小区污水处理流程

小区污水处理流程

摘要：医院、港口、公园、商业中心、新建的郊外住宅区、高级住宅区、疗养区、学校、农场、渔场、狩猎场等均可称为小区，我们最常遇到的主要是由居住区、疗养院、商业中心、机关学校等一种功能或多种功能构成的相对独立的区域，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准，必须设置独立的污水处理设施，这就是我们所指的小区污水处理。

关键词：小区 污水处理系统 应用 实例

一、概 述

医院、港口、公园、商业中心、新建的郊外住宅区、高级住宅区、疗养区、学校、农场、渔场、狩猎场等均可称为小区，我们最常遇到的主要是由居住区、疗养院、商业中心、机关学校等一种功能或多种功能构成的相对独立的区域，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准，必须设置独立的污水处理设施，这就是我们所指的小区污水处理。

目前，较为常用的处理工艺有：①污水→调节池→初次沉淀池→生物接触氧化池→二沉池→出水，生物接触氧化是应用最广泛的方法，主要优点是停留时间短、易挂膜，尤其适合设备化，埋地建设倍受环保公司及用户青睐，但由于维修管理及设备防腐等方面的问题，近年来应用受到限制。但如果建成地下钢筋混凝土形式，设置人员通道以便维修，此种地下建设方式在小区水处理中具有较大市场，但这种方式一般处理规模较小，每天排放污水量小于几百吨的小区较为理想。对上千吨的小区污水处理，推荐采用地面建设方式，生物处理部分可采用接触氧化，也可采用SBR或其改进型CASS工艺，曝气方式建议采用低噪音的风机或水下曝气机。②污水→调节池→混凝沉淀→过滤→出水，对处理程度要求不高，且水量较小时，可采用此工艺，具有占地面积小，异味小，管理简单等优点。另外，在好氧生物处理之前加上酸化水解，有利于降低能耗，提高系统的总去除率。生活小区通常有较大的绿地面积，如果把污水处理后回用于浇灌绿地、道路、冲洗汽车，应在上述处理出水后加上消毒或其它补充措施。

小区污水处理流程

根据小区废水处理的原则，应选择处理效果稳定、产泥少、节能的处理方法。小区系统中的各类建筑物一般均建有化粪池，所以，化粪池应与污水处理方法相结合。

几种常用的处理工艺：

在流程开始时一般要考虑设置均化池，这是因为小区在水质和水量上的变化都比城市污水处理厂大。均化池一般设在格栅以后。物化和生化处理是去除污染物的核心部分。

(一)序批式活性污泥法(SBR)

1、概述

SBR是序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）的简称，它是从Fill&Draw (加入及排放) 反应器发展而来的，Fill&Draw比连续流活性污泥产生的还早，主要用于间歇排放的工厂或农村的污水处理，具有工艺简单、运行稳定等优点。20年代后，工业化和城市化的迅猛发展，生活污水和工业废水量増加，采用Fill&Draw系统常需要多个反应池交替运行，当时，有关自动控制设备和技术还很落后，进水、曝气、沉淀、排水等操作都依靠人工完成，规模扩大后，管理十分复杂，因此，连续流反应器(Continous Activated Sludge Reactor,简称CAS)很快替代了Fill&Draw系统。

2、工作原理

SBR的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体。所谓序列包括两层含义：一是不同SBR池的运转是按顺序进行，由于污水大都是连续或半连续排放，SBR为2个池或多个池交替运行，因此，从总体上污水

连续按顺序依次进入每个反应器，它们相互协调作为一个有机的整体完成污水净化功能。但对每一个SBR池是间歇进水的；二是每个SBR的运行操作分阶段、按时间次序进行。典型SBR工艺的一个完整运行周期由五个阶段组成，即进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水阶段和闲置阶段。从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期。典型的运行模式见图1。

进水阶段接纳需处理的废水，有调蓄和匀质作用，此阶段可曝气或不曝气；反应阶段是停止进水后的反应过程，根据需要可以在富氧和缺氧条件下进行，也可周期性进行，但一般以富氧为主；沉淀阶段进行泥水分离，分离后的上清液排出池外；排水完成后至再次进水之间为闲置阶段。闲置阶段内可采取措施恢复污泥活性并等待下一周期的开始。在一个运行周期中，各阶段的运行时间和控制参数等都可以根据污水水质和出水要求灵活掌握。SBR工艺的五个运行阶段，可按实际情况省去某一阶段（如闲置期），也可以把反应期与进水期合并，还可在进水期间同时曝气等，控制十分灵活。

3、工艺特点

从目前的污水好氧生物处理的研究、应用及发展趋势来看，SBR称得上简易、快速、低耗的污水处理工艺。与连续式活性污泥法比较，SBR法具有以下特点：①SBR装置结构简单，运转灵活，操作管理方便。②投资省，运行费用低。Ketchum等人的统计结果表明：采用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%。③可抑制丝状菌生长繁殖，不易发生污泥膨胀，污泥指数SVI较低，有利于活性污泥的沉淀和浓缩。④SBR处于好氧/厌氧的交替运行过程中，能够在去除碳物质的同时实现脱氮除磷。⑤SBR处理工艺系统布置紧凑、节省占

地。⑥运行稳定性好，能承受较大的水质水量冲击。⑦各项运行控制参数都能通过计算机加以控制，易于实现系统优化运行。

(二)周期循环延时曝气活性污泥法(ICEAS)

周期循环延时曝气活性污泥法（Intermittent Cycle Extended Aeration System,简称污水处理厂，随后在日本、美国、加拿大、澳大利亚等地得到广泛应用。1986年美国国家环保局正式承认ICEAS工艺属于革新代用技术（I/A）技术。

图案2 ICEAS及CASS原理图

ICEASICEAS最大的特点是在SBR池内增加了一个生物选择器，实现了连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌, 其容积约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累——再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。

A、曝气阶段 由曝气系统向反应池内间歇供氧，此时有机物经微生物作用被生物氧化，同时污水中的氨氮经微生物硝化反硝化作用，达到脱氮的效果。

B、沉淀阶段 此时停止向反应池内供氧，活性污泥在静止状态下降，实现泥水分离。

C、滗水阶段 在污泥沉淀到一定深度后，滗水器系统开始工作，排出反应池内上清液。在滗水过程中，由于污泥沉降于池底，浓度较大，可根据需要启动污泥泵将剩余污泥排至污泥池中，以保持反应器内一定的活性污泥浓度。滗水结束后，又进入下一个新的周期，开始曝气，周而复始，完成对污水的处理。

据有关资料介绍，污泥膨胀的直接原因是丝状菌的过量繁殖。由于丝状菌比菌胶团的比表面积大，因此，有利于摄取低浓度底物。但一般丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小，在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解底物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状菌占优势，这样利用基质作为推动力选择性地培养菌胶团细菌，使其成为曝气池中的优势

菌。所以，在ICEAS池进水端增加一个设计合理的生物选择器，可以有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的运行稳定性。

ICEAS工艺对污染物质的降解是一个时间上的推流过程，集反应、沉淀、排水于一体，是一个好氧—缺氧—厌氧交替运行的过程，并具有一定脱氮除磷效果。 综上所述，ICEAS工艺流程简单，具有SBR的优点，实现了连续进水，使其在大型污水处理厂的应用成为现实。该工艺强调延时曝气，污泥负荷很低

（0.04-0.05kgBOD5/kgMLSS.d），因此，使ICEAS工艺投资低（无初沉池、二沉池及污泥回流设备）的优点在实际工程中无法体现，因此影响了这种工艺的推广应用

(三)周期循环曝气活性污泥法(CASS)的提出

1.CASS工艺的提出

CASS(Cyclic Activted Sludge System)与ICEAS在工艺流程上差别不大，只是污泥负荷不同。ICEAS属周期循环延时曝气，污泥负荷通常控制在0.04~0.05 kgBOD5/kgMLSS.d以下。 实践证明，如果以此负荷进行设计，其工程投资与其它生物处理方法相比无任何优势，而且还要高,先进技术的工艺失去经济优势后，应用自然受到很大限制，这正是ICEAS工艺在我国推广有一定难度的原因所在。本文所述的CASS工艺是结合我们的研究成果和工作实际总结出来的，即在给定的水质条件下达到要求的排放标准，是我们设计参数选择的依据，实验研究和应用表明，在负荷为0.1-0.2kgBOD5/kgMLSS.d 或再高一些，CASS的去除效果并不比ICEAS差, 而且有利于形成絮凝性能好的污泥,出水达到排放标准也是可以的（如COD

2.工艺流程

污水中含有较大颗粒的悬浮物和漂浮物,经过两级格栅截留,对后续处理构筑物,处理装置、管道阀门具有重要的保护作用. 污水经集水池用潜污泵提升至沉砂池,在沉砂池中可除去比重较大的无机颗粒后自流进入CASS池,经过CASS池处理达标后排放. 沉砂池沉降下来的无机颗粒排入污泥浓缩池中,和CASS池底所排污泥混合,混合污泥经污泥泵提升至污泥脱水机房经压滤机脱水后外运,可作农肥或建筑材料.

3.CASS与传统活性污泥法的比较

建设费用底，省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省20%-30%。工艺流程简洁，污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CASS曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少35%。

运转费用省，由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能

效果显著，运转费用可节省10—25%。

有机物去除率高，出水水质好，不仅能有效去除污水中有机碳源污染物，而且具有良好的脱氮、除磷功能。

管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀，污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统简单，运行安全可靠。

污泥产量低，性质稳定。

4.CASS与SBR的比较

CASS反应池由预反应区和主反应区组成，预反应区控制在缺氧状态,因此，对难降解有机物的去除效果提高；

CASS进水过程连续，因此进水管道上无电磁阀控制元件，单个池子可独立运行，而SBR或CAST进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上池子交替使用，控制系统复杂程度增加。

CASS每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3,而SBR则为1/2-3/4，CASS抗冲击能力较好。

CASS比CAST系统简单，但脱氮除磷效果不如后者。

（四）CASS与SBR曝气方式的选择

由于小区大都是居民居住区，对环境的要求比较高，因此，污水厂建设时应充分考虑噪音扰民问题和污水厂操作人员的工作环境，采用水下曝气机代替传统的鼓风机曝气可有效解决噪音污染。另外，由于CASS工艺独特的运行方式，采用水下曝气机可省去复杂的管路及阀门，安装、维修方便，使用灵活，可根据进出水情况开不同的台数，在保证效果的条件下，达到经济运行的目的。

（五）CASS与SBR撇水机的选择

撇水机是CASS工艺的关键组成部分，其性能是否稳定可靠直接影响到CASS工艺的正常运行。目前，国内外对撇水机仍在进行研究和开发，按照目前所用的原理撇水机可分为三种类型，即浮球式、旋转式和虹吸式。撇水机研制的关键是解决滗水过程中，堰口、导水软管和升降控制装置与水流之间形成的动态平衡，使之可随排水量的不同调整浮动水堰浸没的深度，并随水位均匀地升降，将排水对底层污泥的干扰降低到最低限度，保证出水水质稳定。

SBR工艺的局限性

(1)反应器容积利用率低。由于SBR反应器水位不恒定,反应器有效容积需要按照最高水位来设计,大多数时间,反应器内水位均达不到此值,所以反应器容积利用率低。

(2)水头损失大。由于SBR池内水位不恒定,如果通过重力流入后续构筑物,则造成后续构筑物与SBR池的位差较大,特殊情况下还需要用泵进行二次提升。

(3)不连续的出水,要求后续构筑物容积较大,有足够的接受能力。而且不连续出水,使得SBR工艺串联其他连续处理工艺时较为困难。

(4)峰值需氧量高。SBR工艺处于时间上的推流,因此也具有推流工艺这一缺点。开始时污染物浓度较高,需氧量也较高,按照此值来确定曝气量,但随后污染物浓度随时间下降,需氧量也随之下降,因此整个系统氧的利用率低。

(5)设备利用率低。当几个SBR反应器并联运行时,每个反应器在不同的时间内分别充当进水调节池,曝气池或是沉淀池,但每个反应器内均需设有一套曝气系统、滗水系统等相应设备,而各池是交替运行的,因此,设备的利用率低。

(6)不适合用于大型污水处理厂。采用SBR工艺的污水处理厂规模一般在20000t以下,规模大于100000t的污水处理厂几乎没有采用SBR工艺的。

SBR工艺的发展

IDEA工艺

间歇排水延时曝气工艺(IDEA)基本保持了CAST艺的优点,运行方式采用连续进水、间歇曝气、周期排水的形式。与CAST相比,预反应区(生物选择器)改为与SBR主体构筑物分立的预混合池,部分剩余污泥回流入预混合池,且采用反应器中部进水。预混合池的设立可以使污水在高絮体负荷下有较长的停留时间,保证高絮凝性细菌的选择。

DAT-IAT工艺

DAT-IAT艺是利用单—SBR池实现连续运行的新型工艺,介于传统活性污泥法与典型的SBR工艺之间,既有传统活性污泥法的连续性和高效性,又具有SBR的灵活性,适用于水质水量大的情况。DAT-IAT工艺主体构筑物由需氧池(DAT)和间歇曝气池(IAT)组成,一般情况下DAT连续进水,连续曝气,其出水进入IAT,在此可完成曝气、沉淀、浇水和排出剩余污泥工序,是SBR的又一变型。 UNITANK工艺

典型的UNITANK系统,其主体为三格池结构,三池之间为连通形式,每池设有曝气系统,既可采用鼓风曝气,也可采用机械表面曝气,并配有搅拌,外侧两池设出水堰以及污泥排放装置,两池交替作为曝气和沉淀池,污水可进入三池中的任何一个。在一个周期内,原水连续不断进入反应器,通过时间和空间的控制,形成好氧、厌氧或缺氧的状态。UNITANK系统除保持原有的自控以外,还具有池子结构简单、出水稳定、不需回流等特点,而通过进水点的变化可达到回流和脱氮、除磷等目的。

[ 1 ]高俊发,王社平. 污水处理厂工艺设计手册. 北京:化学工艺出版社, 2003

[ 2 ]张自杰. 环境工程手册—水污染防治治卷. 北京:高等教育出版社, 1996