本文針對國內水質(zhì)監管日益嚴格，多地采用地表準Ⅳ類(lèi)排放標準的現象，對污水處理的適用工藝進(jìn)行總結與分類(lèi)，通過(guò)分析各種工藝的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)，提出了關(guān)鍵設計參數及設計要求，旨在實(shí)現污水處理廠(chǎng)達標排放及運營(yíng)經(jīng)濟的平衡。

［關(guān)鍵詞］ 水質(zhì)監管；污水處理工藝；適用范圍

自水十條頒布之后，全國多地區多流域均采用嚴于《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》一級 A 的地方排放標準，在此背景下的提標改造項目層出不窮。根據當地受納水體環(huán)境容量，采用適宜當地經(jīng)濟條件的污水處理工藝勢在必行。

1 地表水環(huán)境質(zhì)量標準 - 準Ⅳ類(lèi)標準

“準Ⅳ類(lèi)”標準指的是污水中常規指標除總氮外均達到地表水Ⅳ類(lèi)標準，常規指標對比具體見(jiàn)表 1。

1.1 工藝分析

城鎮污水處理廠(chǎng)出水一級 A 標準相當于城鎮污水再生處理要求，將污水二級強化處理、三級處理、深度處理和消毒工藝進(jìn)行組合與集成。而準Ⅳ類(lèi)排放標準在一級 A 的基礎上提出了更高的要求。

1.2 一級處理工藝

一級處理工藝主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物，根據來(lái)水類(lèi)型及來(lái)水標高，選用匹配的格柵類(lèi)型，常用的一級處理工藝如下：

原污水→粗格柵→集水池及提升泵房→細格柵→沉砂池→初沉池，當二級處理采用 MBR 膜系統時(shí)，需要增加膜格柵工藝段。本文對沉砂池及初沉池工藝類(lèi)型進(jìn)行分析。

（1）沉砂池工藝。

平流沉砂池流態(tài)為平流，需保證適宜的水平流速，沉砂中約夾雜有 15% 的有機物，當水質(zhì)水量波動(dòng)較大，去除效果難保證。

旋流沉砂池采用水力渦流，沉砂池中心處的旋流使得砂粒沉降。旋流沉砂池水力停留時(shí)間短，占地面積小，易設備化，但需保證前端細格柵柵條間距盡可能小，減少對葉輪及提砂裝置的磨損。

曝氣沉砂池采用鼓風(fēng)曝氣，通過(guò)砂水紊流碰撞去除，除砂率較穩定。曝氣沉砂池耐沖擊性好，對于水量波動(dòng)較大的污水廠(chǎng)較為適用。但曝氣量無(wú)法實(shí)時(shí)控制，存在過(guò)度曝氣的問(wèn)題。

平流沉淀池對于粗砂的去除率高于曝氣沉砂池，對于細砂的截留率則遠低于曝氣沉砂池。實(shí)際工程中，需針對進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)及占地需求，選擇最為合適的工藝類(lèi)型。

（2）初沉池工藝。

初沉池通過(guò)將非溶解性的有機物及無(wú)機物的沉降，BOD5 和 CODCr 含量都能在不同程度上下降，從而減輕了后續處理構筑物的負荷，降低污水處理廠(chǎng)運轉費用，在沉砂池后設置初沉池，用以緩沖SS 對污水系統的沖擊。初沉池經(jīng)過(guò)水解發(fā)酵的底泥也可引入厭氧池，為厭氧釋磷提供碳源。準Ⅳ類(lèi)標準下，為保證總氮對碳源的需求，當 BOD/TKN ≤ 4 時(shí)，可不設初沉池，也可設置速沉池，有效去除無(wú)機物而保留非溶解性的有機物。

1.3 二級處理工藝

二級處理工段是整個(gè)污水處理系統的核心部分。目前廣泛使用的工藝為 A2/O 及其變形工藝，以及 MBR工藝。本文主要針對前者進(jìn)行闡述。

（1）A2/O 法及變形工藝。A2/O 工藝不僅具有較強的脫氮除磷功能，還具有很強的抗沖擊負荷能力。A2/O工藝可以同時(shí)完成有機物的去除、硝化脫氮、磷的過(guò)量攝取而被去除等功能，脫氮必須保證 NH3-N 應完全硝化，硝化產(chǎn)生的硝酸鹽才可進(jìn)行反硝化得以去除；缺氧池與好氧池聯(lián)合完成脫氮功能；厭氧池和好氧池聯(lián)合完成除磷功能。

常規 A2/O 工藝存在以下缺點(diǎn)：①回流污泥中的硝酸鹽含量會(huì )造成厭氧區釋磷能力大幅下降；②缺氧區位于系統中部，進(jìn)水中的碳源已經(jīng)被上一工藝段微生物同化吸收，系統的脫氮效果受到碳源的制約；③由于存在內循環(huán)，常規工藝系統所排放的剩余污泥中實(shí)際只有小部分經(jīng)歷了完整的放磷、吸磷過(guò)程，其余則基本上未經(jīng)厭氧狀態(tài)而直接進(jìn)入好氧區，系統除磷不利。A2/O 變形工藝在回流污泥點(diǎn)、多點(diǎn)進(jìn)水設置及生化功能區的組合等方面進(jìn)行優(yōu)化。

（2）UCT 工藝。A2/O 工藝的基礎上增加缺氧混合液回流，且二沉池外回流污泥回到缺氧池即為傳統的UCT 工藝。這樣在冬季水溫較低的情況下，確保系統達到較好的除磷效果。UCT 工藝流程如圖 1 所示。

（3）多點(diǎn)進(jìn)水倒置 A2/O。多點(diǎn)進(jìn)水倒置 A2/O 工藝是對倒置 A2/O 工藝的改進(jìn)，好氧區產(chǎn)生的硝酸鹽不再通過(guò)外回流系統進(jìn)入厭氧池，回流污泥在缺氧池內進(jìn)行反硝化，去除硝態(tài)氧，再進(jìn)入厭氧段，保證了厭氧池的厭氧狀態(tài)，強化除磷效果?？筛鶕煌M(jìn)水水質(zhì)，不同進(jìn)水水質(zhì)，不同季節情況下，生物脫氮和生物除磷所需碳源的變化，調節分配至缺氧段和厭氧段的進(jìn)水比例，反硝化作用及除磷效果均能得到有效的保證，多點(diǎn)進(jìn)水倒置 A2/O 工藝流程詳見(jiàn)圖 2。

（4）二沉池池型選擇。二沉池大多采用輻流式沉淀池池型。根據進(jìn)出水布置方式可以分為中心進(jìn)水周邊出水、周邊進(jìn)水中心出水、周邊進(jìn)水周邊出水等形式；周邊進(jìn)水輻流式沉淀池是一種沉淀效率較高的池型，其設計表面負荷可明顯提高。項目設計階段可根據設計規模及占地造價(jià)等靈活選用。

1.4 三級處理工藝

（1）高效沉淀池。生化處理之后的二次沉淀池出水懸浮物濃度為 20 ～ 30mg/L，深度處理單元面臨的主要任務(wù)是去除懸浮物和化學(xué)輔助除磷，使 SS ＜ 10。高效沉淀池分為絮凝與沉淀兩個(gè)部分，經(jīng)斜管沉淀后的出水通過(guò)池頂集水槽收集排出。部分污泥從沉淀池回流至快混池或絮凝池中心反應筒內，污泥循環(huán)率通常為5 ～ 10%。關(guān)鍵參數如下：

①快混池停留時(shí)間 t 一般在 1 ～ 3min 即可。PAC 的投加量與原水類(lèi)型及參數有關(guān)，一般加藥量在30～ 100mg/L，具體以實(shí)驗結果為準。

②絮凝池：進(jìn)水管內進(jìn)水與回流污泥進(jìn)行混合，流速按 1m/s 左右控制。絮凝池停留時(shí)間 10 ～ 15min?？刂茖Я魍矁攘魉伲?.5 ～ 0.6m/s。一般 PAM 加藥量在 0.5 ～ 1mg/L，配比 0.1%。過(guò)流洞至推流區流速0.03 ～ 0.035m/s。

③斜管區：沉淀區的表面負荷：斜管區水平投影單位面積的處理水量 10 ～ 20m3/（㎡·h）。沉淀池清水區上升流速 5.5 ～ 7mm/s。

（2）反硝化濾池。①曝氣生物濾池。曝氣生物濾池根據處理程度不同可分為碳氧化、硝化、后置反硝化或前置反硝化等。關(guān)鍵參數：a 池體高度宜為 5 ～ 7m。 b曝氣生物濾池宜分別設置反沖洗供氣和曝氣充氧系統。

曝氣裝置可采用單孔膜空氣擴散器或穿孔管曝氣器。曝氣器可設在承托層或濾料層中。c 曝氣生物濾池宜采用濾頭布水布氣系統。反沖洗宜采用氣水聯(lián)合反沖洗，通過(guò)長(cháng)柄濾頭實(shí)現。反沖洗空氣強度宜為 10 ～ 15L/(㎡·s)，反沖洗水強度不應超過(guò) 8L/(㎡·s)。

d 曝氣生物濾池的五日生化需氧量容積負荷宜為3 ～ 6kgBOD5/(m3·d)，硝化容積負荷（以 NH3-N 計）宜為 0.3 ～ 0.8kg NH3-N/(m3·d)，反硝化容積負荷（以NO3-N 計）宜為 0.8 ～ 4.0kg NO3-N/(m3·d)。

②反硝化深床濾池。反硝化深床濾池將生物脫氮及深度過(guò)濾結合，采用有著(zhù)較大比表面積的濾料，1.8m 左右的濾床深度保證了懸浮物的高效截流，也能有效阻止截流物的穿透。反沖洗用水量 2%~4%，濾池前投加適量?jì)?yōu)質(zhì)碳源，以保證濾料上附著(zhù)的反硝化細菌的生長(cháng)需求，完成把 NO3-N 轉換成 N2 的反硝化脫氮過(guò)程，反硝化產(chǎn)生的大量氮氣上浮，提高了過(guò)濾效率，也增強了反硝化細菌與水流的紊流接觸，去除出水中固體懸浮物的同時(shí)，也降低了出水中的 BOD5，出水總磷穩定降至 0.3mg/l 以下。反硝化濾池能輕松滿(mǎn)足濁度<2NTU 或 SS <5mg/l（通常SS<2mg/l）的要求。

③反硝化活性砂濾池。連續活性砂反硝化過(guò)濾器將混凝、澄清、過(guò)濾、反硝化有效結合，是一種廣泛應用的設備化的反硝化濾池形式，它不需停機反沖洗，無(wú)需設置反沖洗水泵，僅采用壓縮空氣的氣洗實(shí)現連續流砂；采用無(wú)需級配的單種濾料；停機切換用電動(dòng)、氣動(dòng)閥門(mén)，

無(wú)需單設混凝、澄清池，及配套設備。通過(guò)在線(xiàn)投加適量的化學(xué)除磷劑（PAC），達到去除總磷的目的。

連續流砂反硝化過(guò)濾器中投加的碳源首先消耗水中的溶解氧為反硝化細菌提供厭氧的環(huán)境。同時(shí)利用水中的碳源，在去除固性懸浮物及 TP 的同時(shí)，將廢水中的硝態(tài)氮等污染物轉化去除，從而達到高品質(zhì)的出水。

1.5 臭氧氧化工藝

水經(jīng)過(guò)臭氧氧化后，水的濁度、色度、可生化性等都能得到極大改善。臭氧氧化法主要有以下作用。

（1）水的消毒：臭氧是對各種致病菌及抵抗力較強的芽孢、病毒等都有比氯更好的殺滅效果，是一種廣譜殺

菌劑。臭氧投加量為 5 ～ 15mg/L，接觸時(shí)間 6 ～ 15min。

（2）去除 COD：COD 的去除率一般能達到 50 ～ 70%。

用臭氧氧化處理法還可以去除苯并 (a) 芘等致癌物質(zhì)。降解1mg L-COD 需消耗 2 ～ 4mg/LO3，接觸時(shí)間 15 ～ 60min。 （3）水的脫色：印染、染料廢水可用臭氧氧化法脫色。一般用臭氧 20 ～ 50mg/L，處理 10 ～ 30min，可達到95% 以上的脫色效果。

1.6 紫外消毒

紫外線(xiàn)殺菌利用適當波長(cháng)的紫外線(xiàn)，有效破壞微生物機體細胞中的分子結構，造成生長(cháng)性或再生性細胞死亡，達到殺菌消毒的效果。實(shí)際項目中需設置紫外超越渠，按需設置起吊裝置，保證設備的檢修需求。根據紫外設備考慮水頭損失，及渠道流速等。