【污水厂设计】A2O 氧化沟 SBR等的工艺选择

AAO工艺
A2/O工艺（A/A/O）法是一种常用的污水处理工艺，它是厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺的一种，A2/O工艺于70年代由美国专家在厌氧—好氧除磷工艺(A/O)的基础上开发出来的，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用，具有良好的脱氮除磷效果。
首段厌氧池，流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥，本池主要功能为释放磷，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD浓度下降；另外，NH3-N因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，但NO3-N含量没有变化。
在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。
在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-N的浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速度下降。所以，A2/O工艺可以同时完成有机物的去除和脱氮除磷等功能。
混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。

A2/O工艺主要具有以下特点：
1）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。
2）在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。
3）在厌氧—缺氧—好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。
4）污泥中磷含量高，一般为2.5％以上，具有较高肥效。
AAO工艺应用较为广泛，历史较长，已积累有一定的设计和运行经验，通过精心的控制和调节，一般可以获得较好的除磷脱氮效果，出水水质较稳定，在国内外大中小型城市污水处理厂常有采用。
AAO的主要优点：
（1）污泥沉降性能好，无污泥膨胀问题，出水水质好，并具有一定的耐冲击负荷能力，运行稳定，管理简便。
（2）设计水深可以较大，可以减少曝气池占地。
（3）运行中勿需投药，两个A段只用轻轻搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低
（4）系统可操作性强，可严格控制出水水质。
（5）运行管理经验成熟。
AAO的主要缺点：
构筑物和机械设备相对较多。
氧化沟
氧化沟工艺是传统活性污泥法的一种变形和发展，最突出的优点是在保证稳定高效的处理效果前提下，占地面积小，运行管理简单，降低了总投资和运行费用，同时除氮，除磷的效果优于传统活性污泥法。氧化沟工艺也有许多类型，按池型，运行方式、曝气设备的差别，目前较流行的有两种：  T型氧化沟（三沟氧化沟）。
主要设备：排污泵、格栅、转刷曝气机、潜水推流器、污泥回流泵、刮吸泥机、压榨机等。  
氧化沟又名氧化渠，是一种无终端连续流环形反应生物器，是活性污泥的一种改良方法。因为废水和活性污泥的混合液在环状的曝气沟渠中不断循环，又被称为“连续循环曝气池”。目前应用较为普遍的为卡鲁塞尔氧化沟工艺。氧化沟的基本特点是污水在一个首尾相接的闭合沟道中循环流动，沟内设有曝气和推动水流的装置，污水在流动过程中得到净化。
大部分的氧化沟平面呈环状沟渠形，由池体、曝气设备、进水分配井、出水溢流堰和自动控制设备等部分组成。曝气设备又是氧化沟的主要装置，它起着供氧、推动水流作水平方向的流动和防止活性污泥沉淀等作用。常用曝气设备有表面曝气机、曝气转刷、剪切式转盘曝气机、射流曝气器和导管式曝气机等。曝气设备通常安装在沟体直线段的适当位置上，并应考虑通过改变曝气机的转速或淹没深度来调节曝气机的充氧能力，以适应运行的要求。
氧化沟的主要特点有：
1）具有广泛适用性和灵活性：既可以用于中小型污水处理厂，又可以用于较大型污水处理厂；既可以去除有机污染物，又可以脱氮除磷；既可以机械曝气，也可以鼓风曝气；既可以低负荷运行，也可以高负荷运行。
2）流程简化，一般不需设初沉池。由于氧化沟内的水力停留时间与泥龄都很长，悬浮状有机物在沟内可获得较彻底的降解，出水水质较好，活性污泥产量少而且趋于稳定，勿需进行消化处理。设计中甚至可考虑不单设二沉池，使氧化沟与二沉池合建，可省去污泥回流装置，从而简化了处理流程，降低了工程基建费用。
3）氧化沟中的循环流量很大，进入沟内的污水立即被大量的循环水所混合和稀释，因此具有很强的承受冲击负荷的能力。对不易降解的有机物也有较好的处理效果。对水质、水量变化剧烈的中小型污水处理厂很有利。
4）处理效果稳定可靠，不仅可满足COD、BOD5、SS的排放要求，还可以达到脱氮除磷的效果。氧化沟存在的溶解氧浓度梯度使微生物交替处于好氧状态和缺氧状态，而引起污泥膨胀的丝状菌绝大多数是专性好氧菌，在这种环境中处于生存劣势，因而氧化沟可以有效的控制污泥膨胀。
5）氧化沟设备基本实现国产化，在质量上能满足使用要求，价格比国外设备便宜很多，能显著降低设备费用。

2）氧化沟具有推流特性，因此沿池长方向具有溶解氧梯度，分别形成好氧、缺氧和厌氧区。通过合理设计和控制可使N和P得到较好地去除。
3）操控灵活，如曝气强度可以通过调节转速或通过出水溢流堰来改变曝气机的淹没深度；交替式氧化沟各沟间交替运行的动态控制等。
4）在技术上具有净化程度高、耐冲击、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点。
氧化沟工艺的缺点：
（1）污泥膨胀问题　　当废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀。
（2）泡沫问题　　由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。
（3）污泥上浮问题　　当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。
（4）流速不均及污泥沉积问题　
氧化沟法属活性污泥法中的延时曝气法, 具有工艺流程简单、管理方便、出水水质稳定等优点; 由于其具有完全混合式和推流式特点, 不但承受水质水量的冲击负荷能力强，而且无需混合液回流。氧化沟不但具有去除污水中CODcr、BOD5和SS的功能, 还有着良好的脱氮效果。且产生的剩余污泥相对稳定，可不进行消化，从而简化了污泥处理设施。由于该工艺在设备维护、运行管理等方面均较为简便，因此较适合我国当前相对较低的管理水平。
CASS
CASS(CyclicActivated Sludge System)是周期循环活性污泥法的简称，又称为循环活性污泥工艺CAST(CyclicActivated Sludge technology)，是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR池内进水端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。
其主要原理是：在序批式活性污泥法（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，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。
CASS工艺在曝气阶段（同时进水）完成生物降解过程；在非曝气阶段完成泥水分离功能；排水装置为旋转式滗水器，籍此可将每一循环操作中反处理的废水经沉淀阶段后排出系统。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。
CASS操作周期的四个阶段
1. 曝气阶段
由曝气装置向反应池内充氧，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH3-N通过微生物的硝化作用转化为NO3-N。
2. 沉淀阶段
此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解。反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清。
3. 滗水阶段
沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液。此时反应池逐渐过渡到厌氧状态继续反硝化。
4. 闲置阶段
闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。
该工艺中具有以下优点：
1）去除COD、BOD5、SS、NH3-N、P效率高。
2）能承受较大幅度的流量和有机负荷冲击。
CASS工艺在设计时已考虑流量变化的因素，能确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放，特别是CASS工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变比。当进水浓度较高时，也可通过延长曝气时间实现达标排放，达到抗冲击负荷的目的。在暴雨时，可经受平常平均流量6倍的高峰流量冲击，而不需要独立的调节地。多年运行资料表明，在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值2－3倍时，处理效果仍然令人满意。而传统处理工艺虽然已设有辅助的流量平衡调节设施，但还很可能因水力负荷变化导致活性污泥流失，严重影响排水质量。
当强化脱氮除磷功能时，CASS工艺可通过调整工作周期及控制反应池的溶解氧水平，提高脱氮除磷的效果。所以，通过运行方式的调整，可以达到不同的处理水质。
3）工艺流程简单，占地面积小，投资较低，可靠性好，运行费用较低。
CASS的核心构筑物为反应池，没有二沉池及污泥回流设备，一般情况下不设调节池及初沉池。因此，污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低。
4）可有效地控制活性污泥膨胀。
CASS反应池中存在着较大的浓度梯度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件可选择性地培养出菌胶团细菌，使其成为曝气池中的优势菌属，有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，从而提高系统的运行稳定性。
5）系统组成简单，运行灵活。
6）与其他工艺相比，CASS系统产生较少的活性污泥，因此污泥处理成本相对较低。
传统活性污泥法的泥龄仅2－7天，而CASS法泥龄为25-30天，所以污泥稳定性好，脱水性能佳，产生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD产生0.2～0.3kg剩余污泥，仅为传统法的60%左右。由于污泥在CASS反应池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只有10mgO2/(g MLSS·h)以下，一般不需要再经稳定化处理，可直接脱水。而传统法剩余污泥不稳定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO2/(g MLSS·h)，必须经稳定化后才能处置。
7）适用范围广，适合分期建设
CASS工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛；连续进水的设计和运行方式，一方面便于与前处理构筑物相匹配，另一方面控制系统比SBR工艺更简单。
对大型污水处理厂而言，CASS反应池设计成多池模块组合式，单池可独立运行。当处理水量小于设计值时，可以在反应地的低水位运行或投入部分反应池运行等多种灵活操作方式；由于CASS系统的主要核心构筑物是CASS反应池，如果处理水量增加，超过设计水量不能满足处理要求时，可同样复制CASS反应池，因此CASS法污水处理厂的建设可随企业的发展而发展，它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简单得多。想获取更多的资料请访问易净水网