污水處理工藝

一、介紹

污水處理工藝就是對城市生活污水和工業廢水的各種經濟、合理、科學、行之有效的工藝方法。污水處理被廣泛應用于建筑、農業,交通、能源、石化、環保、城市景觀、醫療、餐飲等各個領域。城市污水處理工藝應根據處理規模、水質特性、受納水體的環境功能及當地的實際情況和要求，經全面技術經濟比較后優選確定。

二、工藝應用

一般情況下實際污水中常含有多種污染物質，僅采用單一的處理方法往往無法達到預期的效果。為了以較低的處理成本獲取較理想的處理效果，往往需要根據污水的水質、水量、處理程度、回收有用物質的可能性以及資金場地條件等多種因素，將數種處理技術方法按一定的主次關系和前后順序進行合理組合，形成一個完整的凈化處理系統。

三、選擇準則

1) 城市污水處理工藝應根據處理規模、水質特性、受納水體的環境功能及當地的實際情況和要求，經全面技術經濟比較后優選確定。

2) 工藝選擇的主要技術經濟指標包括：處理單位水量投資、削減單位污染物投資、處理單位水量電耗和成本、削減單位污染物電耗和成本、占地面積、運行性能可靠性、管理維護難易程度、總體環境效益等。

3) 應切合實際地確定污水進水水質，優化工藝設計參數。必須對污水的現狀水質特性、污染物構成進行詳細調查或測定，作出合理的分析預測。在水質構成復雜或特殊時，應進行污水處理工藝的動態試驗，必要時應開展中試研究。

4) 積極審慎地采用經濟的新工藝。對在國內應用的新工藝，必須經過中試和生產性試驗，提供可靠設計參數后再進行應用。

四、分工藝類

《水污染控制工程》分類

不溶態污染物的分離技術：

1、重力沉降：沉砂池（平流、豎流、旋流、曝氣）、沉淀池（平流、豎流、輻流、斜流）；

2、混凝澄清；

3、浮力浮上法：隔油、氣浮；

4、其他：阻力截留、離心力分離法、磁力分離法

污染物的生物化學轉化技術：

1、活性污泥法：SBR、A/O、A/A/O、氧化溝等

2、生物膜法：生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池等

3、厭氧生物處理法：厭氧消化、水解酸化池、UASB等

4、自然條件下的生物處理法：穩定塘、生態系統塘、土地處理法

污染物的化學轉化技術：

1、中和法：酸堿中和

2、化學沉淀法：氫氧化物沉淀、鐵氧體沉淀、其他化學沉淀

3、氧化還原法：藥劑氧化法、藥劑還原法、電化學法

4、化學物理消毒法：臭氧、紫外線、二氧化氯、次氯酸鈉

溶解態污染物的物理化學分離技術：

1、吸附法

2、離子交換法

3、膜分離法：擴散滲析、電滲析、反滲透、超濾、納濾、微濾

4、其他分離方法：吹脫和氣提、萃取、蒸發、結晶、冷凍

根據常見污水處理方法分類

1、物理法：物理或機械的分離過程。過濾,沉淀,離心分離,上浮等。

2、化學法：加入化學物質與污水中有害物質發生化學反應的轉化過程。中和,氧化,還原,分解,混凝,化學沉淀等。

3、物理化學法：物理化學的分離過程。氣提,吹脫,吸附,萃取,離子交換,電解電滲析,反滲透等。

4、生物法：微生物在污水中對有機物進行氧化,分解的新陳代謝過程。活性污泥,生物濾池,生物轉盤,氧化塘,厭氣消化等。

廢水的化學方法分類

1、混凝

（1）向膠狀渾濁液中投加電解質,凝聚水中膠狀物質,使之和水分開。

（2）混凝劑有硫酸鋁,明礬,聚合氯化鋁,硫酸亞鐵,三氯化鐵等。

（3）含油廢水,染色廢水,煤氣站廢水,洗毛廢水等。

2、中和

（1）酸堿中和,pH達中性。

（2）石灰,石灰石,白云石等中和酸性廢水,CO2中和堿性廢水。

（3）硫酸廠廢水用石灰中和,印染廢水等。

3、氧化還原

（1）投加氧化(或還原)劑,將廢水中物質氧化(或還原)為無害物質。

（2）氧化劑有空氣(O2),漂白粉,臭氧等。

（3）含酚,硫鉻,汞廢水,印染,醫院廢水等。

4、電解

（1）在廢水中插入電極板,通電后,廢水中帶電離子變為中性原子。

（2）電源,電極板等。

（3）含鉻含氰(電鍍)廢水,毛紡廢水。

5、萃取

（1）將不溶于水的溶劑投入廢水中,使廢水中的溶質溶于此溶劑中,然后利用溶劑與水的相對密度差,將溶劑分離出來.

（2）萃取劑:醋酸丁酯,苯,N—503等設備有脈沖篩板塔,離心萃取機等。

（3）含酚廢水等。

（4）吸附(包含離子交換)

（5）將廢水通過固體吸附劑,使廢水中溶解的有機或無機物吸附在吸附劑上,通過的廢水得到處理。

（6）吸附劑有活性炭,煤渣,土壤等。

（7）吸附塔,再生裝置。

（8）染色,顏料廢水,還可吸附酚,汞,鉻,氰以及除色,臭,味等用于深度處理。

五、工藝級別

現代污水處理技術，按處理程度劃分，可分為一級、二級和三級處理。

一級處理，主要去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標準。一級處理屬于二級處理的預處理。

二級處理，主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質(BOD，COD物質)，去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標準。

三級處理，進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養化的可溶性無機物等。主要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲分析法等。

整個過程為通過粗格柵的原污水經過污水提升泵提升后，經過格柵或者砂濾器，之后進入沉砂池，經過砂水分離的污水進入初次沉淀池，以上為一級處理(即物理處理)，初沉池的出水進入生物處理設備，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反應器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法和生物流化床)，生物處理設備的出水進入二次沉淀池，二沉池的出水經過消毒排放或者進入三級處理，一級處理結束到此為二級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設備，一部分進入污泥濃縮池，之后進入污泥消化池，經過脫水和干燥設備后，污泥被后利用。

六、工藝說明

1、MBR工藝

工藝流程

原水→格柵→調節池→提升泵→生物反應器→循環泵→膜組件→消毒裝置→中水貯池→中水用水系統

MBR污水處理工藝說明

污水經格柵進入調節池后經提升泵進入生物反應器，通過PLC控制器開啟曝氣機充氧，生物反應器出水經循環泵進入膜分離處理單元，濃水返回調節池，膜分離的水經過快速混合法氯化消毒（次氯酸鈉、漂白粉、氯片）后，進入中水貯水池。反沖洗泵利用清洗池中處理水對膜處理設備進行反沖洗，反沖污水返回調節池。通過生物反應器內的水位控制提升泵的啟閉。膜單元的過濾操作與反沖洗操作可自動或手動控制。當膜單元需要化學清洗操作時，關閉進水閥和污水循環閥，打開藥洗閥和藥劑循環閥，啟動藥液循環泵，進行化學清洗操作。

MBR工藝特點

膜生物處理技術應用于廢水再生利用方面，具有以下幾個特點：

（1）能地進行固液分離，將廢水中的懸浮物質、膠體物質、生物單元流失的微生物菌群與已凈化的水分開。分離工藝簡單，占地面積小，出水水質好，一般不須經三級處理即可回用。

（2）可使生物處理單元內生物量維持在高濃度，使容積負荷大大提高，同時膜分離的性，使處理單元水力停留時間大大的縮短，生物反應器的占地面積相應減少。

（3）由于可防止各種微生物菌群的流失，有利于生長速度緩慢的細菌（硝化細菌等）的生長，從而使系統中各種代謝過程順利進行。

（4）使一些大分子難降解有機物的停留時間變長，有利于它們的分解。

〔5〕膜處理技術與其它的過濾分離技術一樣，在長期的運轉過程中，膜作為一種過濾介質堵塞，膜的通過水量運轉時間而逐漸下降有效的反沖洗和化學清洗可減緩膜通量的下降，維持MBR系統的有效使用壽命。

（6）MBR技術應用在城市污水處理中，由于其工藝簡單，操作方便，可以實現全自動運行管理。

2、SBR工藝

概要

SBR污水處理工藝 即序批式活性污泥法，全稱為：序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）。

簡稱（SBR-Sequencing Batch Reactor）間歇式活性污泥法污水處理工藝 ，SBR工藝。

它是基于以懸浮生長的微生物在好氧條件下對污水中的有機物、氨氮等污染物進行降解的廢水生物處理活性污泥法的工藝。按時序來以間歇曝氣方式運行，改變活性污泥生長環境的，被廣泛認同和采用的污水處理技術。

工藝流程

一種具有代表性的SBR工藝流程是： 通過格柵預處理的廢水，進入集水井，由潛污泵提升進入SBR反應池，采用水流曝氣機充氧，處理后的水由排水管排出，剩余污泥靜壓后，由SBR 池排入污泥井，污泥作為肥料。

分批式操作： 時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，如SBR運行周期由進水時間、反應時間、沉淀時間、潷水時間、排泥時間和閑置時間，可以適當靈活調節。

計算方法：

沉淀排水時間( Ts+D) 一般按2～4h 設計。閑置時間( Tx) 一般按0.5~1h 設計。 設定反應時間為( Tf) 。一個周期所需時間T≥Tf+Ts+D+Tx。

時間分配例子，如：運行周期12h，其中進水2h，曝氣4～8h，沉淀2h，排水1h。

工藝特點

SBR工藝作為一種活性污泥工藝，也有活性污泥工藝的優缺點，如活性污泥工藝優點:污水適應性強，建設費用較低。

活性污泥工藝的缺點：運行穩定性差，容易發生污泥膨脹和污泥流失，分離效果不夠理想。

SBR工藝還有*的特點。其總的優缺點參見以下：

優點

處理工藝流程簡單:

工藝過程五個階段：進水、曝氣、沉淀、排水、待機。

間歇式曝氣、非穩定生化反應替代穩態生化反應，

靜置理想沉淀 靜置理想沉淀替代傳統的動態沉淀。

構筑物數量少、造價低:

不需要設初沉地，也不需要二沉地，污泥回流設施，調節池、初沉池也可省略。

便于操作和維護管理。 避免了傳統厭氧反應器處理效率低、占地大的缺點。

結構簡單

組合式構造方法，利于廢水處理廠的擴建和改造。

處理后出水水質好。

良好的自控系統,良好的脫氮除磷效果，廢水達標排放,有數據稱CODCr平均去除率能達到 94 %以上，強于單級好氧處理工藝。

運行上的有序和間歇操作。

特別適用在難生化降解的廢水處理。

解決了UASB等厭氧反應器，容易在出現水解酸化階段酸性積累從而抑制產甲烷段處理效率的問題。

占地少，能耗低，投資省，運行管理方便

缺點

嚴重依靠現代自動化控制技術。

自動化程度要求較高，操作、管理、維護，對操作管理人員素質要求較高。

如采用人工操作，會出現因進出水工序操作繁鎖，曝氣板容易堵塞。

適用范圍

中小城鎮生活污水和廠礦企業的工業污水，尤其是間歇排放和流量變化較大的地方。
　　需要較高出水水質的地方，如風景游覽區、湖泊和港灣等，不但要去除有機物，還要求出水中除磷脫氮，防止河湖富營養化。
　　水資源緊缺的地方。SBR系統可在生物處理后進行物化處理，不需要增加設施，便于水的回收利用。
　　用地緊張的地方。
　　對已建連續流污水處理廠的改造等。
　　非常適合處理小水量，間歇排放的工業污水與分散點源污染的治理。

SBR設計要點　

1、運行周期（T）的確定
　　SBR的運行周期由充水時間、反應時間、沉淀時間、排水排泥時間和閑置時間來確定。充水時間（tv）應有一個適合的值。如上所述，充水時間應根據具體的水質及運行過程中所采用的曝氣方式來確定。當采用*曝氣方式及進水中污染物的濃度較高時，充水時間應適當取長一些；當采用非*曝氣方式及進水中污染物的濃度較低時，充水時間可適當取短一些。充水時間一般取1～4h。反應時間（tR）是確定SBR 反應器容積的一個非常主要的工藝設計參數，其數值的確定同樣取決于運行過程中污水的性質、反應器中污泥的濃度及曝氣方式等因素。對于生活污水類易處理污水，反應時間可以取短一些，反之對含有難降解物質或有毒物質的污水，反應時間可適當取長一些。一般在2～8h。沉淀排水時間（tS+D）一般按2～4h設計。閑置時間（tE）一般按2h設計。
　　一個周期所需時間tC≥tR﹢tS﹢tD
　　周期數 n﹦24/tC
　　2、反應池容積的計算
　　假設每個系列的污水量為q，則在每個周期進入各反應池的污水量為q/n·N。各反應池的容積為：
　　V:各反應池的容量
　　1/m：排出比
　　n：周期數（周期/d）
　　N:每一系列的反應池數量
　　q：每一系列的污水進水量（設計大日污水量）（m3/d）
　　3、曝氣系統
　　序批式活性污泥法中，曝氣裝置的能力應是在規定的曝氣時間內能供給的需氧量，在設計中，高負荷運行時每單位進水BOD為0.5～1.5kgO2/kgBOD，低負荷運行時為1.5～2.5kgO2/kgBOD。

在序批式活性污泥法中，由于在同一反應池內進行活性污泥的曝氣和沉淀，曝氣裝置必須是不易堵塞的，同時考慮反應池的攪拌性能。常用的曝氣系統有氣液混合噴射式、機械攪拌式、穿孔曝氣管、微孔曝氣器，一般選射流曝氣，因其在不曝氣時尚有混合作用，同時避免堵塞。
　　4、排水系統

⑴上清液排除出裝置應能在設定的排水時間內，活性污泥不發生上浮的情況下排出上清液，排出方式有重力排出和水泵排出。
　　⑵為預防上清液排出裝置的故障，應設置事故用排水裝置。
　　⑶在上清液排出裝置中，應設有防浮渣流出的機構。
　　序批式活性污泥的排出裝置在沉淀排水期，應排出與活性污泥分離的上清液，并且具備以下的特征：
　　1) 應能既不擾動沉淀的污泥，又不會使污泥上浮，按規定的流量排出上清液。（定量排水）
　　2) 為獲得分離后清澄的處理水，集水機構應盡量靠近水面，并可隨上清液排出后的水位變化而進行排水。（追隨水位的性能）
　　3) 排水及停止排水的動作應平穩進行，動作準確，持久可靠。（可靠性）
　　排水裝置的結構形式，根據升降的方式的不同，有浮子式、機械式和不作升降的固定式。
　　5、排泥設備
　　設計污泥干固體量=設計污水量×設計進水SS濃度×污泥產率/1000
　　在高負荷運行（0.1～0.4 kg-BOD/kg-ss·d)時污泥產量以每流入1 kgSS產生1 kg計算，在低負荷運行（0.03～0.1 kg-BOD/kg-ss·d)時以每流入1 kgSS產生0.75 kg計算。
　　在反應池中設置簡易的污泥濃縮槽，能夠獲得2～3%的濃縮污泥。由于序批式活性污泥法不設初沉池，易流入較多的雜物，污泥泵應采用不易堵塞的泵型。

SBR設計主要參數

序批式活性污泥法的設計參數，必須考慮處理廠的地域特性和設計條件（用地面積、維護管理、處理水質指標等）適當的確定。
　　用于設施設計的設計參數應以下值為準：
　　項 目 參 數
　　BOD-SS負荷(kg-BOD/kg-ss·d) 0.03～0.4
　　MLSS(mg/l) 1500～5000
　　排出比(1/m) 1/2～1/6
　　安全高度ε(cm)(活性污泥界面以上的小水深) 50以上
　　序批式活性污泥法是一種根據有機負荷的不同而從低負荷（相當于氧化溝法）到高負荷（相當于標準活性污泥法）的范圍內都可以運行的方法。序批式活性污泥法的BOD-SS負荷，由于將曝氣時間作為反應時間來考慮，定義公式如下：
　　QS：污水進水量（m3/d）
　　CS：進水的平均BOD5(mg/l)
　　CA：曝氣池內混合液平均MLSS濃度(mg/l)
　　V：曝氣池容積
　　e：曝氣時間比 e=n·TA/24
　　n:周期數 TA:一個周期的曝氣時間
　　序批式活性污泥法的負荷條件是根據每個周期內，反應池容積對污水進水量之比和每日的周期數來決定，此外，在序批式活性污泥法中，因池內容易保持較好的MLSS濃度，所以通過MLSS濃度的變化，也可調節有機物負荷。進一步說，由于曝氣時間容易調節，故通過改變曝氣時間，也可調節有機物負荷。
　　在脫氮和脫硫為對象時，除了有機物負荷之外，還必須對排出比、周期數、每日曝氣時間等進行研究。
　　在用地面積受限制的設施中，適宜于高負荷運行，進水流量小負荷變化大的小規模設施中，應該是低負荷運行。因此，有效的方式是在投產初期按低負荷運行，而隨著水量的增加，也可按高負荷運行。
　　不同負荷條件下的特征
　　有機物負荷條件（進水條件） 高負荷運行 低負荷運行
　　間歇進水 間歇進水、連續
　　運行條件 BOD-SS負荷（kg-BOD/kg-ss·d） 0.1～0.4 0.03～0.1
　　周期數 大（3～4） 小（2～3）
　　排出比 大 小
　　處理特性 有機物去除 處理水BOD<20mg/l 去除率比較高
　　脫氮 較低 高
　　脫磷 高 較低
　　污泥產量 多 少
　　維護管理 抗負荷變化性能比低負荷差 對負荷變化的適應性強，運行的靈活性強
　　用地面積 反應池容積小，省地 反應池容積較大
　　適用范圍 能有效地處理中等規模以上的污水，適用于處理規模約為2000m3/d以上的設施 適用于小型污水處理廠，處理規模約為2000m3/d以下，適用于不需要脫氮的設施。

七、醫用處理

處理流程

醫院污水處理流程選擇是醫院污水處理設計的關鍵，流程是否合理將直接影響處理效果、工程投資、運行費用以及管理安全等問題。確定工藝流程要依據醫院的性質、處理要求、排污去向以及技術經濟條件等因素，其基本原則是：

一、根據醫院污水的排向和處理要求確定醫院污水處理的級別。如醫院污水是排入城市下水道，則根據《污水排入城市下水道的水質標準》和《醫院污水排放標準》要求，可采用一級處理消毒的工藝流程。如污水是直接排入地面水體，則應按《污水綜合排放標準》要求進行處理，通常需要用二級處理消毒工藝。如有特殊要求時，甚至需要采用三級處理工藝，如在水源二級保護區以外的地面水三級水域或污水回用時。

二、根據醫院污水排出口的標高和所接入的城市下水道的標高之差，確定是采用自排式還是提升式的消毒工藝。高差大于600mm即可以采用虹吸定比自排式消毒工藝，高差較小時可采用超聲波自動定比投氯消毒工藝或提升式定比投氯消毒工藝。

三、根據醫院性質、規模和技術經濟條件選擇消毒劑的種類。一般大中型醫院推薦使用消毒工藝。在人口稠密的地方可采用次氯酸鈉消毒工藝。有條件的傳染病醫院可采用臭氧消毒工藝、小型醫院可采用氯片消毒工藝。四、放射性廢水、重金屬廢水及其他特殊廢水應分別采取相應的處理工藝，如放射性廢水采舊衰變貯存池處理，重金屬廢水可采用化學法或離子交換法處理。醫院污水處理流程如下：

一、一級處理流程

醫院污水處理的一級處理通常包括化糞池、沉淀池、雙層沉淀池或是調節池等處理沒施。在一些簡易醫院污水處理中，有的不設置沉淀池和調節池，而是利用化糞池作為一級處理設施。化糞池出水經過格柵、定量池(或集水井)直接進入氯化接觸池。

二、二級處理流程

當醫院污水一級處理出水不能滿足排放標準水質要求時，通常采用二級處理流程，即通過生物處理去除醫院污水中的有機污染物，如BOD5、COD、酚、LAS等。二級處理出水水質改善，還可以減少消毒劑用量，提高消毒效果。醫院醫水采用的二級處理方法有生物接觸氧化法、生物轉盤法、塔式生物濾池法、射流曝氣法和氧化溝法等。

三、醫院污水處理總流程

醫院污水處理系統除了包括含菌污水的處理和消毒外，對其他各種特除排水根據需要還應單獨處理，如含有重金屬的廢水，放射性廢水、含油廢水和洗印廢水等。重金屬廢水來自牙科治療和化驗室，含有汞，鉻等有害污染物，可用化學沉淀法或離子交換法處理。放射性廢水來自同位素治療和診斷。低濃度放射性廢水采用衰變池處理，或用化學共沉淀法、離子交換法處理。含油廢水來自廚房食堂，一般采用隔油池處理。洗印廢水來自照片洗印，含有銀、顯影劑、定影劑等有害物質、含銀廢水可采用電解法回收銀，顯影劑可用化學氧化法處理。

MBR醫院污水處理工藝

MBR是將膜分離技術與生物反應器結合在一起的新型污水處理工藝。比傳統活性污泥工藝中的二沉池，可進行的固液分離，克服了傳統工藝中出水水質不夠穩定、污泥容易膨脹等不足。

MBR的優點：

抗沖擊負荷能力強，出水水質穩定，可以*去除SS，對細菌和病毒也有很好的截留效果

反應器水力停留時間(HRT)污泥齡(SRT)的*分離，使運行控更加靈活穩定；生物反應器內微生物量濃度高，可高達10g/L以上，處理裝置容積負荷高，占地面積小，減小了硝化所需體積

MBR剩余污泥產量低，甚至無剩余污泥排放，降低了污泥處理費用

利于增殖緩慢的微生物的截留和生長，系統硝化效率提高。可延長一些難降解有機物在系統中的水力停留時間，有利于難降解有機物降解效率的提高

適用范圍：

適用于300床以下小規模的醫院污水處理工程，尤其適用于場地面小、水質要求高等的情況。