一、概述
1、 工程概况
根据城市总体规划，华东某市决定在其城西地区兴建一座城市污水处理厂，以完善该地区市政工程配套，控制日益加剧的河道水污染，改善环境质量。
工程设计污染源由两部分组成：
（1） 居民生活污水78000m3/d
（2） 工业废水64000m3/d
其中工业废水中食品加工类工业废水占40%,电子加工类工业废水占60%。
根据环保部门的要求，废水的污染物排放浓度需要达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918—2002） 》的一级标准B类和《污水综合排放标准（GB8978—96） 》的一级
标准。故需设计一套高处理效率和处理深度、低处理成本低的污水处理流程。建设周期为3年，且污水排水系统的改造和建设工程计划15年内完成。
二、水质水量的确定及处理要求
1、 水量的确定
城镇污水量包括生活水量和工业生产废水量，地下水位较高的地区，还要考虑地下水渗入量。污水的流量一般不稳定，与城市规划年限、发展规模有关，是城镇污水管道系统和污水处理厂设计的基本参数。根据数年来对水质、水量的调查及其变化得：
生活污水 Q1=78000m3/d
工业废水 Q2=64000 m3/d
地下水渗入 Q3=0.15Q1=11700 m3/d
设计流量 Q=155000 m3/d
设计最大流量 Qmax=180680 m3/d
2、水质的确定
（1）将生活污水和工业废水加权平均后得进水水质：
BOD5=264mg/l ; CODcr=386mg/l
SS=204mg/l ; TN=38.7mg/l
氨氮=25.8 ; TP=6.3mg/l
（2）处理要求
出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918—2002） 》的一级标准B类和《污水综合排放标准（GB8978—96） 》的一级标准。
经加权平均后得出水水质：
CODcr=71mg/l ; BOD5=20mg/l
SS=20mg/l ; TN=20mg/l
氨氮=11mg/l ; TP=1.0mg/l
3、水质分析
该污水厂的污水水质偏高,BOD5/CODcr≥0.3,可生化性较好,污水大约PH呈中性,悬浮物质也较多,氮磷含量较高,工艺中必须要脱氮除磷。 三、工艺流程的选择
1、流程的拟定
污水的性质十分复杂,往往需要将几种单元处理操作联合成一个有机的整体,并合理配置其主次关系和前后次序,才能最经济有效的完成任务。这种由单元处理设备合理配置的整体叫污水处理流程。污水处理流程组合原则，一般遵循先易后难，先简后繁的规律，即首先去除大块垃圾和漂浮物质，然后再依次去除悬浮固体、胶体物质及溶解性物质。亦即，首先使用物理法，然后在使用化学法和生物法。而且污水处理厂的工艺选择应根据原水水质、出
水要求、污水厂规模，污泥处置方法及当地温度、工程地质、征地费用、电价等因素作慎重考虑。目前，城市在建和投产的污水处理厂越来越多，新的工艺也不断出现。 （一）在活性污泥法中当前流行的污水处理工艺有：AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O法等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。 ① AB法(Adsorption—Biooxidation)
AB法是吸附降解工艺的简称。该法由德国Bohuke教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD/(kgMLSS·d)以上，池容积负荷6kgBOD/(m3·d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微生物体。AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期建设。它通常不设初沉池，以便利用污水中存在的微生 物和有机物。A、B两段的活性污泥各自回流，因此A、B段分别在负荷相差悬殊的情况下运行，运行稳定。B段发生硝化与反硝化可以去除一部分的磷。污泥的沉淀效能好，抗冲击负荷强，构筑物，污泥产生量多。
② SBR法(Sequencing Batch Reactor)
SBR法又称序批式间歇活性污泥法。SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水 在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称 序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、 回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资 ，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷 脱氮的目的。BOD去除率在90%以上，抗水量变化能力强但抗浓度变化能力差。发生污泥膨胀少但处理困难。不需要设污泥回流设备，污泥量较多，受水温变化影响小。自动化程度高，日常管理容易，但有浮渣问题。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水 水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂 。
UNITANK工艺和类似的TCBS工艺、MSBR工艺一样，都是SBR法新的变型和发展。它集“序批法”、“普通曝气池法”及“三沟式氧化沟法”的优点，克服了“序批法”间歇进水、“三沟式氧化沟法”占地面积大、“普通曝气池法”设备多的缺点。典型的UNITANK工艺是三个水池，三池之间水力连通，每池都设有曝气系统，外侧的两池设有出水堰及污泥排放口，它
们交替作为曝气池和沉淀池。污水可以进入三池中的任意一个， 采用连续进水、周期交替运行。容积利用率低是此类一体化工艺共同的主要问题，就是说在一个较长停留时间的曝气系统内,有50%左右的池容用于沉淀。UNITANK工艺的成功与否有赖于系统采用稳定可靠的仪表及设备，因此引进技术，消化、吸 收和开发先进的自控系统是应用此工艺的关键问题。一般认为，UNITANK工艺不太适用于大 型(>10×104m3 /d)的城市污水处理厂。
③ A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)
由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组 成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。它是在A/O工艺的基础上增设个缺氧区。
A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。 二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，好氧区中的混合液回流至缺氧区使之反硝化脱氮，混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。为有效脱氮除磷，对一般的城市污
水，COD/TKN为3.5～7.0(完全脱氮COD/TKN>12.5)，BOD/TKN为1.5～3.5，COD/TP为30～60，BOD/TP为16～40(一般应＞20)。A/A/O的污泥沉降性能好，对难降解生物有机物去除效果好，运行效果稳定。抗水质、水量变化能力强。构筑物多，回流系统多。
若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD为主，则可用A/O 工艺。
有的城市污水处理的出水不排入湖泊，利用大水体深水排放或灌溉农田，可将脱氮除磷放在下一步改扩建时考虑，以节省近期投资。
④ 普通曝气法及其变法
本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好，有效的去除水中的BOD和COD，且BOD去除率一般在90%以上。抗水质、水量变化能力有限，如果管理不善可能会发生污泥膨胀。经验多，可适应大的污水量 ，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。在污泥回流设备需要有20%的调整，剩余污泥量较多。它对水温的变化影响小。为调节污泥回流量和空气量，需要每天测定SV、MLSS、DO等项目，日常操作多。
设有备用鼓风机，水中无驱动装置，可靠性高。传统普曝法的不足之 处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。
近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的；在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除BOD5，在池型上有多种形 式(如下面所述的氧化沟)，工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普通曝气法。
⑤ 氧化沟法
本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有：
帕式(Passveer)简称单沟式,表面曝气采用转刷曝气,水深一般在2.5～3.5m,转刷动力效率1.6～1.8kgO2/(kW·h)。
奥式(Orbal)简称同心圆式，应用上多为椭圆形的三环道组成，三个环道用不同的DO(如外环为0，中环为1，内环为2)，有利于脱氮除磷。采用转碟曝气，水深一般在4.0～4.5m,动
力效率与转刷接近，现已在山东潍坊、北京黄村和合肥王小郢的城市污水处理厂应用 。若能将氧化沟进水设计成多种方式，能有效地抵抗暴雨流量的冲击，对一些合流制排水系 统的城市污水处理尤为适用。
卡式(Carrousel)简称循环折流式，采用倒伞形叶轮曝气，从工艺运行来看，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧与流速有矛盾。
三沟式氧化沟(T型氧化沟)，此种型式由三池组成，中间作曝气池，左右两池兼作沉淀池和 曝气池。T型氧化沟构造简单，处理效果不错，但其采用转刷曝气，水深浅，占地面积大，复杂的控制仪表增加了运行管理的难度。不设厌氧池，不具备除磷功能。
氧化沟一般不设初沉池，负荷低，BOD去除率在93%以上，耐冲击，抗水量、浓度变化能力强，污泥少可能会发生污泥膨胀，但调整简单。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如 在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和动力效率［达2.5～3.0 kgO2/(kW·h)］。运行管理十分方便；在控制适宜的条件下，沟内会同时具有好氧区和缺氧区，因此具有良好的脱氮效果。污泥沉降效果好，泥龄很长。适用于中小型污水厂。
