城市污水处理工艺汇总.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流城市污水处理工艺汇总.精品文档.3.3 SBR法SBR法是序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）的简称，又名间歇曝气，其主体构筑物是SBR反应池，是美国Irvine教授在20世纪70年代开发的，是一种集调节池、初沉池、曝气池、二沉池为一池，连续进水、间歇排水，工艺流程简单，布局紧凑合理的好氧微生物污水处理技术。SBR能有效地去处废水中的有机物及其氮磷元素，适用于市政污水和中低浓度的工业废水处理。目前，SBR已在国内外广泛应用，主要应用城市污水及其味精、啤酒、制药、焦化、餐饮、造纸、印染、洗涤、屠宰等工业废水的处理。3.3.1 SBR工艺原理SBR工艺是活性污泥法的一种变型。SBR是在单一的反应器内，按周期循环运行，每个周期循环过程包括进水、反应（曝气）、沉淀、排放和待机（闲置）五个工序，如下图。SBR单个周期的进水、反应、沉淀、排放和待机都是可以进行控制的。每个过程与特定的反应条件相联系（混合/静止，好氧/厌氧），这些反应条件促进污水物理和化学特性有选择的改变。第1阶段进水期：污水在该时段内连续进入处理池，直到达到最高运行液位，并且借助于池底泵的搅动，使废水和池中活性污泥充分混合。此时活性污泥中菌胶团（由细菌、藻类、原生动物、后生动物等组成）将对废水中的有机物产生吸附作用，CODcr和BOD5为最大值。第2阶段反应（曝气）期：进水达到设定的液位后，开始曝气，采用推流曝气或完全混合曝气方式，使废水中的有机物与池中的微生物充分吸收氧气，水中的溶解氧（DO）达到最大值，CODcr不断降低。如果要求去处BOD5、硝化和磷的吸收则需要曝气，如果要求反硝化则应停止曝气而进行缓速搅拌。第3阶段静置期：既不曝气也不搅拌，反应池处于静沉状态，进行高效的泥水分离COD降为最小值，随着水中的溶解氧不断降低，厌氧反应也在进行。第4阶段排水期：排除曝气池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作为下一个周期的菌种。第5阶段闲置期：活性污泥中微生物充分休息恢复活性，为了保证污泥的活性，防止出现污泥老化现象，还须定期排出剩余污泥，为新鲜污泥提供足够的空间生长繁殖。3.3.2 SBR工艺特点（1）SBR工艺只有一个反应器，进水工序均化了污水逐时变化的水质水量，一般不需设调节池，也可省去初沉池、二沉池和污泥回流系统，处理构筑物少，构筑物间的连接管道简洁，要比传统活性污泥工艺节省基建投资30%以上，而且节省用地。（2）SBR工艺具有流程简单、管理方便、运行费用较低、处理效果好及设备国产化程度高等优点。很适合小城市采用。（2）SBR从时间上来说是一个理想的推流式过程，可使生化反应推动力和去除污染物的效率同时达到最大，但是就反应器本身的混合状态仍属于完全混合式，因此具有耐冲击负荷和反应推动力大的优点。（3）由于SBR具有底物浓度梯度大（即F/M大）、缺氧好氧状态并存、污泥的SVI值较低、污泥龄大且比增长速率大等特点，SBR可以有效地抑制污泥膨胀。（4）SBR可以实现厌氧、好氧和缺氧状态的交替运行，可以通过增大曝气量、水力停留时间以及污泥龄来强化硝化和聚磷菌摄磷过程，也可以在缺氧条件下投加原污水提供有机碳源或者提高污泥浓度来促进反硝化过程，还可以在进水阶段进行搅拌维持厌氧状态，促进聚磷菌充分释磷。沉砂池贮泥池细格栅粗格栅进水泵房污泥脱水生化池鼓风机SBR法工艺流程图进水出水栅渣沉砂污泥泵泥饼外运（5）SBR在沉淀阶段无进水，是在静止或接近静止的状态下进行的，因此出水水质良好。（6）SBR的运行操作、参数控制可以实施自动化管理控制。3.3.3 SBR工艺缺点尽管SBR有众多的优点，但自身也存在一些缺点：（1）连续进水时，对单一SBR反应器来说需要较大的调节池。（2）对于多个SBR反应器，进水和排水阀门切换频繁，容易造成阀门磨损，对自动化要求较高。（3）难以达到大型污水处理项目连续进水、连续排水的要求。（4）设备的闲置率较高。（5）污水提升水头损失较大。（6）操作复杂，对自控要求高，一旦自动化系统出现故障，对生产运行影响较大。3.3.4 各种改进型SBR技术近年来，SBR技术发展较快，衍生了众多改进型技术。目前，SBR改进型技术主要有：ICEAS、CAST/CASS/CASP、DATIAT、UNITANK、MSBR等。（1）ICEAS间歇式循环延时曝气活性污泥ICEAS于20世纪80年代在澳大利亚兴起，其最大的特点是在反应器进水端设置了一个预反应区，运行方式为连续进水、间歇排水，无明显的反应和闲置阶段。ICEAS预反应区一般出于缺氧状态，主反应区是好氧反应场所，体积约占总体积的8590%。运行时，污水连续进入预反应区，并通过隔墙下端的小孔以层流速度进入主反应区，沿主反应区池底扩散，主反应区同时曝气、沉淀、排水，其工艺原理如图所示。ICEAS在沉淀阶段仍然进水，会在主反应区底部造成一定的水力紊动，从而影响泥水分离时间及出水水质，因此其进水量受到一定限制。但ICEAS设施简单，管理方便，比经典SBR费用更省，在国内外已得到广泛应用。（2）CAST/CASS/CASP循环式活性污泥系统CASS是1969年美国M.C.Goronszy教授成功开发的，是将可变容积活性污泥法和生物选择器原理有机地结合起来，具有同步脱氮除磷效果，以序批曝气非曝气方式运行的充放式间歇活性污泥处理工艺。CASS是将SBR反应池沿池长方向分为生物选择器、预反应区（缺氧区）和主反应区（好氧区），各区容积比一般为1：5：30。生物选择器设置在CASS前端，容积约占总容积的10，通常在厌氧或兼氧条件下运行。生物选择器对进水水质水量具有较好的缓冲作用，通过与回流污泥及进水混合，可以加速对溶解性有机物的去除及难降解有机物的水解，同时可促进磷的释放和反硝化作用，进而改善污泥沉降性能，可有效抑制污泥膨胀。预反应区（缺氧区）可以进一步促进释磷以及反硝化作用，还可以辅助生物选择器对水质水量起调节作用。主反应区（好氧区）是去除有机物的主要场所，运行时，通常将主反应区的曝气强度加以控制，使反应区内主体溶液处于好氧状态，完成有机物的降解，而活性污泥内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内的传递受到限制，而硝态氮由污泥内向主体溶液的传递不受限制，从而使主反应区中同时发生有机物的降解以及同步硝化和反硝化作用。运行时，按进水曝气、曝气、沉淀、滗水、进水闲置完成一个周期，其工艺原理如图所示。CASS工艺简单、投资省、维护方便，对水质水量适应性强，具有良好的脱氮除磷效果，其脱氮除磷效果是目前已知的SBR变型工艺中最好的，是实践证明的较为先进的污水生物处理工艺。（3）DAT-IAT需氧池和间歇曝气池系统DAT-IAT一般是由一个需氧池DAT和一个间歇曝气池IAT组成。一般情况下，DAT池连续进水（需氧池）、曝气（也可间歇曝气），IAT池也是连续进水但间歇曝气，在IAT池完成曝气、沉淀、排水和排除剩余污泥。DAT池相当于一个传统活性污泥曝气池，池中水呈完全混合状态；IAT池相当于一个传统的SBR池，但进水为连续。因此，DATIAT介于传统活性污泥和SBR之间，其运行过程与SBR相同，由进水、反应、沉淀、排水和闲置五个阶段组成，其工艺原理如图4所示，但其容积利用率是已知SBR变型工艺中最高的，可达66.7%。（4）UNITANK一体化活性污泥系统UNITANK是由比利时史格斯清水公司（SEGHERS）开发的，具有SBR和三沟式氧化沟技术的特点，由3个矩形池组成，3个池通过彼此间隔墙上的开口实现水力相通，每个单元都配有曝气系统，可以表面曝气或鼓风曝气，中间池始终作曝气池，两个边池既可作曝气池也可作沉淀池，设有溢流堰，用于排水和排放剩余污泥。污水可以交替进入任一池，可以实现连续进水连续排水。UNITANK运行周期包括两个主体运行阶段和两个较短的过渡阶段，两个主体运行阶段运行过程完全相同，运行方向相反，如图5所示。第一个主体运行阶段包括以下过程：污水进入左侧池内，因该池在上个主体运行阶段作为沉淀池时积累了大量经过再生、具有较高吸附及活性的污泥，且污泥浓度较高，可以高效降解污水中的有机物；混合液同时自左向右通过始终作曝气池的中间池，继续曝气，有机物得到进一步降解，同时在推流过程中，左侧池内活性污泥进入中间池，再进入右侧池，使污泥在各池内重新分配；混合液进入作为沉淀池的右侧池，处理后出水通过溢流堰排放，也可在此排放剩余污泥。第一个主体运行阶段结束后，通过一个短暂的过渡段，即进入第二个主体运行阶段。第二个主体运行阶段过程污水流向相反，操作过程相同。此外，通过对系统时间和空间的控制，适当增加水力停留时间，可以形成厌氧、缺氧和好氧条件，实现脱氮除磷。UNITANK最大优势在于省去了污泥回流，3个池共用池壁，布置紧凑，且占地面积较小,基建投资省，故自问世以来已在世界范围内得到广泛应用。（5）MSBR改良式间歇活性污泥法MSBR是20世纪80年代初，美国Yang等结合传统连续活性污泥处理和SBR技术，研究开发出一种污水生物处理工艺。该工艺经过不断改进和发展，现已成为第3代MSBR技术，其工艺与配套设备的专利技术属于美国Aqua AerobicIn公司所有。MSBR实质上由前端A2/O与后端SBR串联而成的单池多格一体化工艺，巧妙地将连续流的空间控制(A2O)与间歇式的时间控制（SBR）有效地结合于一体，混合流与推流相结合，系统前端采用空间控制来保证系统的高反应速率，后端采用时间控制以有效地保证出水质量，是一种集约化程度较高的一体化SBR变型工艺。MSBR系统通常由7个单元组成，分别为厌氧池、缺氧池、好氧池、2个序批池、泥水分离池和污泥缺氧池，污水先进人厌氧池后，经缺氧进人主曝气池，好氧处理后的污水由内循环回流泵分别泵人左右二两侧的序批分池中，两池的功能相同，周期处于好氧一缺氧一厌氧的循环，剩余污泥分别经泥水分离池和前端缺氧池，由污泥泵排出反应器，回流污泥则进人厌氧池，经泥水分离池澄清后的尾水则排出反应池，其工艺流程如图6所示。MSBR从连续运行单元进水，而不是从SBR单元进水，提高了反应器利用率，同时有效地抵抗冲击负荷；活性污泥微生物置于交替厌氧、缺氧、好氧的环境中，同时完成脱氮除磷和有机物降解的目的；采用空气堰控制出水，有效地控制出水悬浮物，从而达到高效稳定地运行。MSBR具有流程简单、控制灵活、占地面积小等优点，是较理想的生物处理工艺，目前主要在北美应用。3.3.5 氧化沟和SBR工艺的比较（1）SBR工艺占地少、土建费用低，设备费用高；氧化沟工艺占地多、土建费用高，设备费用低。（2）SBR工艺适合处理中低浓度BOD的污水；氧化沟工艺对处理高浓度BOD的污水有利。（3）SBR工艺适合处理中低浓度BOD的污水；氧化沟工艺对处理高浓度BOD的污水有利。（4）通常氧化沟工艺的电耗要比SBR工艺大些，运营费要高些。（5）SBR工艺是周期间歇运行，各个工序转换频繁，需要自动控制；氧化沟工艺是连续运行，不要求自动控制，只是在要求节能时用自动控制。（6）SBR工艺是静态沉淀，氧化沟工艺是动态沉淀，因而SBR的沉淀效率更高，出水水质更好。3.4 AB法AB工艺是吸附生物降解（Adsorption-Biodegradation）工艺的简称。这项污水生物处理技术是由德国Botho Bohnke教授为解决早期污水处理工艺所存在的去除难降解有机物和除氮脱磷效率低下，及投资和运行费用过高等问题，在对两段活性污泥法和高负荷活性污泥法进行大量研究的基础上，于70年代中期所开发，80年代初开始应用于工程实践的一项新型污水生物处理工艺。3.4.1 AB法工艺流程AB法在工艺流程上分A、B两段处理系统，其中A断为高荷段，由A段曝气池与沉淀池构成，B段为低负荷段，由B段曝气池与二沉池构成。污水先进入高负荷的A段，然后再进入低负荷的B段。A段停留时间约2040分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完会氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50%以上。B段与常规活性污泥相似，负荷较低，泥龄较长。两段串流程如下图：从工艺流程图中可见，AB法工艺中的A、B两段需严格分开，污泥系统各段独立循环，两段串联运行。因此，可以将AB法看成是一种改进的两段生物处理技术。AB法工艺中的A段利用活性污泥的吸附、絮凝能力将污水中有机物吸附于活性污泥上，进而将其部分降解，产生的大量生物污泥在随后设置的A段沉淀池中进行泥、水分离，大部分有机物质以剩余污泥方式被排出。在A段系统中，经过生物吸附、絮凝、分解和污泥沉淀等作用，以较低能耗同时可除去污水中50%60%的有机物。B段为低负荷段，经A段处理后残留于污水中的有机物在该段将被氧化甚至硝化，以保证较高的运行稳定性和污水处理效率。A段和B段中的活性污泥，各自由A段沉淀池和B段沉淀池中分别回流。这种流程布置方式有利于利用原污水中的活性微生物，有利于在A段和B段生物处理池中保持各自的优势微生物种群，并及时以剩余污泥方式排出已截留的有机质，从而减少系统中氧的消耗。AB法工艺中的A段，可根据原污水水质等情况的变化而采用好氧或缺氧的运行方式。3.4.2 AB法工艺的主要特征（1）A段在很高的负荷下运行，其负荷率通常为普通活性污泥法的50100倍，污水停留时间只有2040min，污泥龄仅为0.30.5d。污泥龄较高，真核生物无法生存，只有某些世代短的原核细菌才能适应生存并得以生长繁殖，A段对水质、水量、PH值和有毒物质的冲击负荷有极好的缓冲作用。A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高。（2）B段可在很低的负荷下运行，负荷范围一般为0.15kgBOD/（kgMLSS.d）水力停留时间为25h，污泥龄较长，且一般为1520d。在B段曝气池中生长的微生物除菌胶团微生物外，有相当数量的高级真核微生物，这些微生物世代期比较长，并适宜在有机物含量比较低的情况下生存和繁殖。（3）A段与B段各自拥有独立的污泥回流系统，相互隔离，保证了各自独立的生物反应过程和不同的微生物生态反应系统，人为地设定了A和B的明确分工。3.4.3 AB法工作机理（1）开放式系统原理AB工艺中不设初沉池，从而使污水中的微生物在A段得到充分利用，并连续不断的更新，使A段形成一个开放性的、不断由原污水中生物补充的生物动态系统。（2）微生物的生物相及其特性A段内微生物活性强、世代期短、具有很强的吸附能力。当A段以兼氧的方式运行时，由于供氧较低，高活性微生物为了满足自身代谢能量的要求，被迫对在好氧条件下不易分解的有机物进行初步分解，起到大分子断链的作用，使其转化为较小分子的易降解有机物，从而在后续的B段好氧曝气中易于被去除。B段主要是世代期长的真核微生物，能够保证出水水质。3.4.4 AB法工艺的优点具有优良的污染物去除效果，较强的抗冲击负荷能力，较好的脱氮除磷效果和投资及运转费用较低等。 对有机底物去除效率高。 系统运行稳定。主要表现在：出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能。 节能。运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。经试验证明，AB法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%25%。3.4.5 AB工艺的缺点 A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在超高有机负荷下工作，使A段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。 当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB法的原来去除有机物的分配比去除BOD55%60%，因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不能有效的脱氮。 污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。总体而言，AB法工艺适合于污水浓度高、具有污泥消化等后续处理设施的大中规模的城市污水处理厂，有明显的节能效果。对于有脱氮要求很高的城市污水处理厂，一般不宜采用。3.4.6 AB法”工艺在我国的历史AB法工艺在我国的研究和应用大致经历了以下三个阶段：第一阶段：上世纪70年代末至80年代初期，我国许多专家学者对AB工艺的特性、运行机理及处理过程和稳定性等方面，进行了深入全面和系统的研究，对“AB法”工艺在我国的应用和推广起到了积极作用。第二阶段：上世纪70年代末至80年代，我国许多大专院校纷纷开设专题研究课程，尤其是设计研究部门也对AB法处理城市污水、工业废水进行规模化的实验研究，为AB法的工程设计和工程应用取得了大量的数据和实践经验，为其在我国的工程应用起到了十分关键的作用。第三阶段：自上世纪80年代起，国内逐步开始将“AB法”应用到城市污水处理和工业废水处理工程中，已建成相当数量的AB法工艺的城市污水处理厂，成效显著，取得了十分可观的社会效益和环境效益。随着污水处理技术的不断发展，和环境污染的日益加剧，以及我们对于污水处理的水质净化要求的日益提高，“AB法”工艺已经从污水处理舞台的主角逐渐引退，让位于新一代的污水处理技术。但是它对于污水处理技术发展所带来的启迪和历史作用都具有深远意义，即使在今天，仍然有它的应用价值。3.5 水解好氧法北京市环境保护科学研究院（原北京市环境保护研究所）在20世纪80年代初开发了水解（酸化）-好氧生物处理工艺。经过十多年的开发，围绕水解好氧技术已经形成一套完整的工艺技术。相继开发了水解-好氧生物处理工艺、水解-氧化塘处理工艺和水解-土地处理工艺等处理城市污水经济可行的工艺技术，这些工艺被先后应用建成城市污水处理厂10余座，取得了较好的环境效益和经济效益。特别是北京市密云县城污水处理厂（4.5万m3/d规模）、河南安阳市豆腐营污水处理厂（规模1.0万m3/d）、新疆昌吉市污水处理厂（1.5万m3/d）和深圳宝胺安县石岩污水处理厂（2.0万m3/d）都相继采用了该处理工艺。另外，国内同行开发了处理印染废水的水解-好氧-生物碳工艺，处理焦化废水的水解和AO工艺相结合的工艺，在啤酒废水和屠宰废水方面水解-好氧工艺相结合的工艺已是具有竞争力的一种标准工艺。水解（酸化）工艺还应用于工业废水处理中，如印染、纺织、轻工、酿酒、化工、焦化、造纸等行业的工业废水。水解-好氧工艺在推广过程中，全国各地有关部门及行业累计建设了上百座水解-好氧工艺的污水处理厂。因此，可以讲水解-好氧生物处理工艺是我国独立自主开发的污水处理工艺，为我国的水污染控制作出了积极的贡献。3.5.1 基本原理水解池利用水解和产酸微生物，将污水中的固体、大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物，使得污水在后续的好氧单元以较少的能耗和较短的停留时间下得到处理。3.5.2 水解（酸化）与厌氧发酵的区别水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段与厌氧消化是两种不同的处理方法。水解（酸化）-好氧处理系统中的水解（酸化）段的目的，对于城市污水是将原水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物；对于工业废水处理，主要是将其中难生物降解物质转变为易生物降解物质，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理。而连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。在两相厌氧消化中的产酸段（产酸相）是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开，以便形成各自的最佳环境。表5-1 水解（酸化）-好氧处理工艺中水解（酸化）与厌氧消化的比较工艺项目水解（酸化）-好氧中的水解（酸化）段厌氧消化两相厌氧消化中的产酸相Eh/Mv0<-300-100-300pH值6.57.56.87.26.06.5温度不控制控制控制优势微生物兼性菌厌氧菌兼性菌+厌氧菌产气中甲烷含量极少大量少量最终产物低浓度的有机酸CH4/CO2高浓度的有机酸如乙酸、少量CH4/CO2厌氧发酵产生沼气过程可分为水解阶段、酸化阶段、乙酸化阶段和甲烷阶段等四个阶段。水解池是把反应控制在第二阶段完成之前，不进入第三阶段。采用水解池较之全过程的厌氧池（消化池）具有以下的优点。（1）水解、产酸阶段的产物主要为小分子有机物，可生物降解性一般较好。故水解池可以改变原污水的可生化性，从而减少反应的时间和处理的能耗。（2）对固体有机物的降解可减少污泥量，其功能与消化池一样。工艺仅产生很少的难厌氧降解的生物活性污泥，故实现污水、污泥一次性处理，不需要经常加热的中温消化池。（3）不需要密闭的池，不需要搅拌器，不需要水、气、固三相分离器，降低了造价和便于维护。由于这些特点，可以设计出适应大、中、小型污水处理厂所需的构筑物。（4）反应控制在第二阶段完成之前，出水无厌氧发酵的不良气味，改善处理厂的环境。（5）第一、第二阶段反应迅速，故水解池体积小，与初次沉淀池相当，节省基建投资。因此，水解-好氧生物处理工艺是有自己特点的一种新型的水处理工艺。3.5.3 水解-好氧生物处理工艺特点（1）水解池与厌氧UASB工艺启动方式不同。水解池的启动采用了动力学控制措施，通过调整水力停留时间，利用水解细菌、产酸菌与甲烷菌生长速度不同，利用水的流动造成甲烷菌在反应器中难于繁殖的条件。（2）水解池可取代初沉池。在停留时间相当的情况下，水解池对悬浮物的去除率显著高于初沉池，平均出水SS只有50mg/L，其COD、BOD5、蛔虫卵的去除率也显著地高于初沉池。因初沉池的去除率受水质影响较大，出水水质波动范围较大，而水解池出水水质比较稳定。在拿不出大量投资修建二级污水处理厂的地方，先采用水解池进行一级处理，出水水质将比初沉池有很大程度的改善。（3）较好的抗有机负荷冲击能力。进水浓度越高，COD去除率越高。进水平均浓度为500mg/L时，COD去除率在45%左右。（4）水解过程可改变污水中有机物形态及性质，有利于后续好氧处理。一般城市污水可沉COD占总COD的50%左右，经水解处理后可基本上去除可沉性COD，所以水解工艺适用于污水中含悬浮状COD比例较高的废水。如屠宰废水、啤酒废水虽然可生物降解的可溶性COD成分高，但是废水中悬浮性颗粒状COD含量也很高，所以适合采用水解处理。对于城市污水，经水解反应后，溶解性COD、BOD比例分别从进水的50%、65%提高到出水的78%、77%，不溶性COD、BOD的去除率分别为74.5%、55.3%。（5）在低温条件下仍有较好的去除效果。水解池即使在最低水温（10）时仍可稳定运行。水解池属于升流式污泥床反应器，这种反应器保持大量的水解活性污泥，污泥平均浓度达到15g/L，由于生物量大，大量水解活性污泥形成的污泥层，在有机物通过时将其吸附截留，这延长了污染物在池内的停留时间，从而保证了去除率。（6）有利于好氧后处理。水解池对有机物的去除率远远高于传统的初沉池，更为重要的是经过水解处理，污水中的有机物不但在数量上发生了很大变化，而且在理化性质上发生了更大变化，使污水更适宜后继的好氧处理，可以用较少的气量在较短的停留时间内完成净化。3.5.4 水解工艺的不同类型（1）水解酸化-活性污泥工艺采用水解-好氧工艺流程，后续的活性污泥工艺设计较传统的活性污泥工艺有所不同，主要是水力停留时间缩短、曝气量减少、不采用传统污泥消化系统。应用该工艺已建的污水处理工程有北京密云县污水处理厂、新疆昌吉市水质净化厂等。（2）水解酸化-接触氧化工艺水解酸化+接触氧化，属于生物膜法，此工艺在工业污水处理中应用较多，如印染污水、染料污水、焦化污水处理等。山东潍坊印染厂污水处理工程原工艺为“接触氧化+活性炭”工艺，处理规模为50000m3/d，由于存在一些难生化降解的有机物，因此出水水质一直无法达标，后在接触氧化前增加了水解酸化工艺，使原污水的可生化性得到了改善，因而使接触氧化充分地发挥了作用，在不使用活性炭的基础上，出水以达标排放。（3）水解酸化-氧化塘处理工艺采用水解作为预处理工艺，其氧化塘的设计参数将有较大的变化，主要是水力停留时间缩短、池塘水深较浅，同时基本解决了淤塞问题。（4）水解酸化-土地处理工艺采用水解-土地处理工艺，其效果相当于水解-氧化塘工艺。污水土地处理系统是利用“土壤-植物-微生物”系统的天然自净能力，也就是利用土壤的物理、化学和生物化学过程，使污水得到净化，土地处理的场地相对较大。目前山东安丘市30 000m3/d污水处理工程已采用此工艺流程。另外，由北京市环境保护科学研究院和国内其他设计研究部门设计的工业和城市污水处理厂也采用了其他类型的工艺组合，如水解池内加填料的厌氧滤池型水解-酸化池，和好氧软性填料相结合的接触氧化工艺。从工艺研究上讲，还进行了水解池与其他工艺相结合的工艺研究与实践，如A/O和A2/O工艺。3.5.5 水解工艺的适用范围由于水解池具有改善污水可生化性的特点，使得该工艺不仅适用于易于生物降解的城市污水等，同时更加适用于处理不易生物降解的某些工业废水，如纺织废水、印染废水、焦化废水、酿酒废水、化工废水、造纸废水等，并视具体情况采用不同的后处理工艺。表5-2为工艺的部分应用情况。表5-2 水解-好氧生物处理工艺应用实例地点水量/（m3/d）反应器体积（m3）后处理工艺年份北京密云450002×1600活性污泥（二期用SBR后处理河南安阳10 0002×1100氧化沟1989年新疆昌吉30 0004×1100活性污泥1992年福建长乐机场50004×1800活性污泥1990年山东潍坊10 0002×1500活性污泥新疆阿克苏120 0002×4500活性污泥广东石岩20 0004×1100稳定塘1990年山东安丘20 0004×1100土地处理1996年北京顺义酒厂15001×200活性污泥1989年山东潍坊印染厂30004×860接触氧化1989年昆明福保造纸厂20 0004×1100接触氧化1992年河南开封啤酒厂6000接触氧化1990年山东青岛知制麦厂2000接触氧化1994年福建莆田啤酒厂2500接触氧化1993年山东滕州啤酒厂2000接触氧化1990年哈尔滨正大屠宰厂2000接触氧化1996年秦皇岛正大屠宰厂2000接触氧化1996年3.5.6 水解-好氧生物处理工艺设计水解-好氧生物处理工艺基本流程如下图所示。污水经水泵提升通过预处理（粗格栅、细格栅）装置，去除悬浮大颗粒物质后，污水进入沉砂池，在其中将砂粒去除。沉砂池出水进入水解反应器，水解池停留时间2.0-4.0h。经水解反应器处理后的出水进入后续（好氧）处理构筑物。后续处理可以采用多种形式的处理方式，如传统活性污泥工艺、氧化沟和SBR等方式。如采用传统曝气池，污水在曝气池的停留时间较之传统的工艺可大为缩短，气水比也可大幅度降低。经曝气池处理后的水进入二沉池，二沉池的出水即可排放。曝气池产生的剩余污泥；连续送入水解反应器，整个工艺流程的剩余污泥从水解池排出进入集泥池，污泥从集泥池用泵提升进入浓缩池，经12-24h浓缩后可脱水处理。集泥池和浓缩池的上清液流回进水集水井。采用水解-好氧生物处理技术，在污水处理过程中污泥同时好氧稳定。从图2-24可见水解-好氧系统包括预处理部分、水解处理部分，好氧后处理部分和污泥处理部分。（1）预处理设施预处理的目的之一是去除粗大固体物以及无机可沉固体，这对配水有特殊要求的水解池尤为重要。另外，不可生物降解的固体在水解反应器内的积累会占据大量的池容，反应器池容的减少最终将导致系统完全失效。一般预处理系统包括去除大的固体、较小颗粒的格栅和水力筛及去除砂和砾石的沉砂池。 格栅：格栅是污水预处理的通用设施。为保证水解池布水系统不被堵塞，建议采用固定式格栅或回转筛、水力筛作补充处理。 沉砂池：对小型污水处理厂，由于污水流量变化较大，沉砂池设计的难点需要在变化的水量条件下保持系统中液体流速有相对不变的数值。因为较高的流速会降低无机固体在渠道中的去除效果，而较低的流速导致有机物与砂一起沉积。对于有一定规模的污水处理厂，可以考虑采用平流式沉砂池。在存在较多的砂和有机物共同沉淀的情况下，可采用体外洗砂装置，如螺旋洗砂器或水力固体螺旋洗砂器。考虑到后续水解处理工艺，一般不用曝气沉砂池作为预处理装置。（2）不同类型废水的水解（酸化）工艺设计参数在一系列实践过程中，通过对各种不同废水的应用，以及对研究、设计和应用三方面进行总结，提出了设计参数，见表5-3见表5-3 不同废水的设计参数废水种类COD去除率（%）SS去除率（%）BOD/COD水力停留时间污泥水解率（%）生活废水30-50>80提高2-430-50造纸综合废水30-50>80大为提高4-650印染废水<10很低大为提高6-1050焦化废水<1080大为提高450啤酒废水40-5080-90不变2-430-50屠宰废水30-5080-90不变2-430-50（3）采用氧化沟（或SBR）后处理工艺的参数和主要构筑物计算以10万t/d的处理规模为例（见表5-4）。表5-4 采用氧化沟（SBR）后处理工艺参数和主要构筑物计算项目水解-氧化沟（或SBR）工艺水解-氧化沟（或SBR）设计依据设计结果进水浓度（mg/L）COD=400BOD=200SS=200水解污泥龄>20d，污泥水解率=25%-50%；X=20g/L；好氧负荷Ns=0.2-0.4kgBOD5/（kgMLSS·d），污泥浓度=3-5g/L；气水比5：1；污泥产率=0.3kgMLSS/kgBOD5去除率出水浓度（mg/L）COD=100BOD=20SS=20集水井HRT=5minV有效=450m3V总=600m3沉砂池HRT=45sV有效=68m3V总=80m3水解池HRT=2.5hV有效=13564m3V总=16120m3氧化沟HRT=4.0h（或负荷）V有效=30952m3V总=40320m3需氧量不考虑污泥稳定15000kgO2/d集泥池HRT=24h（污泥产量15.9t/d）V有效=820m3V总=990m3浓缩池HRT=18hV有效=700m3V总=742m3污泥脱水脱水能力200kg/(m.h)2台2m带式机（工作12h）300m23.6 生物滤池法生物滤池法是一种生物膜处理工艺，是利用需氧微生物对污水或有有机性废水进行生物氧化处理的方法。以淬石、焦炭、矿渣或人工滤衬等作为先填层，然后将污水连续地、均匀地喷在上面，并充分供给氧气和营养，在重力作用下，污水以水滴的形式向下渗沥，或以波状薄膜的形式向下渗流。最后，污水到达排水系统，流出滤池。污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的粘膜，称为生物膜。这个起始阶段通常叫“挂膜”，是生物滤池的成熟期。生物膜是由细菌（好氧、厌氧、兼性）、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫等组成。 污水流过成熟滤床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，从而得到净化。生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物，其厚度约2mm。在这里，有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终点产物是H2O、CO2、NH3等。由于氧在生物膜表层已耗尽，生物膜内层的微生物处于厌氧状态。在这里，进行的是有机物的厌氧代谢，终点产物为有机酸、乙醇、醛和H2S等。由于微生物的不断繁殖，生物膜逐渐增厚，超过一定厚度后，吸附的有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。此时，内层微生物因得不到充分的营养而进人内源代谢，失去其粘附在滤料上的性能，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。为使生物滤池有效地处理污水：微生物的繁殖，必需有足够的表面积。必需充分供给微生物氧气。污水需具有适于生物处理的水质。3.6.1 生物滤池的分类生物滤池可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池。生物膜法处理污水最初使用的装置为普通生物滤池，亦称滴滤池，为第一代生物滤池。这种装置是将污水喷洒在由粒状介质（石子等）堆积起来的滤料上，污水从上部喷淋下来，经过堆积的滤料层，滤料表面的生物膜将污水净化，供氧由自然通风完成的，氧气通过滤料的空隙，传递到流动水层、附着水层、好氧层。此种方法处理污水的负荷较低，但出水水质很好，故亦成为低负荷生物滤池。20世纪初，英国最先得到实际应用，之后欧洲和北美得到了应用。为了提高生物滤池的处理效率，20世纪中期，出现了人工制造的滤料，由于其比表面积大，滤料之间的空隙大，质轻等优点，提高了生物滤池的负荷，减小了占地面积，高负荷生物滤池和塔式生物滤池工艺得到了发展。3.6.2 生物滤池的构造（1）普通生物滤池的构造普通生物滤池由池体、滤料、布水装置和排水系统四部分组成。 池体：普通生物滤池在平面上多呈方形或矩形。四周围以池壁，池壁起围挡滤料的作用，一般用砖石或混凝土筑造。池壁要能承受滤料的压力，池壁高度一般应高出滤池表面0.40.5m。普通生物滤池的个数或分格数不应少于两个，并按同时工作设计，设计流量按平均日废水流量计算。 滤料：滤料是生物滤池的主体，对生物滤池的净化功能有直接的影响，对滤料的要求是：具有较大的比表面积，以利于形成较高的生物量；较大的空隙率，以利于氧的供应和氧的传递；具有较高的机械强度，耐腐蚀性强；价格低廉，能够就地取材。常用实心拳状滤料，主要有碎石、卵石、炉渣和焦炭等。滤料分为工作层和承托层，总厚度为1.52.0m。工作层为1.31.8m，粒径一般在 3050mm；承托层厚0.2m，粒径为60100mm。各层滤料粒径应均匀一致，对于有机物浓度较高的废水，应采用粒径较大的滤料，以防止滤料堵塞。 布水系统：生物滤池布水系统的作用是向滤料表面均匀地布水。若布水不均匀，会造成某一部分滤料负荷过大，而另一部分负荷不足。普通生物滤池常用的布水系统是固定喷嘴式布水系统。固定喷嘴式布水系统是由投配池、虹吸装置、布水管道和喷嘴四部分所组成。污水进入配水池，当水位达到一定高度后，虹吸装置开始工作，污水进入布水管路。配水管设有一定坡度以便放空，布水管道敷设在滤池表面下0.50.8m，喷嘴安装在布水管上，伸出滤料表面0.150.2m，喷嘴的口径为1520mm。当水从喷嘴喷出，受到喷嘴上部设有的倒锥体的阻挡，使水流向四周分散，形成水花，均匀喷洒在滤料上。当配水池水位降到一定程度时，虹吸被破坏，喷水停止。这种布水装置的优点是运行方便，易于管理和受气候影响较小，缺点是需要的水头较大（20m）