城市污水處理的等級及處理程度

1、城市污水處理的等級及處理程度城市污水處理的等級可分為：預(yù)處理、一級處理、一級強化處理、二級處理、二級強化處理和污水再 生處理六個等級。我國城市污水處理在很長一段時間內(nèi)，仍將以大幅度去除有機污染物的二級生物處理為 主，并根據(jù)需要，發(fā)展以生物除磷為主的二級強化處理。我國室外排水設(shè)計規(guī)范（GBJ14-87）對城市污水一級處理和二級處理的處理效率提出了標(biāo)準(zhǔn)，可供采用。表1列出了污水處理廠處理效率的參考標(biāo)準(zhǔn)。污水處理廠的處理效率表1資料來源處理效率備注一級處理二級處理SS|bOD51SSBOD5上海某污水 廠50249293二級處理：活性污泥法 （19821984年運 行資料）北京某中試 廠502080

2、92二級處理：活性污泥法北京某污水 廠9395二級處理：活性污泥法日本指標(biāo)3040253565806585二級處理：生物過濾法80908595二級處理：活性污泥法我國規(guī)范4055203060906590二級處理：生物膜法70906595二級處理：活性污泥法一、城市污水的預(yù)處理城市污水的預(yù)處理就去除污水中的污染物而言，可能由于數(shù)量不大而不被重視，但預(yù)處理對于污水處 理廠的管理者來說則是至關(guān)重要的。國外曾有人對數(shù)十座城市污水處理廠進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有半數(shù)以上的污水處理廠由于預(yù)處理存在問題而嚴(yán)重影響了后續(xù)處理設(shè)施的運行。城市污水的預(yù)處理主要包括污物攔截和沉砂，一般設(shè)置機械格柵除污機去除污水中的大塊懸浮物

3、，沉砂則靠設(shè)置沉砂池來去除污水中密度較大的無機顆粒，以保護后續(xù)處理設(shè)施的正常運行。它們是一種預(yù)防性和預(yù)備性處理設(shè)施，是任何污水處理工藝之前必不可少的處理設(shè)施。（一 ）格柵在城市污水處理構(gòu)筑物中，格柵的重要性日益被人們所認(rèn)識。多年來的實踐證明，格柵設(shè)計得是否切合實際，直接影響整個水處理設(shè)施的運行。例如有的污水處理廠，進水泵房的進水格柵被漂浮物堵塞，以至將格柵擠垮或擠壞，造成停泵斷水。還有的在進水泵房的管理中，常發(fā)生因原設(shè)計進水格柵間隙較小而導(dǎo)致清污困難，繼而進行改造，加大格柵間隙，一次不足，再來二次，最后，清污容易了，而水泵葉輪則經(jīng)常堵塞。甚至有的管理者厭煩清污工作，打開格柵直接進水，雜物進入泵

4、體，葉片被切斷的事故也發(fā)生過。也有格柵間隙太大，造成后續(xù)處理構(gòu)筑物運行困難，如某污水處理廠格柵間隙20mm運行中污水內(nèi)的雜物（諸如尼龍條、玻璃瓶、塑料制品的碎片等） 大量進入沉砂池、初沉池等后續(xù)處理構(gòu)筑物，甚至流進最終沉淀池，嚴(yán)重影響構(gòu)筑物的正常運行。1. 格柵的清污格柵清污的勞動強度很大，加之人工清污有值班疏忽之虞，故一般設(shè)計都采用機械清污，而機械清污有定時自動清污及按格柵前后水位差自動清污之分。自動清污有許多優(yōu)點，最重要的是可以提高格柵運行的安全度。有的工程考慮到機械清污動力很小，為了保證安全運行，令設(shè)備24 小時全天候運行，使來水中的雜物隨來隨清，決不積壓。也許，從整體來說，如此設(shè)計在目

5、前實際生產(chǎn)中是正確的。2. 格柵的間隙按目前設(shè)計采用格柵柵條的間隙，可分三級:細(xì)格柵的間隙為4100mm中格柵的間隙為1525mm粗格柵的間隙為400nmm以上。以往設(shè)計中，河道取水泵站、城市排水泵站一般都采用中、粗格柵，從保護水泵來說，已經(jīng)可以了。在污水處理廠的設(shè)計中，常采用中格柵，但從目前一些污水處理廠的運行中證明采用中格柵是不夠的。采用中格柵的同時，格柵間隙應(yīng)大于20mm機械格柵的間距不宜過小，否則格柵間的和齒易被卡住。但是實際上格柵的間隙應(yīng)根據(jù)水體的實際需要確定。因為以往的運行情況說明，水體中的漂浮物大至浮尸、樹木，小至尼龍線，想用一種格柵截獲各種漂浮物是不現(xiàn)實的。進水格柵應(yīng)按處理要求

6、設(shè)置，必要時應(yīng)設(shè)二道或三道格柵，以攔截不同的漂浮物。3. 格柵的設(shè)置方案按格柵的細(xì)、中、粗三級來劃分，格柵的設(shè)置方案可組合成以下幾種。(1) 一道粗格柵可用于水泵流道口徑較大的泵站，其進水來自漂浮物很少的河道或城市雨水泵站。此類格柵常采用人工清污。(2) 一道中格柵可用于水泵流道口徑較小的泵站，或水泵流道口徑雖大但因河道漂浮物較多，泵站后續(xù)處理構(gòu)筑物不容許有大量漂浮物的場所。此類格柵應(yīng)采用機械清污。(3) 一道細(xì)格柵可用于城市下游的污水處理廠進水泵房。污水經(jīng)輸水管道的中途泵站，其大量漂浮物已經(jīng)城市排水泵站及中途泵站的格柵攔截，污水流至處理廠時仍有大量細(xì)小漂浮物。設(shè)置細(xì)格柵的目的，在于攔截污水中

7、的大量浮渣，為污水處理廠的各類構(gòu)筑物提供較好的運行條件。此類格柵宜設(shè)在進水泵房的后面，這是因為細(xì)格柵的清污工作難度較大，把細(xì)格柵設(shè)在泵房的進水處則格柵在地面以下，清污難度增加，設(shè)備也不易維修。細(xì)格柵一般都必須機械清污。(4) 一道粗格柵和一道中格柵對于河道漂浮物多的情況，除設(shè)一道中格柵，截污負(fù)荷太大的泵站應(yīng)增設(shè)一道粗格柵，以便對不同的漂浮物“分而治之”。設(shè)置二道格柵，對運行管理來說是增加了管理點，但減輕了設(shè)備的負(fù)荷，對運行是有利的。 尤其對采用自動控制的機械清污式格柵，減輕清污負(fù)荷是保證格柵安全運行的關(guān)鍵，這一點已逐漸被人們所認(rèn)識。(5) 一道中格柵和一道細(xì)格柵對于需設(shè)置細(xì)格柵的凈水廠或污水處

8、理廠，增設(shè)中格柵可減輕細(xì)格柵的負(fù)荷。當(dāng)將細(xì)格柵設(shè)在泵房出水渠上時，為保護水泵，在泵前進水池處設(shè)中格柵也是必要的。1985 年，天津市市政工程局在總結(jié)紀(jì)莊子污水處理廠運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出在新建的東郊污水處理廠設(shè)計中，要采用一中、一細(xì)兩道格柵，以便達到保護水泵、減輕格柵負(fù)荷、減少浮渣的目的，避免污泥中含大量雜物堵塞管道，為污水處理廠提供良好的運行條件。其中細(xì)格柵采用了運行可靠、便于管理的弧形格柵，根據(jù)弧形格柵的構(gòu)造特點，將其設(shè)在泵房的出水渠上，可便于維修保養(yǎng)。由此看來，設(shè)置細(xì)格柵的益處已被人們所認(rèn)識，引進鼓式細(xì)篩，提高污水的預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)的日子也即將到來。(6) 設(shè)置粗、中、細(xì)三道格柵此種設(shè)置方案目

9、前國內(nèi)還未見到，也未被設(shè)計人員所接受。但對于水體漂浮物多、沖擊負(fù)荷大、預(yù)處理要求高的水廠來說，把漂浮物截留在第一道關(guān)卡是個明智的措施?？傊?，粗、中、細(xì)三種格柵的功能不同，型式眾多，其設(shè)置方案的具體內(nèi)容，如設(shè)幾道格柵，設(shè)在泵前、泵后，人工清污還是機械清污，是自動控制還是人工控制，以及格柵的型式（ 如柵條式、鏈條式、弧條式、 鼓式等 ） ， 機械清污方式更是多種多樣，這些都應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)匕惭b條件、供貨情況進行選擇。而利于運行、便于管理則是設(shè)計應(yīng)首先考慮的決定因素。從目前已建成的城市污水處理廠的運行情況分析，細(xì)格柵的設(shè)置十分重要，當(dāng)然，格柵如何設(shè)置取決于上游排水系統(tǒng)的情況以及處理廠內(nèi)后續(xù)處理單元的要求。

10、如污水廠上游排水系統(tǒng)為合流制，處理廠內(nèi)有大量易堵塞的設(shè)備和工藝管線時，那么最好粗、中、細(xì)格柵各設(shè)一道。北京高碑店污水處理廠設(shè)計采用一道柵距為100mm的粗格柵和一道20mm的中格柵，從現(xiàn)在的運轉(zhuǎn)情況看，極有必要增設(shè)一道細(xì)格柵。4. 格柵的過柵流速和水頭損失污水在柵前渠道內(nèi)的流速一般控制在0.40.8m/s ,經(jīng)過格柵的流速一般控制在0.61.Om/s。過柵流速不能太大，否則將把本應(yīng)攔截下來的軟性柵渣沖走。同時， 過柵流速也不能太小，如果過柵流速低于0.6m/s 內(nèi)，柵前渠道內(nèi)的流速將有可能低于0.4m/s ，污水中粒徑較大的砂粒將有可能在柵前渠道內(nèi)沉積。污水過柵水頭損失與過柵流速有關(guān)，一般在0

11、.20.5m之間。如果過柵水頭損失即格柵前后水位差增大，說明污水過柵流速增大。此時，有可能是過柵水量增加，更有可能量格柵局部被堵死。如過柵水頭很小，說明過柵設(shè)計流速太低，有可能造成砂粒在柵前渠道內(nèi)沉積。5. 格柵防凍寒冷地區(qū)的污水處理廠一般將格柵設(shè)在室內(nèi)，并采取強制通風(fēng)措施。格柵設(shè)在室外的處理廠，冬季要注意防凍。（二 ）沉砂池沉砂池是城市污水處理廠必不可少的處理設(shè)施，常設(shè)在進水泵房的后面，除砂的目的是為了避免砂粒對處理工藝和設(shè)備帶來的不利影響。砂粒進入初沉池內(nèi)會使污泥刮板過度磨損，縮短更換周期；進入泥斗后將會干擾正常排泥或堵塞排泥管路；進入泥泵后將使污泥泵過度磨損，使其降低使用壽命。在污水跨越

12、初沉池的處理廠，砂粒將直接進入曝氣池，在池底沉積，減少有效容積，有時還會堵塞微孔擴散器；大量沉砂進入濃縮池將可能堵塞排泥管路，使排泥泵過度磨損；進入消化池將減少有效容積，縮短清砂周期；如大量砂粒進入離心脫水機，將嚴(yán)重磨蝕進泥管的噴嘴處以及螺旋外緣和轉(zhuǎn)鼓，增加更換次數(shù): 砂進入帶式壓濾脫水機將大大降低污泥成餅率，并使濾布過度磨損。以上情況，足以說明除砂對污水處理廠的重要性，也是城市污水收集系統(tǒng)不能杜絕砂粒進入污水管道 的結(jié)果。即使在分流制的污水收集系統(tǒng)，由于有些檢查井蓋密封不嚴(yán)，有些支管連接不合理以及部分家庭院落和工廠雨水進入污水管，也會在污水中含有相當(dāng)數(shù)量的砂粒等雜質(zhì)。一般污水含砂量約為0.0

13、3L/m3,含水率約60溢右，容重可按1500kg/m3估算。表2列出了曝氣沉砂池設(shè)計參考數(shù)據(jù)。曝氣沉砂池設(shè)計參考數(shù)據(jù)表2資料來 源設(shè)計數(shù)據(jù)旋流速 度(m/s)水平 速度 (m/s)取人流里 時停 留時間(min)后效 水 深 (m)寬 深 比曝氣量進水方向出水方向上海某 污水廠0.25 0.322.110.07m3/m3與池中旋流方 向f與進水方向垂直, 淹沒式出 水口北京某 污水廠0.30.056261.510.115m3/m3與池中旋流方 向T與進水方向垂直, 淹沒式出 水口北京某 中試廠0.250.075315(考 慮 預(yù)曝氣)210.1m3/m3與池中旋流方 向T與進水方向垂直, 淹

14、沒式出 水口天津某 卜虧水廠63.610.2m3/m3淹沒式縊流堰美國污 水 設(shè)計手 冊13J16.7 44.6m3/(m h)使污水在空氣作用卜直接形成旋流應(yīng)與進水方向成直I、/ r . 1A用，開仕罪近出口處考慮裝 設(shè)擋板俄羅斯 規(guī)范0.08 0.1211.535m3/(m h)與水在沉砂池 中的旋流方向 4淹沒式出 水口1日本指1標(biāo)11 121 2m3/m3我國規(guī) 范口1 13,31 |1.5|0.1 0.2m3/m3應(yīng)與池中旋流 |方1可T應(yīng)與進水 方向垂直，并宜設(shè)置 擋板1.平流沉砂池平流沉砂池是最常用的一種沉砂池，其水流部分實際上是一個有所加深加寬的明渠，兩端設(shè)有閘板以控制水流，池

15、底設(shè)12個貯砂斗，下接排砂管。平流沉砂池的有效水深不應(yīng)大于1.2m,沉砂池不少于 2座或其分格不應(yīng)少于2格，當(dāng)污水量較少時，可考慮一座（格）工作，一座（格）備用。一般沉砂池每格寬度不宜小于0.6m。2.曝氣沉砂池（圖1）曝氣沉砂池的最大優(yōu)點是能夠在一定程度上使砂粒在曝氣的作用下互相摩擦,可以去除砂粒上附著的有機污染物；同時，由于曝氣的氣浮作用，污水中的油脂類物質(zhì)會升至水面形成浮渣而被去除。曝氣沉砂池的水深一般為 23m,寬深比為12,進水方向與水流方向垂直，溢流堰板處應(yīng)設(shè)置出水擋板。喂氣一般采用直徑為 56mm勺穿孔管，有的處理廠采用振動式擴散器，也有用專為沉砂池制造的橡膠膜片擴散器。曝氣沉砂

16、池的單位污水曝氣量，一般控制在每立方米污水充氣0.10.3m3,單位池容的曝氣量一般控制在每立方米池容充氣 25m/h o污水在池內(nèi)的停留時間一般為13min,水平流速一般控制在 0.060.12m/s 。大型污水處理廠的曝氣沉砂池具有去除浮渣、油脂的功能。此類曝氣沉砂池的一側(cè)設(shè)置除渣區(qū)，池內(nèi)設(shè)有整流柵欄隔出除渣區(qū)，使污水中的浮渣、油脂在氣泡的作用下，在除渣區(qū)浮出水面，達到從污水中分離的目的。從圖中可見，由于在曝氣沉砂池一側(cè)鼓入空氣，使水流在池內(nèi)滾動并與污水的水平流動疊加,產(chǎn)生螺旋式流動。這種螺旋流一方面使有機物和砂子分離，同時將沉入池底的砂粒帶入集砂槽內(nèi)，由提砂設(shè)備將砂排入洗砂槽，最后進行砂

17、、水分離。3.圓形渦流式沉砂池圓形渦流式沉砂池與傳統(tǒng)的平流式曝氣沉砂池相比，具有占地面積小、土建費用省的優(yōu)點，對中小型污水處理廠有一定的適用性。如圖2所示，渦流沉砂池利用水力渦流，使泥砂和有機物分開， 以達到除砂目的。污水從切線方向進入圓形沉砂池，中心軸上的螺旋槳將水流帶向池心，形成渦形水流，較重的砂粒在靠近池心的一個環(huán)形孔口處落入集砂斗，而較輕的有機物在螺旋槳作用下與砂粒分離并引向出水渠。圓形沉砂池有多種池型，目前進入我國市場的有美國Smith&Loveless公司的比氏（Pista）沉砂池和英國Jones&Attword公司的鐘氏（Jeta）沉砂池，是近年來應(yīng)用日益廣泛的兩

18、種圓 形沉砂池。較早的天津無縫鋼管廠污水處理廠已安裝有鐘氏沉砂池.運行多年。此后，廣州大坦沙污水處理廠已安裝的比氏沉砂池也投入運行。典型的比氏沉砂池如圖34所示。表3列出了不同設(shè)計流量的圓形渦流式沉砂池的參考尺寸和驅(qū)動功率，可在選型時進行參考。圓形渦流式沉砂池參考尺寸表表3設(shè)計流里（萬m /d）U38| 0.951.502.65 |4.5 |7.611.418.926.5沉砂池直徑（m）| 2.132.443.05 |3.664.885.496.107.32沉砂池深度（m）| 1.12)1.22回1.52 |1.68|1.982.132.13砂斗直徑（m）Q9I| 0.91|0.9152| 1

19、.52| 1.52 | 1.52| 1.52| 1.83砂斗深度（m）咽| 1.52宣| 1.68| 2.03| 2.08|2.13| 2.44回驅(qū)動機構(gòu)功率（kW）| 0.860.860.750.751.51.51.51.5槳板轉(zhuǎn)速（rpm）| 20 j201414 |13131313、城市污水的一級處理一級處理主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物，主要技術(shù)為重力沉淀，能去除懸浮固體（SS）60%左右，BOD只能去除20%- 30%達不到排放標(biāo)準(zhǔn)，故一級處理屬于二級處理的前處理。一級處理的主要構(gòu)筑物為初次沉淀池，初沉池型式有平流式、輻流式、豎流式多種，主要設(shè)備為不同池型的刮泥機。平流式初沉池

20、為短形，其優(yōu)點是占地面積較小，去除效果較好。主要設(shè)備為行車式刮泥機和鏈板式刮泥機。輻流式初沉池為圓形，適用于規(guī)模較大的污水處理廠，它又分為中心進水、周邊出水型和周邊進水、周邊出水型兩種， 主要設(shè)備為輻流式中心傳動刮泥機和輻流式周邊傳動刮泥機。雖然輻流式沉淀池占地面積和去除效果都不如平流式沉淀池，但由于這類刮泥機故障率較小，在我國廣為采用，特別大型污水廠采用更多。 豎流式沉淀池為圓形， 池徑在10m以內(nèi)（或lOmx 10m以內(nèi)方形），沉淀污泥靠重力排泥，無機械排泥設(shè)備。它僅適用于小型污水處理廠。初沉池按功能可分為進水區(qū)、出水區(qū)、沉淀區(qū)、污泥區(qū)和緩沖層等5 個部分。由于初沉池有耗能低的特點，在歐洲

21、有的國家把初沉池設(shè)計得十分保守。他們認(rèn)為，初沉池是一次投資，長久受益。尤其大型城市污水處理廠采用初沉池以后，用很少的電耗就去除了大量的懸浮固體（SS）和BOD所得污泥經(jīng)消化后產(chǎn)生大量沼氣，沼氣發(fā)電后用于廠內(nèi)，可進一步節(jié)省運行費用，為企業(yè)增加經(jīng)濟效益。這是城市污水處理廠的建設(shè)中政府行為和企業(yè)行為的不同出發(fā)點。初沉池的進水區(qū)和出水區(qū)的功能是使污水均勻平穩(wěn)地流入、流出沉淀區(qū)；沉淀區(qū)即工作區(qū)，是可沉顆粒與污水分離的區(qū)域；污泥區(qū)是污泥貯存、濃縮和排放的區(qū)域；而緩沖層則是沉淀區(qū)和污泥區(qū)的隔離帶，起到使已沉下的顆粒不因水流攪動而再行浮起的作用。目前，我國所建中小型污水處理廠很多都取消了一級處理，不建初沉淀。

22、有的是因為污水BOD度較低，為了不減少生物處理的碳源；而有的主要是因為對初沉污泥的處理缺乏信心，同時也為了節(jié)省建設(shè)投資。在國外，為了集中處理小型污水處理廠的污泥，也有在區(qū)域內(nèi)建污泥集中處理的設(shè)施，專門處理區(qū)域內(nèi)幾個污水處理廠的污泥，回收生物能源，有很好的經(jīng)濟效益。（一 ）平流式沉淀池平流式沉淀池平面呈矩形，污水在池內(nèi)流態(tài)特性比較穩(wěn)定，沉淀效果最為良好。當(dāng)曝氣池也為矩形時可與初沉池相連布置，可節(jié)省大量土地。圖5 為平流式沉淀池構(gòu)造示意圖。平流式沉淀池的長寬比如果過小，水流不易均勻平穩(wěn)，過大則會增加池中水平流速，二者都影響沉淀效率。所以，平流式沉淀池每個廊道的長度與寬度之比值不應(yīng)小于4,長度與有效

23、水深的比值不小于8。沉淀池一般應(yīng)采用機械排泥，刮泥機的行進速度為0.31.2m/min。當(dāng)橋式刮泥機行走距離較長時，可采用分段刮泥法，用可編程序控制器控制，行走路線如圖6所示。0鏈帶式刮泥機由于刮板較多元分段刮泥的必要，但鏈帶處于水下，不便檢修。橋式刮泥機另一關(guān)鍵是橋的兩端行走輪必須同步，否則有可能出現(xiàn)“死機”現(xiàn)象。國外大型橋式刮泥機的行走輪都加工成齒輪式，以保證兩端同步。平流式沉淀池的緩沖層高度一般為0.5m,緩沖層上緣至少高出刮泥板 0.3m。池底縱坡不宜小于 0.01 ,144作為污水處理的初沉池，設(shè)計規(guī)范規(guī)定：沉淀時間為1.0 2.0h ;表面水力負(fù)荷為1.5 3.0m3/(m2 h)

24、3;污泥區(qū)容積不宜大于 2天的污泥量；排泥管直徑不應(yīng)小于 200mm一般生活污水的每人每日污泥量為27g,污泥含水率按9597%+算；另外，初沉池出水堰的最大負(fù)荷不宜大于2.9L/(m s),以保證沉淀效為了進一步節(jié)省土地， 由于平流式沉淀池構(gòu)造簡單，不少國家建造了雙層式平流沉淀池。如圖7所示污水先進入底部沉淀池進行沉淀，然后再進入上部沉淀池進行沉淀，上下設(shè)兩臺鏈帶式刮泥機將初沉污泥刮人上下兩個泥斗中排出。(二)輻流式沉淀池輻流式沉淀池一般是圓形的，也有正方形的。圖8為輻流式沉淀池的示意圖。污水由沉淀池中心管上的孔口流入池內(nèi)，在穿孔擋板的作用下，平穩(wěn)均勻地流向四周，溢人出水槽內(nèi)。輻流式沉淀池都

25、采用機械 排泥。3i倍。但沉淀池運行有二個輻流式沉淀池也有采用周邊進水、中心出水和周邊進水、周邊出水的形式，尤其采用周邊進水、周邊 出水可提高沉淀效率，與中心進水、周邊出水相比，其設(shè)計表面負(fù)荷可提高近關(guān)鍵問題，一是水流流態(tài)的均勻性，二是排泥的可靠性。關(guān)于采用何種形式的沉淀池，不少專家學(xué)者已做了許多工作，相關(guān)文獻也不少，但最后設(shè)計與施工的驗證結(jié)果是運行。運行的關(guān)鍵問題才是問題的關(guān)鍵。從沉淀池水流流態(tài)的均勻性來說，由于矩形池其狹長的池形、池壁和池底產(chǎn)生的摩擦阻力作用等因素，在池內(nèi)污水的流態(tài)特性上明顯易于穩(wěn)定；相比之下輻流式沉淀池則由于在進水、出水段的紊流、布水不均造成短路流而導(dǎo)致流態(tài)的穩(wěn)定性差，尤

26、其是周邊進水、周邊出水的沉淀池，此問題更為突出。但是必須指出，周邊進水、周邊出水的輻流式沉淀池，由于精心設(shè)計、精心施工、精心管理，運行效果良好的工程實例也是不少的。從排泥的可靠性來說，除小型污水處理廠外，目前都采用機械排泥。沉淀池排泥必須定時、定量，控制污泥濃度。所以，沉淀池排泥的機械化、自動化要求已越來越高，從這一點出發(fā)，按目前我國水工業(yè)生產(chǎn)的實際情況，明顯采用矩形池行車式刮泥機和圓形池周邊傳動刮泥機最為可靠。從總的比較來說，在缺乏設(shè)計、施工和管理經(jīng)驗的情況下，應(yīng)該說小型沉淀池較宜采用矩形池，大中型沉淀池較宜采用圓形池。天津40 萬噸東郊污水處理廠初沉池經(jīng)比較采用了圓形池，沈陽40 萬噸北部

27、污水處理廠經(jīng)比較也采用了圓形池。鄭州 40 萬噸王新莊污水處理廠在初步設(shè)計時為節(jié)約用地初沉池采用了矩形池，結(jié)果在初步設(shè)計評審時，遭到全國各地到會專家一致反對，認(rèn)為圓形池增加了綠化面積，大型刮泥機造價低、運行可靠，決定在施工圖設(shè)計中改為圓形池，現(xiàn)已建成，當(dāng)然隨著城市污水處理事業(yè)的發(fā)展，設(shè)計、施工和管理經(jīng)驗的增加和水平的提高，尤其隨著我國水工業(yè)的發(fā)展，情況會有很大變化，所以因地制宜最為重要。輻流式沉淀池的要害是排泥閘閥，原因是沉淀池的污泥經(jīng)刮泥機刮入中心泥斗后，污泥將由池底排泥管排出，所以，采用結(jié)構(gòu)先進的閘閥十分重要。輻流式沉淀池的運行效率的關(guān)鍵是出水堰的堰口負(fù)荷。采用較低的堰口負(fù)荷，加上對堰口全

28、程的高程誤差的嚴(yán)格控制，就能保證水流的均勻和平穩(wěn)。一般堰口負(fù)荷不宜接近1Or3/(m - h)o另外，規(guī)范規(guī)定輻流式沉淀池直徑與有效水深的比值宜為612;刮泥機的刮泥板其外緣的線速度不宜大于 3m/min；其他規(guī)定同平流式沉淀池。(三 )豎流式沉淀池0.3m。豎流式沉淀池的構(gòu)造見圖9。其直徑與有效水深的比值應(yīng)不大于3；中心管內(nèi)流速應(yīng)不大于3Omm/s；中心管下口應(yīng)設(shè)喇叭口及反射板，板底面距泥斗內(nèi)泥面不小于三、城市污水的一級強化處理一級強化處理的目的是節(jié)省投資，提高去除污染物的去除率。通過采用一級處理的強化技術(shù)，以較少 的投資即可達到削減較大量的污染負(fù)荷。近年來，一級處理強化技術(shù)的研究已成為新的

29、動向。如香港昂船 洲污水處理廠，設(shè)計流量170萬m/d,采用化學(xué)法輔助初級污水處理，方法是在初沉池前加入鐵鹽及聚合 物，沉淀時間1.5h,去除SS 70%及BOD 50%據(jù)運行初期表明，最佳藥劑投加量是1Omg/L的氯化鐵（以鐵離子計）及0.1mg/L的聚合物。氯化鐵注入位置在快速混合池入口處，聚合物注入位置在絮凝池的末端。另外，上海市在合流污水一期工程的預(yù)處理廠進行了一級處理強化技術(shù)的試驗，所用化學(xué)藥劑分別為三氧化鐵（FeCl。、聚合硫酸鐵、硫酸鋁Al2（S04）3 18H20和聚丙烯酸膠（PAM）。投藥量為10100 mg/L,試驗結(jié)果 表明，除NH-N的去除不明顯外，COD TP和SS都

30、有較好的去除率。這些例子證明，采用一級處理物化法 強化技術(shù)處理大流量、低濃度城市合流污水，運行簡單可靠，符合經(jīng)濟、高效的原則，是可供選擇的方案。利用生物絮凝提高城市污水初沉池處理效果的做法在我國已有實例。天津東郊污水處理廠根據(jù)天津紀(jì) 莊子污水處理廠的現(xiàn)場試驗，省去了二沉池剩余活性污泥的濃縮裝置，把剩余活性污泥回流到初沉池，提 高了沉淀效率。好氧生物絮凝吸附早已在工程中應(yīng)用，早在 50年代和70年代分別出現(xiàn)了兩種改進的活性 污泥工藝，即吸附再生法和 AB法，這兩種工藝都不設(shè)初沉池，分別在吸附池和A段完成懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)的生物絮凝吸附過程，一般水力停留時間很短，而負(fù)荷高、泥齡短，和物化法強化技術(shù)

31、一樣，其產(chǎn)泥量 增大很多。利用微生物的絮凝吸附作用強化一級處理，能快速去除大量污染物質(zhì)，同時伴有少量生物氧化。由于不投加任何藥劑，其產(chǎn)泥量比物化法要少。生物絮凝吸附強化技術(shù)與 AB法不同之處在于該工藝不對污 水進行曝氣，不以生物代謝轉(zhuǎn)化為去除污染物的主要手段，只是將回流污泥單獨在再生池進行曝氣。圖10為其工藝流程簡圖?？傊?，根據(jù)我國經(jīng)濟發(fā)展水平和水環(huán)境的污染狀況，在中小型城市污水處理廠的建設(shè)中，采用一級強 化處理是一種重要方式。在一級處理強化技術(shù)中，無機絮凝劑投藥量過大，必然因產(chǎn)泥量多、運行費高而 難以采用，但如多種絮凝劑復(fù)配使用，協(xié)同工作，則因其有較好的除磷效果會有很強的競爭力。而生物絮 凝

32、吸附目前尚無應(yīng)用實例，其設(shè) 計參數(shù)和運行經(jīng)驗尚待進行系統(tǒng)深入的研究。四、城市污水的二級處理城市污水的二級處理為生物處理，用以大幅度去除污水中呈膠體狀和溶解狀有機污染物，BOD去除率在90%以上，一般已達到排放水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。二級處理的主要技術(shù)有常規(guī)活性污泥法、AB法、氧化溝法、序批式活性污泥法（SBR）、生物膜法等，其大致分類見表 4。二級處理技術(shù)應(yīng)著重向提高充氧效率、降低能 耗、減少占地和池容的方向發(fā)展。生物處理方法分類表41處理類11別11原理11處理方法1好氧處在充分供氧的條件下，通過好氧微生物的作用，使廢水中的有機1活性污泥理物分解1生物膜法1污泥消化法厭氧處在缺氧條件下，通過厭氧微生

33、物的作用，使廢水中的有機物消化厭氧接觸理分解法厭氧污泥1床（一）活性污泥法的機理生物處理法是降解、去除廢水中所含有機物的經(jīng)濟、有效的工藝，而活性污泥法是人們熟悉的一種常 用的廢水生物處理法，它和生物膜法已成為人們常用的二大類生物處理法。隨著實際運行經(jīng)驗的積累和科 學(xué)技術(shù)的發(fā)展，活性污泥法亦不斷改進和發(fā)展?，F(xiàn)在，活性污泥法已從原先的傳統(tǒng)流程，發(fā)展到今天已有 多種多樣的工藝流程，使得它的適用性、有效性更完善。預(yù)計活性污泥法的應(yīng)用隨著城市污水處理技術(shù)的 發(fā)展必將更加廣泛和成熟，并且會有更大的進步和發(fā)展?；钚晕勰喾ㄊ遣捎萌斯て貧獾氖侄危沟没钚晕勰啵⒅罅课⑸锶旱男趸?泥粒）均勻分散并懸浮于反

34、應(yīng)器（曝氣池）中，和廢水充分接觸，并在有溶解氧的條件下，對廢水中所含的有機底物進行著合成 和分解的代謝活動。可見，在活性污泥法中，創(chuàng)造微生物所需的環(huán)境條件，使微生物在反應(yīng)器中得到正常、 良好的生長繁殖是個關(guān)鍵?；钚晕勰喾ǖ幕玖鞒倘鐖D 11所示。這個流程是英國最初建立的，稱之為傳統(tǒng)的活性污泥法。 在流程中，活性污泥為主體，通過回流和廢水一起進入曝氣池，互相混和接觸，廢水中可生物降解的有機物質(zhì)被 微生物所利用，進水 BOD導(dǎo)以降低，活性污泥得到增加?；钚晕勰嗪蛷U水的混合液從曝氣池流出，進入二 沉池，進行固、液分離，污泥沉入底部濃縮后部分回流到曝氣池，微生物增殖后的多余污泥進行排放處理。廢水經(jīng)過此

35、系統(tǒng)，就得到了無害化處理。活性污泥不是一般的污泥，而是棲息著具有生命活力的微生 物群體的絮絨狀污泥，故人們稱之為活性污泥。當(dāng)廢水與它接觸，微生物細(xì)胞壁外的蒙古液層就能將廢水 中的有機污染物質(zhì)予以吸附，并在生物酶的作用下，進行代謝、轉(zhuǎn)化。正常的活性污泥幾乎沒有臭味，只 是略具土壤的氣味。活性污泥根據(jù)廢水水質(zhì)不同而具不同的顏色，一般為黃色或褐色?；钚晕勰嗟南鄬γ?度因含水率及其組成而異， 一般曝氣池內(nèi)混合液的相對密度為1.0021.003，回流污泥相對密度為1.0041.006。活性污泥中棲息著的微生物以好氧微生物為主，是一個以細(xì)菌為主的群體。其中，除細(xì)菌外，還有 一些其他的菌群，酶母菌、放線菌、

36、霉菌，以及原生動物、后生動物等。細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有大量水分，約為80%干物質(zhì)約為20%在干物質(zhì)中，有機物約占 90%無機物為10% 有機物中碳元素約占53%,氧名占289毛，氮約占12.4%。無機物中磷元素約占 50%所以，微生物的營養(yǎng) 元素主要是碳、氮和磷，一般取BOD:N: P（濃度比，mg/L）=100:5:1 。在活性污泥中，細(xì)菌含量一般在107108個/mL之間，原生動物為10 3個/mL左右。而在原生動物中，則以纖毛蟲居多數(shù)，并以此作為指示生物，通過鏡檢法判斷活性污泥的活性。通常當(dāng)活性污泥中有固著型 的纖毛蟲如鐘蟲、等枝蟲、蓋纖蟲、獨縮蟲、聚縮蟲等出現(xiàn)，且數(shù)量較多時，說明活性污泥經(jīng)培養(yǎng)

37、馴化后 較為成熟以及活性較好。反之，如果在正常運行的曝氣池中發(fā)現(xiàn)活性污泥中固著型纖毛蟲減少，而游泳型 纖毛蟲突然增多，說明活性污泥活性差，處理效果將變差?；钚晕勰嗍且环N較復(fù)雜的物質(zhì)。從化學(xué)性質(zhì)來區(qū)分，它由有機物與無機物兩部分組成。其組成比例隨 反應(yīng)器的入流廢水不同而異，生活污水的活性污泥中的有機成分約占70%無機成分為30% 活性污泥的 沉淀性能與其含水率有關(guān)，含水率高的沉淀性能差。正常的活性污泥其凝聚、沉淀性能好，一般含水率在99%左右，其中固體物質(zhì)僅占1%左右?；钚晕勰喾ㄏ到y(tǒng)的正常運行在于活性污泥的性能是否正常，這是個關(guān)鍵。正常的活性污泥，其沉降、濃縮性能十分良好，在二沉池中混合液的泥、水

38、分離就有保證，使得活性污泥法系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常，出水水質(zhì)良好。在工程實際中提出了一個以沉淀時間3Omin為基礎(chǔ)的參數(shù)，以反映活性污泥的沉降一濃縮性能，稱之為污泥體積指數(shù)(SVI) 。它可以下式表示之:SVI = 1L混合液沉淀30min的活性污泥體積(mL)/1L混合液中懸浮固體干質(zhì)量(g)=SV(mL/L)/MLSS(g/L)由上式可見，SVI的意義就是混合液沉淀 3Omin后每克干泥形成的濕泥體積，單位是mL/g。在工程實際中常用具體數(shù)值，而略去單位表示，簡稱污泥指數(shù)。根據(jù)污水處理廠的運行經(jīng)驗，污泥的沉降體積在30%左右，SVI 值在 100 左右時，活性污泥的絮凝、沉降性能以及吸附能力均十分良

39、好。當(dāng)SVI 值超過 200，一般認(rèn)為污泥的沉降性能較差。但SVI 值過低的污泥，則泥粒細(xì)小緊密，無機物多，缺乏活性和吸附能力，一般不希望SVI 值低于50。在活性污泥法曝氣過程的初期，活性污泥表面富集著許多活性強的微生物，和廢水充分混和、接觸后，微生物細(xì)胞壁外圍的黏液層就能將廢水中的有機物迅速吸附到活性污泥上來。這個吸附過程進行得相當(dāng)快，大約不到30min, BO*除率可達70減上。有機物的吸附去除，是微生物攝取營養(yǎng)物質(zhì)的第一步。只有當(dāng)這些物質(zhì)在微生物胞外酶作用下進入細(xì)胞內(nèi)部之后，才能在胞內(nèi)酶的作用下進行代謝、轉(zhuǎn)化， 被微生物所利用。隨著曝氣過程的延續(xù)，被活性污泥吸附的大量有機物將接著為微生

40、物所利用。這個氧化分解過程也就是物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，屬于生化反應(yīng)過程，也可稱為穩(wěn)定過程。由高分子有機物降解為簡單的、穩(wěn)定的、低分子無機物，所需曝氣時間約為68h。在活性污泥法曝氣過程中，廢水中有機物的去除過程由吸附和穩(wěn)定二個階段所組成。但這二個階段不能截然分開，在曝氣的全過程中二者是并存的，即在吸附階段中亦存在著物質(zhì)穩(wěn)定過程，只是此階段中以吸附為主，而在穩(wěn)定階段則以物質(zhì)穩(wěn)定為主。在活性污泥法曝氣系統(tǒng)中，廢水中有機物的去除是由活性污泥微生物來完成的。在有機物去除的同時，微生物自身亦在生長、繁 殖，反映在曝氣系統(tǒng)中就是活性污泥的增長。在曝氣系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中， 活性污泥增長的量和速度可用曲線來反映，其一般規(guī)律

41、如圖12 所示。圖 12 所示的這條曲線反映了活性污泥量的增長和增長速率的變化。從增長曲線聯(lián)系到活性污泥的增長過 程時， 內(nèi)容要豐富得多，例如在過程中養(yǎng)料的變化、污泥吸附性能的變化、污泥沉降濃縮性能的變化、微生物群組成的變化和氧的消耗速率的變化等等。這些內(nèi)容，都是和活性污泥法系統(tǒng)采用的曝氣過程在該 增長曲線上所處的具體位置和活性污泥所處的具體環(huán)境有關(guān)。（二）活性污泥法的運行方式二級處理是污水處理的主體工藝，主要由曝氣池和二次沉淀池組成，目的是通過微生物的新陳代謝將 污水中大部分污染物變成二氧化碳和水，微生物隨后同凈化的污水一起流入二次沉淀池，微生物沉淀在池 底，而凈化的水則源源不斷地通過出水堰

42、流出污水處理廠，匯入周圍的水體。二級處理中使用的設(shè)備也是 整個城市污水處理廠的心臟設(shè)備，主要是鼓風(fēng)機、曝氣機和曝氣器。中小型污水處理廠可以使用多級低速 離心風(fēng)機和剛玉曝氣頭，這樣鼓風(fēng)機噪音小，曝氣頭充氧效率高；采用氧化溝工藝的可以采用轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)碟； 大型污水處理廠最好使用單級高速離心風(fēng)機，以便控制和優(yōu)化鼓風(fēng)機的送風(fēng)量，節(jié)能降低成本。離心風(fēng)機、曝氣機和曝氣頭國內(nèi)都可以制造。在活性污泥法系統(tǒng)中，好氧微生物起到了主角作用。因此，在污水處理廠運行時要著重采取工程措施 為微生物創(chuàng)造一個適宜的環(huán)境，讓微生物正常發(fā)育和生長、繁殖，使得污水中的有機污染物質(zhì)得以有效轉(zhuǎn) 化，達到令人滿意的處理效果。數(shù)十年來，人們在

43、實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，努力開發(fā)，使傳統(tǒng)活性污泥法不 斷創(chuàng)新，新的運行方式層出不窮?，F(xiàn)把在城市污水處理廠中采用較多的方法作簡要介紹。1. 常規(guī)活性污泥法常規(guī)活性污泥法又稱普通活性污泥法或傳統(tǒng)活性污泥法，是活性污泥法開創(chuàng)初期所采用并一直沿用至今的一種工藝技術(shù)，其總的工藝流程如圖13所示。主要構(gòu)筑物有曝氣池和二沉池。二沉池池型類同初沉池，主要設(shè)備為刮吸泥機。曝氣池呈狹長方廊道 折流形，需處理的污水和回流污泥從池首流入，在曝氣作用下進行橫向混合和充氧，而前后基本互不相混,以一定速度“推流”前進， 至池末流入二沉池。有機污染物在活性污泥微生物作用下，沿曝氣池進行新陳代謝和降解，池首 BOD濃度高，沿池長逐

44、漸降低，需氧速率也是如此。二沉池的澄清水排放，沉淀污泥大 部分回流，少部分為剩余污泥，與初沉污泥一起進行污泥處理和處置。常規(guī)活性污泥法的特點是處理效果好，BOD去除率高達90%-95%,適用于進水水質(zhì)較穩(wěn)定而處理程度要求較高的大型污水處理廠，對水質(zhì)水量變化大的小型污水處理廠則不適宜，也不適于污水濃度很高的污 水處理廠。常規(guī)活性污泥法的曝氣池停留時間較長，存在基建費用較高、占地面積較大、電耗較高以及脫氮除磷率很低(10%30%博缺點。常規(guī)活性污泥法的曝氣池，常沿池長設(shè)計成多點進水的渠道，具有既可按傳統(tǒng)活性污泥法運行，又可按階段曝氣法和吸附再生法方式運行的靈活性，便于挖潛，適應(yīng)解決進水超設(shè)計負(fù)荷的需要。常規(guī)活性污泥法還