根据枟城市污水处理及污染防治技术政策枠（建成〔2000〕124号）,我国城市污水处理厂按照规模一般分为3个等级,即10×104t/d以下（含10×104t/d）、（10～20）×104t/d（含20×104t/d）和20×104t/d以上。城市污水处理厂采用的工艺基本上包括了世界各国的先进工艺,主要有活性污泥法、AB工艺、A/O工艺、A2/O工艺、水解（酸化）、氧化沟、SBR等污水处理工艺。
1.工艺流程选择的原则
保证出水水质达到要求；处理效果稳定,技术成熟可靠、先进适用；降低基建投资和运行费用,节省电耗；减小占地面积；运行管理方便,运转灵活；污泥需达到稳定；适应当地的具体情况。
2.影响工艺流程选择的因素
（1）技术因素 处理规模；进水水质特性,重点考虑有机物负荷、氮磷含量；出水水质要求,重点考虑对氮磷的要求以及回用要求；各种污染物的去除率；气候等自然条件,如北方地区应考虑低温条件下稳定运行；污泥的特性和用途。
（2）技术经济因素 批准的占地面积和征地价格；基建投资；运行成本；自动化水平、操作难易程度、当地运行管理能力。
3.污水处理工艺流程的比较和选择方法
（1）技术的合理性分析 在方案初选时可以采用定性的技术比较,城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特性、排放方式、水质要求、受纳水体的环境功能以及当地的用地、气候、经济等实际情况和要求,经全面的技术比较和初步经济比较后优选确定。常用生物处理方法的比较见表2-1。
表2-1 常用生物处理方法的比较
续表
①根据进水有机物负荷选择处理工艺 进水BOD5负荷较高（如＞250mg/L）或可生化性能较差时,可以采用AB法或水解—生物接触氧化法、水解—SBR法等；进水BOD5负荷较低时,可以采用SBR法或常规活性污泥法等；进水BOD5负荷一般时,可以采用A/O工艺等。本次课程设计由于进水BOD5为200mg/L,负荷一般,所以建议采用A/O工艺。
②根据处理级别选择处理工艺 二级处理工艺可选用氧化沟法、SBR法、水解—好氧法、AB法和生物滤池法等成熟工艺技术,也可选用常规活性污泥法；二级强化处理要求脱氮除磷,工艺流程除可以选用A/O工艺、A2/O工艺外,也可选用具有脱氮除磷效果的氧化沟法、CASS法和水解—生物接触氧化法等。本次课程设计由于要求脱氮除磷,所以建议采用A/O工艺。
③根据占地面积选择处理工艺 地价贵、用地紧张的地区可采用SBR工艺；在有条件的地区,可利用荒地、困地等,采用各种类型的土地处理和稳定塘等自然净化技术,但在北方寒冷地区不宜采用。本项目由于建设在市郊,土地比较宽广,经济较为发达,因此,建议采用A/O工艺。
④根据气候条件选择处理工艺 冰冻期长的寒冷地区应选用水下曝气装置,而不宜采用表面曝气；生物处理设施需建在室内时,应采用占地面积小的工艺,如SBR等；水解池对水温变化有较好的适应性,在低水温条件下运行稳定,北方寒冷地区可选择水解池作为预处理,较温暖的地区可选择各种A/O工艺、A2/O工艺、氧化沟和SBR。本次课程设计在江南某城市,当地年平均气温为24℃,所以建议采用A/O工艺。
⑤根据回用要求选择处理工艺 严重缺水地区要求污水回用率转高,应选择BOD5和SS去除率高的污水处理工艺,如采用氧化沟工艺等,使BOD5和SS均达到20mg/L以下甚至更低；如果出水将在相当长的时期内用于农业灌溉以解决缺水问题,则处理目标以去除有机物为主,适当保留肥效。
总之,从技术上各项指标来看,A/O工艺技术先进而成熟,对水质变化适应性强,出水达标且稳定性高,污泥易于处理,脱氮除磷效果较好,因此,污水处理工艺方案的选择是合理的。
（2）技术经济的合理性分析 方案选择比较时需要考虑的主要技术经济指标包括处理单位水量投资、削减单位污染物投资、处理单位水量电耗和成本、削减单位污染物电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度、总体环境效益等。
①根据基建投资选择处理工艺 为了节省投资,应尽量采用国内成熟的、设备国产化率较高的工艺。污水处理厂的投资一般为800～1600元/吨,利用国内资金建设的城市污水处理厂平均投资为1164元/吨左右,利用国外贷款建设的城市污水处理厂平均投资为1517元/吨左右,利用国外贷款建设的项目比国内资金高约30%。污水处理厂设施建设投资宜控制在1000元/吨左右。
基建投资较小的处理工艺有水解—SRR法、SBR法及其变型、水解—活性污泥法等。用水解池作预处理可以提高对有机物的去除率,并改善后续二级处理构筑物污水的生化性能,可使总的停留时间比常规法少30%。
氧化沟、A/O工艺在用于以去除碳源污染物为目的的二级处理时,与各种活性污泥法相比,优势不明显,但用于必须去除氮、磷的二级强化处理时,则投资和运行费用明显降低。
②根据运行费用选择处理工艺 运行费用主要包括:一是提升泵房电耗,一般占运行费用的20%～30%,主要与出水水位标高、进水管管底高程和工艺流程损失有关；二是鼓风机房电耗,一般占运行费用的50%～60%,主要与进出水BOD5或氨氮等要素有关。污水处理设施运行费（包括折旧费）宜控制在0.5元/吨左右。
③易于管理 目前城市污水处理所采用的工艺基本上是基于活性污泥法类型的,因此,曝气设备的选择是运行管理的关键。目前,国内广泛使用的曝气方式可分为机械曝气和鼓风曝气两种。机械曝气设备主要有表面曝气机、转刷（转碟）曝气机等；在使用上,设备可靠耐用、维护简单,但效率低,动力消耗大。鼓风曝气设备主要有穿孔管、固定式微孔曝气器及可变微孔管等；鼓风曝气比机械曝气的充氧效率高、动力消耗低,但维修时需将构筑物中水放空,维护复杂。近些年来广泛采用的效率最高的橡胶膜微孔曝气器,其曝气膜片在污水的侵蚀下很容易损坏,而且在SS较高的情况下易堵塞。
④定量化经济比较的方法 年成本法:将各方案的基建投资和年经营费用按标准投资收益率,考虑复利因素后,换算成使用年限内每年年末等额偿付的成本——年成本。比较年成本最低者为经济可取的方案。
净现值法:将工程使用整个年限内的收益和成本（包括投资和经营费）按照适当的贴现率折算为基准年的现值,收益与成本现行总值的差额即净现值。净现值大的方案较优。
（3）污水处理工艺流程的多目标决策选择方法 多目标决策是根据模糊决策的概念,采用定性和定量相结合的系统评价法。其按工程特点确定评价指标,一般可以采用5分制评分,效益最好的为5分,最差的为1分。同时,按评价指标的重要性进行级差量化处理（加权）,分为极重要、很重要、重要、应考虑和意义不大5级。取意义不大权重为1级,依次按2n－1进级,再按加权数算出评价总分,总分最高的为多目标系统的最佳方案。
进行工艺流程选择时,可以先根据污水处理厂的建设规模、进水水质特点和排放所要求的处理程度,排除不适用的处理工艺,然后根据表2-2的权重指标进行定量评价。
表2-2 评价指标项目及权重表（5分制评分）
4.设计方案及工艺流程的确定
根据技术、经济的定性、定量比较,筛选出以下几个可比工艺:氧化沟、SBR、A2/O工艺进行优缺点类比。
（1）A2/O工艺
①基本原理 A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写,它是厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率一般能达到:BOD5和SS均为90%～95%,总氮为70%以上,磷为90%左右,一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法,运行管理要求高。所以目前对我国国情来说,当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化,从而影响给水水源时,才采用该工艺。
②A2/O工艺特点 污染物去除效率高,运行稳定,有较好的耐冲击负荷；污泥沉降性能好；厌氧、缺氧、好氧3种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合,能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能；脱氮效果受混合液回流比大小的影响,除磷效果则受回流污泥中央带DO和硝酸态氧的影响,因而脱氮除磷效率不可能很高；在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中,该工艺流程最为简单,总的水力停留时间也少于同类其他工艺；厌氧—缺氧—好氧交替运行下,丝状菌不会大量繁殖,污泥体积指数SVI一般小于100,不会发生污泥膨胀；污泥中磷含量高,一般为2.5%以上。
③A2/O工艺缺点 反应池容积比A/O脱氮工艺还要大；污泥内回流量大,能耗较高；用于中小型污水厂费用偏高；沼气回收利用经济效益差；污泥渗出液需化学除磷。
（2）氧化沟工艺
①基本原理 氧化沟（Oxidation ditch）是活性污泥法的一种变型。污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动,水力停留时间长,有机负荷低,本质上属于延时曝气系统
②氧化沟工艺特点 工艺流程简单,运行管理方便,不需要初沉池和污泥消化池；运行稳定,处理效果好。氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右；由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大,因此能承受水量、水质的冲击负荷,对浓度较高的工业废水有较强的适应能力；由于氧化沟泥龄长,一般为30d,污泥在沟内已好氧稳定,所以污泥产量少,因而管理简单,运行费用低；可以脱氮除磷；基建投资省、运行费用低。
③氧化沟工艺缺点 当废水中的碳水化合物较多,N、P含量不平衡,pH值偏低,氧化沟中污泥负荷过高,溶解氧浓度不足,排泥不畅等情况发生时易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。微生物的负荷高,细菌吸取了大量营养物质,由于温度低,代谢速度较慢,积贮起大量高黏性的多糖类物质,使活性污泥的表面附着水大大增加,SVI值很高,形成污泥膨胀。
在氧化沟中,为了获得其独特的混合处理效果,混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。一般认为,最低流速应为0.15m/s,不发生沉积的平均流速应达到0.3～0.5m/s。氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘,转刷的浸没深度为250～300mm,转盘的浸没深度为480～530mm。与氧化沟水深（3.0～3.6m）相比,转刷的浸没深度只占了水深的1/10～1/12,转盘也只占1/6～1/7,因此造成氧化沟上部流速较大（约为0.8～1.2m/s,设置更大）,而底部流速很小（特别是在水深的2/3或3/4以下,混合液几乎没有流速）,致使沟内产生大量积泥（有时积泥厚度达1.0m）,大大减少了氧化沟的有效容积,降低了处理效果,影响了出水水质。
若进水中带有大量油脂,处理系统不能完全有效地将其除去,部分油脂富集于污泥中,经转刷充氧搅拌,产生大量泡沫；泥龄偏长,污泥老化,也易产生泡沫。
当废水中含油量过大时,整个系统泥质变轻,在操作过程中不能很好地控制其在二沉池的停留时间,易造成缺氧,产生腐化污泥上浮。当曝气时间过长时,在池中发生高度硝化作用,使硝酸盐浓度升高,在二沉池易发生反硝化作用,产生氮气,使污泥上浮。另外,废水中含油量过大时,污泥可能挟油上浮。
（3）SBR工艺
①基本原理 在反应器内预先培养驯化一定量的活性污泥,当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时,微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢,将有机物降解并同时使微生物细胞增殖。其处理过程主要由初期的去除与吸附作用、微生物的代谢作用、絮凝体的形成与絮凝沉淀性能几个净化过程完成。
②SBR工艺特点 理想的推流过程使生化反应推动力增大,效率提高,池内厌氧处于交替状态,净化效果好；运行效果稳定,污水在理想的静止状态下沉淀,需要时间短、效率高,出水水质好；耐冲击负荷,池内有滞留的处理水,对污水有稀释、缓冲作用,有效抵消水量和有机污物的冲击；工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整,运行灵活；处理设备少,构造简单,便于操作和维护管理；反应池内存在DO、BOD5浓度梯度,有效控制活性污泥膨胀；SBR法系统本身也适合于组合式构造方法,利于废水处理厂的扩建和改造；脱氮除磷,适当控制运行方式,实现好氧、缺氧、厌氧状态交替,具有良好的脱氮除磷效果；工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器,无二沉池、污泥回流系统,调节池、初沉池也可省略,布置紧凑,占地面积省。
③SBR工艺缺点 容积及设备利用率低（一般小于50%）,间歇周期运行,对自控要求高,变水位运行,电耗增大；脱氮除磷效率不太高；污泥稳定性不如厌氧硝化好；若发生污泥膨胀,处理困难且难以恢复。
本设计日处理水量为50×104m3/d,污水中含有COD、BOD、SS等污染物以及较高浓度的氮、磷污染物,鉴于城市污水经二级处理后对氮、磷污染物指标的达标控制要求,通过以上工艺的比较,结合水量、水质特点,不难看出,A/O工艺和A2/O工艺能够满足既能去除COD等有机污染物,又能达到脱氮除磷的效果,使出水各项指标稳定达标。但对目前我国国情来说,当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化,从而影响给水水源时,才采用A2/O工艺。因此江南某城市50×104m3/d污水处理工艺推荐采用缺氧/好氧（A/O）的生物脱氮工艺。A/O工艺具有如下特点:
a.效率高。该工艺对废水中的有机物、氨氮等均有较好的去除效果。当总停留时间达到一定数值,由生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀,可将COD值降至100mg/L以下,其他指标也达到排放标准,总氮去除率在70%以上。
b.流程简单,投资省,操作费用低。该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源,故不需要另加甲醇等昂贵的碳源。尤其是反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求。
c.缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。如COD、BOD5和SCN－在缺氧段去除率分别为67%、38%和59%,酚和有机物的去除率分别为62%和36%,故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。
d.A段搅拌,只起使污泥悬浮从而避免DO增加的作用；O段的前段采用强曝气,后段减少气量,使内循环液的DO含量降低,以保证A段的缺氧状态。内循环工艺流程,使污水处理装置不但能达到脱氮的要求,而且其他指标也达到排放标准。
e.A/O工艺的耐负荷冲击能力强。当进水水质波动较大或污染物浓度较高时,本工艺均能维持正常运行,故操作管理也很简单。
确定的工程流程如图2-1所示。
图2-1 A/O工艺流程
（4）其他工程方案
①沉淀池类型选择 沉淀池的类型主要有辐流式、平流式、竖流式3种,其优缺点比较见表2-3。
表2-3 沉淀池类型的比较
辐流式沉淀池工艺成熟,适用范围广,故本设计采用辐流式二沉池。
②污泥处理 污泥处理的工艺流程一般有以下几种:
a.生污泥→浓缩→硝化→机械脱水→最终处置
b.生污泥→浓缩→机械脱水→最终处置
c.生污泥→浓缩→硝化→机械脱水→干燥焚烧→最终处置
d.生污泥→浓缩→自然干燥→堆肥→农田
由于该工艺选用A/O工艺,污泥量较少,运行稳定,因此综合比较各处理工艺,确定选用生污泥→浓缩→机械脱水→最终处置工艺。其中浓缩、脱水比较情况如表2-4所示。
表2-4 污泥浓缩、脱水比较
从表2-4可看出,方案一与方案二各有优缺点,本工程污泥处理工艺推荐采用机械浓缩、脱水方案。
目前,污泥机械浓缩、脱水采用最多的有三种类型:一是带式压滤机；二是板框压滤机；三是卧螺式离心脱水机。其中,带式压滤机在国内的应用较早,技术较成熟,多用于处理城市污水处理厂的污泥；板框压滤机则结构简单、制造容易、设备紧凑,适用于间歇操作的场合；离心脱水机在国内使用较多,尤其是印染等轻工行业。三种污泥脱水方式的比较详见表2-5。
表2-5 污泥脱水方式比较
从表2-5可看出,带式压滤机、板框压滤机与离心脱水机各有优缺点。从长远的运行角度以及结合本工程的实际情况来考虑,本工程的污泥机械脱水方式推荐采用国产离心脱水机设备。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
