污水处理行业分析

一、污水处理工艺

（一）基本工艺流程

现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。

1、一级处理（机械处理，预处理阶段）

方法：物理处理方法

设备：格栅、筛网、沉砂池、沉淀池、隔油池等构筑物

目标污染物：废水中的悬浮物、浮油，初步调整pH值

效果：减轻废水的腐化程度。

2、二级处理（生化处理）

方法：生物处理方法及某些化学方法

目标污染物：废水中的可溶性有机物和部分胶体污染物。

效果：通过二级处理后，废水中BOD的去除率可达80%~90%，即BOD含量可低于30mg/L。

具体方法有：活性污泥法（传统活性污泥法、氧化沟、序批式活性污泥）+生物膜法（生物滤池、生物转盘、流化床、气提式反应器（BAS））

图1 活性污泥法的基本工艺流程图

图2 生物膜法的基本工艺流程图

3、三级处理

方法：砂滤、混凝、微滤、反渗透、电渗析、离子交换、消毒、活性炭吸附、脱氮除磷等。

目标污染物：难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。

（二）常见的污水处理工艺

1、A/O(缺氧-好氧活性污泥法)工艺

A/O 工艺一般用于有脱氮要求的污水处理厂，其工艺流程是在传统活性污泥工艺基础上，增加了缺氧单元和硝化液回流，污水中的氨氮在氧化池中硝化后，回流至缺氧池中进行生物反硝化脱氮。其主体工艺流程如下：

优点：脱氮效果较好，但由于生物硝化必须在BOD5负荷较低的条件下才能有效进行，故需要的氧化池（曝气池）容积较大（污泥龄较长），处理流程较长，运行管理也更复杂。

缺点：一是微生物种群及其活性污泥特性难以人为控制；二是处理工业污水比例较大的城市污水，其抗冲击负荷的能力较差，有易发生污泥膨胀导致处理系统运行不稳定的弊病；三是不具备生物除磷功能。

城市污水 粗格栅 提升泵站 沉砂池 （初沉池）

缺氧池

好氧（曝气）池 二沉池 消毒 出水 回流污泥

剩余污泥

2、A ２/O(厌氧-缺氧-好氧活性污泥法)工艺

A ２/O 工艺一般用于有除磷脱氮要求的城市污水处理厂，其工艺流程是在上述A/O 工艺的基础上，增加了厌氧单元。其主体工艺流程如下：

优点：技术成熟，去除BOD5的效果好。

缺点：一是工艺流程长、构筑物相对较多，导致占地面积大，动力消耗较大；且同时存在污泥回流和混合液回流等多重回流系统，工艺管道系统较长且复杂；工程投资大，运行成本也较高；对周围环境影响较大；

二是要求较高的运行、管理水平，方能维持处理系统的稳定运行； 三是脱氮、除磷的工艺条件难以协调。就理论上而言，A ２/O 工艺同时具有脱氮、除磷功能，但实际运行结果却并非如此。

3、SBR 法

SBR 技术本身是活性污泥法的一种，去除污染物的机理与传统的活性污泥法完全一致，但其操作过程又与活性污泥法完全不同。 城市污水 粗格栅 提升泵沉砂（初沉厌氧好氧（曝气）池 二沉消毒 回流污泥 剩余污泥 出水

缺氧

SBR 作为序批式活性污泥法兼有推流、厌氧—好氧操作、间断进水的特点。实际上，SBR 是一种半连续—间歇式装置，它与传统的充放式曝气池不同。从进水方式看，可以是间歇的，也可以是连续的。而排水一般是间歇的；从曝气方式看，可以来用充水期不曝气的限制曝气方式、充水期曝气的非限制曝气方式或充水后期曝气的半限制曝气方式。

4、CASS （序批式）污水处理工艺

CASS 工艺在两个或多个生物反应池中对污水进行批次处理。其污水处理机制与普通曝气法完全相同，区别在于原污水不是顺次流经各处理单元，而是在同一反应池内，按设定的时间程序实现进水、曝气、沉淀、排水和闲置等过程。从污水进入开始到闲置时间结束为一个周期。这种操作周期周而复始循环进行，达到不断进行污水处理的目的。其主体流程如下：

优点：处理流程简单，构筑物较少，工程投资相对较A ２/O 工艺城市污水 粗格栅 提升泵站 细格栅 沉砂池

CASS 池 消毒 选择区-预反应区-主反应区 出水

省；

缺点：一是各处理过程的切换完全依靠自控进行，因此，对自控系统的质量及操作管理人员的技术水平要求非常高，一旦自控系统出现故障，将立即导致处理系统运行紊乱，且无法以人工替代运行；

二是由于CASS为间歇运行，导致反应池和设备的利用率较低；

三是滗水器不仅水头损失大（根据水量不同，一般2.5～3.5m），而且，如设计、运行控制不当，容易发生污泥流失，影响出水水质和系统稳定运行。

5、氧化沟系列

（1）Carrousel氧化沟

传统的Carrousel氧化沟没有生物除磷功能，也没有设置专门的缺氧池，脱氮是在各个曝气器之间形成的缺氧区域进行，因此脱氮能力也有限。新型的Carrousel氧化沟，例如EIMCO的CarrouseldenitIRA2/C型氧化沟，在氧化沟前端增设了厌氧池，在沟体内增加了缺氧池，因此具有生物除磷脱氮功能，同时，其将曝气器由传统的鼓风曝气改为表面曝气。Carrousel系统平面结构图如下：

优点：一是独特的水力构造，可以取消由好氧池至缺氧池的混合液回流设备，节约用于混合液回流的能耗；二是出水指标可以达到的较高水平。

缺点：因需要设置单独的(专门的)二次沉淀池，使得占地面积较大。国内浙江黄岩污水厂利用国外贷款采用此工艺，省内崇州市污水处理厂于2008年建成，处理量为2.0×104m3/d的生活污水，采用CarrouseldenitIR A2/C氧化沟。

（2）交替式氧式沟

交替式氧化沟主要有双沟(DE型)和三沟(T型)两种，均是由丹麦克鲁格公司开发。DE型氧化沟是由两个容积相同，交替运行的曝气沟组成，氧化沟与二沉池分建，有独立的污泥回流系统，可按除磷脱氮(或脱氮)等多种工艺运行。沟内设有转刷和水下搅拌器，两沟分别以缺氧/进水、好氧/排水周期性地交替运行，缺氧时关闭转刷启动水下搅拌器，实现反硝化过程。好氧时启动转刷关闭水下搅拌器，实现硝化过程；由于周期性的变换进、出水方向(需启闭进出水堰门)和变换转刷和水下搅拌器的运行状态，因此运动机械较多，维护工作量大，对控制要求较高。三沟式氧化沟集曝气沉淀于一体，工艺更为简单。三沟交替运行，中沟始终曝气，两外沟交替出水，并分别作为曝气或沉淀交替运行。不需设二沉池及污泥回流设备。同DE型氧化沟相同，需要的自动化程度高。双沟式和三沟式由于各沟交替运行，明显的缺点是设备利用率低。设备配置多，使一次性设备投资较大。如无专门的厌氧区，生物除磷效果差如另设前置厌氧区则增大整个生化池容

积。

在西安北石桥污水处理厂及省内都江堰污水处理厂使用了DE氧化沟工艺。

（3）一体化氧化沟

一体化氧化沟又称合建式氧化沟，其不作时间和空间上的转换，只通过池型和构造上的改进，在同一空间的不同区段分区分别完成曝气和沉淀过程。一体化氧化沟有多种型式，其代表性的有船式(BOAT)、上流式(BMTS)、侧沟式和中心岛式，其中后两种在国内研究和应用较多。其沉淀船结构示意图如下：

优点：工艺流程短、构筑物少，不设初沉池和单独的二沉池，占地小。

缺点：一是一体化氧化沟传统按硝化或硝化、反硝化运行，系统布置上无严格的厌氧区，因而除磷效果很差；二是受固液分离器型式的影响，固液分离效果低于二沉池，出水水质不稳定，时有污泥被带出池外，活性污泥阻塞固液分离器的情况也不容忽视；另外剩余污泥浓度较低，当污泥需进行处理时，要求的处理设备容量较大；三是一体化氧化沟用于脱氮除磷工艺时，必须增设厌氧池和污泥回流设备。

同时由于磷主要靠排放剩余污泥去除，要有一定的污泥量排放，但由于受固液分离器结构形式的影响其排泥浓度不会太高，因此加大了污泥处理难度。

（4）“O”型氧化沟

“O”型氧化沟是Orbal氧化沟的简称，沟体一般由三个相互嵌套的椭圆组成。目前在美国已有300多座奥伯尔氧化沟污水处理厂，处理规模已达900,000m3/d。在欧洲也有应用实例。其工艺流程图如下：

“O”型氧化沟的特点大部分BOD和氨氮在氧化沟的第一沟中被氧化。由于第一沟发生高度的生物氧化作用，耗氧较大，同时设计时使输入的的氧量略低于生物需氧量，因此第一沟呈一定的亏氧状态。在靠近转盘附近的区域有硝化作用出现。因存在易利用的碳源，稍远离转盘的区域存在反硝化作用。系统所有的反硝化反应都在第一沟发生。即使在负荷变化的情况下，第一沟中DO也几乎接近于零（<0.4mg/L）。第二沟中DO呈波动状态（0.2～2.8mg/L），这种情况是因负荷变化而出现。第一沟中未被氧化完的BOD和氨氮进入第二沟

继续进行氧化作用。最后一沟中的平均DO一般为3～4mg/L，以保证氧化沟的出水水质和足够的溶解氧。因此有人形象的称呼外、中、内三条沟为工作沟、过渡沟、精炼沟。

“O”型氧化沟的特点是内沟容积小，只需相对较小的充氧量可以将溶解氧水平维持在2mg/L水平，容积较大的中沟因溶解氧浓度较低，氧的传质效率较高，充氧效率也较高，外沟为厌氧区域，只需很少的搅拌能量。因此“O”型氧化沟的总能耗较低；在暴雨期间水力负荷增大时，可以将污水由中沟甚至内沟引入，外沟只作“闷曝”，可以避免活性污泥的流失。

“O”型氧化沟缺点是从内沟到中沟(或外沟)之间没有回流设施，所以总的脱氮效果会受到一定的影响；外沟虽然是按厌氧池计算，但是“O”型氧化沟是采用转蝶作为充氧设备，在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免地会带入相当数量的溶解氧，从而除低了除磷效率。

征对“O”型氧化沟的以上缺点，现又对“O”型氧化沟作了一些改进，增加污泥回流系统，这样也保证了“O”型氧化沟的脱氮除磷效果。

6、BAF（生物曝气过滤）工艺

BAF工艺是一个内设特制的微生物附着生长必须的颗粒性滤料的生活过滤池。其主要用于生物处理出水的进一步硝化，去除生物处理出水中参与的氨氮，最大限度的去除氨氮。BAF工艺流程图如下：

优点：占地面积少。

缺点：因其是完全自动化运行，运行管理难度较大，增加了工程投资和运行成本。

7、生物接触氧化法

生物接触氧化池内设置填料，填料淹没在废水中，填料上长满生物膜，废水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜，随水流到二沉池后被去除，废水得到净化。在接触氧化池中，微生物所需要的氧气来自水中，而废水则自鼓入的空气不断补充失去的溶解氧。空气是通过设在池底的穿孔布气管进入水流，当气泡上升时向废水供应氧气，有时并借以回流池水。

（三）污水处理工艺的指标分析

城镇污水污水处理厂常用的工艺有8大类:普通活性污泥工艺、水解一好氧工艺、AB工艺、A/O工艺、A２/O工艺、氧化沟工艺、SBR 及其改进工艺、土地处理工艺。针对这8大类工艺进行了技术经济指标分析。

1、普通污染物去除效率

对COD，BOD和SS的去除效率进行了调查。普通曝气工艺、水解一好氧工艺、A/O工艺、A/A/O工艺、氧化沟系列工艺、SBR系列工艺、AB工艺相差不多，土地处理效率最低，但各工艺在合理的设计

下都能够达到出水达标排放要求。

图1 各工艺BOD去除效率对比1

注：A为普通曝气工艺；B为水解一好氧工艺；C为AB工艺；D为A/O工艺；E为A２/O 工艺；F为卡式氧化沟；G为奥式氧化沟；H为交替式氧化沟；；I为一体化氧化沟；l为SBR工艺；K为MSBR工艺；I为IDEA工艺；M为ICEAS工艺；N为CASS工艺；O为

UNITANK工艺；P为芦苇湿地处理。

2、除磷脱氮效果

A/O工艺、A/A/O工艺明显具有优势；氧化沟系列工艺、SBR系列工艺、水解一好氧工艺、芦苇湿地工艺相对来讲也可以根据实际情况选择采用；AB工艺和普通曝气工艺在这方面显得相对不足。

3、运行稳定性

普通曝气工艺运行经验积累丰富，运行稳定性最高；A/ O工艺、

1数据来源：王涛、楼上游，<中国产能规划司污水处理工艺现状调查与技术经济指标评价>，载于《城市给排水》。

A/A/O工艺、氧化沟系列工艺(除一体化氧化沟),SBR系列工艺(除UNITANK工艺)、芦苇湿地工艺运行稳定性良好，相对的，水解-好氧工艺与AB工艺、一体化氧化沟工艺和UNITANK工艺的运行稳定性尚无确切保证。

4、自控要求

工艺的自控要求高低直接影响运行稳定性、工程投资、员工素质等。自控要求低(定性评价分值高)相对工艺来讲稳定性高，投资省，员工素质要求较低，反之亦然。由图可见氧化沟系列工艺自控水平要求相对低，而SBR系列工艺无一例外自控水平要求高；普通曝气工艺自控水平要求非常高，因为目前普通曝气工艺主要应用于大型和超大型污水处理项目中的缘故。

5、能耗

各工艺能耗本身相差不大，这是因为能耗很大部分在于提升泵房和鼓风机房的电耗，而提升泵房的电耗主要取决于受纳水体水面高程，进水管底标高以及工艺水力损失，鼓风机房的电耗主要取决于进出水水质情况。相对而言，土地处理工艺能耗较低。

6、投资

在投资方面，各种工艺除芦苇湿地工艺以及Biolak工艺和多级A/O工艺采用土工构筑物较小外，其他工艺相差不大。

7、运行费用

除芦苇湿地工艺外，其他工艺运行费用相差无几。

8、占地面积

占地面积是制约工艺适用范围的关键因素之一，尤其是对于城市用地紧张的特点，占地面积对于城市污水处理工艺的选择至关重要。

SBR系列工艺也正是因为占地面积节省的突出特点，在近几年被广为采用。除SBR系列工艺外，水解一好氧工艺、A/O工艺、A/A/O工艺、一体化氧化沟工艺等占地面积较小，而芦苇湿地工艺占地面积最大。

二、相关上市公司污水处理工艺应用

（一）天津创业环保股份有限公司：

1、主要业务

污水处理及污水处理厂建设业务、中水管道接驳及供水业务、收费业务、自来水供水业务、供冷供热业务

污水处理业务：污水处理特许经营协议+污水处理服务协议，执行保底水量结算方式

2、污水处理工艺

纪庄子污水处理厂：建设规模为 55 万立方米/日， 出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级 A 排放标准。污水处理采用A/O 工艺，污泥处理采用浓缩一一中温厌氧消化--机械脱水处理工艺。工艺流程为：

原水高链粗格栅

污水提升泵房回转式细格栅旋流沉砂池

初沉池二沉池出水曝气池

平流沉砂池 东郊污水处理厂：建设规模为40万立方米/日，执行二级排放标准。污水处理采用A/O 工艺，工艺流程为：

初沉池曝气沉砂池弧形格栅污水提升泵房回转式粗格栅原水

曝气池二沉池出水

咸阳路污水处理厂：建设规模为40万立方米/日，执行国标《污水综合排放标准》中二类水质的规定。污水处理采用A/O 厌氧除磷工艺，工艺流程为：

出水二沉池初沉池旋流沉砂池螺旋除无机细格栅污水提升泵房回转式粗格栅原水

曝气池 北仓污水处理厂：日平均处理污水量为8.36 万立方米，水质排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级

B排放标准。主体工艺采用改良A２/O处理工艺。

（二）北京首创股份有限公司

1、主要业务

污水处理、水务建设、垃圾处理、土地开发、京通快速路通行费、饭店经营

2、污水处理厂

东营首创水务有限公司：东营经济开发区污水处理厂，建设总规模12万吨/天,一期规模4万吨/天, 工程一期投资10389万元。采用A２/O处理工艺，设计出水水质执行一级B标准。

西首创水务有限责任公司：吉首污水处理厂，设计处理能力为日处理污水4.00万立方米，日平均处理污水量为3.74 万立方米。厂区主体工艺采用SBR处理工艺，经处理后的污水水质排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。

株洲首创水务有限责任公司：株洲市河西污水处理厂，设计处理能力为日处理污水8.00万立方米，日平均处理污水量为7.49 万立方米。厂区主体工艺采用氧化沟处理工艺，经处理后的污水水质排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B 标准。

益阳首创水务有限责任公司：益阳市团洲污水处理厂，设计处理能力为日处理污水10.00万立方米，日平均处理污水量为9.57 万立

方米。厂区主体工艺采用氧化沟处理工艺，经处理后的污水水质排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B 标准。

张家界首创水务有限责任公司：首杨家溪污水处理厂，总设计规模日处理污水8万吨，分两期建设，现污水处理能力为4万吨/日。污水处理工艺采用成熟的A２/O处理工艺。

西首创水务有限责任公司：乾州污水处理厂，设计处理能力为日处理污水3.00万立方米，日平均处理污水量为3.13 万立方米。厂区主体工艺采用SBR处理工艺，经处理后的污水水质排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。（三）武汉三镇实业控股股份有限公司

1、主要业务

污水处理、自来水业务、隧道运营

2、污水处理工艺

沙湖污水处理厂：总设计处理规模为15万m/d，整个工程分三期建成。一期工程采用倒置A２/O工艺，日处理污水量为5万立方米；二期工程采用A２/O二级处理系统，日处理污水里为10万立方米。

三金潭污水处理厂：改扩建后总规模50万m3/d，采用A２/O工艺，执行GB18918-2002中表1一级B标准。

二郎庙污水处理厂：总处理规模为24万m3/d，污水采用A２/O

工艺，执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。（四）成都市兴蓉投资股份有限公司

1、主要业务

污水处理项目、自来水业务、环保项目

2、污水处理工艺

新建污水处理厂：一期工程设计规模70万吨/日，二期工程设计规模30万吨/日，主体采用A２/O工艺。

高新区中和污水处理厂：远期设计处理能力为20万吨/日，第一期工程设计能力为5万吨/日。污水处理采用A２/O工艺，污泥处理方式采用脱水后（含水率低于80%）卫生填埋的方式，出水水质应符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准的规定。

（五）重庆水务集团股份有限公司

1、主要业务

自来水销售、污水处理、工程施工

2、污水处理工艺

大渡口污水处理厂：设计处理能力为日处理污水5.00万立方米，日平均处理污水量为4.75 万立方米。厂区主体工艺采用CASS处理工艺，执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一