城市污水處理研究進展

摘要：在介紹目前國內外采用的城市污水生物處理工藝的基礎上，對各種工藝的特點進行了分析和比較，旨在為因地制宜、合理選用城市污水處理技術提供科學的參考依據。

關鍵詞：城市污水處理；生物技術；AB法；A20法

中圖分類號：F29 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772(2012)02-0169-02

長期以來，人們一直認為水是“取之不盡、用之不竭”的資源。但事實表明，隨著人類對水資源的利用范圍不斷擴大、強度不斷增加，對水的需求量在許多國家和地區已大大超出水資源的產出，致使水資源頻頻告急。然而，隨著社會經濟的迅猛發展和人口的劇增，大量未經處理的工業廢水和生活污水肆意排入江河湖泊，使人類有限的淡水資源遭受嚴重污染。排放的污水越來越多，水質越來越復雜，水體有限的自然凈化能力已經不堪重負。水環境的惡化加劇了水資源的短缺，影響著人民群眾的身心健康，已經成為城市可持續發展的嚴重制約因素。近年來，國家和地方政府非常重視污水處理事業，我國污水處理新工藝層出不窮，并以國外引入的工藝技術為主導潮流，吸收國外先進的技術和理念，形成了一些適應中國國情的技術，對解決和控制水體污染問題起了重大作用。筆者通過查閱相關資料和結合自身體會，就目前我國大部分污水處理所采用的污水生物處理技術進行簡要介紹，謹供參考。

1.AB法工藝

AB法是吸附生物降解法的簡稱，是前聯邦德國亞琛大學B.Bohnkc教授于20世紀70年代中期，在傳統兩段活性污泥法和高負荷活性污泥法基礎上開發的一種新工藝，屬超高負荷活性污泥法。該工藝將曝氣池分為高負荷段(A段)和低負荷段(B段)兩段。A段以生物絮凝吸附作用為主，停留時間約20～40min，發生不完全氧化反應，去除BOD達50％以上；B段與常規活性污泥法相似，負荷較低，泥齡較長。AB法A段效率很高，并有較強的緩沖能力；B段起到出水把關作用，處理穩定性較好。對于高濃度的污水處理，AB法具有很好的適用性，并有較高的節能效益，尤其在采用污泥消化和沼氣利用工藝時，優勢最為明顯。但是AB法工藝對運行管理有較高要求，污泥產量也較大，這必將增加污泥后處理的投資和費用，另外由于A段去除了較多BOD可能造成碳源不足，難以實現脫氮工藝。總體而言，AB法工藝較適合于污水濃度高、具有污泥消化等后續處理設施的大中規模的城市污水處理廠，對于有脫氮要求的，一般不宜采用。

2.A20(Anaerobic／Anoxie／Oxie)法工藝

A20(厭氧一缺氧一好氧)法工藝同時具有去除有機物、脫氮、除磷的效果，處理成本較低，已積累一定的設計和運行經驗，所以在國內外大中型城市污水處理廠常被采用。A20法工藝原理是磷在厭氧區被釋放，在好氧區被吸收，達到除磷目的；污染物在好氧區被氧化降解，去除COD和BOD5，同時在硝化菌作用下，有機氮轉化的氨氮繼續轉化為亞硝酸氮和硝酸氮，含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧區進行反硝化脫氮。該工藝主要優點是對COD、BOD5、ss等具有較高的去除率，對脫氮除磷也具有較高的去除效果，具有運行費用低、占地少，出水水質好等特點；其缺點是運行管理要求較高，投資較大，節能差。針對其不足，改良的A20工藝、UCT(University 0fCapetown)工藝、倒置的A20工藝及多點進水的A20工藝等不斷出現，在一定程度上或在某一方面使運行效果有所改善。

3.SBR(Sequencing Batch Reaeto)法工藝

SBR工藝也叫序批式活性污泥法，集進水、曝氣、沉淀在一個池子里完成，一般由多個池子構成一組，各池工作狀態輪流變換運行。其最根本的特點是處理工序不是連續的，而是間歇的、周期的，污水一批一批地經過進水、曝氣、沉淀、排水，然后又周而復始，其核心技術是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統，典型的SBR工藝沉淀時停止進水，靜止沉淀可以獲得較高的沉淀效率和較好的水質。SBR工藝早在20世紀初已有應用，但由于SBR對自動化控制要求很高，人工管理的困難和煩瑣，稍有故障就不能運行，未能廣泛推廣應用。近幾年，SBR經過不斷演變和改良，又產生或同期發展為CASS(CyclicActivated Sludge System)、CAST(Cyefic Activated Sludge Technology)和MSBR(Modified Sequenc-ing Batch Reactor)等工藝，進一步增強了除磷脫氮效果，改良的SBR工藝可以發揮節省用地、提高出水水質指標的優勢，隨著自動化技術的發展和PLC控制系統的普及化，SBR類工藝的工程應用又進入了一個新的時代。

4.UNITANK工藝

Unitank工藝是20世紀90年代比利時西格斯公司在三溝式氧化溝的基礎上開發出來的，一般由一矩形池子組成，內分三格，三格在水力上是連通的，三個池子通過共壁上的開孔實現水力連接，每個池中都裝有曝氣系統，同時外面的兩個池子都裝有溢流堰用于排水，這樣中間一個矩形池只做曝氣池，外邊兩側的矩形池既可做曝氣池，又可做沉淀池，不需另設沉淀池，故布置緊湊，節省占地。該工藝可以將生物處理和沉淀系統合為一體，同時具有連續進水、連續出水、常水位運行，具有脫氮功能及流程簡單的特點，在用地十分緊缺或必須室內布置的情況下，適宜采用該工藝。

5.Carrousel氧化溝工藝

Carrousel(卡魯塞爾)氧化溝是一種單溝式環型氧化溝，在氧化溝的頂端設有垂直表面曝氣機，兼有供氧和推流攪拌的作用，污水在溝道內轉折循回流動，處于完全混合狀態，有機物不斷氧化得以去除。該氧化溝一般設有獨立的沉淀池和污泥回流系統。Carrousel氧化溝具備一般氧化溝的共同優點，工藝流程簡單，抗沖擊負荷能力較強，出水水質較穩定；其獨特之處在于：單臺曝氣設備功率大，數量較少，投資較少，維護點相對較少.更易于維護。其不足之處：由于表面曝氣機數量少，溝內混合液自由流程很長，由紊流導致的流速不均有可能引起污泥沉淀，影響運行效果；單溝氧化溝維持溶解氧較高，加之單點供氧強度較大，耗能稍高。Carrousel氧化溝結構和設備簡單，管理方便，適用于中小規模的城市污水處理廠。

6.Orbal氧化溝工藝

Orbal(奧貝爾)氧化溝是由三個相對獨立的同心橢圓形溝道組成，污水由外溝道進入溝內，然后依次進入中間溝道和內溝道，最后經中心島流出至二次沉淀池。三個環形溝道相對獨立，其中外溝道處于低溶解氧狀態，大部分有機物和氨氮在外溝道氧化和去除；內溝道維持較高的溶解氧，為出水把關。在各溝道橫跨安裝有不同數量轉碟曝氣機，進行供氧兼有較強的推流攪拌作用。Orbal氧化溝的獨特之處在于：流程簡單、抗沖擊負荷能力強、出水水質穩定和易于維護管理，具有較好的節能性能，有較好的脫氮功能。另外，Orbal氧化溝作為一種多級串聯的反應器，有利于難降解有機物的分解，一般可以獲得較好的出水水質和穩定的處理效果。在實際應用中有更大的靈活性和適應性，可適用于雨污合流系統，由于該氧化溝采用曝氣轉碟，具有較高的充氧能力和動力效率，并可提高水深，節省用地。Orbal氧化溝作為較優化的工藝之一，尤其適用于中小規模的污水處理廠。

7.生物曝氣過濾工藝

生物曝氣過濾工藝是在一生物過濾池中進行，內設特制的微生物附著生長所必需的顆粒性濾料，為達到生物氧化有機物和氨氮的目的，濾池需進行曝氣。一般地，生物曝氣過濾工藝主要用于生物處理出水的進一步硝化，去除生物處理出水中殘余的氨氮，以滿足更高的氨氮出水要求。生物曝氣過濾工藝布置得十分緊湊，占地面積約為常規工藝的1／10。其不足在于：運行管理難度較大，同時為避免污水進水中懸浮顆粒堵塞后續的生物曝氣濾池，一般均需采用加藥以強化初沉池去除懸浮固體的效果，會增加藥劑的成本，同時加藥沉淀將產生大量初沉污泥和化學污泥，后續污泥處理難度較大。此工藝雖然有省地的顯著優點，但運行管理難度較大，工藝投資和運行成本并不節省，一般是在用地面積嚴重不足或受到限制時才優先考慮采用生物曝氣過濾工藝。

8.膜生物反應器

膜生物反應器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術，兼有活性污泥法和固定細胞法二者的優點。其顯著優點為出水水質優于傳統生物處理工藝，且污泥產率低。20世紀80年代以來，該技術越來越受到重視，已成為研究的熱點之一。

以上介紹的各種污水生物處理工藝都是可行和可用的工藝，絕大部分已經在國內外污水處理廠實際運行。但是就目前國際上污水處理發展現狀看，每一種工藝具有各自的優缺點，都有一個適應性問題。所以熟悉了解國內外這些工藝，對其利弊進行客觀分析，因地制宜地合理選擇適用技術，對我國污水處理工程設計和建設都有重要意義。同時，在以后的污水處理工程設計和建設時，可以針對實際情況，通過科學設計、優化組合，選用一種或兩種處理工藝進行互相組合，就有可能在污水處理的實際應用中、在技術與功能上實現一定程度的互補，提高污水處理效率，有效降低污水處理的運轉費用，從而推進城市污水處理工作的健康發展。