常見污水處理法及消毒、除磷工藝設計

海兆和，李澤宣，劉 巖

（河北農業大學，河北滄州 061100）

1 常見污水處理法

目前的污水處理技術主要有活性污泥法（包括氧化溝、A2/O、SBR等）、生物膜的方法（包括由生物接觸氧化、生物過濾器等），其特征各不相同。

1.1 活性污泥法

活性污泥法是最為常見的污水處理工藝，包括氧化溝、A2/O、SBR系列等。

1.1.1 氧化溝系列

氧化溝的工藝就是將水槽溝渠的首和尾互相連接，水槽溝渠內的污水會通過曝氣而進行氧化反應，這也是活性污泥處理技術的變形與進化產物。該工藝BOD5去除率可達97%，結構較簡單、處理的效果也更是令人滿意。通道氧化過程也就是氧化溝工藝包括四個優化階段：第一階段包括間歇曝氣和沉淀；第二種是立式曝氣器的使用，包括硝化和反硝化反應；第三，消除磷；再到第四階段，該工藝進一步進化，加入二沉池，和氧化溝形成一體化工藝，可以更有效和更經常地處理廢水，并減少處理廠的人員成本。

1.1.2 A2/O系列

A2/O工藝，又稱 A-A-O 工藝，是一種同時可以脫氮除磷的污水處理工藝。A2/O生物池分為三個獨立的區：厭氧、缺氧、好氧，由于環境條件各不相同，在不同微生物種類菌群的綜合搭配條件下，能夠讓污染物的處理效率大大提高，穩定性大大增加。且在厭氧—缺氧—好氧交替運行條件下，絲狀菌繁殖困難，鮮少發生污泥膨脹現象。池中好氧區的供氧可選擇鼓風曝氣、表面曝氣兩種方式。此工藝缺點是污泥回流量大，能源消耗量不僅高，設備和運行成本會很高，對運行管理的要求也會很高。

1.1.3 SBR系列

SBR工藝又稱序批式活性污泥法，而它的最大特點就是能夠運用間歇曝氣的方式來完成整個過程。該工藝序批過程按順序分為進水、曝氣反應、沉淀、排水、閑置待機五個工序，五個工序在同一容器中進行。序批時間根據進水濃度和設計負荷不同而有所差異。

SBR工藝優點較多，最大的特點是集中所有反應、沉淀工序于同一反應器中進行，由于拋去了很多的結構和設施，因此就能夠節省土地，也就減少了對基礎設施的投資。

（1）傳統SBR工藝

反應發生在同一個容器中。該工藝步驟包括先在同一容器中注入水分，然而進入同一容器，然后形成厭氧—缺氧—停止進水—曝氣充氧—脫氮除磷—沉淀—出水的一個過程。缺點是結構總容積利用率低，一般低于50%，僅適用于較低的廢水體積。

（2）CAST工藝

CAST工藝是在傳統SBR工藝和ICEAS工藝基礎上優化的一項新技術。對于每一組CAST系統，通常有四種工藝：加水、反應、沉淀、閑置和出水。在四個池子中輪流運轉工作。預反應區通常位于每個池子的前端，部分污泥回流回該區域。該技術優點是，具有很強的抗沖擊負荷、適應水質變化的能力，處理的效果也相對明顯。缺點是每座池子都應該配備沉淀的潷水器和曝氣的設備、控制系統，不僅將水斷斷續續地帶走，從而增加水頭損失，而且報廢率越高，利用率很低。另外要求自動化程度較高。

（3）Unitank工藝

Unitank工藝比較先進，它同時擁有SBR和傳統活性污泥法兩種技術的優點恒定水位，能夠連續運行，占用面積也非常小，系統運行靈活方便。

（4）CASS工藝

CASS工藝就是周期循環活性污泥法，在SBR的基礎上，通過在池內進水一端增加生物選擇器，從而實現了連續進水，間歇排水。

CASS反應池分為生物選擇區（預反應區）和主反應區兩部分。預反應區在反應池前端，池內微生物經過酶的快速轉移機理，污水中大部分可溶性有機物被迅速吸附，在高負荷的機制快速累積過程中，進水中的水質、水量、pH和有毒物質被緩沖，同時絲狀菌的成長會遭到有效的抑制。主反應區在反應池后端，在該反應區內，污水中的污染物經歷一個負荷較低的基質降解過程。CASS工藝特點是將反應、沉淀、排水、功能四者融為一體，去除污染物效果明顯，同時具有較好的脫氮除磷效果[1]。

1.2 生物膜法

生物膜法也是廢水處理的常用方法，一般適用于比較中小型污水處理廠；主要有旋轉生物圓盤法、生物接觸氧化法、生物濾池法等。

1.2.1 生物轉盤法

通常所說的生物轉盤是由接觸反應單元、驅動裝置、圓盤、旋轉軸等組成的生物反應器。微生物形成附著在圓盤外表面的生物膜，旋轉軸下約45%的圓盤表面被淹沒在廢水中。在工作過程中，圓盤上的生物膜與大氣和廢水交替接觸，而生物圓盤不斷旋轉，形成厭氧、缺氧和好氧的交替環境。

生物轉盤的特點是①有氣味產生，對環境有一定影響；②能源消耗低，管理便利；③凈化效果好，并且不會發生堵塞的現象；④面積占用較大等。

1.2.2 生物接觸氧化法

生物接觸氧化法（浸沒式曝氣生物池）是目前主要的廢水處理工藝之一，它目前正被廣泛應用在對有機工業廢水的生物處理方面和小型生活污水的處理方面，是在生物濾池的基礎上一步步地慢慢發展演變而來的[2]。

生物接觸氧化法是將合成纖維、沸石、焦炭等填料放入池中，讓其被廢水浸沒，并在底部曝氣氧化。生物膜從填料中分離出來后，隨水流進入二沉池，來達到凈化廢水，改善水質的目的。

1.2.3 生物濾池法

在生物過濾器中，有一層過濾材料，由下承載層和上承載層組成。有孔隙的容器壁有利于過濾材料內部的通風，使生物膜外的微生物通過填充層的自然通風獲得溶解氧，從而處于好氧狀態。過濾器表面的廢水在供水系統中均勻分布。根據處理污水量采用間歇式固定式布水的普通生物濾池（小）或采用連續旋轉式布水的高負荷生物濾池（大）。污水在填料表面滑落，由上而下，經過微生物轉化后得以進化[3]。

2 消毒、除磷工藝設計

2.1 深度處理技術

深度處理技術的工藝流程，有多種工藝和組合方式，如：活性炭吸附、混凝沉淀、離子交換、過濾、反滲透、臭氧氧化、電滲析等。具體選擇何種工藝應參考實際，根據進水水質情況、出水水質要求、出水具體用途決定。

2.2 污水消毒方案

目前來說，我國污水處理廠出水消毒方式較多，主要以液氮消毒、二氯化氮消毒和紫外線消毒為主，由于液氮運輸、儲存危險性較大，因此很多污水消毒方案只運用二氯化氮消毒、紫外線消毒兩種方案

2.3 除磷工藝方案

廢水處理廠中磷的絕大多數去除過程基本上是生物的，并輔以化學過程。磷的化學去除是一種化學沉淀，通過這種沉淀，試劑和可溶性磷酸鹽結合形成不溶性磷酸鹽沉積物，從而去除污水中固體就可去除污水中的磷。化學除磷工藝選用的藥劑主要有鋁鹽、鐵鹽和石灰等。鋁鹽主要是硫酸鋁和合氯化鋁。硫酸鋁被廣泛使用，但它產生的污泥濃度和脫水性能相對較低，對后續的生物系統也許會產生較壞的影響；堿式氯化鋁溶解性比較好，配制簡單，且絮凝體的密度較大，形成迅速，很快沉降；鐵鹽缺點是如果固液分離效果不好，出水會帶有一定的紅色；石灰通常使用在初沉池和二級處理中，在此工藝中，與其他的傳統的污水磷的處理方式相比較而言，節省的成本還不夠。

3 結語

隨著我國城市化進程和工業生產行業的不斷進步，我們的生產力也在不斷的提高，然而在不斷提高的同時，環境污染也在進一步威脅我們。其中污水排放就是其中一個重大問題之一。污水的不規范排放會直接影響到人體健康，所以治理污水排放是很關鍵的一個環節，因此，對污水除磷的工藝設計研究從來都不會過時，并且一直在路上。