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城市污水处理工艺汇总1、污水处理工艺选择准则中国城市污水处理及污染防治技术政策中对污水处理工艺选择提出了四条准则：城市污水处理工艺应依据处理规模、水质特征、受纳水体环境功效及当地实际情况和要求，经全方面技术经济比较后优选确定。工艺选择关键技术经济指标包含：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。应切合实际地确定污水进水水质，优化工艺设计参数。必需对污水现实状况水质特征、污染物组成进行具体调查或测定，作出合理分析估计。在水质组成复杂或特殊时，应进行污水处理工艺动态试验。主动审慎地采取高效经济新工艺。对在中国首次应用新工艺，必需经过中试和生产性试验，提供可靠设计参数后再进行应用。2、处理工艺选择（1）按城市污水处理及污染防治技术政策推荐，日处理能力在20万立方米以上（不包含20万立方米日）污水处理设施，通常采取常规活性污泥法。也可采取其它成熟技术；日处理能力在1020万立方米污水处理设施，可选择常规活性污泥法、氧化沟法、SBR法和AB法等成熟工艺；日处理能力在10万立方米以下污水处理设施，可选择氧化沟法、SBR法、水解好氧法、AB法和生物滤池法等技术，也可选择常规活性污泥法。（2）按城市污水处理及污染防治技术政策要求，在对氮、磷污染物有控制要求地域，应采取含有较强除磷脱氮功效二级强化处理工艺。日处理能力在10万立方米以上污水处理设施，通常选择A/O法、A/A/O法等技术。也可审慎选择其它同效技术；日处理能力在10万立方米以下污水处理设施，除采取A/O法、A/A/O法外，也可选择含有除磷脱氮效果氧化沟法、SBR法、水解好氧法和生物滤池法等。（3）按城市污水处理及污染防治技术政策许可，在严格进行环境影响评价、满足国家相关标准要求和水体自净能力要求条件下，可审慎采取城市污水排入大江或深海处理方法。城市污水二级处理出水不能满足水环境要求时，在有条件地域，可利用荒地、闲地等可利用条件，采取土地处理系统和稳定塘等自然净化技术深入处理。3、处理工艺介绍3.1 常规活性污泥法常规活性污泥法是现在应用较普遍处理技术，又称普遍活性污泥法或传统活性污泥法，适合于食品、酿造、石油化工、城市生活污水等含有机物高污水处理。工艺上采取沉淀、过滤、曝气和二次沉淀，曝气池和二次沉淀池是关键装置。运行条件是：供给充足氧，合适温度1050，养料，pH值69，BOD5、氮、磷成一定百分比，污水中毒物在细菌能承受范围内。活性污泥法是以悬浮生长微生物在好氧条件下对污水中有机物、氨氮等污染物进行降解废水生物处理工艺。该法是在人工充氧条件下，对污水和多种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥，经过对污染物生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中有机污染物。然后使污泥和水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多出部分则排出活性污泥系统。经典活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩下污泥排除系统组成。曝气池为反应主体；沉淀池作用是进行泥水分离，确保回流污泥，维持曝气池内污泥浓度；回流系统用来维持曝气池污泥浓度，并经过改变回流比，改变曝气池运行工况；剩下污泥排放系统是去除有机物路径之一；供氧系统关键由供氧曝气风机和专用曝气器组成向曝气池内提供足够溶解氧。活性污泥法基础步骤为：污水和回流活性污泥一起进入曝气池形成混合液。从空气压缩机站送来压缩空气，经过铺设在曝气池底部空气扩散装置，以细小气泡形式进入污水中，目标是增加污水中溶解氧含量，还使混合液处于猛烈搅动状态，形悬浮状态。溶解氧、活性污泥和污水相互混合、充足接触，使活性污泥反应得以正常进行。第一阶段，污水中有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团表面上，这是因为其巨大比表面积和多糖类黏性物质。同时部分大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。第二阶段，微生物在氧气充足条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供给本身增殖繁衍。活性污泥反应进行结果，污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增加，污水则得以净化处理。经过活性污泥净化作用后混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮活性污泥和其它固体物质在这里沉淀下来和水分离，澄清后污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以确保曝气池内悬浮固体浓度和微生物浓度；增殖微生物从系统中排出，称为“剩下污泥”。实际上，污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩下污泥中。活性污泥工艺优点是对不一样性质污水适应性强，建设费用较低。活性污泥工艺缺点是运行稳定性差，轻易发生污泥膨胀和污泥流失，分离效果不够理想。活性污泥法有很多个型式，使用最广泛关键有三类：传统活性污泥法和它改善型A/O、A2/O工艺；氧化沟；SBR工艺。传统活性污泥法是应用最早工艺，它去除有机物效率很高，在处理过程中产生污泥采取厌氧消化方法进行稳定处理，对消除污水和污泥污染很有效，而且能耗和运行费用全部比较低，所以得到广泛应用。传统活性污泥法和氧化沟和SBR工艺相比最大优势是能耗较低、运行费用较低，规模越大这种优势越显著。对于大型污水厂来说，年运行费很可观，比如规模为40104m3/d污水厂，1m3污水节省处理费1分钱，十二个月就节省146万元。传统活性污泥法和AB法相比，处理效率、运行稳定性低于AB法，工程投资和运行费用高于AB法。传统活性污泥法关键缺点是处理单元多，操作管理复杂，尤其是污泥厌氧消化要求高水平管理，消化过程产生沼气是可燃易爆气体，更要求安全操作，这些全部增加了管理难度。但因为大型污水厂背靠大城市，技术力量强，管理水平较高，能满足这种要求，所以常规活性污泥法缺点不会成为限制使用原因。3.2 氧化沟法3.2.1 通常原理氧化沟污水处理工艺是由荷兰卫生工程研究所（TNO）在20世纪50年代研制成功。第一家氧化沟污水处理厂于1954年在荷兰Voorshoper市建成投入使用。从本质上看，氧化沟工艺是传统活性污泥工艺一个变形，所以工作原理本质上和活性污泥法相同，但运行方法不一样。氧化沟工艺对传统活性污泥工艺变形关键在以下三个方面：（1）池改为沟。传统工艺曝气池有推流式和完全混合式两种，推流式通常为矩形，完全混合式通常为圆形池。氧化沟则改成了封闭环状沟，所以氧化沟也称为连续循环曝气池。污水和混合液（包含回流污泥）在沟内进行连续循环几十圈才能流出沟外。这种沟型结构，含有了推流式和完全混合式双重特点。首先，污水一经进入池中，立即和池内混合液完全混合，经几十圈循环，各点污染物浓度基础一致。若某时刻进入高浓度或有毒工业废水进入沟内后，其浓度会很快被稀释，使其影响降低至最小。这是氧化沟工艺抗冲击负荷能力强关键原因。其次，从循环一圈来看，氧化沟又有推流特征，因为污水在沟中要循环几十圈，不产生像完全混合式那样，易发生短路。由此可见，氧化沟工艺综合了推流式和完全混合式优点。（2）低负荷高污泥龄。因为氧化沟运行方法，污水在沟内循环几十圈，决定了水力停留时间和曝气时间充足延长，从而使有机物负荷低污泥龄长特点，在这么条件下运行使出水水质好，污泥在氧化沟中得以充足地稳定，不需再进行厌氧消化处理。 （3）曝气设备简化。氧化沟曝气形式关键以表曝为主，常见曝气设备有水平轴曝气转刷或转碟、垂直轴曝气机、射流曝气器等，和传统工艺鼓风曝气形式相比，氧化沟曝气系统大为简化，运行管理方便。3.1.2 氧化沟工艺关键设计参数氧化沟水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。以下为通常氧化沟法关键设计参数：水力停留时间：1040小时污泥龄：通常大于20天有机负荷：0.050.15kgBOD5/（kgMLSS.d）容积负荷：0.20.4kgBOD5/（m3.d）活性污泥浓度：6000mg/l沟内平均流速：0.30.5m/s3.1.3 氧化沟技术特点氧化沟利用连续环式反应池（Cintinuous Loop Reator，简称CLR）作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一个带方向控制曝气和搅动装置，向反应池中物质传输水平速度，从而使被搅动液体在闭合式渠道中循环。氧化沟通常由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体平面形状通常呈环形，也能够是长方形、L形、圆形或其它形状，沟端面形状多为矩形和梯形。氧化沟法因为含有较长水力停留时间，较低有机负荷和较长污泥龄。所以相比传统活性污泥法，能够省略调整池、初沉池、污泥消化池，有还能够省略二沉池。氧化沟能确保很好处理效果，这关键是因为巧妙结合了CLR形式和曝气装置特定定位部署，是式氧化沟含有独特水力学特征和工作特征：（1）氧化沟结合推流和完全混合特点，有力于克服短流和提升缓冲能力，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点再上游点安排出流。入流经过曝气区在循环中很好被混合和分散，混合液再次围绕CLR继续循环。这么，氧化沟在短期内（如一个循环）呈推流状态，而在长久内（如数次循环）又呈混合状态。这二者结合，即使入流最少经历一个循环而基础杜绝短流，又能够提供很大稀释倍数而提升了缓冲能力。同时为了预防污泥沉积，必需确保沟内足够流速（通常平均流速大于0.3m/s），而污水在沟内停留时间又较长，这就要求沟内由较大循环流量（通常是污水进水流量数倍乃至数十倍），进入沟内污水立即被大量循环液所混合稀释，所以氧化沟系统含有很强耐冲击负荷能力，对不易降解有机物也有很好处理能力。（2）氧化沟含有显著溶解氧浓度梯度，尤其适适用于硝化反硝化生物处理工艺。氧化沟从整体上说又是完全混合，而液体流动却保持着推流前进，其曝气装置是定位，所以，混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高，然后沿沟长逐步下降，出现显著浓度梯度，到下游区溶解氧浓度就很低，基础上处于缺氧状态。氧化沟设计可按要求安排好氧区和缺氧区实现硝化反硝化工艺，不仅能够利用硝酸盐中氧满足一定需氧量，而且能够经过反硝化补充硝化过程中消耗碱度。这些有利于节省能耗和降低甚至免去硝化过程中需要投加化学药品数量。（3）氧化沟沟内功率密度不均匀配置，有利于氧传质，液体混合和污泥絮凝。传统曝气功率密度通常仅为2030瓦/米3，平均速度梯度G大于100秒1。这不仅有利于氧传输和液体混合，而且有利于充足切割絮凝污泥颗粒。当混合液经平稳输送区抵达好氧区后期，平均速度梯度G小于30秒1，污泥仍有再絮凝机会，所以也能改善污泥絮凝性能。（4）氧化沟整体功率密度较低，可节省能源。氧化沟混合液一旦被加速到沟中平均流速，对于维持循环仅需克服沿程和弯道水头损失，所以氧化沟可比其它系统以低得多整体功率密度来维持混合液流动和活性污泥悬浮状态。据国外部分报道，氧化沟比常规活性污泥法能耗降低2030。另外，据中国外统计资料显示，和其它污水生物处理方法相比，氧化沟含有处理步骤简单，超作管理方便；出水水质好，工艺可靠性强；基建投资省，运行费用低等特点。3.1.4 氧化沟脱氮除磷工艺传统氧化沟脱氮，关键是利用沟内溶解氧分布不均匀性，经过合理设计，使沟中产生交替循环好氧区和缺氧区，从而达成脱氮目标。其最大优点是在不外加碳源情况下在同一沟中实现有机物和总氮去除，所以是很经济。但在同一沟中好氧区和缺氧区各自体积和溶解氧浓度极难正确地加以控制，所以对除氮效果是有限，而对除磷几乎不起作用。另外，在传统单沟式氧化沟中，微生物在好氧缺氧好氧短暂常常性环境改变中使硝化菌和反硝化菌群并非总是处于最好生长代谢环境中，由此也影响单位体积构筑物处理能力。3.1.4.1 脱氮除磷工艺氧化沟类型严格地说，氧化沟不属于专门生物除磷脱氮工艺。不过伴随氧化沟技术发展，它早已超出原先实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术和氧化沟技术相结合污水处理工艺。根据运行方法，脱氮除磷工艺氧化沟能够分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟及其改善型、奥贝尔（Orbal）氧化沟及其改善型。奥贝尔氧化沟在中国应用比较多，这些氧化沟经过设置合适缺氧段、厌氧段、好氧段全部能取得很好除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。交替工作式氧化沟通常采取合建式，多采取转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺部分特点，能够依据水量水质改变调整转刷开停，既能够节省能源，又能够实现最好除磷脱氮效果。（1）PI型氧化沟PI（Phase Isolation）型氧化沟，即交替式和半交替式氧化沟，是七十年代在丹麦发展起来，其中包含DE型、T型和VR型氧化沟，伴随各国对污水处理厂出水氮，磷含量要求越来越严，所以开发出现了功效加强PI型氧化沟，关键由Kruger企业和Demmark技术学院合作开发，称为Bio-Denitro和Bio-Denipho工艺，这两种工艺全部是依据A/O和A2/O生物脱氮除磷原理，发明缺氧/好氧，厌氧/缺氧/好氧工艺环境，达成生物脱氮除磷目标。交替工作氧化沟（DE型）1沉砂池；2曝气转刷；3出水堰；4排泥管；5污泥井；6氧化沟 DE型、T型氧化沟脱氮工艺DE型氧化沟由容积相同A、B两段组成。串联运行，交替地作为曝气池和沉淀池。通常以8h作为一个运行周期，该糸统可得到十分优异水质和稳定污泥。一样不设污泥回流装置。总曝气转刷率仅为37.5%。交替工作氧化沟系统（T型）1沉砂池；2曝气转刷；3出水溢流堰；4排泥管；5污泥井T型氧化沟由同容积A、B、C三段组成。A、C交替作为曝气池和沉淀池，中间B一直作为曝气池。原污水交替地进入两侧沟池，处理出水则对应地从作为沉淀池池中流出，这么提升了曝气转刷利用率（达59%左右），另外也有利于生物脱氮。三沟式氧化沟步骤简练，含有生物脱氮功效，但脱氮除磷效果不稳定，因为无专门厌氧区，所以，生物除磷效果差，而且因为交替运行，总容积利用率低，约为55%，设备总数量多，利用率低。 VR型氧化沟脱氮工艺VR氧化沟沟型宛如通常环形跑道，中央有一小岛直壁结构，氧化沟分为两个容积相当部分，其水平形式如反向英文字母C，交替工作氧化沟（VR型）1沉砂池；2曝气转刷；3出水堰；4排泥管；5污泥井；6氧化沟污水处理经过二道拍门和二道出流堰交替起闭进行连续和恒水位运行。 PI型氧化沟同时脱氮除磷工艺交替式氧化沟在脱氮效果上良好，为了达成除磷效果，通常在氧化沟前设置对应厌氧区或构筑物或改变其运行方法。据中国外实际运行经验显示，这种同时脱氮除磷工艺只要运行时控制好，能够取得很好脱氮除磷效果。西安北石桥污水净化中心采取含有脱氮除磷D型氧化沟系统（前加厌氧池），一期工程处理能力为15万立方米/天，对各阶段处理效果实测结果表明，D型氧化沟处理城市污水效果显著。COD、TN、TP总去除效率分别达成87.591.6，63.666.9，85.093.4，出水TN为9.010.1mg/l，TP为0.420.45mg/l,出水水质优于国家二级出水排放标准。上述三种PI型氧化沟脱氮除磷工艺全部有转刷调速，活门、出水堰启闭切换频繁特点，对自动化要求高，转刷利用率低，故在经济欠发达地域受到很大限制。（2）奥贝尔氧化沟奥贝尔氧化沟奥贝尔氧化沟通常由三个同心沟道组成，平面上为圆形或椭圆形。沟道之间采取隔墙分开，隔墙下部设有必需面积通水窗口。沟道断面形状多为矩形或梯形。隔墙通常使用100-150毫米厚现浇钢筋混凝土结构。各沟道宽度由工艺设计确定，通常小于9米。有效水深以4-4.5米，动力效率和转刷靠近，现已在山东潍坊、北京黄村和合肥王小郢城市污水处理厂应用。污水由外沟道进入，和回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次。最终经中心岛可调堰门流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不一样数量水平转碟曝气机，进行供氧兼有较强推流搅伴作用。三个廊道溶解氧分别控制为0-0.3mg/L、0.5-1.5mg/L、2-3mg/L。通常控制曝气强度是，外圈供氧速率和好氧速率相近，确保混合液硝化反应，氮素在外圈反应过程是一个同时硝化反硝化过程。它脱氮效果很好，但除磷效率不够高，要求除磷时还需前加厌氧池。（3）改良型奥贝尔氧化沟经典奥贝尔氧化沟由三个相对独立同心椭圆形沟道组成，污水由外沟道进入沟内，然后依次进入中间沟道和内沟道，最终经中心岛流出，至二次沉淀池。三个环形沟道相对独立，溶解氧分别控制在0、1、2 mg/l，其中外沟道容积达50%60%，处于低溶解氧状态，污水在外沟道循环约150250圈（由水力停留时间决定）才进入中沟道，关键有机物氧化及80%脱氮均在外沟道完成。内沟道体积约为10%20%，维持较高溶解氧（2mg/l），为出水把关。在各沟道横跨安装有不一样数量转碟曝气机，进行供氧兼有较强推流搅拌作用。因为氧化沟为圆形或椭圆形沟型，加上池中心设有中心岛，造成氧化沟占地较大，平面部署相对困难；另外设置辐流式沉淀池亦为圆形，使得厂区无效占地百分比偏高。改良型奥贝尔氧化沟采取氧化沟和二沉池合建方案，即二沉池外层设三圈氧化沟，呈同心部署，二沉池替换了ORBAL氧化沟中心岛，具体形式见下图。改良型ORBAI氧化沟和分体建设氧化沟相比，含有以下优势：a降低了无效占地。b氧化沟和二沉池采取共用池壁，可降低土建工程量。c步骤顺畅，可节省氧化沟至终沉池之间连接管道，降低氧化沟和终沉池之间水头损失，节省能耗。其工艺步骤以下：重庆市南川污水处理厂 工艺步骤图（4）卡鲁塞尔氧化沟传统卡鲁塞尔氧化沟1出水堰；2曝气器由上图可知，这是一个多沟串联络统，进水和活性污泥混合后沿箭头方向在沟内作不停循环流动。Carrousel氧化沟采取垂直安装低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同一端，所以形成了靠近曝气器下游富氧区和曝气器上游和外环缺氧区，这不仅有利于生物凝聚，还使活性污泥易于沉淀。BOD5去除率可达9599%，脱氮效率约90%，除磷效率约为50%。Carrousel氧化沟表面曝气机单机功率大，其水深可达5m以上，使氧化沟面积降低土建费用降低。因为曝气机功率大，使得氧转移效率大大提升，平均传氧效率最少达抵达2.1Kg/Kw.h。所以这种氧化沟含有极强混合搅拌耐冲击能力。当有机负荷较低时，能够停止一些气器运行，以节省能耗。 传统卡鲁塞尔氧化沟工艺卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟是1967年由荷兰DHV企业开发研制。它研制目标是为满足在较深氧化沟沟渠中使混合液充足混合，并能维持较高传质效率，以克服小型氧化沟沟深较浅，混合效果差等缺点。至今世界上已经有850多座Carrousel氧化沟系统正在运行，实践证实该工艺含有投资省、处理效率高、可靠性好、管理方便和运行维护费用低等优点。Carrousel氧化沟使用立式表曝机，曝气机安装在沟一端，所以形成了靠近曝气机下游富氧区和上游缺氧区，有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉降，设计有效水深4.04.5米，沟中流速0.3米/秒。BOD5去除率可达9599，脱氮效率约为90，除磷效率约为50，如投加铁盐，除磷效率可达95。 单级卡鲁塞尔氧化沟脱氮除磷工艺单级卡鲁塞尔氧化沟有两种形式：一是有缺氧段卡鲁塞尔氧化沟，可在单一池内实现部分反硝化作用，使用于有部分反硝化要求，但要求不高场所。另一个是卡鲁塞尔A/C工艺，即在氧化沟上游加设厌氧池，可提升活性污泥沉降性能，有效控制活性污泥膨胀，出水磷含量通常在2.0mg/l以下。以上两种工艺通常见于现有氧化沟改造，和标准卡鲁塞尔氧化沟工艺相比变动不大，相当于传统活性污泥工艺A/O和A2/O工艺。 合建式卡鲁塞尔氧化沟缺氧区和好氧区合建式氧化沟式美国EIMCO企业专为卡鲁塞尔系统设计一个优异生物脱氮除磷工艺（卡鲁塞尔型）。它结构上关键改善是在氧化沟内设置了一个独立缺氧区。缺氧区回流渠端口处装有一个可调整活门。依据出水含氮量要求，调整活门张开程度，可控制进入缺氧区流量。缺氧和好氧区合建式氧化沟关键在和于对曝气设备充氧量控制，必需确保进入回流渠处混合液处于缺氧状态，为反硝化发明良好环境。缺氧区内有潜水搅拌器，含有混合和维持污泥悬浮作用。三阶段在卡鲁塞尔型基础上增加前置厌氧区，能够达成脱氮除磷目标，被称为A2/C卡鲁塞尔氧化沟。A2/C卡鲁塞尔氧化沟 工艺步骤图四阶段卡鲁塞尔Bardenpho系统在卡鲁塞尔型系统下游增加了第二缺氧池及再曝气池，实现更高程度脱氮。五阶段卡鲁塞尔Bardenpho系统在A2/C卡鲁塞尔系统下游增加了第二缺氧池和再曝气池，实现更高程度脱氮和除磷。五阶段Carrousel-Bardenpho 工艺步骤图总而言之，厌氧，缺氧和好氧合建氧化沟系统能够分为三阶段A2/O系统和四、五阶段Bardenpho系统，这多个系统均是A/O系统强化和反复，所以这种工艺脱氮除磷效果很好，脱氮率达9095。另外，卡鲁塞尔3000型氧化沟也有很好脱氮除磷效果。（5）合建式一体化氧化沟80年代初，美国开发了将二次沉淀池设置在氧化沟中合建式氧化沟BMTS型，并发展成现在所说一体化氧化沟。一体化氧化沟工艺，是将曝气净化和固液分离合并在一个沟内，形成集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功效为一体新型反应器，它设有专门固液分离装置和方法，因充足利用设备和空间，省去了初沉池、调整池、二沉池和消化池，含有很多优点。运行条件和常规活性污泥法基础相同，只是一体化氧化沟在设计时要考虑：污泥龄，污泥停留时间，缺氧段到厌氧段、好氧段到缺氧段回流比，曝气设备、水下推进器、固液分离器功率和数量等。图3-1 一体化氧化沟工艺固液分离及回流机理见图3-2。图3-2 固液分离及回流机理图主沟内混合液在流经组件进入分离器内部时，因为特殊分离器组件结构和水力条件，流动方向发生了数次改变，客观上消耗了液流能量，为固液分离打下了基础。分离后污泥经过絮凝，体积变得越来越大，在其沉降过程中，不停受到从主沟进入到分离器内液流向上冲击，形成污泥反冲。当这一冲击作用和污泥重力持平时，污泥便悬浮在分离器中，保持动态静止，形成一悬浮污泥层。当混合液由下而上经过悬浮层时，混合液中污泥便被悬浮污泥“网捕”下来，这就比传统二沉池单靠静沉作用多了一重作用。在分离器底部，混合液受到组件下侧板反力作用，该力可分解组件下侧板流动两束流上向流和下向流，因流速差存在形成压力差，该压力差就直接造成了污泥自动回流。成全部城北污水厂十二个月多运行情况表明，只要确保固液分离器底部推进力并立即排泥，就能确保稳定分离及回流效果。一体化氧化沟不仅在于曝气/沉淀一体化，实现了污泥无泵自动回流（见图3中a），还在于直接将缺氧区和好氧区共壁合建实现了水力内回流。该设计独到之处于于硝化液是经过好氧区循环流动直接流至缺氧区，和厌氧池中出水混合后进行反硝化反应，这么就再次省却了一道机械内回流，并充足利用了一体化氧化沟能量分区及水力分布特点。一体化氧化沟除通常氧化沟所含有优点外，还有以下独特优点：工艺步骤短，构筑物和设备少，不设初沉池、调整池和单独二沉池；污泥自动回流，投资少、能耗低、占地少、管理简便；造价低，建造快，设备事故率低，运行管理工作量少；固液分离效果比通常二次沉淀池高，使系统在较大流量浓度范围内稳定运行。一体化氧化沟工艺和常规活性污泥法比较： 常规活性污泥法和一体化氧化沟法对耗氧有机物去除全部有很好效果， 一体化氧化沟法比常规活性污泥法在除氮、除磷方面有愈加好效果。一体化氧化沟在设计时， 把除氮、 除磷作为关键设计指标之一。 一体化氧化沟工艺能节省占地面积，形成立体循环，降低投资成本，处理量大，运行费用较低，适合于城市生活污水处理。 一体化氧化沟工艺存在弊端是系统控制、运行管理难度大，设备能耗大，设备日常维护困难。3.1.4.2 成功案例卡鲁塞尔氧化沟成功案例：昆明兰花沟污水处理厂、桂林市东区污水处理厂、上海龙华肉联厂。奥贝尔氧化沟成功案例：安徽省合肥市王小郢污水处理厂、北京大兴黄村污水处理厂、山东潍坊污水处理厂。一体化氧化沟成功案例：四川省新全部污水处理厂。多沟交替式氧化沟成功案例：西安北石桥污水厂、常熟市城北污水处理厂。3.3 SBR法SBR法是序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）简称，又名间歇曝气，其主体构筑物是SBR反应池，是美国Irvine教授在20世纪70年代开发，是一个集调整池、初沉池、曝气池、二沉池为一池，连续进水、间歇排水，工艺步骤简单，布局紧凑合理好氧微生物污水处理技术。SBR能有效地去处废水中有机物及其氮磷元素，适适用于市政污水和中低浓度工业废水处理。现在，SBR已在中国外广泛应用，关键应用城市污水及其味精、啤酒、制药、焦化、餐饮、造纸、印染、洗涤、屠宰等工业废水处理。3.3.1 SBR工艺原理SBR工艺是活性污泥法一个变型。SBR是在单一反应器内，按周期循环运行，每个周期循环过程包含进水、反应（曝气）、沉淀、排放和待机（闲置）五个工序，以下图。SBR单个周期进水、反应、沉淀、排放和待机全部是能够进行控制。每个过程和特定反应条件相联络（混合/静止，好氧/厌氧），这些反应条件促进污水物理和化学特征有选择改变。第1阶段进水期：污水在该时段内连续进入处理池，直抵达成最高运行液位，而且借助于池底泵搅动，使废水和池中活性污泥充足混合。此时活性污泥中菌胶团（由细菌、藻类、原生动物、后生动物等组成）将对废水中有机物产生吸附作用，CODcr和BOD5为最大值。第2阶段反应（曝气）期：进水达成设定液位后，开始曝气，采取推流曝气或完全混合曝气方法，使废水中有机物和池中微生物充足吸收氧气，水中溶解氧（DO）达成最大值，CODcr不停降低。假如要求去处BOD5、硝化和磷吸收则需要曝气，假如要求反硝化则应停止曝气而进行缓速搅拌。第3阶段静置期：既不曝气也不搅拌，反应池处于静沉状态，进行高效泥水分离COD降为最小值，伴随水中溶解氧不停降低，厌氧反应也在进行。第4阶段排水期：排除曝气池沉淀后上清液，留下活性污泥，作为下一个周期菌种。第5阶段闲置期：活性污泥中微生物充足休息恢复活性，为了确保污泥活性，预防出现污泥老化现象，还须定时排出剩下污泥，为新鲜污泥提供足够空间生长繁殖。3.3.2 SBR工艺特点（1）SBR工艺只有一个反应器，进水工序均化了污水逐时改变水质水量，通常不需设调整池，也可省去初沉池、二沉池和污泥回流系统，处理构筑物少，构筑物间连接管道简练，要比传统活性污泥工艺节省基建投资30%以上，而且节省用地。（2）SBR工艺含有步骤简单、管理方便、运行费用较低、处理效果好及设备国产化程度高等优点。很适合小城市采取。（2）SBR从时间上来说是一个理想推流式过程，可使生化反应推进力和去除污染物效率同时达成最大，不过就反应器本身混合状态仍属于完全混合式，所以含有耐冲击负荷和反应推进力大优点。（3）因为SBR含有底物浓度梯度大（即F/M大）、缺氧好氧状态并存、污泥SVI值较低、污泥龄大且比增加速率大等特点，SBR能够有效地抑制污泥膨胀。（4）SBR能够实现厌氧、好氧和缺氧状态交替运行，能够经过增大曝气量、水力停留时间和污泥龄来强化硝化和聚磷菌摄磷过程，也能够在缺氧条件下投加原污水提供有机碳源或提升污泥浓度来促进反硝化过程，还能够在进水阶段进行搅拌维持厌氧状态，促进聚磷菌充足释磷。沉砂池贮泥池细格栅粗格栅进水泵房污泥脱水生化池鼓风机SBR法工艺步骤图进水出水栅渣沉砂污泥泵泥饼外运（5）SBR在沉淀阶段无进水，是在静止或靠近静止状态下进行，所以出水水质良好。（6）SBR运行操作、参数控制能够实施自动化管理控制。3.3.3 SBR工艺缺点尽管SBR有众多优点，但本身也存在部分缺点：（1）连续进水时，对单一SBR反应器来说需要较大调整池。（2）对于多个SBR反应器，进水和排水阀门切换频繁，轻易造成阀门磨损，对自动化要求较高。（3）难以达成大型污水处理项目连续进水、连续排水要求。（4）设备闲置率较高。（5）污水提升水头损失较大。（6）操作复杂，对自控要求高，一旦自动化系统出现故障，对生产运行影响较大。3.3.4 多种改善型SBR技术多年来，SBR技术发展较快，衍生了众多改善型技术。现在，SBR改善型技术关键有：ICEAS、CAST/CASS/CASP、DATIAT、UNITANK、MSBR等。（1）ICEAS间歇式循环延时曝气活性污泥ICEAS于20世纪80年代在澳大利亚兴起，其最大特点是在反应器进水端设置了一个预反应区，运行方法为连续进水、间歇排水，无显著反应和闲置阶段。ICEAS预反应区通常出于缺氧状态，主反应区是好氧反应场所，体积约占总体积8590%。运行时，污水连续进入预反应区，并经过隔墙下端小孔以层流速度进入主反应区，沿主反应区池底扩散，主反应区同时曝气、沉淀、排水，其工艺原理图所表示。ICEAS在沉淀阶段仍然进水，会在主反应区底部造成一定水力紊动，从而影响泥水分离时间及出水水质，所以其进水量受到一定限制。但ICEAS设施简单，管理方便，比经典SBR费用更省，在中国外已得到广泛应用。（2）CAST/CASS/CASP循环式活性污泥系统CASS是1969年美国M.C.Goronszy教授成功开发，是将可变容积活性污泥法和生物选择器原理有机地结合起来，含有同时脱氮除磷效果，以序批曝气非曝气方法运行充放式间歇活性污泥处理工艺。CASS是将SBR反应池沿池长方向分为生物选择器、预反应区（缺氧区）和主反应区（好氧区），各区容积比通常为1：5：30。生物选择器设置在CASS前端，容积约占总容积10，通常在厌氧或兼氧条件下运行。生物选择器对进水水质水量含有很好缓冲作用，经过和回流污泥及进水混合，能够加速对溶解性有机物去除及难降解有机物水解，同时可促进磷释放和反硝化作用，进而改善污泥沉降性能，可有效抑制污泥膨胀。预反应区（缺氧区）能够深入促进释磷和反硝化作用，还能够辅助生物选择器对水质水量起调整作用。主反应区（好氧区）是去除有机物关键场所，运行时，通常将主反应区曝气强度加以控制，使反应区内主体溶液处于好氧状态，完成有机物降解，而活性污泥内部则基础处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内传输受到限制，而硝态氮由污泥内向主体溶液传输不受限制，从而使主反应区中同时发生有机物降解和同时硝化和反硝化作用。运行时，按进水曝气、曝气、沉淀、滗水、进水闲置完成一个周期，其工艺原理图所表示。CASS工艺简单、投资省、维护方便，对水质水量适应性强，含有良好脱氮除磷效果，其脱氮除磷效果是现在已知SBR变型工艺中最好，是实践证实较为优异污水生物处理工艺。（3）DAT-IAT需氧池和间歇曝气池系统DAT-IAT通常是由一个需氧池DAT和一个间歇曝气池IAT组成。通常情况下，DAT池连续进水（需氧池）、曝气（也可间歇曝气），IAT池也是连续进水但间歇曝气，在IAT池完成曝气、沉淀、排水和排除剩下污泥。DAT池相当于一个传统活性污泥曝气池，池中水呈完全混合状态；IAT池相当于一个传统SBR池，但进水为连续。所以，DATIAT介于传统活性污泥和SBR之间，其运行过程和SBR相同，由进水、反应、沉淀、排水和闲置五个阶段组成，其工艺原理图4所表示，但其容积利用率是已知SBR变型工艺中最高，可达66.7%。（4）UNITANK一体化活性污泥系统UNITANK是由比利时史格斯清水企业（SEGHERS）开发，含有SBR和三沟式氧化沟技术特点，由3个矩形池组成，3个池经过相互间隔墙上开口实现水力相通，每个单元全部配有曝气系统，能够表面曝气或鼓风曝气，中间池一直作曝气池，两个边池既可作曝气池也可作沉淀池，设有溢流堰，用于排水和排放剩下污泥。污水能够交替进入任一池，能够实现连续进水连续排水。UNITANK运行周期包含两个主体运行阶段和两个较短过渡阶段，两个主体运行阶段运行过程完全相同，运行方向相反，图5所表示。第一个主体运行阶段包含以下过程：污水进入左侧池内，因该池在上个主体运行阶段作为沉淀池时积累了大量经过再生、含有较高吸附及活性污泥，且污泥浓度较高，能够高效降解污水中有机物；混合液同时自左向右经过一直作曝气池中间池，继续曝气，有机物得到深入降解，同时在推流过程中，左侧池内活性污泥进入中间池，再进入右侧池，使污泥在各池内重新分配；混合液进入作为沉淀池右侧池，处理后出水经过溢流堰排放，也可在此排放剩下污泥。第一个主体运行阶段结束后，经过一个短暂过渡段，即进入第二个主体运行阶段。第二个主体运行阶段过程污水流向相反，操作过程相同。另外，经过对系统时间和空间控制，合适增加水力停留时间，能够形成厌氧、缺氧和好氧条件，实现脱氮除磷。UNITANK最大优势在于省去了污泥回流，3个池共用池壁，部署紧凑，且占地面积较小,基建投资省，故自问世以来已在世界范围内得到广泛应用。（5）MSBR改良式间歇活性污泥法MSBR是20世纪80年代初，美国Yang等结合传统连续活性污泥处理和SBR技术，研究开发出一个污水生物处理工艺。该工艺经过不停改善和发展，现已成为第3代MSBR技术，其工艺和配套设备专利技术属于美国Aqua AerobicIn企业全部。MSBR实质上由前端A2/O和后端SBR串联而成单池多格一体化工艺，巧妙地将连续流空间控制(A2O)和间歇式时间控制（SBR）有效地结合于一体，混合流和推流相结合，系统前端采取空间控制来确保系统高反应速率，后端采取时间控制以有效地确保出水质量，是一个集约化程度较高一体化SBR变型工艺。MSBR系统通常由7个单元组成，分别为厌氧池、缺氧池、好氧池、2个序批池、泥水分离池和污泥缺氧池，污水优异人厌氧池后，经缺氧进人主曝气池，好氧处理后污水由内循环回流泵分别泵人左右二两侧序批分池中，两池功效相同，周期处于好氧一缺氧一厌氧循环，剩下污泥分别经泥水分离池和前端缺氧池，由污泥泵排出反应器，回流污泥则进人厌氧池，经泥水分离池澄清后尾水则排出反应池，其工艺步骤图6所表示。MSBR从连续运行单元进水，而不是从SBR单元进水，提升了反应器利用率，同时有效地抵御冲击负荷；活性污泥微生物置于交替厌氧、缺氧、好氧环境中，同时完成脱氮除磷和有机物降解目标；采取空气堰控制出水，有效地控制出水悬浮物，从而达成高效稳定地运行。MSBR含有步骤简单、控制灵活、占地面积小等优点，是较理想生物处理工艺，现在关键在北美应用。3.3.5 氧化沟和SBR工艺比较（1）SBR工艺占地少、土建费用低，设备费用高；氧化沟工艺占地多、土建费用高，设备费用低。（2）SBR工艺适合处理中低浓度BOD污水；氧化沟工艺对处理高浓度BOD污水有利。（3）SBR工艺适合处理中低浓度BOD污水；氧化沟工艺对处理高浓度BOD污水有利。（4）通常氧化沟工艺电耗要比SBR工艺大些，运行费要高些。（5）SBR工艺是周期间歇运行，各个工序转换频繁，需要自动控制；氧化沟工艺是连续运行，不要求自动控制，只是在要求节能时用自动控制。（6）SBR工艺是静态沉淀，氧化沟工艺是动态沉淀，所以SBR沉淀效率更高，出水水质