城市汙水處理廠的建設是水資源利用和水汙染控制的必然趨勢，是可持續發展要求的必然結果。汙水處理廠的工藝選擇直接關系到建設成本和運行成本、處理效果、占地面積大小、管理方便等關鍵問題。因此，在設計汙水處理廠時，需要對工藝方案進行比較，以確定最佳方案。
處理廠工藝是指在達到所需處理水平的前提下，汙水處理單元的有機組合。確定汙水處理廠工藝的主要依據是要達到的處理程度，而處理程度主要取決於接受處理汙水的水體的自凈能力或處理汙水的出口。所以不同的地區和城市，具體情況不同，需求不同，流程也不同。據統計，世界上應用最廣泛的是活性汙泥法，有不同的模式，如傳統活性汙泥法、階段曝氣法、曝氣沈澱池、A B法、A O法等。當然還有生物膜法、物理化學法、自然處理法、氧化塘等其他方法。每種處理工藝都有各自的特點和適用範圍，應根據不同的當地條件和要求選擇處理形式。
1活性汙泥法
活性汙泥法是壹種人工強化水體自凈的方法，是使微生物群懸浮在曝氣池中，與汙水接觸，使其凈化的方法。包括標準活性汙泥法、分步曝氣法、長時間曝氣法、分段曝氣法、有限曝氣法和AB法，以及AO法、AOO法等。近年來，開發了高效的脫氮除磷工藝。目前以活性汙泥法為主，適合處理生活汙水比例較大的城市汙水。但隨著AO、AOO、AB等新工藝的發展，對工業汙水成分較高的汙水的處理效果也有所提高。
1.1傳統活性汙泥法
優點:①不適宜物化處理的廢水BOD去除率可達95%以上。②建設投資高，但處理動力費用低。
缺點:所需停留時間長，設備龐大，資金投入大，需要增加各種構築物來增加各種構築物的體積，從而增加了處理廠的面積，增加了管理人員和管理難度。
發展方向:①為了使廢水系統的成分和濃度均勻化，重新評價預處理，重新研究調節池。②活性汙泥微生物系統菌種選擇的探討。③在活性汙泥法設備中引入儀表和管理指標。
1.2間歇活性汙泥法
近年來，隨著城市規模的不斷擴大和城鎮自身的發展，下水道設施呈現出大城市轉向中小城市和農村城鎮的趨勢，小型汙水處理設施逐漸增多，農村城鎮改善人居環境的要求越來越迫切。
與大型汙水處理設施相比，小型汙水處理設施具有不同的自然和社會條件。因此，有必要研究並采用小型汙水處理設施來取代過去的大型處理方法。小型汙水處理應具有以下特點:①易於操作和管理；②維護方便；③建設成本低；④出水水質良好。經過國內外壹些汙水處理廠多年的實踐(如日本千葉縣大原町汙水處理廠等。)，證明間歇式活性汙泥法是壹種能滿足這些條件的處理方法。
間歇式活性汙泥法利用處理池對處理後的水進行曝氣、沈澱和排放，使設備簡化和小型化，池內流態清晰，便於運行管理，可實現無人值守，對進水汙水的負荷變化具有緩沖能力，處理性能穩定，不僅能去除有機物和懸浮物，而且脫氮效果好。間歇式活性汙泥法是壹種典型的方法。壹般設置兩個曝氣沈澱池，連續進入混合汙水，每個池錯開半個周期，運行周期為6小時，反復進行。
1.3ab工藝
AB工藝，也稱吸附生物降解，最早出現於20世紀70年代中期的德國。它是對傳統活性汙泥法的改進。根據許多汙水處理廠的數據，該工藝具有特殊的凈化機理，與普通活性汙泥工藝相比具有許多優點。它將傳統活性汙泥法的曝氣池分為兩部分——A段和B段。A段用於吸附、吸收和氧化有機物。
從工藝流程看，AB工藝的主要特點是:①AB工藝不設初沈池，汙水經過細格柵和沈砂池後直接進入A級曝氣池；(2)設置中間沈澱池，將A段和B段汙泥嚴格分離，分別回流，保持各自的菌群特征；③AB工藝A級曝氣吸附池高負荷運行，汙泥齡短，B級曝氣池低負荷運行；④AB工藝的A級曝氣池可根據汙水的成分進行兼氧或好氧運行，以提高汙水的可生化性，從而大大降低B級曝氣池的負荷。因此，AB工藝中兩級曝氣池的總體積明顯小於傳統活性汙泥法。⑤由於AB工藝兩個階段的運行條件不同，兩個階段微生物群落的代謝功能也不同，因此兩個階段都設有汙泥回流設備。但根據專家的研究和部分汙水處理廠(如我市北中汙水凈化有限公司)的實際運行情況，總的來說，仍比傳統的活性汙泥法節省基建投資和電耗。汙水濃度越高，節省的投資和電耗越多，優勢越明顯。
1.4ao方法和AOO方法
AO法和AOO法是近年來發展起來的新型生物脫氮除磷工藝。與傳統的化學和生物脫氮除磷相比，它們還有效地提高了出水的BOD、COD和SS指標。AO法是缺氧和好氧的簡稱，AOO法是厭氧、缺氧和好氧的簡稱，反硝化在缺氧階段完成，除磷需要厭氧階段。AO法主要是脫氮，AOO法可以同時脫氮除磷。這兩種工藝都需要汙水充分曝氣，使含氮有機物充分硝化，因此需要減少汙泥負荷，延長曝氣時間，增加鼓風量。根據天津東郊汙水處理廠和沈陽北部汙水處理廠的實踐，與傳統的活性汙泥法相比，A O工藝的曝氣池容積、二沈池容積、汙泥回流量、鼓風量和曝氣裝置數量均增加了壹倍。而且由於該工藝對汙泥負荷要求較低，否則無法實現汙泥的好氧穩定，因此AO工藝會帶來基建投資和電力消耗的大幅增加。AOO工藝在缺氧段前增加厭氧池，實現有效除磷，基建費用和動力消耗均高於AO工藝。1/2 12最後壹頁
生物膜法
汙水生物膜處理是與活性汙泥法並列的好氧生物處理技術。它是對土壤自凈作用的壹種人工強化，是使微生物群體以膜狀附著在其他物體表面，並使其與汙水接觸進行凈化的方法。包括生物濾池、生物轉盤和生物接觸氧化法。優點:①對水量和水質變化的適應性強；②在水溫較低的情況下，能保持壹定的凈化功能；③適用於固液分離；④能處理低濃度汙水；④動力成本低，汙泥少。缺點:①負荷低，面積大，不適合處理水量大的汙水；②濾料容易堵塞；(3)產生濾蠅，影響環境衛生；④生物膜再生管理相對復雜。全國只有少數汙水處理廠采用該工藝，我市尹家堡汙水處理廠是最早采用該工藝的汙水處理廠之壹。從30多年的運行管理經驗來看，這種工藝確實運行成本低，但生物膜容易脫落，不易培養，壹定程度上增加了管理難度。
3氧化池
氧化塘是壹種結構簡單、維護管理方便、汙水凈化效果好、節約能源的汙水處理方法。氧化塘對汙水的凈化過程與自然水體的自凈過程非常相似。經過長時間的緩慢流動和儲存，汙水中的有機汙染物被降解，汙水通過微生物的代謝活動得到凈化。據統計，世界上已有近5 0個國家采用氧化塘處理汙水。氧化塘有壹些突出的優點:①能充分利用地形，工程簡單，基建投資低；(2)汙水可循環利用，汙水凈化與利用相結合；③汙水處理成本低。但氧化塘也有壹些缺點:①占地面積大；②汙水凈化效果不穩定；③及時清除汙泥；(4)浮油應及時清除。
氧化溝在世界上也廣泛使用。2OO6年，我市北郊汙水處理廠也采用了奧貝特氧化溝工藝。經過壹年的試運行，處理效果基本能達到原設計指標，氮的去除率較高，但磷的去除效果壹般。與普通活性汙泥法相比，氧化溝法提高了混合液的汙泥濃度(M L s s ),減少了剩余汙泥量。氧化溝有多種形式:卡魯塞爾型、三溝型、共建型等。壹般用機械曝氣機吹水面，充氧氣。曝氣器為橫軸轉刷式，氧化溝水深3m左右，最大水深不超過3.6 m，部分氧化溝采用圓盤或立式倒傘曝氣器。壹些汙水處理廠采用三溝氧化溝，如香洲凈化廠、深圳汙水處理廠等。這種氧化溝沒有二沈池，進出水通過程序定時切換具有曝氣和沈澱功能，不需要汙泥回流，節省能耗和土地建設成本。但由於曝氣設備利用率低，增加了設備成本。
由於不需要設置汙泥回流裝置，運行管理簡單，氧化溝具有氧化塘的壹些優點，又克服了氧化塘占地面積大、處理效果不穩定的缺點，應用有壹定的發展。組合式氧化溝是近年來發展起來的壹系列改型的總稱。它們的特點是沈澱池和氧化溝合建，進水曝氣連續。同時具有其他氧化溝的優點，基建費用低，運行費用低，管理簡便。但無論何種形式的氧化溝，由於水深不能太大、部分曝氣器滿負荷運行的限制，其發展都受到影響。
4序批式曝氣(SBR)
序批式曝氣(SBR)是壹種古老的工藝。壹開始是壹個池的間歇進水，間歇曝氣，然後是沈澱，排水，排泥。處理過程相當簡單。如果采用延長曝氣的SBR工藝，可以省去汙泥消化和沼氣儲存利用的過程，整個汙水廠只需要幾個構築物。目前僅在國內部分小型城市汙水廠使用，規模為10 0(~n3)日。但由於其突出的簡潔性，已顯示出管理簡單、運行穩定的優勢，受到廣泛關註。該工藝不僅工藝簡單，而且對水量和水質的變化適應性強，可省去調節池，沒有汙泥膨脹的危險，汙泥沈降性好，脫氮除磷，出水水質好，占地少，節約成本，壹定規模運行費用低。其缺點是進水和曝氣頻繁切換，且由於有排放裝置，該工藝在國內尚未成型，發展受到限制，因此未能推廣。但是，它們仍然是兩種很有潛力的工藝，越來越受到人們的重視。
SBR工藝近年來發展很快，也有很多改進。目前常用的有以下幾種:①傳統的間歇進水和間歇曝氣，對水量和水質的變化適應性強，水量變化大，以水基汙水處理廠最適合。(2)連續進水，間歇曝氣，進水不受控制，但壹定不能影響降水。③雙池串聯，連續進水，前池連續曝氣，後池間歇曝氣，混合液從後池回流至前池，保持汙泥濃度。後兩種形式為連續進水，可用於較大的汙水處理廠。
5汙水內部處理
汙水含有微生物和容易被吸收的有機物。因此，如果汙水處於好氧狀態(有溶解氧)，大部分有機物會被逐漸氧化成二氧化碳或轉化成新的細菌細胞。當汙水長時間在壓力管道中輸送時，大氣中氧氣的供應中斷，剩余的溶解氧很快被消耗殆盡。經過短時間後，特殊的微生物開始將硫酸鹽還原成硫化氫，所以此時的汙水稱為化糞池汙水。當這種汙水再次與空氣接觸時，會釋放出硫化氫，在下水道的管壁上被氧化成硫酸鹽，從而造成嚴重的危害和腐蝕。在英國，至少有50種下水道已經成功地采用向下水道註入氧氣來防止這種腐蝕和破壞。但這種氧氣的氧化部分受懸浮汙水中的微生物和下水道主管表面生長的生物膜的影響，耗氧量大，成本比其他方法高25倍左右。因此，這些技術只適用於特定的條件，但仍然可以作為壹種有效的補充方法來降低超負荷運行的汙水處理廠的負荷。目前我國還沒有使用這種方法的例子，因為這種方法的投資太巨大，我國目前的經濟條件還達不到。但根據城市下水道十幾年的監測數據，如果能徹底落實“誰汙染，誰治理”的政策，各大排水戶承擔壹部分責任，對整個城市的水環境是有利的。
6結論
通過以上工藝的對比，不難看出，就處理效果而言，活性汙泥法的處理效率通常較高，生物膜法較低。在活性汙泥法中，SBR法、氧化溝法和AB法具有較高的處理效率。當汙水中有機物濃度較高時，AB法和AO法更為有利。當有機物濃度較低時，氧化溝、SBR等延長曝氣工藝優勢明顯。而傳統的活性汙泥法適用範圍廣，無論是高濃度還是低濃度的有機物都能很好的適應。當其他工藝優勢不明顯時，傳統汙泥法往往是最佳工藝。當對出水脫氮除磷有特殊要求時，可采用AO法、AOO法等方法實現脫氮除磷或兩者兼而有之。從投資上看，活性汙泥法比其他方法多，生物膜法和氧化塘少，但生物膜法的管理要求比較嚴格，氧化塘衛生條件差，也會汙染地下水。在占地方面，傳統的活性汙泥法和氧化塘占地面積更大。目前從世界各國的汙水處理來看，大型汙水處理廠多采用傳統的活性汙泥法，小型汙水處理廠氧化溝占很大比例。
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