亿国债中将有亿国债中将有300亿用于城市亿用于城市基础设施建设。在地方上报建设部的给水排水建设项目中，供水项基础设施建设。在地方上报建设部的给

11、水排水建设项目中，供水项目目322个、污水项目个、污水项目208个，总投资将达个，总投资将达1100亿元。亿元。1999年国家增发年国家增发650亿国债主要用于亿国债主要用于1998年的在建项目和一些新建项目。年的在建项目和一些新建项目。 三、我国城市污水处理的问题和发展三、我国城市污水处理的问题和发展 5、我国水污染控制的三个主要阶段、我国水污染控制的三个主要阶段 a) 对工业污染行业水污染的控制阶段对工业污染行业水污染的控制阶段 b) 对量大面广城市污水污染控制阶段对量大面广城市污水污染控制阶段 c) 面源污染控制阶段面源污染控制阶段 四、城市污水排放量分析与预测四、城市污水排放量分析与预

12、测 1、污水量、污水量 自自1985年以来，我国废水年排放总量一直的维持在年以来，我国废水年排放总量一直的维持在350400亿亿m3/a，1997年废水排放量达到最高值年废水排放量达到最高值416亿亿m3，其中工业废水排，其中工业废水排放量放量227亿亿t，市政污水排放量，市政污水排放量189亿亿t。根据建设部估计。根据建设部估计2000年废年废水排放量为水排放量为480亿亿m3； 2、预测、预测 预计新世纪的头预计新世纪的头20年内我国经济增长将保持在年内我国经济增长将保持在69的高、中速的高、中速率稳定发展。污水量增加考虑上述因素按率稳定发展。污水量增加考虑上述因素按5%的速率考虑。到的速

13、率考虑。到2010年增加污水量年增加污水量300亿亿m3； 四、城市污水排放量分析与预测四、城市污水排放量分析与预测 3、2010年，全国设市城市达到年，全国设市城市达到1200个左右，建制镇达到个左右，建制镇达到2.5-3万万 个，依此计算村镇年废水量可能达到个，依此计算村镇年废水量可能达到270亿亿m3； 4、综上所述，考虑现状污水量、污水增量和建制镇污水量，、综上所述，考虑现状污水量、污水增量和建制镇污水量，到到2010年城市污水排放总量为年城市污水排放总量为1050亿亿m3。 5、根据国民经济和社会发展九五计划和、根据国民经济和社会发展九五计划和2010年远景目标纲要年远景目标纲要的要

14、求，到的要求，到2010年城市污水年城市污水 处理率要达到处理率要达到50%，城市污水污水量，城市污水污水量和投资预测见表和投资预测见表1。 四、城市污水排放量分析与预测四、城市污水排放量分析与预测 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? t t? ?45045040040035035030030025025020020015015010010050500 01 19 98 85 51 19 98 86 61 19 98 87 71 19 98 88 81 19 98 89 91 19 99 90 01 19 99 91 11 19 99 92 21 19 99 93 31 19 99 94

15、41 19 99 95 51 19 99 96 61 19 99 97 7 1 19851 1985 19981998 表表4-1 污水量预测和污水量预测和2010年达到年达到50%处理量投资预测处理量投资预测 年份年份2000年年480城市污水量城市污水量(亿亿m3/a)静态投资静态投资(亿元亿元)城镇污水量城镇污水量(亿亿m3/a)静态投资静态投资(亿元亿元)城市污水总计城市污水总计(亿元亿元)2010年年(5%增长增长)7802500270150040001 19 99 98 8 ? ?Y Y五、城市污水处理技术五、城市污水处理技术 1 1、传统活性污泥工艺、传统活性污泥工艺 2 2、S

16、BRSBR反应器反应器 3 3、氧化沟、氧化沟 4 4、曝气生物滤池、曝气生物滤池 5 5、水解好氧生物处理工艺、水解好氧生物处理工艺 6 6、化学强化一级处理、化学强化一级处理 一一) 活性污泥生物处理工艺活性污泥生物处理工艺 好氧剩余污泥污泥加氯消毒回流格总水沉初曝二总进水进水总出水力砂沉气沉泵栅房筛池池池池净剩余污泥污水管路污泥管路上清、滤出鼓液管路集池泥浓缩池污泥脱水机房空气管路风泥饼外运机二）二）SBRSBR工艺类型和发展工艺类型和发展 1 1、经典、经典SBRSBR反应器反应器 排水排泥进水曝气沉淀图图5-2 去除碳源的典型的去除碳源的典型的SBR运行程序运行程序 2 2、SBRS

17、BR反应器反应器 3 3、经典、经典SBRSBR反应器的优点反应器的优点 通过对以上通过对以上SBR工艺特点和不同研究者的研究结果进行汇总，不工艺特点和不同研究者的研究结果进行汇总，不考虑一些由于考虑一些由于 SBR反应器本身优点导致的直接结果，如：投资低和运反应器本身优点导致的直接结果，如：投资低和运行费用低等，行费用低等，SBR反应器的众多优点可以归纳成如下几类：反应器的众多优点可以归纳成如下几类： 1) 沉淀效果好；沉淀效果好； 2) 可以防止污泥膨胀；可以防止污泥膨胀； 3) 反应效率高，特别对难降解有机物降解性能好；反应效率高，特别对难降解有机物降解性能好； 4) 可以除磷脱氮等等。

18、可以除磷脱氮等等。 5) 工艺简单，如可省去二沉池，不需污泥回流等；工艺简单，如可省去二沉池，不需污泥回流等； 4 4、SBRSBR反应器的理论分析反应器的理论分析 1) 流态理论；流态理论； 2) 理想沉淀理论；理想沉淀理论； 3) 推流反应器理论；推流反应器理论； 4) 选择性准则；选择性准则； 5) 微生物环境的多样性；微生物环境的多样性； 6) 提供了时空上的可操作性。提供了时空上的可操作性。 以上的特点，从另一方面分类可以分为：以上的特点，从另一方面分类可以分为： a) SBR反应器的流态特点，如上面的反应器的流态特点，如上面的1)、2)、3)和和4)； b) 生态特点生态特点(5)

19、； c) 结构特点结构特点(6)。 5、SBR反应器的优缺点分析反应器的优缺点分析 表表5-2 SBR的优点汇总的优点汇总 优点优点1 1、沉淀性能好、沉淀性能好2 2、有机物去除效率高、有机物去除效率高3 3、提高难降解废水的处理效率、提高难降解废水的处理效率4 4、抑制丝状菌膨胀、抑制丝状菌膨胀5 5、可以除磷脱氮，不需要新增反应器、可以除磷脱氮，不需要新增反应器6 6、不需二沉池和污泥回流，工艺简单、不需二沉池和污泥回流，工艺简单原因原因理想沉淀理论理想沉淀理论理想推流状态理想推流状态多样性的生态环境多样性的生态环境( (出现厌氧、缺氧出现厌氧、缺氧和好氧状态多种状态和好氧状态多种状态

20、) )选择性准则选择性准则生态的多样性生态的多样性( (出现厌氧、缺氧和好出现厌氧、缺氧和好氧状态多种状态氧状态多种状态) )结构本身特点结构本身特点表表5-1 不同学者对不同学者对SBR的不同看法的不同看法 名称名称AroraArora? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? SBRSBR 的特点的特点抗冲击负荷能力强抗冲击负荷能力强提高曝气系统的氧的转移效率提高曝气系统的氧的转移效率工艺简单，运转费用低工艺简单，运转费用低可以抑制丝状菌的生长可以抑制丝状菌的生长可以高效处理难降解废水可以高效处理难降解废水SBRSBR 系统中微生物的活性高系统中微生物的活性

21、高除磷脱氮效果好，无需投放化学除磷脱氮效果好，无需投放化学药品药品工艺简单，运转费用低工艺简单，运转费用低可以防止污泥膨胀可以防止污泥膨胀抗冲击负荷能力强抗冲击负荷能力强对活性污泥膨胀有抑制作用对活性污泥膨胀有抑制作用对冲击负荷有抵抗能力对冲击负荷有抵抗能力出水水质好出水水质好对冲击负荷适应性强对冲击负荷适应性强污泥沉降性能好污泥沉降性能好污泥处理系统简便污泥处理系统简便投资和占地小投资和占地小能耗低能耗低操作管理和维修简单操作管理和维修简单? ? ? ? 可能的原因可能的原因变容积进水变容积进水反应初期氧的推动力大反应初期氧的推动力大SBRSBR 反应器本身特点反应器本身特点有有机物机物 浓

22、度变浓度变 化对化对 微生微生 物有物有 选选择性，厌氧状态可抑制丝状菌生择性，厌氧状态可抑制丝状菌生长长微生物的微生物的 RNARNA 含量高含量高运行方式容易改变运行方式容易改变省去了二沉池，无需污泥回流省去了二沉池，无需污泥回流底物浓度梯度大，厌氧缺氧状态底物浓度梯度大，厌氧缺氧状态并存并存流态与连续式不同流态与连续式不同厌氧好氧状态的交替出现厌氧好氧状态的交替出现微生物对环境条件变化的适应微生物对环境条件变化的适应沉淀性能好，可以脱氮沉淀性能好，可以脱氮流量变化可通过周期调节来适应流量变化可通过周期调节来适应存在有机物的浓度梯度存在有机物的浓度梯度污泥令长可稳定化污泥令长可稳定化减少初

23、沉、二沉池和污泥消化等减少初沉、二沉池和污泥消化等氧的推动力大，氧利用率高氧的推动力大，氧利用率高自动化程度高自动化程度高IrvineIrvine彭永臻彭永臻? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 刘永凇刘永凇张志仁张志仁同时，经典的同时，经典的SBR反应器也操作一定的问题，比如反应器也操作一定的问题，比如 1)对于单一对于单一SBR反应器的应用需要较大的调节池；反应器的应用需要较大的调节池； 2)对于多个对于多个SBR反应器进水和排水的阀门自动切换反应器进水和排水的阀门自动切换频繁；频繁； 3)无法解决大型污水处理项目连续进水、连续出水无法解决大型污水处理项目连续进水、连续出

24、水的处理要求。的处理要求。 4)设备的闲置率较高设备的闲置率较高 5)污水提升水头损失较大。污水提升水头损失较大。 正是以上这一系列问题的存在导致了对于正是以上这一系列问题的存在导致了对于SBR反应器反应器的不断改进和开发。的不断改进和开发。 6、SBR工艺应用和认识上的误区工艺应用和认识上的误区 1) 初沉池的设置和污泥稳定性问题初沉池的设置和污泥稳定性问题 2) 正确认识正确认识SBR反应器的优缺点反应器的优缺点 SBR工艺把沉淀与反应集中在同一个反应池进行，虽工艺把沉淀与反应集中在同一个反应池进行，虽然是然是SBR反应器的优点，但是在一定条件下这也可能成反应器的优点，但是在一定条件下这也

25、可能成为为SBR工艺的缺点，比如工艺的缺点，比如ICEAS系统。系统。 200180160140反应器相对大小120100800fmax以传统活性污泥法为100123456周期数(n)图图5-1 5-1 周期数对于周期数对于SBRSBR反应器池容的影响反应器池容的影响 ( (假设假设HRT=24hHRT=24h，沉淀和滗水时间为，沉淀和滗水时间为2.0h) 2.0h) （二）（二）SBR工艺类型和发展工艺类型和发展 1) 经典经典SBR反应器反应器 排水排泥进水曝气沉淀2) ICEAS工艺工艺 进水进水进水预主滗水器反反出水应应区区曝气沉淀(停曝)排水 (停曝、排泥)3) ICEAS工艺与经典

26、工艺与经典SBR工艺的对比工艺的对比 a) 沉淀特性不同；沉淀特性不同； b) 由于连续进水损失理想推流性能和污泥膨胀的控制功能；由于连续进水损失理想推流性能和污泥膨胀的控制功能； c) 连续进水便于较大型污水处理厂；连续进水便于较大型污水处理厂； d) 由于池长过长水平流速会过大，这也使得由于池长过长水平流速会过大，这也使得ICEAS工艺的单池无法工艺的单池无法进一步扩大；进一步扩大； e) ICEAS工艺的运行周期比较短。工艺的运行周期比较短。 4) CASS工艺工艺 CASS工艺是工艺是Goronszy教授在教授在ICEAS的基础上开发出来的的基础上开发出来的 (1) 生物选择器生物选择

27、器 (2) 缺氧区缺氧区 (3) 好氧区好氧区 (4) 回流污泥和剩余污泥回流污泥和剩余污泥 (5) 滗水器滗水器 图图5-45-4循环式活性污泥法工艺循环式活性污泥法工艺(CASS)(CASS)的组成的组成 3) CASS工艺与工艺与ICEAS工艺的对比工艺的对比 1) 增加了污泥回流；增加了污泥回流； 2) 加大了预反应区的体积；加大了预反应区的体积； 3) 增加了兼氧区。增加了兼氧区。 通过以上三个措施，通过以上三个措施，CASS反应器强化了以下的功能：反应器强化了以下的功能： 1) 加速对溶解性底物的去除和对难降解有机物的水解作用加速对溶解性底物的去除和对难降解有机物的水解作用； 2)

28、 加大兼氧区强化污泥中磷在厌氧条件下得到有效的释放；加大兼氧区强化污泥中磷在厌氧条件下得到有效的释放； 3) 此外此外,选择器和兼氧区中还可发生比较显著的反硝化作用；选择器和兼氧区中还可发生比较显著的反硝化作用； 4) 采用多池串联运行，使废水在反应器的流动呈现出整体推流而在采用多池串联运行，使废水在反应器的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态，保证了处理效果；不同区域内为完全混合的复杂流态，保证了处理效果； 5) 改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生。改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生。 4) UNITANK系统系统 UNITANK系统是系统是90年代初，比利时

29、年代初，比利时SEGHERS公司提出公司提出一种一种SBR的变型工艺。的变型工艺。 图图5-5 UNITANK5-5 UNITANK工艺图工艺图 2) UNITANK系统的原理和特点系统的原理和特点 1、标准的、标准的UNITANK系统是由三个正方形池所组成，三个池子之间系统是由三个正方形池所组成，三个池子之间构成了一个级串的形式，弥补了单个反应器完全混合的缺点；构成了一个级串的形式，弥补了单个反应器完全混合的缺点； 2、UNITANK系统在恒定水位下连续运行，出水采用固定堰而不是系统在恒定水位下连续运行，出水采用固定堰而不是滗水器。滗水器。 3、从整个系统来看，它已经不属于、从整个系统来看，

30、它已经不属于 SBR了，与交替运转的三沟氧了，与交替运转的三沟氧化沟非常相似，更接近于传统的活性污泥法。这是化沟非常相似，更接近于传统的活性污泥法。这是UNITANK工艺最工艺最为显著的一个特点；为显著的一个特点； 3) UNITANK系统的缺点系统的缺点 与三沟氧化沟的情况相类似，与三沟氧化沟的情况相类似，UNITANK工艺中三池的作用也是不均等工艺中三池的作用也是不均等的，存在中间池子污泥浓度高的情况，表的，存在中间池子污泥浓度高的情况，表5-3 95-96年实际运行情况参数年实际运行情况参数 边沟边沟8.337.4451995年年中沟中沟4.317.240边沟边沟8.845.248边沟边

31、沟7.141.9591996年年中沟中沟3.315.848边沟边沟9.343.747MLSS(g/L)SV(%)SVI(mL/g)f?Vs1Xs1f?VmiXmi?Vs2Xs2fn?2n?VsiXsi? ?VmiXmii?1i?1?2.5 * 8.3?8* 4 .3?2 .5*8 .88 (8 .3?4 .3?8 .8 )?0 .435) UNITANK工艺的改进工艺的改进 UNITANK发明人在离开发明人在离开SEGHERS公司之后，提出新的变型工艺公司之后，提出新的变型工艺-LUCAS工艺工艺 图图5-6 5-6 采用四个正方形反应器和四个圆形反应的采用四个正方形反应器和四个圆形反应的LU

32、CASLUCAS工艺工艺 （三）各种不同类型（三）各种不同类型SBR的设计方法的设计方法 1、进水浓度和设计负荷的影响、进水浓度和设计负荷的影响 2、周期的影响、周期的影响 3、进水方式的影响、进水方式的影响 4、不同类型、不同类型SBR反应器的设计公式反应器的设计公式 不同类型不同类型SBR常用的运行方式和动力学公式常用的运行方式和动力学公式 运行周期运行周期负荷负荷进水方式进水方式曝气方式曝气方式SBR的类型的类型(长或者短长或者短)(高或低高或低)(连续或间歇连续或间歇) (限制或非限制限制或非限制)经典经典SBRICEASCASSUNITANK长长/短短短短短短长长/短短高高/低低低低

33、低低高高/低低间歇间歇连续连续连续连续连续连续限制限制/非限制非限制非限制非限制非限制非限制非限制非限制动力学公式动力学公式一级一级/线性线性/零零级级一级一级/线性线性一级一级/线性线性一级一级/线性线性二二) 氧化沟工艺氧化沟工艺 1、氧化沟的定义、氧化沟的定义 1) 氧化沟属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺氧化沟属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺; 2) 氧化沟一般采用转刷等表面曝气设备；氧化沟一般采用转刷等表面曝气设备； 3) 氧化沟结型式采用环形沟渠型式，混合液在氧化沟曝气器的推氧化沟结型式采用环形沟渠型式，混合液在氧化沟曝气器的推动下作水平流动动下作水平流动(平均流速平均流速0.3

34、m/s)； 4) 氧化沟采用延时曝气，不需初沉池，且不采用污泥消化处理；氧化沟采用延时曝气，不需初沉池，且不采用污泥消化处理； 5) 氧化沟的污泥负荷在氧化沟的污泥负荷在0.050.10kgBOD5/kgMLSS.d之间。之间。 6)污泥负荷和污泥龄的选取，要考虑污水硝化和污泥稳定化两个污泥负荷和污泥龄的选取，要考虑污水硝化和污泥稳定化两个因素，一般污泥龄为因素，一般污泥龄为1030d。 二二) 氧化沟工艺氧化沟工艺 2、氧化沟的特点、氧化沟的特点 虽然氧化沟属于活性污泥工艺的变形虽然氧化沟属于活性污泥工艺的变形,但在其发展过程中也形成但在其发展过程中也形成很多独有的优点和特点。很多独有的优点

35、和特点。 1) 氧化沟构造形式多样；氧化沟构造形式多样； 2) 氧化沟曝气设备的多样性；氧化沟曝气设备的多样性； 3) 曝气强度可调节；曝气强度可调节； 4) 对预处理、二沉池和污泥处理进行工艺简化对预处理、二沉池和污泥处理进行工艺简化 二二) 氧化沟工艺氧化沟工艺 3、氧化沟的类型、氧化沟的类型 1) 传统转刷曝气氧化沟；传统转刷曝气氧化沟； 2) 三沟式氧化沟；三沟式氧化沟； 3) 卡鲁塞尔氧化沟；卡鲁塞尔氧化沟； 4) 奥贝尔氧化沟；奥贝尔氧化沟； 5) 一体化氧化沟；一体化氧化沟； 6) 微曝氧化沟等等；微曝氧化沟等等； 二二) 氧化沟工艺氧化沟工艺 4、氧化沟的命名、氧化沟的命名 1

36、、根据采用的特殊曝气设备命名，例如将采用立式表、根据采用的特殊曝气设备命名，例如将采用立式表曝机曝气的氧化沟，命名为表曝氧化沟，将采用射流曝曝机曝气的氧化沟，命名为表曝氧化沟，将采用射流曝气的氧化沟命名为射流曝气氧化沟等。气的氧化沟命名为射流曝气氧化沟等。 2、根据氧化沟的运行方式和氧化沟的主要特点方式命、根据氧化沟的运行方式和氧化沟的主要特点方式命名，例如将目前的双沟氧化沟和三沟式氧化沟命名为交名，例如将目前的双沟氧化沟和三沟式氧化沟命名为交替替(工作工作)式氧化沟，将沉淀设备在氧化沟内的氧化沟命式氧化沟，将沉淀设备在氧化沟内的氧化沟命名为一体化氧化沟等。而不宜将采用立式表曝机的氧化名为一体

37、化氧化沟等。而不宜将采用立式表曝机的氧化沟统称为卡鲁塞尔氧化沟。沟统称为卡鲁塞尔氧化沟。 3) 在引进项目上可以直接采用原名，如奥贝尔氧化沟、在引进项目上可以直接采用原名，如奥贝尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟等等。在我们应用时虽然采用同样的工卡鲁塞尔氧化沟等等。在我们应用时虽然采用同样的工作原理，但是在其已有注册商标的情况下也不要采用同作原理，但是在其已有注册商标的情况下也不要采用同样的名称。样的名称。 4) 对应用曝气转刷和曝气转盘的氧化沟没作命名，这对应用曝气转刷和曝气转盘的氧化沟没作命名，这是因为这类设备应用非常广泛，几乎可以应用于各种类是因为这类设备应用非常广泛，几乎可以应用于各种类型的氧化

38、沟。型的氧化沟。 5、不同类型的氧化沟、不同类型的氧化沟 1) 1) 卡鲁塞尔氧化沟卡鲁塞尔氧化沟 图图6-1 6-1 采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟 (英国英国ASH Vale 污水处理厂污水处理厂) 5、不同类型的氧化沟、不同类型的氧化沟 2) 交替工作式氧化沟交替工作式氧化沟 图图6-2 OTV-Gruger6-2 OTV-Gruger的三沟式氧化沟的三沟式氧化沟(Faabborg(Faabborg污水处理厂污水处理厂) ) 3) Orbal氧化沟型氧化沟型 6-3 Orbal6-3 Orbal型氧化沟型氧化沟 4) 一体化氧化沟一体化氧化沟 图图6-4 S

39、imon-Hartley6-4 Simon-Hartley船型氧化沟船型氧化沟 5) 其他类型的氧化沟其他类型的氧化沟 射流曝气射流曝气(JAC)系统，系统， U-型化沟型化沟 采用微孔曝气的逆流氧化沟等等采用微孔曝气的逆流氧化沟等等 6、氧化沟的装置、氧化沟的装置 1) 采用的处理流程采用的处理流程 103541786921: 1: 进水；进水；2 2：沉淀池；：沉淀池；3 3：转刷；：转刷；4 4：中心墙；：中心墙；5 5：导流：导流板；板；6 6：导流墙；：导流墙；7 7：出水堰；：出水堰；8 8：边壁；：边壁；9 9：刮泥机：刮泥机; ; 10: 10: 回流污泥回流污泥图图6-6 6

40、-6 氧化沟构造和工艺流程图示氧化沟构造和工艺流程图示2) 曝气装置曝气装置 转刷或转盘曝气器转刷或转盘曝气器 立式表面曝气器立式表面曝气器 射流曝气器射流曝气器 导管式曝气机导管式曝气机 混合曝气系统混合曝气系统 3) 氧化沟曝气设备氧化沟曝气设备 a) 水平轴曝气转刷或转盘水平轴曝气转刷或转盘 图图6-7 6-7 曝气转刷设备曝气转刷设备(OTV-Gruger(OTV-Gruger产品产品) ) 3) 氧化沟曝气设备氧化沟曝气设备 b) 水平轴曝气转盘水平轴曝气转盘 曝气转盘设备曝气转盘设备(美国美国US Filter产品产品) c) 立式低速表曝机立式低速表曝机 图图6-8 6-8 荷兰

41、荷兰DHVDHV公司表曝机公司表曝机 4) 进、出水装置进、出水装置 图图6-9 6-9 三沟式氧化沟可调式出水堰三沟式氧化沟可调式出水堰 5) 导流和混合装置导流和混合装置 图图6-10 潜水搅拌机潜水搅拌机 图图6-11 水下推进器水下推进器 6) 附属构筑物附属构筑物 如如:二沉池二沉池 刮泥机刮泥机 污泥回流泵房等污泥回流泵房等 这一部分与传统活性污泥工艺相同。这一部分与传统活性污泥工艺相同。 7、全面认识氧化沟处理技术、全面认识氧化沟处理技术 1、要考虑污染物的去除目的：对于不同的污染物的去除，设计参要考虑污染物的去除目的：对于不同的污染物的去除，设计参数和方法是不同的；数和方法是不

42、同的； 2、氧化沟最重要的特点之一是专用的曝气设备，对于曝气设备不、氧化沟最重要的特点之一是专用的曝气设备，对于曝气设备不仅仅要求掌握其充氧能力，更重要的是全面了解和掌握氧化沟的仅仅要求掌握其充氧能力，更重要的是全面了解和掌握氧化沟的水力学特性尤为重要；水力学特性尤为重要； 3、有关曝气设备的水力学特性，大部分设计单位恰恰掌握不够。、有关曝气设备的水力学特性，大部分设计单位恰恰掌握不够。致使在设计中由于设备型号和参数不准，常常导致设计没有达到致使在设计中由于设备型号和参数不准，常常导致设计没有达到预期效果。预期效果。 8、设计、研究和生产厂家应加强基础研究、设计、研究和生产厂家应加强基础研究

43、1) 氧化沟技术发展与高效曝气设备的发展是密切相关的。国内外氧化沟技术发展与高效曝气设备的发展是密切相关的。国内外的实践证明，往往新的曝气设备开发和应用，意味着一种新的氧的实践证明，往往新的曝气设备开发和应用，意味着一种新的氧化沟工艺的诞生；化沟工艺的诞生； 2) 大多数氧化沟工艺与其拥有的专利和设备是密切相关。并且与大多数氧化沟工艺与其拥有的专利和设备是密切相关。并且与各厂商的注册商标相联系。如卡鲁塞尔各厂商的注册商标相联系。如卡鲁塞尔(CarrouselR)、奥贝尔、奥贝尔(Orbal)和三沟式氧化沟等等，都有各自的一些特色。和三沟式氧化沟等等，都有各自的一些特色。 3、曝气生物滤池工艺、

44、曝气生物滤池工艺 1) 曝气生物滤池工艺的优点曝气生物滤池工艺的优点 a) 负荷高，出水水质好：容积负荷可在负荷高，出水水质好：容积负荷可在6.0kgBOD/m3.d的负荷的负荷下，保持出水在下，保持出水在20mg/L，出水可以达到硝化，出水达到或接近，出水可以达到硝化，出水达到或接近生活杂用水水标准；生活杂用水水标准； b)占地面积少：曝气生物滤池的占地只是常规二级生化处理的占地面积少：曝气生物滤池的占地只是常规二级生化处理的1/5-1/10； c)耐冲击负荷；耐冲击负荷； d)投资省：投资省：BAF系统总水力停留时间短，所需基建投资少，同时系统总水力停留时间短，所需基建投资少，同时该工艺出

45、水水质高。该工艺出水水质高。 2) 曝气生物滤池工艺的原理曝气生物滤池工艺的原理 1) 生物活性高生物活性高(污泥龄短污泥龄短)； 2) 传质条件好；传质条件好； 3) 充氧效率高；充氧效率高； 4) 有丝状菌存在；有丝状菌存在； 5) 有较高的生物膜浓度。有较高的生物膜浓度。 3) 曝气生物滤池的工艺组成曝气生物滤池的工艺组成 曝气生物滤池主体可分为布水系统、布气系统、承托层、生物填料曝气生物滤池主体可分为布水系统、布气系统、承托层、生物填料层、反冲洗等五个部分。层、反冲洗等五个部分。 污水(布水系统)反冲洗废水陶粒(生物填料层)卵石(承托层)冲洗水泵空气管反冲气管(反冲洗系统)冲洗水(反冲

46、洗系统)滤头(布水系统)图图7-1 生物曝气滤池生物曝气滤池(BAF)的构造的构造 d) 曝气生物滤床曝气生物滤床 4) 曝气生物滤池的运行方式曝气生物滤池的运行方式 a) 曝气生物滤池的流向曝气生物滤池的流向 (a) 采用滤头的下向流滤池采用滤头的下向流滤池 (b) 不采用滤头的下向流滤池不采用滤头的下向流滤池 (c) 上向流的曝气生物滤池上向流的曝气生物滤池 污水污水反冲洗废水反冲洗废水出水滤头生物填料卵石空气管反冲气管生物填料卵石空气管生物填料反冲气管出水(冲洗水 )出水(冲洗水 )污水滤头(反冲洗水 )空气管图图7-3 升流式和下向流方式的曝气生物滤池工艺升流式和下向流方式的曝气生物滤

47、池工艺 b) 曝气生物滤床的串联曝气生物滤床的串联 出水反冲洗废水生物填料出水空气管污水反冲气管二次接触沉淀池图图7-4 带回流的升流式曝气生物滤池工艺带回流的升流式曝气生物滤池工艺 c) 曝气生物滤床的串联运行曝气生物滤床的串联运行 回流水反冲洗水出水3反反反反曝曝冲冲冲冲气气洗洗洗洗水水气气(b) BIOPUR工艺(第一级采用波纹板填料、第二级采用陶粒陶粒)d) 曝气生物滤床的脱氮曝气生物滤床的脱氮 升流式曝气生物滤池工艺升流式曝气生物滤池工艺 下向流方式的曝气生物滤池工艺下向流方式的曝气生物滤池工艺 e) 曝气和回流的布置形式曝气和回流的布置形式 污水反冲洗废水出水滤头生物填料卵石空气管

48、回流出水(冲洗水)反冲气管滤头污水(反冲洗水)空气管5) Biostyr工艺的结构工艺的结构 法国法国OTV公司开发公司开发Biostyr的生物曝气滤池的新型好氧生物处理设备的生物曝气滤池的新型好氧生物处理设备 1、配水廊道、配水廊道; 2、滤池进水和排泥、滤池进水和排泥; 3、反冲洗循环闸门、反冲洗循环闸门; 4、填料、填料; 5、反冲洗气管、反冲洗气管; 6、工艺空气管、工艺空气管; 7、好氧区、好氧区; 8、缺氧区、缺氧区; 9、挡板、挡板; 10、出水滤头、出水滤头; 11、处理后水的储存和排出、处理后水的储存和排出; 12、回流泵、回流泵; 13、进水管、进水管 6) 曝气生物滤池的

49、应用曝气生物滤池的应用 图图7-9 7-9 山东诸城兴贸玉米制品有限公司成武公司淀粉曝气生物滤池平面图山东诸城兴贸玉米制品有限公司成武公司淀粉曝气生物滤池平面图 图图7-2 7-2 济南将军卷烟厂的废水处理工艺流程图济南将军卷烟厂的废水处理工艺流程图 5、水解、水解好氧生物处理工艺好氧生物处理工艺 1) 1) 水解池工作机理：水解池工作机理： 水解池为改进的水解池为改进的UASB反应器，在与初沉池相当的停留时间内，反应器，在与初沉池相当的停留时间内，集生物降解、物理沉降和吸附为一体。污水中的颗粒和胶体污染物在水集生物降解、物理沉降和吸附为一体。污水中的颗粒和胶体污染物在水解池得到截留和吸附，并

50、在产酸细菌等微生物作用下得到分解和降解。解池得到截留和吸附，并在产酸细菌等微生物作用下得到分解和降解。使得大分子的物质变成小分子物质，固体物质变成了溶解性物质。使得大分子的物质变成小分子物质，固体物质变成了溶解性物质。 2) 2) 水解池作用水解池作用 a) 水解池的去除率高于初沉池：水解池的去除率高于初沉池：BOD5为为30， COD为为40-50，SS大于大于80； b) 水解池能提高污水的可生化性，降低后续的好氧工艺的能耗与水解池能提高污水的可生化性，降低后续的好氧工艺的能耗与反应时间；反应时间； c) 水解池能实现污水污泥一元化处理。水解池能实现污水污泥一元化处理。 3) 3) 水解好

51、氧工艺特点：水解好氧工艺特点： a) 系统抗冲击负荷能力大大加强；系统抗冲击负荷能力大大加强； b) 系统污泥比传统好氧系统减少系统污泥比传统好氧系统减少30%； c) 工艺投资少工艺投资少,运行费用低运行费用低,能耗省的污水处理新工艺能耗省的污水处理新工艺 d) 水解工艺可以与其它各种好氧工艺有机地结合水解工艺可以与其它各种好氧工艺有机地结合 4) 4) 水解好氧工艺的生产性应用水解好氧工艺的生产性应用： 9-4 9-4 密云污水厂密云污水厂 密云污水厂好氧池密云污水厂好氧池 阿克苏污水厂水解池阿克苏污水厂水解池 阿克苏污水厂改进SBR 吉林省梨树县污水处理公司吉林省梨树县污水处理公司 6、

52、化学强化一级处理、化学强化一级处理 1) 化学强化一级处理的特点分析化学强化一级处理的特点分析 a) 去除率高去除率高 b) 投资效益好投资效益好 c) 除磷效果好除磷效果好 d) 运行费用问题运行费用问题 e) 化学污泥的处理和处置化学污泥的处理和处置 2) 一级强化处理工艺的种类一级强化处理工艺的种类 一级强化处理的主要技术有吸附生物降解法一级强化处理的主要技术有吸附生物降解法(AB法法)的的A 段技术，厌氧段技术，厌氧(水解水解)技术和高负荷活性污泥法技术等技术和高负荷活性污泥法技术等,也可也可 采用物化法强化一级处理。一级强化生物处理技术的采用物化法强化一级处理。一级强化生物处理技术的

53、BOD5 负荷高，池容小、投资省，能去除负荷高，池容小、投资省，能去除50%左右的左右的BOD5。 a、AB法法A段工艺段工艺 b、厌氧、厌氧(水解水解)工艺工艺 c、化学强化一级处理技术、化学强化一级处理技术 d、污水过滤技术、污水过滤技术 3) 一级强化与二级处理工艺的经济技术对比一级强化与二级处理工艺的经济技术对比 水量为水量为 Q=10万万m3/d,对各种一级强化处理工艺进行分析。对各种一级强化处理工艺进行分析。 表表8-1 不同一级强化处理工艺的去除率不同一级强化处理工艺的去除率 AB工艺工艺A段段强化去除率强化去除率6070%60%7080%-2030%69水解水解-好氧工艺好氧工

54、艺水解池去除率水解池去除率4050%3040%8090%-2030%69物化一级物化一级强化去除强化去除率率6070%60%80%-50%69国家一级排国家一级排放标准放标准1002020150.569项目项目COD mg/LBOD mg/LSS mg/LNH3-N/mg/L磷酸盐磷酸盐(以以P计计)mg/LPH原污水原污水500200200352.53.069表表8-2 采用一级强化处理工艺参数和主要构筑物计算采用一级强化处理工艺参数和主要构筑物计算 项项 目目集水井集水井提升泵房提升泵房沉砂池沉砂池主体工艺主体工艺沉淀池沉淀池需药需药(氧氧)量量污泥产量污泥产量集泥池集泥池浓缩池浓缩池污泥

55、消化污泥消化污泥脱水能污泥脱水能力力A-B工艺工艺A段处理工艺段处理工艺HRT=5min.Qmax=12万万m3/d水解工艺水解工艺物化强化工艺物化强化工艺二级处理工艺二级处理工艺HRT=5min.Qmax12万万m3/dHRT=45S.HRT=45S.水解池水解池A级级HRT=0.5hHRT=2.5hHRT=2.5h无无1:3不需要不需要18t/d(1.5kgSS/kg11.2T/dBOD)HRT=24hHRT=24hHRT=18hHRT=18hHRT=25d不需要不需要200kg/m.h.200kg/m.h.HRT=5min.HRT=5min.Qmax=12万万Qmax=12万万m3/d3

56、m /dHRT=45S.HRT=45S.反应反应氧化沟氧化沟24h.HRT=1.0hHRT=2.5h2.5投碱铝投碱铝(60mg/L)26T/d15t/d(0.3kgMLSS/kgBOD)HRT=24hHRT=24hHRT=18hHRT=18hHRT=25d无无200kg/m.h.200kg/m.h.概算根据示范工程设计的范围和内容进行编制，设备价格参考概算根据示范工程设计的范围和内容进行编制，设备价格参考 有关厂家现行报价，并采用给排水预算与经济评价手册有关厂家现行报价，并采用给排水预算与经济评价手册(1993年版年版) 表表8-3 建设费用、运行费用概算建设费用、运行费用概算 序号序号12

57、345678910111213141516工程费用工程费用工程总投资工程总投资*土地征用费土地征用费*年总成本年总成本年经营成本年经营成本动力费动力费污泥脱水和投药费用污泥脱水和投药费用工资福利工资福利固定资产折旧固定资产折旧大修基金大修基金日常维修费日常维修费电耗电耗(kW.h/m3)吨水处理成本吨水处理成本(元元/m3)元元/去除去除kgCOD削减削减COD总量总量(t/a)万元投资万元投资/去除去除tCOD.a完成二级处理的单位投资完成二级处理的单位投资(元元/m3)AB工艺工艺A段段60004809445273008072(60人人)252165750.1530.1600.491107

58、250.5591000-1200水解工艺水解工艺40002405362581204048(40人人)168110500.0610.0780.34774250.539600-800物化一级强化物化一级强化60002401153733150436*72(60人人)252165750.0760.2220.683107250.559800-1000二级处理工艺二级处理工艺116004801965135559510096(40人人)460210950.3620.3711.095115501.00431000-1200注注: *:按远期二级处理考虑，包括污泥消化处理，运行费不包括沼气收入按远期二级处理考虑

59、，包括污泥消化处理，运行费不包括沼气收入; *: 按按2万元万元/亩计算亩计算; *:碱铝按碱铝按60mg/L的投加量，干粉产品价格为的投加量，干粉产品价格为2000元元/t. 1、污水处理投资上的排序为：、污水处理投资上的排序为： 物化强化处理物化强化处理A段工艺段工艺水解工艺；水解工艺； 2、从成本分析来看，各种强化一级处理的投资效益是十分明显的，、从成本分析来看，各种强化一级处理的投资效益是十分明显的， A-B工艺工艺A段处理工艺、水解工艺和物化强化工艺的去除每吨段处理工艺、水解工艺和物化强化工艺的去除每吨 COD的的万元投资仅有传统二级处理的万元投资仅有传统二级处理的50%； 3、强化

60、一级处理对于我国这样资金缺乏、污染严重的发展中国家来讲，、强化一级处理对于我国这样资金缺乏、污染严重的发展中国家来讲，有及其重大意义有及其重大意义。 六、我国城市污水处理的发展六、我国城市污水处理的发展 1 1、总体评价、总体评价 1)1)目前，城市污水处理普遍采用技术是水污染控制行之有效的技术目前，城市污水处理普遍采用技术是水污染控制行之有效的技术; ; 3) 3)是是60608080年代成熟技术。但并不一定是先进的，特别并不一定适合年代成熟技术。但并不一定是先进的，特别并不一定适合我国的国情我国的国情; ; 4) 4) 氧化沟、氧化沟、SBRSBR等延时曝气，对我国是否适合是值得推敲的问题