第三章 城市污水处理典型工艺流程

第三章城市污水处理典型工艺流程

第一节传统活性污泥工艺

一、工艺原理

向生活污水中不断地注入空气，维持水中有足够的溶解氧，经过一段时间后，污水即生成一种絮凝体。这种絮凝体是由大量繁殖的微生物构成的，易于沉淀分离，使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。活性污泥法就是以悬浮生长在水中的活性污泥为主题，在微生物生长有利的环境条件下和污水充分接触，使污水净化的一种方法。它的主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。

活性污泥法关键在于要使曝气池保持高的反应速率，让曝气池中的活性污泥处于良好的状态，同时要使曝气池内保持足够高的活性污泥微生物浓度。为此，沉淀后的活性污泥又回流至曝气池前端，使之与进入曝气池的废水混合后充分接触，以重复吸附、氧化分解废水中的有机物。

在正常的连续生产（连续进水）条件下，活性污泥中微生物不断利用废水中的有机物进行新陈代谢，由于合成作用的结果，活性污泥大量增殖，曝气池中活性污泥的量愈积愈多，当超过一定的浓度时，应适当排放一部分，这部分被排出的活性污泥称作剩余污泥。

活性污泥通常为黄褐色（有时呈铁红色）絮绒状颗粒，也称为“菌胶团”或“生物絮凝体”，其直径一般为0.02～2mm；含水率一般为99.2%～99.8%，密度因含水率不同而异，一般为1.002～1.006g/cm3，活性污泥具有较大的比表面积，一般为20～100cm2/mL。

活性污泥由有机物及无机物两部分组成，组成比例因污泥性质不同而异。例如，城市污水处理系统中的活性污泥，其有机成分占75%～85%，无机成分占15%～25%。活性污泥中有机物成分主要由生长在活性污泥中的各种微生物组成，这些微生物群体构成了一个相对稳定的生态系统和食物链，其中以各种细菌及原生动物为主，也存在着真菌、放线菌、酵母菌以及轮虫等后生动物。

在活性污泥中，细菌含量一般在107～108个/mL之间，原生动物为103个/mL左右，而原生动物中则以纤毛虫为主，因此可以用其作为指示生物，通过镜检法判断活性污泥的活性。通常当活性污泥中有固着型纤毛虫，如钟虫、等枝虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现，且数量较多时，说明活性污泥经培养驯化后较为成熟而且活性较好。反之，如果在正常运行的曝气池中发现活性污泥中固着型纤毛虫减少，而游泳纤毛虫突然增多，说明活性污泥活性差，处理效果将变差。

二、工艺流程

传统活性污泥法工艺系统主要是由曝气池、曝气系统、二次沉淀以及回流系统和污泥消化系统组成，如图3-1所示。

图3-1 传统活性污泥工艺流程

1.曝气池

曝气池是由微生物组成的活性污泥与污水中的有机污染物质充分混合接触，并进而将其吸收并分解的场所，它是活性污泥工艺的核心。

曝气池有推流式和完全混合式两种类型。推流式是在长方形的池内，污水和回流污泥从一端流入，水平推进，经另一端流出。而完全混合式是污水和回流污泥一起进入曝气池就立即与池内其他混合液均匀混合。推流式的特点是池子大小不受限制，不易发生短流，出水质量较高；而完全混合式的特点是池子受池型和曝气手段的限制，池容不能太大，当搅拌混合效果不佳时易产生短流，但它对入流水质的适应能力较强。由于以上特点，城市污水处理一般采用推流式，而完全混合式则广泛应用于工业废水处理。

2.曝气系统

曝气系统的作用是向曝气池供给微生物增长及分解有机物所必需的氧气，并起混合搅拌作用，使活性污泥与有机污染物质充分接触。曝气系统总体上可分为鼓风曝气和机械曝气两大类。

鼓风曝气是将压缩空气通过管道送入曝气池的扩散设备，以气泡形式分散进入混合液，使气泡中的氧迅速扩散转移到混合液中，供给活性污泥中的微生物。鼓风曝气系统主要由空气净化系统、鼓风机、管路系统和空气扩散器组成。城市污水处理厂采用的鼓风机有多种，如罗茨鼓风机和离心鼓风机。国产罗茨风机单机风量小，适用于中小型污水处理厂；离心风

机噪声小、效率高，适用于大型污水厂。空气扩散器也有很多种，按材质分有陶瓷扩散器、橡胶扩散器和塑料扩散器。按扩散器形状分有钟罩型扩散器、长条板型扩散器和圆管式（或筒套式）扩散器，另外还有固定双螺旋、双环伞形以及射流曝气器等特殊形式。扩散器在曝气池内的布置形式也有很多种，如池底满布形式、旋转流形式、半水深布置形式等。风管按气量和风速选择管径，干管、支管风速10～15m/s，竖管及小支管4～5m/s。空气管线上设空气计量和调节装置，以便控制曝气量。

机械曝气则是利用装设在曝气池内的叶轮转动，剧烈地搅动水面，使水循环流动，不断更新液面并产生强烈的水跃，从而使空气中的氧与水滴或水跃的界面充分接触，转入到混合液中。因此，机械曝气也称作表面曝气，简称表曝。机械曝气分为竖轴表曝和卧轴表曝两种形式，竖轴表曝机多用于完全混合式的曝气池，转速一般为20～100r/min，并可有两级或三级的速度调节。卧轴表曝机一般用于氧化沟工艺，称为曝气转盘（刷）。

3.二次沉淀池

二次沉淀池的作用是使活性污泥与处理完的污水分离，并使污泥得到一定程度的浓缩。二次沉淀池内的沉淀形式较复杂，沉淀初期为絮凝沉淀，中期为成层沉淀，而后期则为压缩沉淀，即污泥浓缩。

二沉池的结构形式同初沉池一样，分为平流沉淀池、竖流沉淀池和辐流沉淀池。国内现有城市污水处理厂二沉池绝大多数都采用辐流式。有些中小处理厂也采用平流式，竖流式二沉池尚不多见。

平流式二沉池的构造及布置形式与平流初沉池基本一样，只是工艺参数不同。平流初沉池的水平冲刷流速为50mm/s，而二沉池的水平冲刷流速为20mm/s，当水平流速大于20mm/s 或吸泥机的刮板行走速度大于20mm/s时，下沉的污泥将受扰动而重新浮起。除工艺参数不同以外，辐流式二沉池与辐流式初沉池构造形式也基本相似。

二沉池的排泥方式与初沉池差别较大。初沉池一般都是先用刮泥机将污泥将污泥刮至泥斗，再将其间歇或连续排除。而二沉池一般直接用吸泥机将污泥连续排除。这主要是因为活性污泥易厌氧上浮，应及时尽快地从二沉池中分离出来。另外，曝气池本身也要求连续不断地补充回流污泥。平流二沉池一般采用桁车式吸泥机，辐流式二沉池一般采用回转式吸泥机。常用的排泥方式有静压排泥、气提排泥、虹吸排泥或直接泵吸。

4.回流污泥系统

回流污泥系统把二沉池中沉淀下来的绝大部分活性污泥再回流到曝气池，以保证曝气池有足够的微生物浓度。回流污泥系统包括回流污泥泵和回流污泥管道或渠道。回流污泥泵的