一、背景
 

　　城(cheng)(cheng)市(shi)生活污(wu)(wu)(wu)水(shui)是城(cheng)(cheng)市(shi)發展(zhan)中的(de)(de)(de)(de)產物，隨(sui)著(zhu)城(cheng)(cheng)市(shi)化(hua)和(he)工業化(hua)進(jin)程的(de)(de)(de)(de)加快，其產生量不斷增大(da)，污(wu)(wu)(wu)染(ran)日益嚴重，已(yi)嚴重制約了城(cheng)(cheng)市(shi)社會(hui)經(jing)濟(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)可持續發展(zhan)。在經(jing)濟(ji)(ji)快速發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)今(jin)天，環(huan)保問題，特(te)別是城(cheng)(cheng)市(shi)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)已(yi)成(cheng)為(wei)各(ge)國研(yan)究的(de)(de)(de)(de)熱點。城(cheng)(cheng)市(shi)污(wu)(wu)(wu)水(shui)的(de)(de)(de)(de)治(zhi)理(li)對(dui)改善(shan)城(cheng)(cheng)市(shi)水(shui)環(huan)境，保障城(cheng)(cheng)市(shi)經(jing)濟(ji)(ji)發展(zhan)起著(zhu)關鍵的(de)(de)(de)(de)作用(yong)。西方發達(da)國家20世(shi)紀50年(nian)(nian)(nian)代(dai)(dai)經(jing)濟(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)，曾導(dao)致了60年(nian)(nian)(nian)代(dai)(dai)嚴重的(de)(de)(de)(de)環(huan)境污(wu)(wu)(wu)染(ran)。至20世(shi)紀70年(nian)(nian)(nian)代(dai)(dai)末(mo)，美國興建的(de)(de)(de)(de)城(cheng)(cheng)市(shi)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)廠(chang)達(da)18000余座，投入資金數萬(wan)(wan)億(yi)美元(yuan)；英國、法國、德國各(ge)耗費了巨額資金興建了7000~8000座城(cheng)(cheng)市(shi)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)廠(chang)。我國的(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)始于20世(shi)紀70年(nian)(nian)(nian)代(dai)(dai)。據統計，截(jie)止(zhi)2015年(nian)(nian)(nian)底，全(quan)國已(yi)建成(cheng)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)廠(chang)1943座，污(wu)(wu)(wu)水(shui)廠(chang)日處(chu)(chu)理(li)能力(li)14028萬(wan)(wan)立(li)方米(mi)，全(quan)年(nian)(nian)(nian)累計處(chu)(chu)理(li)污(wu)(wu)(wu)水(shui)量達(da)410.3億(yi)立(li)方米(mi)，2015年(nian)(nian)(nian)全(quan)國城(cheng)(cheng)市(shi)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)率達(da)到91.97%。
 

　　二、城市污(wu)水處(chu)理工藝流程(cheng)總述(shu)
 

　　典型的(de)城市(shi)污(wu)水處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)工藝流程主要包(bao)括(kuo)機械處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)、生(sheng)(sheng)化處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)、污(wu)泥處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)等工段。有(you)機械處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)以及生(sheng)(sheng)化處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)構成的(de)系統屬于(yu)二(er)級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)系統，其中(zhong)BOD5和(he)SS去除(chu)率(lv)可達90%-98%。處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)效果介于(yu)一級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)二(er)級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)中(zhong)間(jian)的(de)一般稱(cheng)(cheng)為(wei)強化一級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)、一級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)半處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)或不*二(er)級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)，主要有(you)高負(fu)荷生(sheng)(sheng)物(wu)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)法和(he)化學處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)法兩(liang)大(da)類，BOD5去除(chu)率(lv)達45%-75%。具有(you)生(sheng)(sheng)物(wu)除(chu)磷(lin)脫氮功能(neng)的(de)二(er)級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)系統通常稱(cheng)(cheng)為(wei)深度二(er)級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)。為(wei)了除(chu)特定的(de)物(wu)質，在(zai)二(er)級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)之后設置的(de)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)系統屬于(yu)三(san)級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)，例如(ru)化學除(chu)磷(lin)，活性炭(tan)吸附等。
 

　　污染(ran)物的分(fen)類
 

　　從污(wu)(wu)水(shui)處理的角度，污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)可分為(wei)懸浮(fu)固體(ti)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)、有(you)機(ji)(ji)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)、有(you)毒物(wu)(wu)(wu)質(zhi)、污(wu)(wu)染(ran)(ran)生物(wu)(wu)(wu)和污(wu)(wu)染(ran)(ran)營養物(wu)(wu)(wu)質(zhi)。城市污(wu)(wu)水(shui)中含有(you)的大量(liang)(liang)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)排入水(shui)體(ti)，會使水(shui)體(ti)中溶解氧(yang)(yang)的含量(liang)(liang)降低，甚(shen)至達到缺氧(yang)(yang)狀態，嚴重污(wu)(wu)染(ran)(ran)水(shui)體(ti)，使水(shui)中魚(yu)類無法生存。污(wu)(wu)水(shui)中有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)濃度一般用生物(wu)(wu)(wu)化學需氧(yang)(yang)量(liang)(liang)(BOD5)、化學需氧(yang)(yang)量(liang)(liang)(COD)、總(zong)需氧(yang)(yang)量(liang)(liang)(TOD)和總(zong)有(you)機(ji)(ji)碳(tan)(TOC)來表示。營養物(wu)(wu)(wu)質(zhi)主要指氮(dan)、磷，其可使藻(zao)類和浮(fu)游生物(wu)(wu)(wu)繁殖，形成(cheng)"水(shui)華"和"赤潮"。
 

　　污水(shui)處理方法
 

　　污水處理方法可根據水質類型分為物理處理法、生物處理法、污水處理產生的污泥處置及化學處理法，還可根據處理程度分為一級處理、二級處理及三級處理等工藝流程。城市污水的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的方法。常用方法有篩濾截留、重力分離、離心分離等，相應處理設備主要有格柵、沉砂池、沉淀池及離心機氧其中沉淀池同城鎮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，去除污水中有機物質的方法。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。化學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方法如中和氧化還原、離子交換、電解主要用于工業廢水處理，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，常采用物理的方法，經過一級處理后，污水懸浮物去除可達40%左右，附著于懸浮物的有機物也可去除30%左右；二級處理主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質。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物的這一功能，并采取一定的人工措施，創造有利于微生物生長、繁殖的環境，使微生物大量繁殖，以提高其分解氧化有機物效率。污水經過一級處理以后，已經去除了漂浮物和部分懸浮物，BOD5的去除率約25%～30%。經過二級處理后，BOD5去除率可達90%以上，二沉池出水能達標排放。活性污泥處理系統，在當前污水處理領域，是應用的處理技術之一，曝氣池是其反應器。污水與污泥在曝氣池中混合，污泥中的微生物將污水中復雜的有機物降解，并用釋放出的能量來實現微生物本身的繁殖和運動等。

　　三(san)、污水處理的工藝(yi)技術
 

　　當前(qian)流行的(de)污水處理工藝(yi)有(you)：AB法(fa)、SBR法(fa)、氧化溝法(fa)、普通曝氣(qi)法(fa)、膜分(fen)離機(ji)等(deng)，各有(you)其自身的(de)特點。
 

　　AB法(fa)
 

　　該工藝對曝氣(qi)池(chi)(chi)按高(gao)、低(di)負荷(he)分為二(er)級(ji)供氧。A負荷(he)高(gao)，曝氣(qi)時間短，產生(sheng)(sheng)污(wu)泥量大(da)，污(wu)泥負荷(he)2.5 kg BOD/(kg MLSS•d)以上，池(chi)(chi)容積負荷(he)在(zai)6 kg BOD/(m3•d)以上；B級(ji)負荷(he)低(di)，污(wu)泥齡較長。A和B級(ji)亦可分期建(jian)設，A與(yu)B級(ji)間設中間沉淀池(chi)(chi)。兩級(ji)池(chi)(chi)子的(de)(de)F/M(污(wu)染物量與(yu)微生(sheng)(sheng)物量之比)不同(tong)，形成不同(tong)的(de)(de)微生(sheng)(sheng)物群(qun)體。AB法(fa)盡管(guan)有節能的(de)(de)優(you)點，但不適(shi)合低(di)濃度水(shui)質。
 

　　SBR法
 

　　此法進水、曝氣、沉淀、出水在(zai)同(tong)一座池(chi)子(zi)中完成，常(chang)由3—4個池(chi)子(zi)構(gou)成一組，輪流運(yun)轉(zhuan)，一池(chi)一池(chi)地(di)間歇運(yun)行(xing)，故稱序批式活性污泥(ni)法。這種—體(ti)化工藝的(de)特點(dian)是工藝簡單，由于只有—個反(fan)應池(chi)，不(bu)(bu)需二沉池(chi)、回(hui)流污泥(ni)及相關的(de)設(she)備，一般情(qing)況(kuang)下不(bu)(bu)設(she)調節(jie)池(chi)，多數情(qing)況(kuang)下可省去初(chu)沉池(chi)，故節(jie)省了占(zhan)地(di)和投(tou)資，耐(nai)沖(chong)擊負(fu)荷且運(yun)行(xing)方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧(yang)和厭氧(yang)的(de)不(bu)(bu)同(tong)狀態，實現除磷脫氮的(de)目的(de)。
 

　　普(pu)通曝氣(qi)法(fa)
 

　　其變型(xing)工(gong)藝(yi)普通(tong)(tong)曝氣法(fa)出現得zui早，其實(shi)際處(chu)理效果好，可(ke)處(chu)理大的(de)(de)(de)污(wu)水量，對于Jc-r廠可(ke)集中建(jian)設污(wu)泥消化池，所產生的(de)(de)(de)沼(zhao)氣可(ke)作(zuo)能源利用(yong)。傳統普曝法(fa)的(de)(de)(de)不足之處(chu)是(shi)只(zhi)能作(zuo)為常規二(er)級處(chu)理，不具備脫(tuo)氮除(chu)磷功能。近幾(ji)年，在工(gong)程(cheng)實(shi)踐(jian)中，通(tong)(tong)過降低(di)普通(tong)(tong)曝氣池的(de)(de)(de)容積負荷，可(ke)以(yi)達到脫(tuo)氮的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)；在普通(tong)(tong)曝氣池前設置(zhi)厭氧區(qu)，可(ke)以(yi)除(chu)磷，亦可(ke)用(yong)化學法(fa)除(chu)磷。采用(yong)普通(tong)(tong)曝氣法(fa)去除(chu)BOD，在池型(xing)上有多種形式，如(ru)氧化溝，工(gong)程(cheng)上稱(cheng)為普通(tong)(tong)曝氣法(fa)的(de)(de)(de)變型(xing)工(gong)藝(yi)，亦可(ke)統稱(cheng)為普通(tong)(tong)曝氣法(fa)。
 

　　氧化溝法
 

　　是(shi)在20世紀(ji)50年(nian)代初期(qi)發展而形成(cheng)的，因其構(gou)造簡(jian)(jian)單(dan)，易(yi)于(yu)管理，很快(kuai)得(de)到了(le)推廣應用，且不斷創新。目前，氧化(hua)溝在應用中(zhong)發展出了(le)多(duo)種形式(shi)(shi)(shi)(shi)，比較有(you)(you)代表性的有(you)(you)：①帕(pa)式(shi)(shi)(shi)(shi)，簡(jian)(jian)稱(cheng)單(dan)溝式(shi)(shi)(shi)(shi)，表面(mian)曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)采(cai)(cai)用轉(zhuan)刷曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，水深一般在2.5—3.5 m。②奧(ao)式(shi)(shi)(shi)(shi)，簡(jian)(jian)稱(cheng)同心圓式(shi)(shi)(shi)(shi)，實際(ji)應用的多(duo)為橢圓形的三(san)(san)環(huan)(huan)道組成(cheng)，3個(ge)環(huan)(huan)道采(cai)(cai)用不同的.DO，如外環(huan)(huan)為0、中(zhong)環(huan)(huan)為1、內(nei)環(huan)(huan)為2，這有(you)(you)利于(yu)脫氮除磷(lin)。采(cai)(cai)用轉(zhuan)碟曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，水深一般在4.0-4.5 m。③卡式(shi)(shi)(shi)(shi)，簡(jian)(jian)稱(cheng)循環(huan)(huan)折流(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)，采(cai)(cai)用倒傘形葉輪(lun)曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，水深一般在3.0 m左(zuo)右，但污泥易(yi)于(yu)沉(chen)積。④三(san)(san)溝式(shi)(shi)(shi)(shi)氧化(hua)溝(T型氧化(hua)溝)，該工藝由(you)3個(ge)池組成(cheng)，中(zhong)間(jian)作曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)池，左(zuo)右2個(ge)池兼(jian)作沉(chen)淀池和曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)池。其特點是(shi)采(cai)(cai)用轉(zhuan)刷曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、水淺、占地面(mian)積大、不設厭(yan)氧池，不具備除磷(lin)功能口J。
 

　　膜分離技術
 

　　用膜分離(li)代替沉(chen)淀(dian)進行泥(ni)(ni)水分離(li)，可(ke)帶來活(huo)(huo)性(xing)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)工藝的以下變化(hua)：①不再(zai)存(cun)在污(wu)(wu)泥(ni)(ni)膨脹(zhang)問(wen)題。在調控活(huo)(huo)性(xing)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)系統(tong)時，不必再(zai)考(kao)慮污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的沉(chen)降性(xing)能，從而使(shi)工藝控制大(da)大(da)簡化(hua)；②曝(pu)(pu)氣(qi)池(chi)的污(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃度(du)將(jiang)大(da)大(da)提高，MLSS可(ke)以大(da)于20 g/L，從而使(shi)系統(tong)可(ke)在超大(da)泥(ni)(ni)齡、超低負荷狀態下運行，充分滿(man)足去除(chu)各種污(wu)(wu)染物質的需(xu)要；③在同樣的處(chu)理(li)(li)要求下，可(ke)使(shi)曝(pu)(pu)氣(qi)池(chi)容積大(da)大(da)減小(xiao)，節省了處(chu)理(li)(li)廠的占地(di)面積；④污(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃度(du)的提高，要求較高的曝(pu)(pu)氣(qi)速率(lv)，因而純氧曝(pu)(pu)氣(qi)將(jiang)隨著膜的分離(li)而被大(da)量采用。
 

　　工藝優選(xuan)
 

　　常規(gui)活性(xing)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)法(fa)和(he)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝、SBR工藝(yi)的比較(jiao)(jiao)。①常規(gui)活性(xing)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)法(fa)適用(yong)于(yu)(yu)(yu)中等負荷的大型污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理廠。②氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝法(fa)、SBR法(fa)的基(ji)建(jian)費(fei)(fei)用(yong)低(di)(di)，運行(xing)費(fei)(fei)較(jiao)(jiao)高。若處理規(gui)模為10萬t/d,折(zhe)舊(jiu)以(yi)20年計，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝、SBR與常規(gui)活性(xing)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)法(fa)的總處理費(fei)(fei)用(yong)大體相當(處理費(fei)(fei)=運行(xing)費(fei)(fei)+折(zhe)舊(jiu)+固定(ding)資產投資貸(dai)款利(li)息)。規(gui)模越小，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝、SBR的總處理費(fei)(fei)用(yong)越低(di)(di)。因此，對于(yu)(yu)(yu)中小型污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理廠而言，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝、SBR在經濟 上有(you)益。③氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝、SBR工藝(yi)一般不設初(chu)沉(chen)(chen)池和(he)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)消化(hua)(hua)(hua)(hua)池，處理單元(yuan)比常規(gui)活性(xing)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)法(fa)減少50%以(yi)上，操作管理簡化(hua)(hua)(hua)(hua)；且設備(bei)國產化(hua)(hua)(hua)(hua)程(cheng)度高，價格(ge)低(di)(di)。3.3.2氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝、SBR工藝(yi)的比較(jiao)(jiao)。①基(ji)建(jian)費(fei)(fei)用(yong)：SBR是(shi)合(he)建(jian)式。地價高，有(you)利(li)于(yu)(yu)(yu)SBR，其土建(jian)費(fei)(fei)用(yong)較(jiao)(jiao)低(di)(di)，但設備(bei)費(fei)(fei)用(yong)較(jiao)(jiao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝高。②就進水(shui)(shui),BOD5.濃度而言，高，有(you)利(li)于(yu)(yu)(yu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝；低(di)(di)，有(you)利(li)于(yu)(yu)(yu)SBR。一般以(yi)BOD5=150mg/L為界(jie)，高于(yu)(yu)(yu)此值(zhi)，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝建(jian)費(fei)(fei)用(yong)低(di)(di)于(yu)(yu)(yu)SBR；低(di)(di)于(yu)(yu)(yu)此值(zhi)，則反之。③運行(xing)費(fei)(fei)用(yong)就曝氣(qi)方式而言，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝常用(yong)機械式，SBR通常用(yong)鼓(gu)風式，后者比前(qian)者省電；SBR工藝(yi)是(shi)變水(shui)(shui)位運行(xing)，增(zeng)大了揚程(cheng)，因而電耗要比氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝小些(xie)，運行(xing)費(fei)(fei)用(yong)也(ye)低(di)(di)些(xie)。④SBR工藝(yi)的自(zi)控要求(qiu)較(jiao)(jiao)高。就出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質而言，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝是(shi)動態沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)，SBR是(shi)靜態沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)，后者沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)效率更(geng)高，出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質更(geng)好。