张弛1,2  王昶1  王芳1  豆宝娟1
（1.天津科技大学 海洋科学与工程学院，天津 300457；2.赤峰市环境科学研究院，内蒙古024000)
中图分类号：X505  文献标识码：A  文章编号：1003-2738（2011）11-0276-02

摘要：根据进出水水质和当地实际，对污水处理的预处理、一级处理、二级处理和深度处理等几个工艺进行比选，宁城兴汐污水处理厂确定采用“水解酸化＋CAST工艺+混凝沉淀过滤”工艺作为本工程的实施方案，并给出污水处理的流程。
关键词：污水处理；工艺方案；比选
         引言
         宁城兴汐污水处理厂是赤峰市宁城经济开发区的一个环境保护项目，它的建设将有利于人民的身体健康和生活条件及周围环境的改善。根据我国国情和宁城当地的条 件，提高污水处理率、解决污水处理问题的关键在于污水处理工艺的选择[1]。污水处理厂的工艺选择应根据进水水质、出水要求、污水厂规模、污泥处置方法及 当地温度、工程地质等因素综合考虑后确定[2]。污水处理工艺一般包括预处理、一级处理和二级处理、深度处理几个密切相关的阶段。本工程污水经过处理后达 到一级A排放标准后方可排放，所以必须对各阶段的一些工艺进行比较。
         一、处理工艺比选
         （一）预处理。
         预处理就是在一级处理之前去除污水中大块的呈悬浮状或漂浮状态的污物、砂砾等，以确保处理系统安全运行。预处理通常包括粗、细格栅、普通沉砂池、曝气沉砂 池、旋流式沉砂池等工艺。由于旋流沉砂池利用水力涡流，使泥砂和有机物分开，以达到除渣目的，该池型具有基建、运行费用低和除砂效果好等优点，故本工程拟 采用旋流沉砂池和粗、细格栅。
         （二）一级处理。
         一级处理主要目的是为二级处理减轻负荷，通常采用的工艺为沉淀池，对大型污水厂而言，初次沉淀池非常广泛。在小规模污水处理厂，根据处理方式的不同可以省 去初次沉淀池，例如序批间歇式活性污泥法（SBR）工艺。本工程由于进水BOD较低，只有200~220 mg/L，而COD的含量为500 mg/L，属于生化性一般的污水，如果设置初沉池，过量的去除污水中的BOD，会造成污水可生化物降低的问题，不利反硝化脱氮和生物除磷的运行。因此，本 次设计考虑不采用初次沉淀池。
         （三）水解酸化生物处理工艺。
         本污水厂的进水与常规城市生活污水相比，生化性较差，较难处理。因此在生化处理单元前首先设置水解酸化单元对废水进行水解酸化，提高废水的可生化性，然后再进入生化处理单元进行处理[3]。
         水解酸化工艺有两个最为显著的特点：其一，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；其二，这种工艺在处理污水的同时，由于污泥的停留时间较长，因此基本完成了对污泥的处理，使污 水、污泥处理一元化。水解酸化+好氧工艺作为一种污水处理工艺，在总的停留时间和能耗等方面比传统的活性污泥法要有很大的优势[3、4]。
         （四）二级生化处理。
         二级处理是污水处理厂的中心环节，污水中大部分污染物在二级处理中得到降解和去除，从而使出厂污水达到排放标准。二级处理包括各种物理化学法和各种生物处 理法[5]。但各种物理化学法，使用大量昂贵的化学药剂和复杂的工艺过程以及较高的控制技术，不适于易生物处理的城市污水处理厂。
         生物二级处理法包括：氧化塘[6]、生物滤池[7]、土地处理法[8]、传统活性污泥法以及在传统活性污泥法工艺基础上发展起来的其它方法，如A/O法、AB法、SBR法、氧化沟法等。
         氧化塘：占地面积大，有污染地下水的可能。生物滤池，接触氧化滤床、生物转盘等法：无污泥膨胀之患、维护管理方便，但占地面积大或造价昂贵，卫生条件差。 污水灌溉：也称污水土地处理法，宁城县没有大面积适合污水灌溉的土地，特别是还存在目前尚未解决的污水冬灌技术问题，所以也不宜采用。
         氧化沟活性污泥法：具有处理流程简单、构筑物少，一般情况下可不建初沉池和污泥消化池，运行管理简单，可承受水量、水质冲击负荷，污泥量少等优点，但要求 污水温度不低于于13℃，污水温度低于7℃时无处理效果，特别是冬季转刷曝气很容易结冰[9]，本工程不予考虑。
         AB工艺对BOD5、CODCr、SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常规活性污泥法，主要缺点需设二组二沉池二套污泥回流系统，构筑物多，A段污泥产量高，给污泥处置和出路增加了难度[10]。
         序批式活性污泥法（SBR法）：是二十世纪五十年代在美国开始研究，七十年代在生活污水处理中开始应用。九十年代在中国大量应用于工业及城市污水处理中。 其中间歇进水周期循环式活性污泥法（简称循环式活性污泥法CAST）较其它SBR法更优，具有较好的脱氮除磷效果，是改良的SBR法。
         CAST工艺利用系统中的活性污泥来除碳、除磷和反硝化脱氮；具有活性污泥法的高效性和运转灵活性的优点。尤其该工艺很好解决了除磷脱氮泥龄需求的矛盾。 具体的做法是在生化池的前段设置生物选择器和缺氧区，前置反硝化，即能保证COD，NH3-N、PO43--P的去除，还对总氮有很好的去除，出水的硝态 氮含量较低[11]。
         推荐本工程的二级生化处理工序采用CAST工艺。
         （五）深度处理。
         为使出水达到一级A标准，二级生化处理程度尚达不到该出水标准，因此需对污水厂二级生化处理的出水进行深度处理。
         1.混合。
         混合是混凝沉淀的前提，混合效果的好坏直接关系到后序的混凝沉淀效果。是节省投药量的关键。此过程使所有胶体颗粒几乎在瞬间完成脱稳与凝聚，故也称初级混 凝过程。针对从本工程污水厂处理水量较小的特点，本着高效、节能的原则，本工程污水厂混合单元推荐采用管式静态混合器。
         2.絮凝。
         絮凝是给水处理的最重要的工艺环节，絮凝长大过程是微小颗粒接触碰撞的过程。絮凝效果的好坏取决于两个因素：一是混凝剂水解后产生的高分子络合物形成吸附 架桥的连接能力，这是由混凝剂的性质决定的；二是微小颗粒接触碰撞的几率和如何控制它们进行合理的有效碰撞，这是由设备的动力学条件决定的。一般的絮凝池 型式[12-14]有：穿孔旋流絮凝池、涡流絮凝池、孔室絮凝池、机械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、网格絮凝池。
         穿孔旋流絮凝池、涡流絮凝池、孔室絮凝池，优点是结构简单，造价低，施工方便；缺点是不适合水量的变化，絮凝效果比较差，大型水厂一般不宜采用。
         机械絮凝池絮凝效果好，水头损失小，但机械设备维护管理比较复杂。
         隔板絮凝池优点是絮凝效果较好，结构简单，施工方便；缺点是容积大，水头损失大，出水流量不易均匀分配。
         目前用普遍使用的是折板絮凝池，絮凝效果好，絮凝时间短，构造简单，施工方便，维修简单，运行费用低，对原水水量和水质变化的适应性较强，絮凝效果稳定。
         网格絮凝池是应用紊流理论的絮凝池，由于池高适当，可与斜管沉淀池、斜板沉淀池、小间距斜板沉淀池合建。网格絮凝池由多格竖井串联而成，絮凝所需时间较 短。絮凝池分成许多方格，进水水流顺序从一格流向下一格，上下交错流动，直至出口。一般在全池或全池的前三分之二分格内，水平放置网格箱。通过网格的空隙 时，水流收缩，过网孔后水流扩大，形成良好絮凝条件。
本项目采用网格絮凝池。
         3.沉淀。
         沉淀设备是水处理工艺中絮凝体与水分离的最重要环节，其设备运行状况直接影响了出水水质。沉淀池型式有：平流沉淀池、脉冲澄清池、高密度澄清池、斜管沉淀池、斜板沉淀池。
         平流沉淀池[15]对水质、水量变化大的冲击负荷适应性强，处理效果稳定，构造简单，池深度较浅，不需要填料，管理方便，采用机械排泥效果也很好。缺点是停留时间长，池子占地面积较大。
         脉冲澄清池[16]适应处理高浊度且浊度变化较大的原水，由于脉冲及絮凝均发生在水下，不宜观察掌握，因此操作管理要求较高，对水质、水量变化较为敏感，操作管理复杂，需要及时监测，否则会造成出水水质变差。
         高密度澄清池（沉淀池）与斜管（斜板）沉淀池的构造基本一致，其最大区别在于将活性污泥进行回流，形成悬浮层，以增强絮凝体的活性和沉淀效果，适应进水浊度的范围较大，处理后水质较好。但运行操作难度增加，设备投资较高。
         斜管沉淀池、斜板沉淀池[17]与平流沉淀池相比，减少了占地面积，改善了水力条件，因此提高了制水生产能力；具有停留时间短，沉淀效率高、抗冲击负荷能力强等优点。
本项目考虑采用斜管沉淀池。斜管的材质采用乙丙共聚材料。
         4.过滤。
         过滤是处理工艺中最为重要的一道工序，用以除去在混凝沉淀后的残留絮体和杂质。根据滤池的结构型式不同，目前常用的池型有普通快滤池、双阀滤池、虹吸滤池、移动罩冲洗滤池及V型滤池等。下面对常用滤池中的普通快滤池和V型滤池进行分析比较：
         V型滤池过滤周期长，采用均质深层砂滤料，滤料层利用率高，截污能力强、滤速高、滤后水质好；反冲洗方式为气水反冲加表面扫洗，反冲洗强度小，节省冲洗水 量和电耗，反冲洗效果好。单池进、出水设置堰板，使各池进水均匀，进出水不受其他单池的影响，并可根据滤池水位的变化微量调节出水阀门的开启度，以达到恒 位、恒速过滤的目的。但普通滤池耐负荷冲击能力强，适合各种规模水厂[18]。
         通过比较，确定本工程采用普通快滤池作为过滤工艺。
         5.消毒。
         消毒对于对污水处理而言虽不是必需的，但对于污水厂出水的安全排放或回用，尤其是对近年来实施较多的工业水中水回用工程，消毒处理已成为必须考虑的工艺步 骤之一，具有非常重要的作用。在污水处理工程中得到广泛应用消毒方法主要有：液氯、二氧化氯消毒技术和紫外线消毒技术。紫外线消毒与氯消毒的比较如表1所 示。
         表1 紫外线消毒与氯消毒的比较
         
         通过以上消毒方法的介绍和分析，综合考虑用于污水消毒工艺的适用性、成熟性、安全性、可靠性及操作运转的简单易行和处理费用等因素，紫外线消毒是唯一不会产生消毒副产物的方法，不会产生二次污染问题。
         鉴于以上几点，本设计把紫外消毒作为推荐的消毒方案。
         二、污水处理工艺的确定
         污水处理厂工艺方案是在进水水质、出水水质，污水处理工艺比较的基础上制定的。所制定的方案必须能够使污水厂在设计流量条件下，95%运行时间的出水达到出水水质标准，即达到一级A标准。根据项目特点，经工艺比选，确定本工程污水处理工艺流程。
         三、结论
         通过污水处理工艺流程方案的比选，并结合当地实际，认为采用“水解酸化＋CAST工艺+混凝沉淀过滤”工艺作为本工程的实施方案是可行的，工艺是合理的，且污水处理方法出水水质稳定，污泥易于处理和处置。

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