氧化沟、AB法、百乐卡污水处理工艺方案比较
污水处理方案比较
正确选择污水处理方案是关系到污水处理厂的基建投资、处埋成本和出水水质的关键。选择技术上可行、先进，经济上合理的工艺方案是非常重要的。
城市污水中含有机污染物质较多，需要采用生物化学的方法使污染物的总量降低，达到国家及有关部门的排放要求。污水的生物处理枝术分好氧法和厌氧法两大类，在城市污水处理领域主要采用好氧法，厌氧法主要用于处理高浓度有机工业废水。污水的好氧生物处理技术，又分为活性污泥法和生物膜法两种。
活性污泥法在全世界的应用已有80多年的历史，随着在实际工程中的广泛应用和技术上的不断革新改造，活性污泥法已成为城市污水处理的主要技术，也是当今污水处理领域使用最为广泛的处理技术。根据近年来国内外的工程实践和莱山区的具体情况，确定莱山的污水处理厂采用活性污泥法。
活性污泥法在应用实践中不断得到改进，如国内一-些污水处理厂采用的氧化沟工艺、AB工艺(两段法)、SBR工艺(序批式处理工艺)等，那是在常规活性污泥法的基础上开发出来的，属于改逃型活性污泥法。
从经济、技术两方面考虑，我们认为百乐卡工艺具有一定的优势，经过几方面的分析、比较，莱山的污水处理厂拟采用百乐卡污水处理工艺。现就百乐卡工艺、氧化沟工艺、AB工艺等三种污水处理工艺进行方案比较。
一、氧化沟污水处理工艺
氧化沟是在传统活性污泥法的基础上发展起来的连续循环完全混合工艺，是用延时曝气法处理废水的一种环形渠道，平面多为椭圆形，总长可达几十米，甚至几百米以上。在沟渠内安装与渠宽等长的机械式表面曝气装置，常用的有转刷和叶轮等。曝气装置一方面对沟渠中的污水进行充氧，一方面推动污水作旋转流动。氧化沟多用于处理中、小流量的生活污水和工业废水，可以间歇运转，也可以连续运转。
1、氧化沟工艺的特点：
(1)氧化沟的沟渠长度较大，污水在氧化沟内停留的时间长，污水的混合效果好。可以不没初沉池，有机悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度;
(2)氧化沟的曝气装置具有两个功能:供氧并推动水流以一定的流速循环流动。污泥的BOD负荷低，同延时曝气法。对水质和水量的变动有较强的适应性;
(3)污泥龄长，有利于硝化菌的繁殖，在氧化沟内可产生硝化反应;污泥产率低，且多已达到稳定的程度，不需要再进行硝化处理，可直接进行浓缩脱水。
(4)如采用一体式氧化沟，可不单独设二次沉淀池，使氧化沟与二沉池合建。中间的沟渠连续作为曝气池，两侧的沟渠交替作为曝气池和二次沉淀池，污泥自动回流，节省了二沉池与污泥回流系统的费用。
2、我国较常采用的氧化沟系统
我国较常采用并应用较好的氧化沟系统有:
(1)多沟串联氧化沟系统，如广西省桂林东区污水处理厂的4廊道氧化沟系统，日处理能力4万立万米。 每组沟渠内安装一台表面曝气器，靠近曝气器的下游为富氧区，上游为低氧区，外环可能成为缺氧区。
(2)交替工作氧化沟系统(一体式氧化沟)，如邯郸市东污水处理厂引进丹麦的三沟氧化沟系统，日处埋能力6.6万立万米。 污水顺序从三沟进入，两侧边沟交替作为曝气池和沉淀池。转刷有时高速充氧，有时低速搅拌不充氧，有时停机沉淀，池中污水交替处于好氧和缺氧状态。
氧化沟工艺主要由三部分组成:格栅和曝气沉沙池组成的预处理部分、氧化沟生物处理部分和污泥脱水部份。
二、AB法污水处理工艺
AB 法废水处理工艺是吸附---生物降解 (Adsorption Biodegradation)工艺的简称，由德国亚探大学Bohnke教授于七十年代开创的，从八十年代开始用于生产实践。AB法系在传统两级活性污泥法和高负荷活性污泥法的基础上开发的，属超高负荷活性污泥法。
AB法工艺原理主要是充分利用微生物种群的特性，为其创造适宜的环境，使不同微生物群得到良好的繁殖、生长，通过生物化学作用使污水得到净化。
1、AB工艺的特点
(1)不设初沉池，由吸附池和中间沉淀池组成A段。A段是AB工艺的主体，对整个工艺起关键作用。在连续工作的A段曝气池中，由外界不断地接种具有很强繁殖能力和抗环境变化能力的短世代原核微生物，在食物充足的条件下，新陈代谢很快，能较迅速地克服出现的失活和不可逆转的损害作用，大大提高处理工艺的稳定性。
(2)A段和B段各自拥有自己独立的回流系统，这样两段分开，有各自独特的微生物群体，处理效果稳定。A段的微生物特性使吸附池的活性污泥表现为:
----有较强的絮凝、吸附和降解有机物的能力。
---COD有较高的降解度，使之降解为易生化处理的BOD物质。
---适应性强，耐进水水量、水质、pH等的变化，有抗冲击负荷的 能力。
---A段不仅能去除一部份有机物质，而且能起调节和缓冲作用。
A段采用高污泥负荷，利用活性污泥的吸附絮凝能力，将污水中的有机物吸附于活性污泥上，进而降解。产生的大量生物污泥在中间沉淀池内沉下，大部分有机物质以剩余污泥方式排除系统外。 在A段中，借吸附、絮凝、分解和沉淀等作用，可去除大约40%的有机物。
(3)B段由曝气池和二次沉淀池组成。
经过A段后，污水的冲击负荷 (水质、水量等)巳不再影响B段，污水往水质、水量方面是比较稳定的，B段的净化功能得以充分发挥。经A段处理后残留于污水中的有机物在B段继续氧化，达到较高的污水处理效率，并获得良好的出水水质。
(4)A段的产泥量很大，污泥含磷量高于常规活性污泥法。B段的剩余污泥量少，泥龄长，有利于增殖缓慢、生长期长的硝化菌繁殖。因此，AB工艺具有一定的脱氨脱磷功能。
三、百乐卡污水处理工艺
百乐卡系统是德国VNO公司从七十年代以后，由氧化塘工艺逐渐发展起来的，吸取了氧化塘工艺的低成本和活性污泥工艺的高效率。到目前为止已有近五百套百乐卡系统在世界各地运行，其中一半是城市污水处理系统。我国山东省招远市污水处理厂采用百乐卡污水处理工艺，现已投入正式运行，日处理污水能力为2万立方米。该工艺通常在曝气池前部设有混合区，使进水与回流污泥充分混合后进入曝气池。
1、百乐卡污水处理工艺特点
(1)曝气池分为两个区：混合区和曝气区。污水与回流污泥一起进入混合区，在搅拌的作用下充分混合后，再流入曝气区。除了混合作用外，污水在混合区的缺氧环境条件下，可能发生部分水解酸化反应，提高废水的可生化性，减轻后续曝气区的负担，从而减少动力消耗和曝气池的体积。混合区与好氧处理区的延时曝气相配合，对污水的脱氮脱磷可起到一定的作用。
(2)污水的生物处理采用延时曝气工艺有以下优点同氧化沟工艺
(A)可不设初沉池;
(B)耐进水负荷冲击能力强;
(C)剩余污泥量少，不用消化处理。污泥矿化程度高，无臭味;
(D)由于泥龄长，有利于硝化菌的繁殖，可起到一定的脱氮作用。
(3）百乐卡曝气装置为微孔曝气形式，改变了传统曝气系统的固定模式，曝气器由浮管牵引，悬挂在池中，曝气器与布气管间用软管连接。通气时，曝气器由于受力不均在水中产生运功。当曝气器偏离浮管垂直轴时，气泡浮至水面并在浮管一侧爆裂，从而对浮管产生反向推动力使浮管运动，浮管又反过来带动曝气器运动，在曝气的情况下运动持续不断。与传统曝气装置相比，百乐卜曝气系统有以下优点:
(A)传统曝气器顶部至水面的水域，始终处于过饱和充氧状态，而其它水域则处于不饱和状态，氧的利用率低。百乐仁曝气装置在水中的运动使池中不存在氧的过饱和区域，氧的利用率提高。百乐卡曝气器产生的微气泡在水中的运动距离长，停留时间长，使氧的利用率明显提高，相应的能耗得以降低。固定式曝气器产生的气泡在水中的停留时间为5~6秒，而百乐卡曝气装置产生的气泡可在水中停留11秒以上。
(c)百乐卡曝气器的孔隙率为80%，表面不容易堵塞。
(D)传统的固定式曝气器固定在池底，可能造成池底局部侵蚀，曝气池通常采用混凝土结构。而百乐卡曝气器安装在浮动的悬链上，每条链在池中一定的区域内运动，不会对池子的某一部分造成局部侵蚀。曝气池可采用土池，大大减少了基建投资。
(E)固定式曝气器的检修或更换需停止曝气并排空水池，不但费时费力，还要重新培养活性污泥。而百乐卡系统可在不停气放水的情况下，直接将曝气链提出水面维修，既方便又经济。
2、百乐卡污水处理工艺流程
(1)污水的预处理
来自城市排水截流干管的污水通过提升泵站进入细格栅，拦截污水中较大的飘浮物和颗粒粗杂质等。在去除粗杂质的同时可除掉一部分有机负荷。
(2)曝气池好氧生物处理
经过预处理后，污水先进入曝气池前端的混合区，借助于搅拌作用，进水与回流污泥进行充分混合后，再流入曝气区。
在曝气池中，微生物群体聚居在呈悬浮状的活性污泥上，与进入曝气池的污水广泛接触。鼓风机通过在曝气池底浮动的空气扩散装置，以微小气泡的形式向池中提供空气。在曝气装置的搅动作用下，污水与活性污泥更好地混合，微生物将污水中的有机物降解。
(3)沉淀池
经过生物处理后，污水进入沉淀池，使混合液澄清、浓缩、固液分离。沉淀池中的上清液经溢流堰流出，达标后排放。沉淀下来的污泥大部分由污泥泵输送回到曝气池，极少量的剩余污泥排入污泥池浓缩、贮存、待运。
(4)污泥处理
百乐卡工艺的污泥产率很低。由于微生物在曝气池中长期处于内源呼吸期，只产生少量容易脱水的、无臭且较为稳定的污泥，不需要再进行厌氧消化处理。
由于污泥量很少，从经济上考虑可不采用污泥机械脱水系统。污水处理厂周围就是农田，莱山区水资源又相对缺乏，含水量很高的污泥可直接作为农业肥料，不需再浇水稀释。
剩余污泥泵将少量的剩余污泥排入污泥池。污泥在池中沉淀、浓缩后，上清液排回至曝气池。浓缩的污泥贮存一定时间后，用罐车运出作为肥料。
方案比较及推荐方案
从技术方面分析，与常规活性污泥法比较，百乐卡工艺、氧化沟工艺和AB工艺各有特点，都具有耐冲击负荷能力强、处理稳定性高和处理效果好的优点。但在技术、经济等方面存在一定的差别，其主要方面比较如下。
一、与氧化沟工艺的比较
氧化沟工艺和百乐卡工艺都采用延时曝气法，同样具备延时曝气法的优点。而延时曝气法的主要缺点:曝气时间长使动力消耗大以及曝气池容积大，占地面积大，氧化沟工艺却很难避免。
(1)氧化沟工艺需采用20台转刷，每台功率45kW，曝气转刷总功率为9OOkW，加上螺旋桨水下搅拌器，仅氧化沟设备的装机容量就达949•6kW。相比之下，由于百乐卡曝气装置的动力效率和氧的利用率较高(在5米水深时为28•8%)，采用4台风机，每台130kW，共520 kW，能耗明显降低。
(2)氧化沟为环形沟渠状，需全部采用钢筋混凝土结构，虽然一体式氧化沟系统不需建二次沉淀池，但氧化沟的土建投资就达650万元。百乐卡工艺的曝气池采用土池，内砌毛石，加上混凝土结构的沉淀池，土建投资共为250万元。
二、与AB工艺的比较
1、AB工艺中A段正常运行的必要条件是进水中必须有足够的己经适应该污水的微生物，A段去除率的高低与进水微生物量直接相关。如果城市污水中工业废水比重较大，污水中微生物浓度很低，A段曝气池得不到外源微生物的连续补充，生物絮凝吸附作用很弱，就会导致A段去除率与初沉池相近，这类污水不宜采用AB工艺。
我国很多中小城市的排水现状，由于大量的工业废水未经处理直接排入，以及没有完善的管网系统，使城市污水的成分比较复杂，这就影响了AB工艺的处理效果。
2、由于AB法工艺比传统的活性污泥法多了一个处理阶段，需要增加吸附池、中间沉淀池和污泥回流系统等，使土建、设备的投资以及能耗费用大为增加。AB工艺的处理构筑物土建费用645万元，处理设备的装机容量为702kW。而百乐卡工艺的处理构筑物土建投资为284万元，处理设备装机容量616kW。
三、三种方案的比较
推荐方案---百乐卡污水处理工艺
从上面的分析可以看出，与氧化沟工艺和AB工艺相比，百乐卡污水处理工艺在工程总投资、日常运行能耗和设备维护检修方面都具有明显的优势。
根据几方面的综合分析考虑:
(1)保证污水处理工程能够稳定、可靠地运行;
(2)保证处理后废水达标排放;
(3)有利于今后污水的深度处理和回用;
(4)尽可能地使构筑物和主要设备结构简单、维修方便;
(5)最大限度地节省土地、基建投资和日常运行费用，
我们推荐采用百乐卡污水处理工艺，曝气装置采用德国VNO公司的专利产品。
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