常見污水處理工藝原理、優(yōu)缺點(diǎn)及處理效率對(duì)比

水處理網(wǎng)訊:應(yīng)網(wǎng)友要求，我整理了常見污水處理工藝的相關(guān)原理、處理效率、工藝對(duì)比特點(diǎn)等內(nèi)容；盡管每一種工藝有各自的特點(diǎn)，但不同處理工藝、不同的構(gòu)筑物由于停留時(shí)間、污泥濃度等不盡相同；所以處理效率要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程之中的污泥狀態(tài)來最終確定。不足之處，請(qǐng)大家批評(píng)指正。

一、A/O工藝

1、基本原理

A/O是Anoxic/Oxic的縮寫，它的優(yōu)越性是除了使有機(jī)污染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷功能，是將厭氧水解技術(shù)用為活性污泥的前處理，所以A/O法是改進(jìn)的活性污泥法。

A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機(jī)物水解為有機(jī)酸，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物，當(dāng)這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)行好氧處理時(shí)，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化（有機(jī)鏈上的N或氨基酸中的氨基）游離出氨（NH3、NH4+），在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N（NH4+）氧化為NO3-，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮（N2）完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)污水無害化處理。

2、A/O內(nèi)循環(huán)生物脫氮工藝特點(diǎn)

根據(jù)以上對(duì)生物脫氮基本流程的敘述，結(jié)合多年的焦化廢水脫氮的經(jīng)驗(yàn)，我們總結(jié)出(A/O)生物脫氮流程具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)效率高。該工藝對(duì)廢水中的有機(jī)物，氨氮等均有較高的去除效果。當(dāng)總停留時(shí)間大于54h，經(jīng)生物脫氮后的出水再經(jīng)過混凝沉淀，可將COD值降至100mg/L以下，其他指標(biāo)也達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，總氮去除率在70%以上。

(2) 流程簡(jiǎn)單，投資省，操作費(fèi)用低。該工藝是以廢水中的有機(jī)物作為反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源。尤其，在蒸氨塔設(shè)置有脫固定氨的裝置后，碳氮比有所提高，在反硝化過程中產(chǎn)生的堿度相應(yīng)地降低了硝化過程需要的堿耗。

(3) 缺氧反硝化過程對(duì)污染物具有較高的降解效率。如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有機(jī)物的去除率分別為62%和36%，故反硝化反應(yīng)是最為經(jīng)濟(jì)的節(jié)能型降解過程。

(4) 容積負(fù)荷高。由于硝化階段采用了強(qiáng)化生化，反硝化階段又采用了高濃度污泥的膜技術(shù)，有效地提高了硝化及反硝化的污泥濃度，與國(guó)外同類工藝相比，具有較高的容積負(fù)荷。

(5) 缺氧/好氧工藝的耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大或污染物濃度較高時(shí)，本工藝均能維持正常運(yùn)行，故操作管理也很簡(jiǎn)單。通過以上流程的比較，不難看出，生物脫氮工藝本身就是脫氮的同時(shí)，也降解酚、氰、COD等有機(jī)物。

結(jié)合水量、水質(zhì)特點(diǎn)，我們推薦采用缺氧/好氧(A/O)的生物脫氮(內(nèi)循環(huán)) 工藝流程，使污水處理裝置不但能達(dá)到脫氮的要求，而且其它指標(biāo)也達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3、A/O工藝的缺點(diǎn)

（1）由于沒有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，從而不能培養(yǎng)出具有獨(dú)特功能的

污泥，難降解物質(zhì)的降解率較低；

（2）若要提高脫氮效率，必須加大內(nèi)循環(huán)比，因而加大了運(yùn)行費(fèi)用。另外，內(nèi)循環(huán)液來自曝氣池，含有一定的DO，使A段難以保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化效果，脫氮率很難達(dá)到90％。

（3） 影響因素

水力停留時(shí)間 （硝化＞6h ，反硝化＜2h ）污泥濃度MLSS（＞3000mg/L）污泥齡（ ＞30d ）N/MLSS負(fù)荷率（ ＜0.03 ）進(jìn)水總氮濃度（ ＜30mg/L）

二、A2/O工藝

1、基本原理

A2/O工藝是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文縮寫，它是厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝的簡(jiǎn)稱。該工藝處理效率一般能達(dá)到：BOD5和SS為90%~95%，總氮為70%以上，磷為90%左右，一般適用于要求脫氮除磷的大中型城市污水廠。但A2/O工藝的基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)均高于普通活性污泥法，運(yùn)行管理要求高，所以對(duì)目前我國(guó)國(guó)情來說，當(dāng)處理后的污水排入封閉性水體或緩流水體引起富營(yíng)養(yǎng)化，從而影響給水水源時(shí)，才采用該工藝。

2、 A2/O工藝特點(diǎn)：

（1）污染物去除效率高，運(yùn)行穩(wěn)定，有較好的耐沖擊負(fù)荷。

（2）污泥沉降性能好。

（3）厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類微生物菌群的有機(jī)配合，能同時(shí)具有去除有機(jī)物、脫氮除磷的功能。

（4）脫氮效果受混合液回流比大小的影響,除磷效果則受回流污泥中夾帶DO和硝酸態(tài)氧的影響，因而脫氮除磷效率不可能很高。

（5）在同時(shí)脫氧除磷去除有機(jī)物的工藝中，該工藝流程最為簡(jiǎn)單，總的水力停留時(shí)間也少于同類其他工藝。

（6）在厭氧—缺氧—好氧交替運(yùn)行下，絲狀菌不會(huì)大量繁殖，SVI一般小于100，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。

（7）污泥中磷含量高，一般為2.5％以上。

3、A2/O工藝的缺點(diǎn)

（1）反應(yīng)池容積比A/O脫氮工藝還要大；

（2）污泥內(nèi)回流量大，能耗較高；

（3）用于中小型污水廠費(fèi)用偏高；

（4）沼氣回收利用經(jīng)濟(jì)效益差；

（5）污泥滲出液需化學(xué)除磷。

三、氧化溝

1、基本原理

氧化溝又名氧化渠，因其構(gòu)筑物呈封閉的環(huán)形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因?yàn)槲鬯突钚晕勰嘣谄貧馇乐胁粩嘌h(huán)流動(dòng)，因此有人稱其為“循環(huán)曝氣池”、“無終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時(shí)間長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷低，其本質(zhì)上屬于延時(shí)曝氣系統(tǒng)。氧化溝一般由溝體、曝氣設(shè)備、進(jìn)出水裝置、導(dǎo)流和混合設(shè)備組成，溝體的平面形狀一般呈環(huán)形，也可以是長(zhǎng)方形、L形、圓形或其他形狀，溝端面形狀多為矩形和梯形。

2.氧化溝工藝特點(diǎn)

（1）構(gòu)造形式多樣性

基本形式氧化溝的曝氣池呈封閉的溝渠形，而溝渠的形狀和構(gòu)造則多種多樣，溝渠可以呈圓形和橢圓形等形狀。可以是單溝系統(tǒng)或多溝系統(tǒng)；多溝系統(tǒng)可以是一組同心的互相連通的溝渠，也可以是相互平行，尺寸相同的一組溝渠。有與二次沉淀池分建的氧化溝也有合建的氧化溝，合建的氧化溝又有體內(nèi)式和體外式之分，等等。多種多樣的構(gòu)造形式，賦予了氧化溝靈活機(jī)動(dòng)的運(yùn)行性能，使他可以按照任意一種活性污泥的運(yùn)行方式運(yùn)行，并結(jié)合其他工藝單元，以滿足不同的出水水質(zhì)要求。

（2）曝氣設(shè)備的多樣性

常用的曝氣設(shè)備有轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)盤、表面曝氣器和射流曝氣等。不同的曝氣裝置導(dǎo)致了不同的氧化溝型式，如采用表曝氣機(jī)的卡魯塞爾氧化溝，采用轉(zhuǎn)刷的帕斯維爾氧化溝等等，與其他活性污泥法不同的是，曝氣裝置只在溝渠的某一處或者幾處安設(shè)，數(shù)目應(yīng)按處理場(chǎng)規(guī)模、原污水水質(zhì)及氧化溝構(gòu)造決定，曝氣裝置的作用除供應(yīng)足夠的氧氣外，還要提供溝渠內(nèi)不小于0.3m/s的水流速度，以維持循環(huán)及活性污泥的懸浮狀態(tài)。

（3）曝氣強(qiáng)度可調(diào)節(jié)

氧化溝的曝氣強(qiáng)度可以通過兩種方式調(diào)節(jié)。一是通過出水溢流堰調(diào)節(jié)：通過調(diào)節(jié)溢流堰的高度改變溝渠內(nèi)水深，進(jìn)而改變曝氣裝置的淹沒深度，使其充氧量適應(yīng)運(yùn)行的需要。淹沒深度的變化對(duì)曝氣設(shè)備的推動(dòng)力也會(huì)產(chǎn)生影響，從而可以對(duì)進(jìn)水流速起到一定的調(diào)節(jié)作用；其二是通過直接調(diào)節(jié)曝氣器的轉(zhuǎn)速：由于機(jī)電設(shè)備和自控技術(shù)的發(fā)展，目前氧化溝內(nèi)的曝氣器的轉(zhuǎn)速時(shí)可以調(diào)節(jié)的，從而可以調(diào)節(jié)曝氣強(qiáng)度的推動(dòng)力。

（4）簡(jiǎn)化了預(yù)處理和污泥處理

氧化溝的水力停留時(shí)間和污泥齡都比一般生物處理法長(zhǎng)，懸浮裝有機(jī)物與溶解性有機(jī)物同時(shí)得到較徹底的穩(wěn)定，姑氧化溝可以不設(shè)初沉池。由于氧化溝工藝污泥齡長(zhǎng)，負(fù)荷低，排出的剩余污泥已得到高度穩(wěn)定，剩余污泥量也較少。因此不再需要厭氧消化，而只需進(jìn)行濃縮和脫水。

3、氧化溝工藝的缺點(diǎn)：

（1）污泥膨脹問題 當(dāng)廢水中的碳水化合物較多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化溝中污泥負(fù)荷過高，溶解氧濃度不足，排泥不暢等易引發(fā)絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負(fù)荷較高時(shí)。微生物的負(fù)荷高，細(xì)菌吸取了大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，由于溫度低，代謝速度較慢，積貯起大量高粘性的多糖類物質(zhì)，使活性污泥的表面附著水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨脹。

（2）泡沫問題 由于進(jìn)水中帶有大量油脂，處理系統(tǒng)不能完全有效地將

其除去，部分油脂富集于污泥中，經(jīng)轉(zhuǎn)刷充氧攪拌，產(chǎn)生大量泡沫；泥齡偏長(zhǎng)，污泥老化，也易產(chǎn)生泡沫。

（3）污泥上浮問題 當(dāng)廢水中含油量過大，整個(gè)系統(tǒng)泥質(zhì)變輕，在操作過程中不能很好控制其在二沉池的停留時(shí)間，易造成缺氧，產(chǎn)生腐化污泥上?。划?dāng)曝氣時(shí)間過長(zhǎng)，在池中發(fā)生高度硝化作用，使硝酸鹽濃度高，在二沉池易發(fā)生反硝化作用，產(chǎn)生氮?dú)?，使污泥上??；另外，廢水中含油量過大，污泥可能挾油上浮。

（4）流速不均及污泥沉積問題 在氧化溝中，為了獲得其獨(dú)特的混合和處理效果，混合液必須以一定的流速在溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。一般認(rèn)為，最低流速應(yīng)為0.15m/s，不發(fā)生沉積的平均流速應(yīng)達(dá)到0.3~0.5m/s。氧化溝的曝氣設(shè)備一般為曝氣轉(zhuǎn)刷和曝氣轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)刷的浸沒深度為250~300mm，轉(zhuǎn)盤的浸沒深度為480~ 530mm。與氧化溝水深（3.0~3.6m）相比，轉(zhuǎn)刷只占了水深的1/10~1/12，轉(zhuǎn)盤也只占了1/6~1/7，因此造成氧化溝上部流速較大（約為0.8~1.2m，甚至更大），而底部流速很?。ㄌ貏e是在水深的2/3或3/4以下，混合液幾乎沒有流速），致使溝底大量積泥（有時(shí)積泥厚度達(dá)1.0m），大大減少了氧化溝的有效容積，降低了處理效果，影響了出水水質(zhì)。

四、SBR工藝

1、工藝原理

在反應(yīng)器內(nèi)預(yù)先培養(yǎng)馴化一定量的活性污泥，當(dāng)廢水進(jìn)入反應(yīng)器與活性污泥混合接觸并有氧存在時(shí)，微生物利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行新陳代謝，將有機(jī)物降解并同時(shí)使微生物細(xì)胞增殖。將微生物細(xì)胞物質(zhì)與水沉淀分離，廢水即得到處理。其處理過程主要由初期的去除與吸附作用、微生物的代謝作用、絮凝體的形成與絮凝沉淀性能幾個(gè)凈化過程完成。

2、SBR工藝特點(diǎn)

（1）理想的推流過程使生化反應(yīng)推動(dòng)力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好。

（2）運(yùn)行效果穩(wěn)定，污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，需要時(shí)間短、效率高，出水水質(zhì)好。

（3）耐沖擊負(fù)荷，池內(nèi)有滯留的處理水，對(duì)污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機(jī)污物的沖擊。

（4）工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)行靈活。

（5）處理設(shè)備少，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于操作和維護(hù)管理。

（6）反應(yīng)池內(nèi)存在DO、BOD5濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹。

（7）SBR法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法，利于廢水處理廠的擴(kuò)建和改造。

（8）脫氮除磷，適當(dāng)控制運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮除磷效果。

（9）工藝流程簡(jiǎn)單、造價(jià)低。主體設(shè)備只有一個(gè)序批式間歇反應(yīng)器，無二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。

3、SBR工藝的缺點(diǎn)

（1）間歇周期運(yùn)行，對(duì)自控要求高；

（2）變水位運(yùn)行，電耗增大；

（3）脫氮除磷效率不太高；

（4）污泥穩(wěn)定性不如厭氧硝化好。

五、CAST工藝

1、CAST工藝原理

CASS生物處理法是周期循環(huán)活性污泥法的簡(jiǎn)稱，CASS池分預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)。在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理迅速吸附污水中大部分可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的基質(zhì)快速積累過程，這對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量、PH和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，同時(shí)對(duì)絲狀菌的生長(zhǎng)起到抑制作用，可有效防止污泥膨脹；隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過程。CASS工藝集反應(yīng)、沉淀、排水、功能于一體，污染物的降解在時(shí)間上是一個(gè)推流過程，而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達(dá)到對(duì)污染物去除作用，同時(shí)還具有較好的脫氮、除磷功能。

2、CAST工藝特點(diǎn)

（1）運(yùn)行靈活可靠

● 生物選擇器可以根據(jù)污水水質(zhì)情況，以好氧、缺氧和厭氧三種方式運(yùn)行。選擇器可以恒定容積也可以可變?nèi)莘e運(yùn)行

● 可任意調(diào)節(jié)狀態(tài)，發(fā)揮不同微生物的生理特性

● 選擇器容積可變，避免產(chǎn)生污泥膨脹，提高了系統(tǒng)的可靠性

● 抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，工業(yè)廢水、城市污水處理都適用

（2）處理構(gòu)筑物少，流程簡(jiǎn)單

● 池子總?cè)莘e減少，土建工程費(fèi)用低

● 不需設(shè)二次沉淀池及其刮泥設(shè)備，也不用設(shè)回流污泥泵站

（3）可實(shí)現(xiàn)除磷脫氮

● 調(diào)節(jié)生物選擇器可變?nèi)莘e的曝氣和非曝氣順序，提高了生物除磷脫氮效果

（4）節(jié)省投資

● 構(gòu)筑物少，占地面積省

● 設(shè)備及控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單

● 曝氣強(qiáng)度小，不須大氣量的供氣設(shè)備

● 運(yùn)行費(fèi)用低

3、工藝缺點(diǎn)

（1）間歇周期運(yùn)行，對(duì)自控要求較高；

（2）變水位運(yùn)行，電耗增大；

（3）容積利用率較低；

（4）污泥穩(wěn)定性不如厭氧硝化好。