第五章 污水处理方案
5.1污水处理方案设计依据
⑴《中华人民共和国环境保护法》 （1989.12.26） ⑵《中华人民共和国水污染防治法》 （2008.06.01） ⑶《地表水环境质量标准》 （GB3838-2002） ⑷《环境空气质量标准》 （GB3095-1996） ⑸《恶臭污染物排放标准》 （GB14554-93） ⑹《室外排水设计规范》 （GB50014-2006） ⑺《建筑结构荷载设计规范》 （GB50009-2001） ⑻《建筑地基基础设计规范》 （GB50007-2002） ⑼《给水排水工程结构设计规范》 （GB50069-2002） ⑽《城市排水工程规划规范》 （GB50318-2000） 5.4.2污水处理工艺选择
⑴物接触氧化法
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池法之间的生物膜法工艺，且由于填料及附着其上的生物膜均淹没于水中，又被称为淹没式生物滤池。它是利用生长在生物接触氧化池内填料上的微生物对废水中的有机物进行降解，该工艺承受负荷较高、生物量大，对冲击负荷适应能力强。它具有一下特点：
①由于填料的比表面积大，池内充氧条件好，生物接触池内单位容积的生物固体量都高于活性污泥法曝气池及生物滤池，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；
②由于相当一部分微生物固着生长在填料表面，生物接触氧化法不需要设污泥回流系统，也不存在污泥膨胀问题，运行管理方便；
③由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流属于完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变油较强的使用能力；
④由于生物接触氧化池内生物固体量多，当有机容积负荷较高时，其F/M比值可以保持在一定的水平，因次污泥产生量可相当于或低于活性污泥法；
⑤净化效率高，处理所需时间短，对进水有机负荷的变动适应性较强。
⑵SBR工艺
SBR工艺即为序批式活性污泥法，SBR工艺的过程是按时序来运行的，一个操作过程分五个阶段：进水、曝气、沉淀、滗水、闲置。
虽然SBR艺是一种理想的间歇式活性污泥处理工艺，它具有工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、耐冲击负荷强及具有脱氮除磷能力等优点，但是仍然具有以下缺点：
①连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池； ②对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁； ③无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求； ④设备的闲置率较高； ⑤污水提升水头损失较大；
⑥如果需要后处理，则需要较大容积的中间水池。 ⑶CASS工艺
CASS工艺是SBR的一种衍生工艺，在SBR的基础上,反应池沿池长方向设计为两部分,前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区。预反应区（生物选择器）、第二区和第三区（主反应区）。
CASS工艺一个循环过程一般包括四个阶段，即进水曝气阶段、沉淀阶段、滗水阶段。
与SBR相比虽然CASS工艺加强了脱氮除磷的效果，但是仍然存在一下问题：
①各池子同时间歇运行，水量、周期调配控制较为复杂；
②多池间歇运行，人工控制几乎不可能，自动化要求高，对施工、调试要求很高；
③对处理站的管理人员素质要求很高，对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格；
④使用的滗水器国产设备故障多，宜引用国外设备； ⑤对于多个反应池，阀门切换频繁；
⑥无法解决大水量连续进、出水的要求，设备闲置率高。 ⑷A2/O工艺
它是厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺是最简单的同步脱氮除磷工艺，但是存在一下几点问题：
①A2/O工艺的基建费和运行费均高于其他活性污泥法，运行管理要求高；
②由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际上只有一少部分经历了完整的释磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于除磷是不利的，即除磷效果较难保证；
③由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；
④除磷率难以进一步提高，脱氮也难以进一步提高； ⑤在沉淀池内容易产生磷的释放现象。 ⑸氧化沟工艺
氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流
曝气沟渠，污水渗入其中得到净化。与其他污水生物处理方法相比，尽管氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。
①由于沟深的限制以及沟型方面的原因，使得氧化沟工艺占地面积大于其他活性污泥法；
②由于采用机械曝气，动力效率低，能耗也高；
③易产生污泥膨胀、上浮，产生大量泡沫，流速不均及污泥沉积等问题；
④氧化沟工艺负荷较低，占地面积较大，造成投资增加。 ⑹新型化粪池
厌氧处理的优点是不消耗动力、运行稳定、管理简便、剩余污泥少。新型化粪池，生活污水生物降解处理原理基本为UBF+ABR法。属生物处理，利用生物菌分解有机物、粪便生活污水滋养生物菌的再生来回循环。工艺流程：厌氧分离池→生物氧化池→氧化通气池→排放，处理后的水质达到国家污水综合二级标准甚至更低。
新型化粪池具有无动力，造价合理的特点，与传统采用的污水处理相比技术上有较大的改进和创新；一是改进了池盖的密封结构，有利于厌氧效果；二是生物床的制作上采用预制件组装，就是定制，工厂化生产、节约造价；三是占地面积小，不受地形位置限制，承重力大，6-8年检查一次；四是利用该技术处理后的粪便、生活污水无异味、无异样、水质透明，各项技术指标均达到国家污水排放标准要求。
⑺氧化塘
氧化塘是一类利用天然净化能力的生物处理构筑物。一般为在有条件的地方，对天然湖塘洼地加以整修，用塘内生长的微生物，处理废水。
氧化塘中按微生物反应类型，氧化塘可分为四种：好氧塘、兼性塘、厌氧塘和曝气塘。氧化塘的型式根据当地情况。
经全面技术经济比较后选用。选用氧化塘一般应具备两个条件，一是，当地有可供使用的土地，最好是无农业利用价值的荒地、地价较低，二是，当地的气候适于氧化塘的运行。氧化塘较适于农村地区的水处理，投资少，运行管理简单。
⑻人工湿地
人工湿地处理污水技术是一种生态工程方法，其基本原理是在一定的填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个类似沼泽湿地的生态系统，当污水通过系统时，利用土壤—植物—微生物之间的复合生态系统，通过物理、化学和生物等方面的协同作用对污水进行净化处理，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化，并实现水与营养物质的生态循环。人工湿地通过植物的光合作用及其根系的输氧作用、水自流负压吸氧等获取湿地床的除污需氧量。人工湿地通过发达的植物根系及填料表面生长的生物膜的作用、填料床体的截流作用及植物对营养物的吸收等作用，实现对污水的净化， 同时由于存在根系周围的好氧区、缺氧区和厌氧区,依靠细菌的硝化和反硝化作用，可完成脱氮效果;通过植物的吸收、微生物的积累及湿地床的物理化学等几方面共同作用完成除磷效果;还可依靠沉淀、过滤、络合、吸附等作用去除重金属。
根据人工湿地中水流的变化一般可将人工湿地分为三种类型，即表面流人工湿地、潜流式人工湿地和垂直流人工湿地。
①表面流湿地：具有自由水面，属于好氧湿地，废水水平流过基质表面。其对废水的处理是植物、基质和内部微生物之间物理、化学、生物学过程相互作用的综合结果。表面流湿地中污水在其填料的上面漫流，绝大部分有机污染物的降解由浸没在污水中的植物茎基部生物膜上的微
生物完成。
②潜流湿地：与表面流型人工湿地相比，其水体在湿地床的表面下流动，利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留等作用,延长停留时间，提高处理效果和处理能力。保温性好，受气候影响小，不易滋生蚊虫,潜流湿地是由滤料层与植物共同构造的系统，是一个由填料、植物与微生物共同组成的生态系统，污水经配水系统均匀分配并缓慢流过填料床植物根系并被其中的植物与微生物处理。
③垂直流湿地：单一垂直流是污水在重力作用下垂直地透过基质。表面并在下部沿一定方向集中于一收集管中排出垂直流湿地系统综合了上述两种湿地的特点，其构造要求也相对较高。
这几种处理方法的比较见表5.3。
农村污水处理站工程不同于一般的城市污水处理厂，农村没有专业的污水处理站管理人员，并且管理人员的工资、污水处理站的日常开销及运行成本少则数万元/年，多则数十万元/年。这样将给村镇带来巨大的开销，从而制约其正常运行。因此，选择合适的工艺方案是十分必要的。既要保证污水经过处理达到相应的排放标准，而且要求管理方便，能源消耗小，运行费用低。人工湿地及氧化塘处理技术最大的优点是建造成本低，操作运行简单，并且在控制污染、美化环境和维护区域生态平衡等方面有非常重要作用，有利于城市的生态恢复。
通过详细对比，我们不难发现，农村生活污水的处理，一方面，如果选用传统的城市污水处理工艺不仅投资成本高，而且运行费用大，将会给镇上带来很大的财政负担；另一方面，如果单纯采用人工湿地，利用自然生态系统实现对污水的净化，这样处理占地面积太大，而且单纯的自然生态系统对污水的净化效率很低，且受季节、气候、天气的影响较大，尤其在北方寒冷的冬季，处理效果极低，人工湿地不能正常运行，
故不宜采纳。
因此，通过分析，我们要选取既要满足达标排放，又要投资合理、运行费用极少、符合村镇实际情况的处理工艺。结合实际情况，确定本污水处理项目的工艺为：“新型化粪池+人工湿地”模式。该工艺在确保污水达标排放的情况下还能有效的去除臭味，并且对氨氮及悬浮物的去除率也较高，新型化粪池对悬浮物的高去除率有效的防止了污水中悬浮物对人工湿地的堵塞问题。
表5.3：几种处理方法的比较
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5.4.3工艺流程
污水治理项目工艺流程图如下：
图5.1 工艺流程图
5.4.4工艺系统设计
本污水处理工程在整体布局上尽量做到紧凑、合理，连接管路短且流畅；巧妙利用位差，无动力运行，减少电力消耗；处理单元按使用功能不同，进行合理划分，既各自独立又相互连通。
第五章 污水处理方案
5.1污水处理方案设计依据
⑴《中华人民共和国环境保护法》 （1989.12.26） ⑵《中华人民共和国水污染防治法》 （2008.06.01） ⑶《地表水环境质量标准》 （GB3838-2002） ⑷《环境空气质量标准》 （GB3095-1996） ⑸《恶臭污染物排放标准》 （GB14554-93） ⑹《室外排水设计规范》 （GB50014-2006） ⑺《建筑结构荷载设计规范》 （GB50009-2001） ⑻《建筑地基基础设计规范》 （GB50007-2002） ⑼《给水排水工程结构设计规范》 （GB50069-2002） ⑽《城市排水工程规划规范》 （GB50318-2000） 5.4.2污水处理工艺选择
⑴物接触氧化法
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池法之间的生物膜法工艺，且由于填料及附着其上的生物膜均淹没于水中，又被称为淹没式生物滤池。它是利用生长在生物接触氧化池内填料上的微生物对废水中的有机物进行降解，该工艺承受负荷较高、生物量大，对冲击负荷适应能力强。它具有一下特点：
①由于填料的比表面积大，池内充氧条件好，生物接触池内单位容积的生物固体量都高于活性污泥法曝气池及生物滤池，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；
②由于相当一部分微生物固着生长在填料表面，生物接触氧化法不需要设污泥回流系统，也不存在污泥膨胀问题，运行管理方便；
③由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流属于完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变油较强的使用能力；
④由于生物接触氧化池内生物固体量多，当有机容积负荷较高时，其F/M比值可以保持在一定的水平，因次污泥产生量可相当于或低于活性污泥法；
⑤净化效率高，处理所需时间短，对进水有机负荷的变动适应性较强。
⑵SBR工艺
SBR工艺即为序批式活性污泥法，SBR工艺的过程是按时序来运行的，一个操作过程分五个阶段：进水、曝气、沉淀、滗水、闲置。
虽然SBR艺是一种理想的间歇式活性污泥处理工艺，它具有工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、耐冲击负荷强及具有脱氮除磷能力等优点，但是仍然具有以下缺点：
①连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池； ②对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁； ③无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求； ④设备的闲置率较高； ⑤污水提升水头损失较大；
⑥如果需要后处理，则需要较大容积的中间水池。 ⑶CASS工艺
CASS工艺是SBR的一种衍生工艺，在SBR的基础上,反应池沿池长方向设计为两部分,前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区。预反应区（生物选择器）、第二区和第三区（主反应区）。
CASS工艺一个循环过程一般包括四个阶段，即进水曝气阶段、沉淀阶段、滗水阶段。
与SBR相比虽然CASS工艺加强了脱氮除磷的效果，但是仍然存在一下问题：
①各池子同时间歇运行，水量、周期调配控制较为复杂；
②多池间歇运行，人工控制几乎不可能，自动化要求高，对施工、调试要求很高；
③对处理站的管理人员素质要求很高，对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格；
④使用的滗水器国产设备故障多，宜引用国外设备； ⑤对于多个反应池，阀门切换频繁；
⑥无法解决大水量连续进、出水的要求，设备闲置率高。 ⑷A2/O工艺
它是厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺是最简单的同步脱氮除磷工艺，但是存在一下几点问题：
①A2/O工艺的基建费和运行费均高于其他活性污泥法，运行管理要求高；
②由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际上只有一少部分经历了完整的释磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于除磷是不利的，即除磷效果较难保证；
③由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；
④除磷率难以进一步提高，脱氮也难以进一步提高； ⑤在沉淀池内容易产生磷的释放现象。 ⑸氧化沟工艺
氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流
曝气沟渠，污水渗入其中得到净化。与其他污水生物处理方法相比，尽管氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。
①由于沟深的限制以及沟型方面的原因，使得氧化沟工艺占地面积大于其他活性污泥法；
②由于采用机械曝气，动力效率低，能耗也高；
③易产生污泥膨胀、上浮，产生大量泡沫，流速不均及污泥沉积等问题；
④氧化沟工艺负荷较低，占地面积较大，造成投资增加。 ⑹新型化粪池
厌氧处理的优点是不消耗动力、运行稳定、管理简便、剩余污泥少。新型化粪池，生活污水生物降解处理原理基本为UBF+ABR法。属生物处理，利用生物菌分解有机物、粪便生活污水滋养生物菌的再生来回循环。工艺流程：厌氧分离池→生物氧化池→氧化通气池→排放，处理后的水质达到国家污水综合二级标准甚至更低。
新型化粪池具有无动力，造价合理的特点，与传统采用的污水处理相比技术上有较大的改进和创新；一是改进了池盖的密封结构，有利于厌氧效果；二是生物床的制作上采用预制件组装，就是定制，工厂化生产、节约造价；三是占地面积小，不受地形位置限制，承重力大，6-8年检查一次；四是利用该技术处理后的粪便、生活污水无异味、无异样、水质透明，各项技术指标均达到国家污水排放标准要求。
⑺氧化塘
氧化塘是一类利用天然净化能力的生物处理构筑物。一般为在有条件的地方，对天然湖塘洼地加以整修，用塘内生长的微生物，处理废水。
氧化塘中按微生物反应类型，氧化塘可分为四种：好氧塘、兼性塘、厌氧塘和曝气塘。氧化塘的型式根据当地情况。
经全面技术经济比较后选用。选用氧化塘一般应具备两个条件，一是，当地有可供使用的土地，最好是无农业利用价值的荒地、地价较低，二是，当地的气候适于氧化塘的运行。氧化塘较适于农村地区的水处理，投资少，运行管理简单。
⑻人工湿地
人工湿地处理污水技术是一种生态工程方法，其基本原理是在一定的填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个类似沼泽湿地的生态系统，当污水通过系统时，利用土壤—植物—微生物之间的复合生态系统，通过物理、化学和生物等方面的协同作用对污水进行净化处理，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化，并实现水与营养物质的生态循环。人工湿地通过植物的光合作用及其根系的输氧作用、水自流负压吸氧等获取湿地床的除污需氧量。人工湿地通过发达的植物根系及填料表面生长的生物膜的作用、填料床体的截流作用及植物对营养物的吸收等作用，实现对污水的净化， 同时由于存在根系周围的好氧区、缺氧区和厌氧区,依靠细菌的硝化和反硝化作用，可完成脱氮效果;通过植物的吸收、微生物的积累及湿地床的物理化学等几方面共同作用完成除磷效果;还可依靠沉淀、过滤、络合、吸附等作用去除重金属。
根据人工湿地中水流的变化一般可将人工湿地分为三种类型，即表面流人工湿地、潜流式人工湿地和垂直流人工湿地。
①表面流湿地：具有自由水面，属于好氧湿地，废水水平流过基质表面。其对废水的处理是植物、基质和内部微生物之间物理、化学、生物学过程相互作用的综合结果。表面流湿地中污水在其填料的上面漫流，绝大部分有机污染物的降解由浸没在污水中的植物茎基部生物膜上的微
生物完成。
②潜流湿地：与表面流型人工湿地相比，其水体在湿地床的表面下流动，利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留等作用,延长停留时间，提高处理效果和处理能力。保温性好，受气候影响小，不易滋生蚊虫,潜流湿地是由滤料层与植物共同构造的系统，是一个由填料、植物与微生物共同组成的生态系统，污水经配水系统均匀分配并缓慢流过填料床植物根系并被其中的植物与微生物处理。
③垂直流湿地：单一垂直流是污水在重力作用下垂直地透过基质。表面并在下部沿一定方向集中于一收集管中排出垂直流湿地系统综合了上述两种湿地的特点，其构造要求也相对较高。
这几种处理方法的比较见表5.3。
农村污水处理站工程不同于一般的城市污水处理厂，农村没有专业的污水处理站管理人员，并且管理人员的工资、污水处理站的日常开销及运行成本少则数万元/年，多则数十万元/年。这样将给村镇带来巨大的开销，从而制约其正常运行。因此，选择合适的工艺方案是十分必要的。既要保证污水经过处理达到相应的排放标准，而且要求管理方便，能源消耗小，运行费用低。人工湿地及氧化塘处理技术最大的优点是建造成本低，操作运行简单，并且在控制污染、美化环境和维护区域生态平衡等方面有非常重要作用，有利于城市的生态恢复。
通过详细对比，我们不难发现，农村生活污水的处理，一方面，如果选用传统的城市污水处理工艺不仅投资成本高，而且运行费用大，将会给镇上带来很大的财政负担；另一方面，如果单纯采用人工湿地，利用自然生态系统实现对污水的净化，这样处理占地面积太大，而且单纯的自然生态系统对污水的净化效率很低，且受季节、气候、天气的影响较大，尤其在北方寒冷的冬季，处理效果极低，人工湿地不能正常运行，
故不宜采纳。
因此，通过分析，我们要选取既要满足达标排放，又要投资合理、运行费用极少、符合村镇实际情况的处理工艺。结合实际情况，确定本污水处理项目的工艺为：“新型化粪池+人工湿地”模式。该工艺在确保污水达标排放的情况下还能有效的去除臭味，并且对氨氮及悬浮物的去除率也较高，新型化粪池对悬浮物的高去除率有效的防止了污水中悬浮物对人工湿地的堵塞问题。
表5.3：几种处理方法的比较
8
5.4.3工艺流程
污水治理项目工艺流程图如下：
图5.1 工艺流程图
5.4.4工艺系统设计
本污水处理工程在整体布局上尽量做到紧凑、合理，连接管路短且流畅；巧妙利用位差，无动力运行，减少电力消耗；处理单元按使用功能不同，进行合理划分，既各自独立又相互连通。