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城市污水處理工藝流程
   典型的城市污水處理工藝流程主要包括機械處理、生化處理(水線)、污泥處理等工段。由機械處理以及生化處理構成的系統屬于二級處理系統,其BOD5和SS去除率可達到90%~98%。處理效果介于一級和二級處理之間的一般稱為強化一級處理、一級半處理或不完全二級處理,莊要有高負荷生物處理法和化學法兩大類,BOD5去除率45%~75%。具有生物除磷脫氮功能的二級處理系統通常稱為深度二級處理。為了去除特定的物質,在二級處理之后設置的處理系統屬三級處理,例如化學除磷,絮凝過濾,活性炭吸附等。
機械處理工段
  機械(一級)處理工段包括格柵、沉砂池、初沉池等構筑物,以去除粗大顆粒和懸浮物為目的,處理的原理在于通過物理法實現固液分離,將污染物從污水中分離,這是普遍采用的污水處理方式。機械(一級)處理是所有污水處理工藝流程必備工程(盡管有時有些工藝流程省去初沉池),城市污水一級處理BOD5和SS的典型去除率分別為25%和50%。在生物除磷脫氮型污水處理廠,一般不推薦曝氣沉砂池,以避免快速降解有機物的去除;在原污水水質特性不利于除磷脫氮的情況下,初沉的設置與否以及設置方式需要根據水質特注的后續工藝加以仔細分析和考慮,以保證和改善除磷除脫氮等后續工藝的進水水質。
污水生化處理
  污水生化處理屬于二級處理,以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機物為主要目的,其工藝構成多種多樣,可分成活性污泥法、生物膜法、生物穩定塘法和土地處理法等四大類。日前大多數城市污水處理廠都采用活性污泥法。生物處理的原理是通過生物作用,尤其是微生物的作用,完成有機物的分解和生物體的合成,將有機污染物轉變成無害的氣體產物(CO2)、液體產物(水)以及富含有機物的固體產物(微生物群體或稱生物污泥);多余的生物污泥在沉淀池中經沉淀池固液分離,從凈化后的污水中除去。
  由此可見,污水處理工藝的作用僅僅是通過生物降解轉化作用和固液分離,在使污水得到凈化的同時將污染物富集到污泥中,包括一級處理工段產生的初沉污泥、二級處理工段產生的剩余活性污泥以及三級處理產生的化學污泥。由于這些污泥含有大量的有機物和病原體,而且極易腐敗發臭,很容易造成二次污染,消除污染的任務尚未完成。污泥必須經過一定的減容、減量和穩定化無害化處理井妥善處置。污泥處理處置的成功與否對污水廠有重要的影響,必須重視。如果污泥不進行處理,污泥將不得不隨處理后的出水排放,污水廠的凈化效果也就會被抵消掉。
  各種機械處理、生物處理和污泥處理技置技術設備的選擇與不同組合,以及構筑物的設計構成了各種各樣的污水處理廠工藝和工程方案。設計人員的職責在于根據具體條件和處理水質目標把各種可能性靈活地結合起來,以便形成在經濟上合算又具有實用價值的總體處理工藝流程,避免在幾種局部性的定型處理法中簡單比選。有關城市污水處理廠的主要工藝類型及工程方案的選擇在后續部分將作進一步的討論。
活性污泥法污水處理工藝的組成
  活性污泥法的工藝及其實施方式的組成包括4個要素,即:
  ·處理系統的泥齡(或污泥負荷)
  ·電子受體供給方式(即厭氧、缺氧和好氧狀態)及其分布
  ·整個反應池內的流態組成及分布
  ·各種設備和構筑物,尤其是曝氣設備。
  泥齡和電子受體的供給方式是活性污泥法污水處理工藝的核心,直接關系到出水水質、反應池容積和污泥產生量。反應池內的流態對處理系統的運行特性和性能具有相當大的影響。各種設備和構筑物是實現工藝思想和設定目標的具體手段。不同泥齡、不同流態和不同曝氣設備的組合構成了各種各樣的活性污泥法變型工藝。
  根據泥齡(污泥負荷)的不同,活性污泥法可分成3類,高負荷系統(泥齡0.5~2d),以去除BOD5和SS為目標,BOD5去除率在40%~75%之間;中負荷常規活性污泥系統(泥齡3~7d),常規系統以去除BOD5和SS為目標,加厭氧區可以高效除磷;中低負荷活性污泥硝化系統(泥齡7~15d)和低負荷系統(泥齡15d以上),以BOD5、SS和氮磷為去除目標。一般來說,泥齡越長,污泥的穩定化程度越高,延時曝氣系統污泥負荷很低(泥齡25d以上),污泥可基本上得到穩定。
  值得特別注意的是,泥齡和污泥負荷雖然有關,卻有本質的差別。對應特定的處理目標和水質要求,往往需要相同的泥齡。在不同的水質條件環境下或不同的工藝方案中,由于生物反應池進水組成特性的不同,相同泥齡所產生的污泥量和污泥組成差別很大,對應的污泥負荷也就存在明顯差別,以MLSS作為污泥量計量基礎時尤為明顯。這就意味著在生物除磷脫氮系統或泥齡較長的系統中,采用污泥負荷概念進行工藝設計往往缺乏合理性,更不用說工藝的優化。在本章的后續部分將對這個問題作進一步的討論。
  曝氣池的流態可分為3種基本類型,推流式、完全混合式和循環流,循環流實際上是推流和完全混合的特混合方式。流態的分布與所選擇的曝氣混合設備類型和布置方式密切相關。曝氣混合設備起供氧及混合作用,以滿足活性污泥代謝作用和耗氧需求并保持活性污泥處于懸浮狀態。曝氣設備主要包括擴散曝氣、機械曝氣和純氧曝氣等3種類型,擴散曝氣屬底部曝氣,其流態趨向于推流;而機械曝氣多數屬于表面曝氣,其流態趨向于完全混合和循環流。這4個要素在時間、空間和實施方式上的不同組合形成構成了各種各樣的污水處理技術(流程)方案。
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