汙水的二級處理通常（cháng）可選用生物法、化學法及物理化學法等。從技術經濟綜合比較，生物（wù）法與化學法和物理化學法相比具有處理效（xiào）率高、運行（háng）費用低、效果好、運行穩定（dìng）、運行經驗（yàn）豐富的等優點。所以（yǐ）無論是工業廢水還是生活汙水都廣泛采用生物方法進行處理。生物法主要分（fèn）為兩大類：活性汙泥法和生物膜法。其中，活性汙泥（ní）法是應用最為廣泛的汙水處理技（jì）術，它具有處理有機廢水效果（guǒ）好（hǎo）、去除率高、運行穩定、運轉經驗豐富、運行費用低等優點，經（jīng）過實際廣泛應用和通過技術上的不斷改進，活性汙泥法已成為當今汙水處理技（jì）術（shù）的（de）主體。
隨著（zhe）科學技術的進步和活性汙泥法汙水處（chù）理廠實（shí）際運行經驗的積累（lèi），人們對傳統生物活性汙泥法進行了（le）不斷革新，出現了多個改進的新工藝，如氧化溝（gōu）、AB法、A2/O及A/O法、SBR、CASS、CAST及ICEAS工藝、接觸氧化法（fǎ）、MBBR工藝和MBR膜處理工（gōng）藝等。近年來，隨（suí）著水體富營養化的加劇，對氮（dàn）、磷等汙染指（zhǐ）標的嚴格控製顯得日益重要，脫氮、除（chú）磷效果的好壞已（yǐ）成為確定汙水處理廠工藝時需要考慮的重要（yào）因素之一。曝氣池也由單純的好氧反應工藝發展到包括缺氧反應、甚至厭氧反應在內的複合工藝。利用多（duō）種反（fǎn）應單元的結合，不僅可達到脫氮除磷的效果，還可獲得節約投資等其它有益的效果。
氧化溝工藝是五十（shí）年代初期發展起（qǐ）來的一種汙水處理工藝形式，因其結構簡單、易於維護管理，得到（dào）廣泛應用。主要有（yǒu）Passveer單溝型、Carrousel循（xún）環折流型、D型雙溝式、T型（xíng）三溝式（shì）、Orbal同心圓型等形式。
傳統的Passveer單溝型和Carrousel型氧化溝不具備高效脫氮除磷功能，但是在Carrousel氧化溝前增設厭氧池，在溝體內增（zēng）設缺氧區，形成改良型氧化溝，便具備較好的生（shēng）物脫氮除磷功能。氧化溝池型具有獨特之處，兼（jiān）有完全混合和推流的特（tè）性，且不需要混合（hé）液內回流係統（tǒng）。但氧（yǎng）化溝采用機械表麵曝氣，能耗較高，占地麵積較大。
D型（xíng）氧化溝為雙溝交替工作式氧化溝，由池容完全（quán）相同的兩個氧化溝組成，兩溝串聯運行，交替地作為曝氣池和沉澱池，不單獨（dú）設中沉池。為了達到脫氮（dàn）目的，在D型氧化溝的基礎上又發展了半交替工作式的DE型氧化溝。該溝設有獨立的中沉池和回流汙泥係統，兩（liǎng）溝交替進行硝化和反硝化。D型氧化溝的（de）主要缺點是曝氣（qì）設備利用率低、池容利用率低。
T型三溝式氧（yǎng）化溝集缺氧、好氧和沉澱於一體，兩條邊溝交替進行反應和沉澱，無需單獨的中沉池和回流，流程簡潔（jié），具有生物脫氮功能。由於無（wú）專門的厭氧（yǎng）池，因此，生（shēng）物除磷效率不高。由於交替運行，總（zǒng）的容積利（lì）用率低，約（yuē）為55%，設備總數量多、利用率低，較適用於生（shēng）活汙水比例（lì）較大的城市汙水處（chù）理。
Orbal氧化溝由多個同（tóng）心的環形溝渠組成，由（yóu）外到內分別形成厭氧、缺氧和好氧三個區域（yù），采用轉蝶曝氣（qì）。從內溝（gōu）（好（hǎo）氧區）到中溝（缺氧區）之間沒有回流設施。在厭氧區采用表麵攪拌設備，不可避免地會帶進相當數量的溶解氧，使得除磷效（xiào）率（lǜ）不高（gāo）。Orbal氧化溝有機物和（hé）氨氮有較高的去除率，具有（yǒu）較好的脫氮功能。Orbal氧化溝具有（yǒu）推流式（shì）和完全混合式兩（liǎng）種流態（tài）的優點，具有較（jiào）強的抗（kàng）衝擊負荷能力，有利於難降解有機物的去除，並可減少汙（wū）泥膨脹現象的發生。
工藝特點
（1）簡化了預處（chù）理，氧（yǎng）化溝水力停留時間和汙（wū）泥齡比一般生物處理法長（zhǎng），懸浮有機物可與溶解性有機（jī）物同時得到較徹底的去除（chú），排出的剩餘汙泥高度穩定，因此氧化溝可不設初沉池（chí），汙泥不需（xū）要進行厭氧消化。
（2）占（zhàn）地麵積少，因為在流程中（zhōng）省略了（le）初沉池、汙泥消化池，有時還（hái）省略了汙泥回流裝置，使汙水廠總占（zhàn）地（dì）麵積（jī）不僅沒有增大（dà），相反還可縮小（xiǎo）。
（3）具有推流（liú）式流態的（de）特（tè）征，氧化溝具有推流特性，使得溶解氧濃度在沿池長方向形成濃度梯度，形成好（hǎo）氧、缺氧和厭氧條件。通過（guò）對係統合理的設計與控製，可（kě）以取得較好的脫氮除磷效果。
（4）簡化工藝，將氧（yǎng）化溝和二沉池合建（jiàn）為一體式氧化（huà）溝，以及近年來發展的交替工作的氧化溝，可不用二沉池，從而使處理流程更（gèng）為簡化。
圖5-1 氧化溝工藝流程圖
活性汙泥法工藝是一種（zhǒng）應用最廣泛的廢水好氧生化處理技術（shù），其主要由曝氣（qì）池、二（èr）次沉澱池、曝氣（qì）係統（tǒng）以及汙泥回（huí）流係（xì）統等（děng）組成（chéng）。
工藝特點
（1）工藝相對成熟、積累運行經驗多（duō）、運行穩定；有機物（wù）去（qù）除效（xiào）率高，BOD5的去除率通常（cháng）為90%～95%；曝氣池耐衝（chōng）擊負荷能力較低；適用於處理進（jìn）水（shuǐ）水質比較穩定的大型城市（shì）汙水處理廠。
（2）需氧與供氧大，池首端供氧不足，池末端供氧大於需氧（yǎng），造成浪（làng）費；傳（chuán）統活性汙泥法曝氣（qì）池停留時間較長，曝氣池容積（jī）大、占地麵積大、基建費用高，電耗大；脫氧除磷效（xiào）率低，通常隻有10%～30%。
圖5-2 傳統活性汙泥法工藝流程圖
A2/O法即厭氧-缺氧（yǎng）-好氧活性汙（wū）泥法（fǎ）。汙水在流經三個不同功能分（fèn）區的過程中，在不同微生物菌群作（zuò）用下，改善汙水可（kě）生化性並使汙水中的有機物、氮和磷得到去除（chú）。該工（gōng）藝在係統上是最簡單的同步除（chú）磷脫氮工藝，總水力停留（liú）時間小於其（qí）它同（tóng）類工藝，在（zài）厭氧（缺氧）、好氧交替運行的條件（jiàn）下可（kě）抑製絲狀菌繁殖，克服汙泥膨脹，SVI值一般小於100，有利於處理後汙水與汙泥的分離。可以充（chōng）分利用硝化液中的硝態氮來氧化有（yǒu）機物，回收了部分硝化反應的需（xū）氧量，反硝化反應所產生的堿度可以部分補償硝化（huà）反應消耗的堿度（dù）。由於厭氧（yǎng）、缺氧和好（hǎo）氧（yǎng）三個區嚴格分開，有利於不同微（wēi）生物菌群的繁殖生長（zhǎng）。可利用厭氧中的水解酸化使大分子有機（jī）物分解成小分子有機物、實現有機氮的轉化、去（qù）除部分COD和氮磷，在缺氧—好氧（yǎng）中進行COD的去除並實現脫（tuō）氮。
A/O法（fǎ）即缺氧/好氧活性汙泥（ní）法。在處理過程中的缺氧條件下，汙水中的硝態氮被微生物還原（yuán）成氮氣；在好氧條件下，一方麵（miàn）水中有機物被（bèi）微生（shēng）物（wù）氧化降解，另一方麵（miàn）水中氨氮被硝化菌氧化成硝態氮，好氧段（duàn）後的混合液回流至（zhì）缺（quē）氧段，提供反硝化的氮源，該法具有較高的有機物去除（chú）率及一定的脫氮作用。
工藝特點
（1）汙染物去除（chú）效率高，運行穩定，有較好的（de）耐衝擊負荷。
（2）汙泥沉降性能好。
（3）厭氧（yǎng）、缺氧、好氧三種不同的環境條件（jiàn）和不同種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。
（4）脫氮效果受（shòu）混合液回流比大小的（de）影響，除磷效果則受回流汙泥中夾帶（dài）DO和硝酸態氧（yǎng）的影響，因而除磷效率不可能很高。
（5）在同時脫氧除磷去除有機物（wù）的工（gōng）藝中，該工藝流程（chéng）最為簡單，總的水力停（tíng）留時間（jiān）也少於同類其他工藝。
（6）在厭氧-缺氧（yǎng）-好氧交替運（yùn）行（háng）下，絲狀菌不會大量繁殖，SVI一般小於100，不會發生汙泥膨脹。
（7）汙泥中磷含量高，一般為2.5%以上。
圖5-3 A2/O工藝流程圖
SBR法即序批式活性汙泥法。它的反應機製（zhì）以及汙染物的去除（chú）機製同傳統活性汙泥法基本相（xiàng）同，僅運行操作不一樣。
SBR將生化（huà）池和中沉池的功能集中在同一池子內，兼有汙（wū）染物降解和固（gù）液分離等功能。SBR工藝采用間歇運行方式，汙水分批次進入反應池，然（rán）後（hòu）按照順序進行反（fǎn）應、沉澱、排水、閑（xián）置（zhì）過程，完成一個運行操作周期。在同一池子中，分時段形成厭氧、缺氧、好氧的活性汙泥法生物處（chù）理過程，可實現脫氮除磷。對進水水質水量的（de）波動具有較好的適應性。與普通活性（xìng）汙泥相比，它不需要另設二次沉澱池、汙泥回流設施（shī），多數情況下可省去（qù）初沉池。但工藝、電（diàn）氣等（děng）設備閑置率高，大（dà）修費用較高。
由於SBR運行狀態的可調整性，使得SBR在發展過程中呈（chéng）現了多樣性，開發出了MSBR、CASS、CAST、ICEAS等新型SBR。
ICEAS工藝的每個池子分為預（yù）反應區和主反應區兩部分。預反應區一般處於厭（yàn）氧或缺氧狀態，主反應區是曝氣反應的主體。ICEAS是連續進（jìn）水工藝，不但在反應階段進水（shuǐ），也可（kě）以在沉澱和潷水階段進水。
CASS工（gōng）藝是一種具有脫（tuō）氮除磷功能的循環間歇處理工藝。CASS工藝的生物選擇器和預反（fǎn）應區（qū）的設置以及汙泥回流的措施，有利於係統中絮凝性細菌的生長，提高汙泥活性。同時沉澱階段不（bú）進水（shuǐ），保證了係統（tǒng）有良好的分離效果。
CAST工藝是在SBR工藝的基礎上，增加了選擇器及汙泥回流設施，並（bìng）對時序做了一些調整，從而大大提高了SBR工藝的可靠性及效率。CAST工藝主體構築物由SBR反應池組成（chéng），反應（yīng）池內主要分為選擇區和反應區。
工藝特點
（1）理想的推流過（guò）程使生化反應推動力增大，效率提高，池內厭氧、好氧處於交替狀態，淨化效果好。
（2）運行效果穩定，汙水（shuǐ）在理想的靜止狀態下沉澱（diàn），需要時間短、效率高，出水水（shuǐ）質好。
（3）耐衝擊（jī）負荷，池內有滯留的處（chù）理水，對汙水有稀釋、緩衝作用，有效抵抗（kàng）水（shuǐ）量和有機汙物的衝擊。
（4）工藝過程中的各（gè）工序可根據水質、水量進行調整（zhěng），運行靈活。
（5）處理設備少，構造簡單，便於操作和維護管理。
（6）反應池內存在DO、BOD5濃度梯度，有效控製活性汙泥膨脹。
（7）SBR法（fǎ）係統本身也適合於組合式構造方（fāng）法，利於廢水（shuǐ）處理（lǐ）廠的擴建和改造。
（8）脫氮除磷，適當控製運行方式，實（shí）現好氧、缺氧、厭氧狀態交（jiāo）替，具有（yǒu）一定的脫氮除（chú）磷效果。
（9）工藝流程簡單、造價低。主體設備隻有一個序批式間歇反應器，無二（èr）沉池、汙（wū）泥回流係統，調節池（chí）、初沉池也可省略，布置緊湊、占地麵（miàn）積省。
（10）間（jiān）歇周期（qī）運行，對自控要求高，變水位運（yùn）行，電（diàn）耗增大，脫氮除磷效率不太高，汙（wū）泥穩定（dìng）性不如厭氧（yǎng）硝化好。
圖5-4 SBR、CASS、CAST及ICEAS工（gōng）藝運行過程圖
接觸氧（yǎng）化工藝是一種生物（wù）膜法與（yǔ）活性汙泥相結合的高效汙水處理工藝，微生（shēng）物附著生長於懸浮填料表麵，形成一定厚度的微生物膜層。附著在填料（liào）上生（shēng）長（zhǎng）的生（shēng）物菌（jun1）群與水體中的汙染物和氧氣充分接觸（chù），汙（wū）染物（wù）通過吸附和擴散作用進入生物（wù）膜內，被微生物降解。附（fù）著生長（zhǎng）的微生物可以達到很高的生物量，因此反應池內生物濃度是懸浮（fú）生長活性汙泥工藝的2～4倍。接觸氧化工（gōng）藝具有容積負荷率高（gāo）、脫氮能（néng）力強、運（yùn）行穩定、出（chū）水水質優良等特點。載體上的高濃度的生物菌群可獲得很強的（de）COD降解（jiě）能力，載體上豐富的生（shēng）物菌群類型，增加了對難降解有機物的降解性能，因此係統的出水水質更好。生物膜的（de）汙泥齡長，非常適宜於硝化菌的生長，硝化菌濃度高，因此硝化脫氮能力顯著。
工藝特點
（1）微生物多樣化，生物的食物鏈長，有利（lì）於提高汙水處理效果和單位麵積的處理負荷。
（2）優勢菌（jun1）群分段運（yùn）行，有（yǒu）利於提高微生物對有機（jī）汙染物的降解效率和（hé）增加難降（jiàng）解（jiě）汙染物的去除率，提高脫（tuō）氮（dàn）除磷效果。
（3）對水質、水（shuǐ）量變動（dòng）有較強的適應性（xìng），耐衝擊（jī）負荷力增強。
（4）汙泥（ní）沉（chén）降性能好，易於固液分離，剩（shèng）餘汙泥產量少，降低了汙泥處理費用，進而降低投資費用。
（5）適合低濃度汙水的處理。
（6）易於維護，運行管理方便，耗能低。
（7）與活性汙泥法相比，接觸氧化（huà）法對環（huán）境溫（wēn）度的要（yào）求較高，氣溫過高或過（guò）低（dī）都會影響生物膜的（de）活性，引起生物膜的壞死和脫落。
（8）載體的比表麵積對接觸氧化處理的效果有著很大的影（yǐng）響，如果選用的填料料比表麵積達不到要求，想要達到（dào）預期（qī）的處理效果就需（xū）要增加處理池的麵積，使投資費用增大。
圖5-5 接觸氧化法工藝流程圖
MBR膜處理工藝是以（yǐ）酶、微生物或動、植物細胞為催化劑，進行生化反應或生物轉化，同時憑借超濾分離膜分離出反應產物（wù）並截留（liú）催化劑而進行連續反應的裝置。該工藝（yì）使用膜分離技（jì）術取（qǔ）代常（cháng）規（guī）的活性汙泥法中的二沉池，用膜分離技術作為處理單元中富集生物的手段，而不是用回流汙泥（ní）來增加（jiā）曝氣池中微生物的濃度，它用一個外部循環的板推式膜組件來實現膜過濾。MBR對有機物的去除效果（guǒ）來自兩個方麵：一方麵是生物反應器對有機物的降（jiàng）解作用，MBR係統中生物降解作用增強；另一方麵是膜對有機物大分子物質的截留作用，大部分物質可以被截留在生物反應器，獲得比傳統活性汙泥更多的與微生物接觸反應的時間，並有助於某些專性微生物的培養，提高有機（jī）物的去除效率。
目前的膜分離生物反應器（qì）已經廣泛應用於汙水處理中，由膜（mó）代替二沉池實（shí）現高效（xiào）的固液分離，業內簡稱的（de）MBR工藝一般就是指膜分離生物反應器。
（1）膜的定義和分類（lèi）
膜（mó）的一種（zhǒng）最通用的廣義定義是“膜”為兩相之間的一個不連續區間，借助於（yú）某種推（tuī）動力，膜相隔的兩相之間進行物質傳遞。因（yīn）而膜可以為氣相、液相和固相，或是他們的組合。這裏膜有兩個明顯的特征。其（qí）一，膜充當兩相間的界麵，分別與兩側的流體相接（jiē）觸；其（qí）二，膜具有（yǒu）選（xuǎn）擇透過性，這是膜或膜過程固有的（de）特性。
由（yóu）於（yú）膜種類和功能繁多，可以按照不同的標準進行分類。按照膜材（cái）料可分為天然（rán）膜和合成膜，按照形態可以分為固膜、液（yè）膜，按照（zhào）結構又可以分為不（bú）對稱膜和對稱膜、均質膜和多孔膜。
合成膜包括有機膜和無機膜，高分子有機膜為固態（tài）膜主要的組成部（bù）分，高分子的特點（diǎn）使（shǐ）其可用於製備均質或多孔、對（duì）稱或不對稱等結構的分離膜（mó）。另外，近年來，無機膜材料，如金屬膜、陶瓷膜等，由於其穩定（dìng）的化（huà）學性能（néng）、耐（nài）高溫（wēn）和耐腐蝕的優點，在膜（mó）領域中得到迅速發展。均質膜為致（zhì）密無孔膜，通（tōng）過膜的推動（dòng）力為壓力梯度、濃度梯度或（huò）電勢梯度，這種膜的分離作用由於各種化（huà）學物質在（zài）膜中的傳遞（dì）速率和溶解度不同而（ér）產生的，其分離性能主要取決於膜材料固（gù）有特性，離子交換膜與（yǔ）液膜都為（wéi）均質膜。
多孔膜的分離機理是孔徑篩分，其分離特性是由孔徑大小和被（bèi）分離微粒的大小決定的。多（duō）孔膜又（yòu）可分為對稱多孔膜和非對稱多（duō）孔膜。對稱膜的斷麵（miàn）均一，由微孔組成；非對稱膜具有很（hěn）薄的起分離作用的致密表皮（pí）層和起機（jī）械支撐作用的多孔支撐層（céng）。按照孔徑的大小，多孔膜一般包括微濾（MF）膜、超濾（lǜ）（UF）膜、納濾（NF）膜、反滲透（RO）膜。由於微粒尺（chǐ）寸（cùn）、分子或膠體的（de）結構形狀以及膜和被截留組分之間的（de）相互作用對膜的分類排（pái）列有著重要的影響，這使（shǐ）得膜劃分界限的明確程度有所差異，因此各種工藝過程（chéng）的使用在很大程度上部分重疊，明確的劃（huá）分（fèn）隻是相對而言的。表5-1顯示了各種多孔膜的孔徑大小及分離過程。
表5-1 多孔膜（mó）分離過程比較
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膜過程 |
微濾 |
超濾 |
納濾 |
反滲（shèn）透 |
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孔徑 |
0.1-1μm |
0.01-0.1μm |
0.001-0.01μm |
0.0001-0.001μm |
|
推動力 |
壓力差 （<2 atm） |
壓（yā）力差 （1-5 atm） |
壓力差 （5-20 atm） |
壓力差 （15-80 atm） |
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分離機理 |
孔徑篩分 |
孔徑篩分 |
孔徑篩分/靜電作用（yòng） |
溶解擴散 |
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透過物質 |
水、溶（róng）劑、溶解成分、膠體 |
溶劑（jì）、離子及小分子 |
水、糖類（lèi） 及單（dān）價離子 |
水 |
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截留物質 |
懸浮物質 |
膠體/大分子 (Mw >10000) |
Mw >150的溶質、二價及多價離子 |
全部懸浮物 及溶解物 |
（2）MBR技術組成與分類
MBR的實質是由膜組件和生物反應器兩部分組成。根據膜組件與生物（wù）反應器的組合（hé）方式可分為分體式MBR（又稱錯（cuò）流式）和一體式MBR（又稱（chēng）浸沒式）兩類，如圖5-1所示：
（a）分體式膜生物反應器 （b） 一（yī）體式膜生物反應器
MBR反應器
分體式（shì）MBR是將生物反應器與膜組件串聯（lián）布置。生物反應器中的混合液經循環泵增壓（yā）後進入膜組件，在壓力作（zuò）用下透過膜成為係統處理水，而固體物質、大分子物質等則被膜截（jié）留，隨濃縮液回流至生物反應器內。
分體式MBR的特（tè）點是：
①生物反應器與（yǔ）膜組件獨（dú）立（lì）設置，彼此幹擾小；
②係（xì）統運行（háng）穩定可靠（kào），易（yì）於清洗、更換及增設；
③膜組件一（yī）般可與各種不同的生（shēng）物反應器結合，構成各種不同的分體式MBR。但為減少汙染物在膜表麵的沉積、延長膜的清洗（xǐ）周期，需用循環泵提供較高的膜麵錯流流速，導致水流循環量增大、動力消（xiāo）耗升高，同時泵的高速旋轉產生的剪切（qiē）力會導致部分微生物失去活性。
一體式MBR將膜組件直（zhí）接浸沒於生物反應器（qì）內的活性汙泥混合液中，如（rú）圖5-1（b）。原水進入生物反應器後，大部分汙染物被混合液中的活（huó）性汙泥降解，處理水通過負壓抽吸或壓差（chà）經膜表麵流出。曝氣係統（tǒng）設置（zhì）在膜組件（jiàn）下方，一方（fāng）麵為微生物分解有（yǒu）機物提供必需的氧氣，另一方麵促使混合液在膜表麵形（xíng）成上升流速（sù），通過由此產生的剪切力和氣泡（pào）的衝刷阻礙汙染物在膜表麵發生沉積。
一體式MBR的膜通（tōng）量相對較低，較易發生膜汙染，較難清洗和更（gèng）換膜組（zǔ）件。但由於一（yī）體式MBR省去（qù）了混（hún）合液循環（huán）係統，並（bìng）且靠泵抽吸出（chū）水，能耗相對較低，結構比分體式MBR更緊湊，占地麵積（jī）較（jiào）小（xiǎo），因此，近年來受到了廣泛關注。
當前實現了較為廣泛應用的（de）3種MBR構（gòu）型是：中（zhōng）空纖維一體式膜組件（jiàn），板框式（shì）一體式膜（mó）組件和（hé）管式分體式（shì）膜組件。
（3）MBR技（jì）術特點
（1）出水水質優質穩定。由於膜的高效分離作用，分離效（xiào）果遠好於傳統沉澱池，處理出水極其清澈， 懸浮物和濁（zhuó）度接近於零，細（xì）菌（jun1）和病毒被大（dà）幅去除 ，出水水質可（kě）以直接作為非飲（yǐn）用市政雜用水進（jìn）行回用。
（2）剩餘汙泥產量（liàng）少。該工藝可以在高容積負荷、低（dī）汙泥負荷下（xià）運（yùn）行，剩餘汙泥產量低(理論上可以實現零（líng）汙泥排放)，降低了（le）汙泥處理費用（yòng）。
（3）占（zhàn）地麵積小，不受設置場合限（xiàn）製。生物反（fǎn）應器內能維持高濃度的微生物量（liàng），處（chù）理裝置容積負荷高，占地麵積大（dà）大節省；該工藝流程簡單、結構緊湊、占地麵積省（shěng），不受設置場所限製，適（shì）合（hé）於任何場合，可（kě）做成地麵（miàn）式、半（bàn）地下式和地下（xià）式。
（4）可去除氨氮（dàn）及難（nán）降解有機物。由於微生物被完全截流在生物反應器（qì）內，從而有（yǒu）利於增殖緩（huǎn）慢的微生物如（rú）硝化細菌的截留生長，係統硝化效（xiào）率得以提高。同（tóng）時，可增長（zhǎng）一些難降解的有機物在係統中的水力停留時間，有利於難降解有機物降解效率的提高。
（5）操作管（guǎn）理方便，易於實現自動控製。該工（gōng）藝實現了水力停留（liú）時間( HRT )與汙泥停留時（shí）間( SRT )的完全分離，運行控製更加靈活穩（wěn）定，是汙水（shuǐ）處理中容易實現裝備化的（de）新技術，可實現微機自動控製，從而使操作管理更為方便。
（6）易於從傳統工藝進行改造。該工藝可以作為傳統汙水處理（lǐ）工藝的深度處理單元，在城市二級（jí）汙水處理廠出水深度處理(從而實現城市汙水的大量回用)等領域有著廣闊的應用前景。
（4）MBR技術的優缺點
由於膜生物反應器用膜組件代替了傳統活性汙泥工藝中的二沉池，所以可以進行高效的固液分離，因此它具有傳統工藝無法（fǎ）比（bǐ）擬的優點：
（a） 運行正常 （b） 汙（wū）泥膨脹
①出（chū）水水質（zhì）優良、穩定。
出水優於國家一級A標（biāo）準，部分指標達到地表水IV類，在景觀環境用水、城（chéng）市雜用水、工（gōng）業用水（shuǐ）等領域可直接回用。高效的固液分離（lí）將（jiāng）廢水中的懸浮物質、膠體物質、生物單元流失的（de）微生物菌群與已淨化的水分開，不須經三（sān）級處理即直接可回（huí）用，具有較高的水質安全性。
②工藝流程短，占地麵積小；容積負荷高，進一步減少占地。
由於（yú）膜的高效分離作用，不必單獨設立沉澱、過濾等（děng）固液分離池。處理單元內生（shēng）物量可維持在高濃度，使容積負荷大大提（tí）高（gāo），同時膜分離的高效性，使處（chù）理（lǐ）單元水力（lì）停留（liú）時間大（dà）大（dà）縮短。
③汙泥齡長（zhǎng），汙泥排放少，二次汙染小。
汙水（shuǐ）處理過程中將產生剩餘汙泥，這些汙泥須（xū）經處（chù）理後才能（néng）運出戒毒所，並進行最終（zhōng）處置（zhì）。剩（shèng）餘（yú）汙泥的產生量將影響汙水廠內汙泥處理係統的規模和（hé）投資，以及汙泥的最終處置費用。現在，剩餘汙（wū）泥的有效處置（zhì）是目前全世界的（de）一個難題，而剩餘汙泥量的減少（shǎo）將會在一定程度上緩解這一難（nán）題。MBR膜反應器（qì）在高容積（jī）負荷、低汙泥負荷、長（zhǎng）泥齡條件下運行，剩餘汙泥排放量約為傳統方法的50％，減少了汙泥處（chù）理費用。
④對水質的變化適應力強（qiáng），係統抗衝擊性強。
防止各種（zhǒng）微生物菌群的（de）流失，有利於生長速（sù）度緩慢的細菌（硝化細菌等）的生長，使一（yī）些大分（fèn）子難降解有機（jī）物的停留時間變長，有利於它們的分解，從而係統中各種代謝過程順利進行。
⑤生物脫氮效果好。
SRT與HRT完全分（fèn）離，有利（lì）於（yú）增殖緩慢的硝化細菌的截留、生（shēng）長和繁殖，係統硝化效率高；MLSS濃度高，反硝化基質（zhì）利（lì）用（yòng）速率高。
⑥自動化程度高，管理簡單。
MBR由於采用（yòng）膜技術，大大縮短了工藝（yì）的流程和（hé）通過先進的電腦控製技術（shù），使設備高度集成（chéng）化、智能化（huà），是目前為止，國內自動化程度（dù）最高（gāo）的（de）中水回用設備。
MBR技術也存在一定不足：
①膜造價高、使用壽（shòu）命短（duǎn），使MBR的（de）基建投資高於傳統（tǒng）二級生物處理工藝。
②膜吹掃增加了鼓風氣量，使得整（zhěng）個工程運行費用較高。
綜上所（suǒ）述，MBR技術在汙水處理領域已經日趨成（chéng）熟，其所具備的（de）優勢是其他任何活性汙泥法技術無法替代的，然而，根據現有MBR工藝技術存在的諸（zhū）多缺（quē）點，目前國（guó）內已經出現了可以克服上述MBR工藝技術部分關鍵性缺陷的（de）膜組件，該產品的出現將顛覆MBR膜組件（jiàn）的傳統運行模式，該技術可以根據現有汙水處理構築物的相對高差來實現重力產（chǎn）水，這對於具有一定規（guī）模的汙（wū）水處理（lǐ）廠而言，特別是改造項目而言，既可以沿用原有土建構築物池體，另外在設備方麵（miàn）也無需額外選（xuǎn）配，這對於眾多新建汙水處理項（xiàng）目和改擴（kuò）建項目提（tí）供了一種非（fēi）常便捷、可靠的解決路徑（jìng）。
表5-2 主要汙水（shuǐ）處理工藝比較
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工藝 |
優點 |
缺點 |
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氧（yǎng）化溝法 |
（1）能處理不易降解的有機物（wù），汙泥生成少； （2）處理效（xiào）果好，有較穩定的（de）脫氮除磷功能； （3）有抗衝擊負荷的（de）能力； （4）技術先進成熟，管（guǎn）理維護較簡單； （5）國內工程實例多，容易獲得工程管理（lǐ）經（jīng）驗。 |
（1）處理構築物多，基建（jiàn）投資高； （2）回流汙泥溶解（jiě）氧較高，對除（chú）磷有一定的影響； （3）容積及設備利用率不高（gāo）； （4）運行（háng）穩定性（xìng）差，分離效果不夠（gòu）理想（xiǎng）。 |
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A/O法 |
（1）曝氣（qì）池的體積較小，基建費用相應降低； （2）汙泥不易膨脹（zhàng），有一定的脫氮除磷效果； （3）抗衝擊負荷的能力強。 |
（1）構築物較多； （2）汙泥產生量較多。 |
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SBR法及改進工藝CASS、ICEAS |
（1）抗衝擊負荷能力強； （2）不需要設置專門的二沉池，構築物少； （3）占地麵積（jī）小； |
（1）容積及設備利用率低，一般少於50%； （2）操（cāo）作管理、維護較複雜； （3）自控程度高，對工人（rén）素質要求較高； （4）脫氮除磷功（gōng）能一般。 |
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MBR法 |
（1）抗衝（chōng）擊負荷（hé）能力強，出水水質優質、穩定，有效去除SS和病原（yuán）體； （2）占地麵積（jī）小； （3）剩餘汙（wū）泥產量低甚（shèn）至無。 |
（1）氣水比（bǐ）高，膜需進行反洗、定期清洗； （2）一次性（xìng）建設投資高（gāo）； （3）運行維護成本高。 |
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A2/O法（fǎ） |
（1）基建費用低，有良好的脫氮（dàn）除磷功能； （2）技術先進成熟，運行穩（wěn）妥可靠； （3）管理維護簡單，運行費用低； （4）具有提高對難降解生物有（yǒu）機物（wù）去除效果，運轉效果（guǒ）穩定。 |
（1）構築物較多； （2）需增加內回流係統（tǒng）。 |
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傳統活性汙泥（ní）法（fǎ） |
（1）工藝相對成熟、積累運行經驗（yàn）多、運（yùn）行穩定； （2）管理簡單，自動化要求不高。
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（1）需氧與供氧大，池首端（duān）供氧不足，池（chí）末端供氧（yǎng）大於需氧，造成浪費； （2）傳統活性汙泥法曝氣池停留時間（jiān）較長，曝氣池容積大、占地（dì）麵積大、基建費用高； （3）脫氧除磷效率低，通（tōng）常隻有10%～30%。 |
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接（jiē）觸氧化法 |
（1）單位麵積的處理負荷高； （2）對有（yǒu）機汙染物的降解效率和難降解汙（wū）染物的去除率高； （3）對水質、水量變動有較強的適應性，耐衝擊負荷力增強； （4）易於維護，運行管理方便，耗能低。
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（1）環境溫（wēn）度的要求較（jiào）高（gāo），氣溫過高或過低都（dōu）會影響生物膜的活性，引起生物膜的壞死和脫落； （2）投資（zī）費用大。 |
根據以上分析可以看出，在眾多處理工藝中（zhōng），各類工藝均有優缺點。氧化溝（gōu）法基建投資高，較為適合大型汙水處理廠。同時分離效果不夠（gòu）理（lǐ）想，管理複雜；對A/O法而言，同樣構（gòu）築物較多，汙泥產生量大；SBR及其（qí）改良工藝雖然構築物少、占地麵積小，但是其脫氮除磷效果一（yī）般，管理操作較為複雜；生（shēng）物膜法對環境溫度要求較高，溫度過高或過低均會對出水水質產生影響；MBR法維護管理複雜，膜組件使用壽命一般3-5年，更換費用高；A2/O法具有良（liáng）好的脫（tuō）氮除磷功能，基建費用低，管理維護簡單，運行費用低。綜上所述，本工程推薦采用A2/O工藝。
根據國內已建類似汙水（shuǐ）廠（chǎng）實際（jì）運行經驗，在正常運轉（zhuǎn）情況下，二沉池出水CODcr降到50mg/L以下、TP達（dá）到0.5mg/L、SS值（zhí）達到10mg/L很難實現，因此，必須通過深度處理（lǐ）工程措施進一步去除（chú）CODCr、SS、TP等指標，確保出水水質達標。
深度處理的工藝流程，視處理目的（de）和（hé）要求的不同，可以（yǐ）是以下（xià）工藝的組合：混（hún）凝沉澱、過濾、活性炭吸附、臭氧氧化（huà）、離子交換、電滲析、反滲（shèn）透等等。
（1）混凝沉澱
① 混凝沉澱工藝在城市汙水深度處理中主要起以下作用：
② 進（jìn）一步去除懸浮物、BOD5及CODcr。
③ 除磷。因汙水中的磷酸鹽（yán）大部為可溶性，一（yī）級處理（lǐ）去除量很少，一般的二級處理（lǐ）也（yě）隻能去（qù）除20～40%左右，強化二級處理（lǐ）則可大（dà）幅度提高除磷率至60%～75%。混凝沉澱（diàn）能除磷90～95%，是最有效的除（chú）磷方（fāng）法（fǎ）。
④ 還能去除（chú）汙水中的乳化油和其他（tā）工業水汙染物。
（2）過濾
過濾在深度處理（lǐ）中的作用是：
① 去除生物過程和化學澄清中未能沉降的顆粒和膠狀物質；
② 增加以下（xià）指標的去除效率（lǜ）：懸浮固體、濁（zhuó）度、磷、BOD5、CODcr、重金屬、細菌、病毒和其它物質；
③ 由於去（qù）除了懸浮物和其它幹擾物質，因而可增進消毒效率，並（bìng）降低（dī）消毒劑用量。
（3）活性炭吸（xī）附
活性炭在城市汙水深度處理（lǐ）中的作用，主（zhǔ）要是去除生物法所不能去除的某些溶解性有機物。活性炭還能（néng）去除痕量重金屬。
汙水廠二級（jí）處理（lǐ）出水再進行深度處理的去除對象及采（cǎi）用的主要處理方（fāng）法詳見表5-3。
表5-3 汙（wū）水廠深度（dù）處理去除對象和所采用（yòng）的（de）處理技術
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去除對象 |
有關指標 |
采用（yòng）的主要處理（lǐ）技術 |
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有機物（wù） |
懸浮狀態 |
SS、VSS |
過濾、混凝沉澱 |
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溶（róng）解狀態 |
BOD5、CODcr 、TOC、TOD |
混（hún）凝沉（chén）澱、活性炭吸附、臭氧氧化 |
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植物（wù）性營養（yǎng）鹽類 |
氮 |
T-N、T-N、NH3-N、 NO2-N NO3-N |
吹脫、折（shé）點氯化、生物脫氮 |
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生物脫氮 |
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磷 |
PO4-P、TP |
金屬鹽混凝沉澱、石灰混凝沉澱、晶析法、生物除磷 |
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微量成份 |
溶解性無機物、無機（jī）鹽類（lèi） |
電導度、Na、Ca、Cl離子（zǐ） |
反滲透、電滲析、離子交換 |
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微生物 |
細菌、病毒 |
臭（chòu）氧氧化、消毒（氯氣、次氯酸鈉、紫外線） |
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汙水中存在的含磷物（wù）質基本上都是不同形式的磷酸鹽（簡稱磷或總磷（lín），用P或TP表示）。按化學（xué）特（tè）性（xìng）（酸性水解和消化）則可進（jìn）一步分成正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和（hé）有機磷酸鹽，分（fèn）別簡稱正磷、聚磷和有機磷。
磷的去除有化學除磷生物（wù）除（chú）磷兩種工藝，生物除磷是一種相對經濟的除磷方法，汙水生物（wù）除（chú）磷就是利用（yòng）聚磷菌的超量吸磷現象，即聚磷菌吸收的磷量超過微生物正常生長所需要的磷量，在傳統生物處理係統中采用排除過量（liàng）吸磷的剩餘汙泥來實（shí）現汙水處理係統磷的去除。因汙水（shuǐ）中的磷酸鹽大部為可溶性，一級（jí）處理（lǐ）去（qù）除量很少，一（yī）般的二級處理也隻能去除20～40%左右（yòu），強化二級處理則可大幅度提高除磷率至60%～75%。混凝沉澱能除磷90～95%，是（shì）最有效的除磷方法。
常規（guī）生物處理工藝無法滿足本工程TP去除率要求（出水（shuǐ）TP≤0.5mg/L），需采用化學除磷方式。化學除（chú）磷是通過化學沉析過（guò）程完成的，化學沉（chén）析是指通過向（xiàng）汙水中投加（jiā）無機金（jīn）屬（shǔ）鹽藥劑，其與汙水中溶解性的鹽類（lèi），如（rú）磷（lín）酸鹽混合（hé）後，形成顆粒狀、非溶解性的物（wù）質，投加化學藥劑後（hòu），汙水中進行的不（bú）僅僅（jǐn）是沉析反應，同時還進行著化學絮（xù）凝反應。在汙（wū）水淨化工藝中，絮凝和（hé）沉析都是極（jí）為重要的，但絮凝是用（yòng）於改善沉澱池的沉澱（diàn）效果，而沉析則用於汙水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工藝實現相的轉換，則當向汙水中投加了溶解性的金屬鹽藥劑後，一方麵溶解性的磷轉換成為非溶解性的磷酸金屬鹽（yán），也會同時產生非溶解性的氫氧化物(取決於PH值)。另一方麵，隨著沉析物（wù）的增加及較小的非溶（róng）解性固體物聚積成較大的非溶解性固體（tǐ）物（wù），使穩定的膠體脫穩，通過速度梯度或擴散過程使脫（tuō）穩（wěn）的膠體（tǐ）互相接（jiē）觸生成絮凝體。最後通過固-液分離步驟，得到淨化的汙水和固一液濃縮物(化學汙泥)，達到化學除磷的（de）目的（de）。
簡言之，化學除（chú）磷主要是向汙水中投加藥劑，使藥劑與水中（zhōng）溶解（jiě）性磷酸鹽形成不溶性磷酸鹽沉澱物，然後通過固液分（fèn）離將磷從汙水中去除。固液分離（lí）可單獨進行，也可與初沉汙泥和二沉汙泥的排入相結合。
本工程設計進水（shuǐ）水質中TP濃度為5mg/l，設（shè）計出水中TP濃度為0.5mg/l，因此本工程需要增（zēng）加化學除磷工藝，作為出（chū）水中磷不達標情況下的保障措施。
化學除磷基本上都與生物處理工藝（yì）相結合。生物處理工藝與化學處理工藝的先後位置，對化學除磷效果有重要的影響，其排列（liè）順（shùn）序有以下三（sān）種。
（1）預沉澱除磷-在初沉池前投加化學藥劑，通過排除初沉池的汙（wū）泥達到
除磷（lín）的目的。
（2）同時沉澱除磷-在曝氣池前、曝氣池內（nèi）或曝（pù）氣池後投加化學藥劑（jì），通
過排除二沉池的（de）剩餘（yú）汙泥除磷。
（3）後沉澱（diàn）除磷-在二沉池後投加化學藥劑，需另建化學混合、絮凝（níng）及汙泥分離設施（化學處理沉澱池）。
化學預沉澱除磷在初沉池前投加化學藥劑（jì），沉澱物排除（chú）在初沉池中，由於化學（xué）反應為綜合反應，加藥量大量增加，從而導致汙泥量大（dà）幅（fú）度增加，同時去除了汙水（shuǐ）中較多的有機物，對脫氮不（bú）利，所（suǒ）以一（yī）般不（bú）予推薦。二沉後化學除磷需要增加後續反（fǎn）應池和三級沉澱（diàn）（過濾）池，投資明顯增加，工藝過程複雜，也不予推薦。同（tóng）時沉澱除磷方案可以利用MBR池靜置狀態作為沉澱區，不（bú）需要增加額外的構築物，不但可以（yǐ）保證充分的混合和足夠的混凝劑水解絮凝時間（jiān），同時（shí）有利於維持較高的汙泥濃度，有利於生物合成的高效穩定進（jìn）行，最適合於生物除磷工藝的化學強化除磷處理。因此本工程擬采用同時沉澱除磷方法（fǎ）。
通過前麵章節的論述可以知道，去除SS最有效的方（fāng）法就是過濾。濾池的種類根據其結構、運行方式、濾料等的（de）不同，可（kě）以分為許多種。根據南華縣汙水處理廠的出水水質要求，適合本工程的過濾濾池主要有活（huó）性砂濾池、高效纖維濾池、轉盤過濾器，V砂濾池（chí），以下就這四種濾池進行簡單介紹。
活性砂過濾器是一種集混凝、澄清、過濾為一體的高效過濾器，它不需停機反衝洗；采用單級濾料，無需級配，沒（méi）有（yǒu）水力分布不均和初濾液等問題；不需要反衝洗水泵及其停機切換用電動、氣動（dòng）閥門（mén）；無需單設混凝、澄清池，無需混（hún）凝（níng）、澄清用機械（xiè）設備（bèi）。因此占地麵積更緊湊，運行費用更經濟（jì）。活性砂工作原理如下圖所示：
圖5-7 活（huó）性砂濾罐示意圖
原水通過（guò）進（jìn）水管進入過濾器內部，並經布水器均勻分配後向上逆流通（tōng）過濾料層並外排。在此過（guò）程中，原水被過濾，水中的汙染物含量降低；同（tóng）時砂濾料中汙染物的含量增（zēng）加，並且下層濾料層的汙染物含量（liàng）高於上層濾料。位於（yú）過濾器中（zhōng）央的空氣提升泵在空壓機的作用（yòng）下將底層的砂濾料提至過濾器頂部的洗沙器中清洗。濾砂清洗後返回濾床，同時將清洗所產（chǎn）生的汙染物外排。
由於砂濾料（liào）在過濾器（qì）中呈自上而下的運動（dòng）狀態（tài），對原水起攪拌作用，因此攪拌絮凝作用可在過濾器內完成。過濾器內濾料清潔及時，可承受較高的進水汙染物濃（nóng）度，最（zuì）大SS瞬時濃度可達（dá）400mg/L。活（huó）性砂過（guò）濾器特殊的內部結構及其（qí）自身特點，可使得混凝、澄清、過濾在同一個池體內可全部完（wán）成。
綜上所述，活性砂過濾器具有以下（xià）特點：
① 效率高，24小時連續工作，不需停機反衝洗，不需反衝洗閥門（mén）和備用過濾（lǜ）器。
② 運行費（fèi）用低，不需高揚程大流量（liàng）的反衝洗泵，而且可采用TIS、LIS等方式的間（jiān）歇洗沙方式，進一步降低運行費（fèi）用。
③ 維護費用低，活性砂過濾器在運行（háng）過程當中除砂濾料外沒有任何轉動部件，故（gù）障率低（dī），維護費用省（shěng）。
④ 水頭（tóu）損失小，由於采用了單層（céng）濾料且濾（lǜ）料清潔及時，因此活性砂過（guò）濾（lǜ）器水頭（tóu）損失較小，約0.5m。
⑤ 活性砂過濾器采用單元操作方式，可根據水量（liàng）變化靈（líng）活增加或刪減過濾器數量，易於改擴建。
目前市場上的纖維濾池濾料有三類，分別為彗星（xīng）纖維球、均質纖維球和纖維束，下麵以（yǐ）纖（xiān）維束濾料為例介紹其特點。
高效纖維濾池采用經特殊處（chù）理的纖（xiān）維束濾料，並且（qiě）濾料通過纖維密度調節裝置來（lái）實現過濾（lǜ）時密實（shí），反洗（xǐ）時放鬆（sōng）狀態。纖維濾池運（yùn）行時形成濾料孔隙率沿水流方向由大（dà）到小的深層過濾（lǜ）效果。所以纖維束濾料截（jié）汙容量高，深（shēn）層過濾效果好，它具有以下特點：
① 過濾效率高：進水SS小於（yú）30mg/L時，出水SS可小於10mg/L；
② 過濾速（sù）度快：流速可達20m/h以（yǐ）上；
③ 截汙容量大：10-20kg/ m3濾料；
④ 濾料容易清洗：采用水氣洗方式，清洗時濾料處於放鬆狀態，清洗徹底；
⑤ 不需要更換濾（lǜ）料：濾料過濾性能不衰減，使用壽命大於10年；
⑥ 占地麵積小：製取相同水量，占地僅為傳統砂（shā）濾池的1/3-1/2；
⑦ 自耗水量（liàng）低：僅為周期製水量的1-3%；
⑧ 噸水運行費用低：雖增加（jiā）了反洗風（fēng）量，但運行周期長，運行費用低於砂濾池；
高效纖維濾池工作原理
高效纖維濾池為充分發揮纖維束的特長，在（zài）濾池內（nèi）設纖維（wéi）密度調節裝置，通過纖維密度調節裝置來實現纖維過濾（lǜ）時密實、反（fǎn）洗時放鬆狀態。濾池運行（háng）時形成的濾料孔隙率沿水流方（fāng）向（xiàng）由大到小，從而達到深層過濾效果。其工作原理（lǐ）如下圖。
圖5-7 微絮凝高效纖維普通快（kuài）濾池示意圖
濾（lǜ）池閑置期，纖維束濾料在自身重力和（hé）可上下（xià）活動的牽拉板壓（yā）力作用下，處於壓實狀態。運行初期，打開（kāi）進水（shuǐ）閥（fá）①和清水閥②，原水首先從進水閥進入（rù）配水渠，然後沿配水槽跌落至牽拉板經纖維濾料過濾後由濾池底部的清水管引至清水池。在牽（qiān）拉（lā）板上有許多浮球閥，可起到單向均（jun1）勻配水作用。隨著運行時間的延長，纖維束濾料截留雜質越來越多，濾層阻力不斷增大，濾池水位逐漸上升，當（dāng）濾（lǜ）池水（shuǐ）位上升到一定高度後，濾池過濾效果明顯下降，此（cǐ）時需對濾池進行反衝洗。反（fǎn）衝洗時（shí），關閉進水閥①和清水閥②，開反衝洗水泵和濾池底部（bù）的反衝洗水閥，反洗水逆流而上，帶動牽拉板上升，當牽拉板升至一定高度後，開鼓風機，待風機工作穩定後，打開進氣閥④反衝洗水排水閥（fá）門⑤，對濾（lǜ）料進行氣（qì）、水反衝，5～8min後，關閉進氣閥④和鼓風機，僅對濾料進行水反衝，2～4min後，衝洗結束，關閉衝洗水泵、反衝洗水閥③和反（fǎn）衝洗水排水閥門⑤，打開原水進水閥和清水閥，濾池進入下一周期的工作。
反衝洗時，高效纖維（wéi）濾池在空氣和反洗水的共同作用下，牽拉板會沿導杆上升，被壓實的纖（xiān）維束濾料（liào）處於膨化狀態。當牽拉板升至最大高度後（hòu），反洗下來的泥水和空氣（qì）沿導軌擠出牽拉板，進排水槽（進水時為配水槽），由反衝洗水排水閥門將反衝洗水排走。
（3）轉（zhuǎn）盤（pán）過濾器
轉盤過濾設備目前主要分（fèn）兩（liǎng）類，一類為“內進水轉盤（pán）過濾設備”，汙水從內往外流，即汙水由（yóu）中心管流入，通過濾盤過濾後流入濾（lǜ）池（chí）池體內；另一類為“外進水轉盤（pán）過（guò）濾設備”，汙水由外向內流，即汙（wū）水（shuǐ）先流（liú）入濾池池體，通過濾盤過濾後流入中心管出流。
“內進水”過濾設備是按照轉鼓過濾方式進行工作，機械是由（yóu）一係列水平安裝並可旋轉的過濾轉盤（pán）構成，轉盤安裝在（zài）中央管軸之上，正常運行時，浸泡（pào）體積為40％，反洗時最大水浸泡體（tǐ）積可達60%，濾布的形式主要有不鏽鋼和聚酯絲網兩種，汙水從（cóng）內向外穿流過濾（lǜ），然後過濾液體從機械的端部流出，過濾其間，轉盤（pán）開始處於靜止狀態，在重力（lì）作用之下固體物質沉積在篩網（wǎng）之上，隨（suí）著過濾時間（jiān）的延長，篩網（wǎng）表麵逐漸被固體物質所覆蓋。這一現象會導（dǎo）致壓力差上升，在到達預先設置（zhì）的最大壓力差時，轉盤開始緩慢旋轉，衝洗棒按一定節奏對過濾麵上沉積固體（tǐ）物質進行清理，通過一水泵（bèng），將過濾處理後的水向噴頭提供衝洗水，衝洗射流溶解固體物質，通（tōng）過組件之下安裝的泥漿料鬥（dòu）將反衝洗水（shuǐ）排出箱體，在清理過程時（shí），汙水過濾過程不會中斷。為（wéi）將濾盤衝洗幹淨，反衝洗泵揚程較高，一般（bān）為60～70m。
“外進水”過（guò）濾設備（bèi）在過濾操作中（zhōng），水（shuǐ）進入主水箱並通過濾布進入中央集水管中,隨著固體物在濾布表麵及內部的不斷積累，流動阻力或（huò）水頭損失隨之增加。當通過濾布的水頭（tóu）損失增加並達到（dào）預先設定水位時，轉盤需要進行反（fǎn）洗。反洗（xǐ）開始（shǐ）後，轉（zhuǎn）盤保持在浸沒狀態，並以一定的速度轉動，設於轉盤兩側與排泥（ní）泵相連的真（zhēn）空吸入裝置將濾後水從其集水（shuǐ）管內抽（chōu）出，並（bìng）使之通過濾布進入（rù）真空裝置，而轉盤不停旋轉（zhuǎn），通過這種逆向流動可去除截留於濾（lǜ）布表麵及內部的顆（kē）粒。另外，過濾轉盤下（xià）設有鬥（dòu）形池底，有利於池底汙泥的收（shōu）集。隻需根據進水水質調整排泥周期，啟動排泥泵通過（guò）池底排泥管將汙（wū）泥排出。
通過對這（zhè）兩種轉盤過濾（lǜ）設備（bèi）應用調研，本工程擬選用“外進水”轉盤過（guò）濾器（又稱濾布（bù）濾池）作為優選方案進（jìn）行比較。
濾布濾（lǜ）池結構如下圖所示。
圖5-8 濾布濾池結構圖
汙（wū）水（shuǐ）重力流或壓力流進入濾池，濾（lǜ）池中設有擋板消能設施。汙水通（tōng）過濾布過（guò）濾（lǜ），過（guò）濾液通過中空管收集，重力流通過溢流槽排出濾池。過濾中部分汙泥吸附於濾（lǜ）布外側，逐漸形成汙泥層。隨著濾布上汙泥的積（jī）聚，濾布過濾阻力增加，濾池水位逐漸升高。通過測壓裝置可監（jiān）測濾池與出水池之間的水位差。當該水位差到達（dá）反衝洗設定值時，PLC即（jí）可起動反衝洗泵，開始反衝洗過程。過濾期間，濾盤處於靜態，有利於汙泥的池底沉（chén）積。反衝洗期間，濾盤以1轉/分的速度旋（xuán）轉。反衝洗泵利用中空管內的濾後水衝洗濾布，洗除濾（lǜ）布上積聚的汙泥顆粒，並排除反衝（chōng）洗水（shuǐ）。
轉盤濾池（chí）設有鬥形池底，有利於池（chí）底（dǐ）汙泥的收集。汙泥池（chí）底（dǐ）沉積減少了濾布上（shàng）的汙泥（ní）量，可延（yán）長過濾時間，減少反衝洗水量。經過一設定的時間段，PLC起（qǐ）動排泥泵，通過池底排泥管將汙（wū）泥排放至植物處理構築物或回流至汙（wū）水預處理構築物。其中，排泥間隔時間及排泥曆時可予以調整。具體操作（zuò）步驟如下：
① 關閉進水閥門，汙（wū）水進入其它格濾（lǜ）池；
② 開始普（pǔ）通反衝洗，去除濾布外層汙泥；
③ 打開排泥閥，排放汙（wū）泥；
④ 排泥結（jié）束，關閉排泥閥，開始下一階段過濾。
5-4 排泥反洗（xǐ）時間控製
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排泥（ní）間隔時間 |
6h |
|
排（pái）泥曆時 |
30s |
|
反衝洗間隔時（shí）間 |
60min |
|
反衝洗（xǐ）曆時 |
60s |
優點
①設計新穎。
重力運（yùn）行，根據水位差自動反衝洗。反衝洗期間連續過濾，過濾期間濾池維持靜態，濾盤（pán）僅於清洗時旋轉（zhuǎn）。
②占地麵積小。
濾盤垂直中空管設計，使較小（xiǎo）的占地麵積即可保證大的過濾麵積（jī），從而減小（xiǎo）了池容，顯著降低了土建費用。
③自然（rán）沉澱與（yǔ）濾布截留相結合（hé）的SS去除設計。
濾（lǜ）布濾池中自然沉澱下來的汙泥沉積於池底，而非直接吸附於濾料上。池底積泥通過排泥泵周（zhōu）期性排出，減少了濾布積泥量，可延長過濾時間，減（jiǎn）少反衝洗水量。
④反衝洗高效。
濾布僅2-3mm厚，易清（qīng）洗幹淨，因而反衝洗十分有效。
⑤衝洗曆時短（duǎn）。
采用過濾水進行反衝洗，反衝洗速（sù）率為7.7L/s，曆時隻1min。再生水處理站一（yī）般不需設調節池（chí）來貯存、調節反衝洗廢水（shuǐ）的排放。
⑥運行自動化。
過濾過程由計算機控製，可（kě）通過人機界麵調整反衝洗過程、高壓噴洗過程及（jí）排泥過程的間隔時間及過程曆時。
⑦出水水質好。
轉盤濾池出水水（shuǐ）質優於顆（kē）粒濾料濾池。當水力負荷及汙泥負荷遠大於常規砂濾負荷時，轉盤濾池仍能保持較高的去除效率，保證較好的（de）出水水質。
⑧檢修（xiū）量小。
轉盤濾池機械（xiè）設備較少，排泥泵（bèng）及（jí）電機均間隙運行。濾布磨損（sǔn）較小，濾盤易於更換。假若由於某些原因（yīn）造成濾布堵塞，可輕易更（gèng）換（huàn）濾（lǜ）布。相對其它過濾設備而言，若濾（lǜ）料堵（dǔ）塞，則需要很大的清洗工作量。
⑨水頭損失小。
轉盤濾池進出水水頭損（sǔn）失僅0.30～0.40m。
⑩易於安裝。
轉盤濾池可整（zhěng）體裝運。現場連接管配件及電氣設備之後，即可投入使用。而其它過濾設（shè）備則往往需要進行濾（lǜ）料安裝。
（4）V型濾池
砂濾池是（shì）地表水廠中不可缺少的構築物，它是將沉澱池或澄清池出來的水進一步（bù）加以處理，以滿足供水水質要求。根據不同的構造（zào），砂濾（lǜ）池的類（lèi）型有很（hěn）多種，一般有普通快濾池（chí）、雙（shuāng）閥濾池、均粒濾料濾池（chí）、陶粒濾料濾池、虹吸濾（lǜ）池、無（wú）閥濾池、單閥濾池和移動衝洗罩濾池等形式，其中應該最廣的是普（pǔ）通快濾池。近些年來，均粒濾料濾（lǜ）池由於采用氣、水反衝（chōng）洗，效果較好（hǎo），在給水行業的（de）應用也逐漸多（duō）了起來。
帶有表麵掃洗功能的粗砂V形濾池是均粒濾料濾池的一種，該濾池采用石英砂濾料，有（yǒu）效粒徑一般為0.95～1.35mm，不均勻係數小於1.6。濾層厚度0.95m～1.5m，具體厚度根據濾料（liào）粒徑及濾速而定，粗粒徑（jìng）、高濾速時須用較厚的濾層。下圖為衝洗廢水排水槽設在一側的V形濾（lǜ）池結構示意圖。
圖5-9 V砂濾池結構示意圖
濾料粒徑較普通快濾池稍粗，濾（lǜ）速較高。為保證過濾水質，濾層相應（yīng）加厚，濾池截汙量（liàng）大，過濾周期長。氣、水衝洗用水（shuǐ）泵和風機，衝洗時濾層微膨脹，同時利用原水進行濾層表麵的橫（héng）向（xiàng）掃洗。在單（dān）池麵積（jī）較大時，可比單獨用水衝洗的效果好，屬於水位（wèi）恒定下的等速過濾，易於實現自動過濾和衝洗。
濾池反衝洗的時候，先氣衝洗，再氣水衝洗（xǐ），最後水衝洗，同時用原水進行表麵掃（sǎo）洗。空氣反衝洗強度為13～17L/s.m2；氣水衝洗時，空氣強度為13～17L/s.m2，水為3～4.5L/s.m2；最後水反衝洗強度為4～6L/s.m2；濾料表麵掃（sǎo）洗強度為1.4～2.3L/s.m2，原水從（cóng）V形槽底部的一排小孔流向排水槽，在流動過（guò）程中將表麵衝洗水帶入排水槽。
配（pèi）水係統采用濾板上安裝長柄濾頭的方式，數量約55隻/m2。濾層上的水深一般大於1.2m，反衝（chōng）洗時，水位（wèi）下降到排水槽頂，水深隻有0.5m。
濾（lǜ）池衝洗可（kě）人工控製或自動控製。恒定水位可在出水管上安裝虹吸管，通過虹吸管的流量可隨進（jìn）入虹吸（xī）管的空氣量多少而變化，濾池（chí）水位上升時（shí），可自動減少進氣量，因此（cǐ），虹吸管流量增加，濾（lǜ）池水位隨之下降；當濾池水位（wèi）低（dī）時，空氣大量進入虹吸管，於是出水量減小，池內水位隨之上升。另（lìng）外，也可在出水管上安裝蝶閥，控製閥門的開啟（qǐ）度，使濾池保持恒定水位。
然而，汙水處理（lǐ）廠深度段通常處理目的主要是針對出水懸浮物（wù）和（hé）色度的要求來考慮的（de），就該部分的投資成本而（ér）言除會產生土建（jiàn）成本、設備成（chéng）本、設備運行成本以外還存在運維成本等係（xì）列問題，更有甚者（zhě），一旦該深度處理設施出現故障將最終為處理後出水的穩定達標帶來（lái）潛在的風險。鑒於此，本（běn）改造項目中不再考慮單獨建設深度處理設施（shī），該深度處理設施的功能將由（yóu）上述的MBR膜（mó）組件來取（qǔ）代。
根據《汙水處（chù）理站汙染物排放標（biāo）準》(GB18918-2002)的規定，汙水處理出水必須進行消毒處理。
為（wéi）了（le）有（yǒu）效地（dì）保（bǎo）護水域，防止傳染性病原菌對人們的（de）危害（hài），降低水源的總大腸菌群數，一般來說，對汙水處理出水進行消毒是十分（fèn）必要的。
常用的消（xiāo）毒（dú）方法有（yǒu）氯（lǜ）消毒（dú）、ClO2、紫（zǐ）外線、臭氧、熱處理、膜過濾等。
（1）加氯法
加氯法主要是投（tóu）加（jiā）液氯或氯化合物。液氯是迄今為（wéi）止最常用的方（fāng）法，其特點是液氯成本低（dī）、工藝成熟、效果穩定可靠。由於加氯法一般要求不少於30 min的（de）接觸時間，接觸池容積較大；氯氣是劇毒危險品，存儲氯氣的鋼瓶屬高壓容器，有潛在（zài）威脅，需要按（àn）安全規定興建氯庫和加氯間。
（2）氧化法
氧化劑可以作（zuò）為二級處理出水的消毒劑（jì），最常用的是臭氧。臭（chòu）氧消毒是（shì）殺菌徹底可靠，危險性較（jiào）小，對環境基本上無副作（zuò）用，接觸時間比加氯法小。缺（quē）點是基建投資大，運行（háng）成本高。目前，一般隻用於遊泳池水和飲用水的消毒。北美個別（bié）汙水（shuǐ）處理廠采用O3消毒汙水，德國有幾個汙水廠在結合紫外線照（zhào）射法做試驗。
（3）紫（zǐ）外線消毒法
紫外線是近十（shí）多年（nián）來發展得最快的一種方法。在一些國家，紫外線有逐步取代氯消毒、成為汙水處理廠（chǎng）主要消毒方式（shì）的趨勢。
紫外線消毒的（de）基本原理為：紫外（wài）線對微生物的遺傳物質（即DNA）有畸變作（zuò）用，在吸收（shōu）了一定劑量的紫外（wài）線後，DNA的結合鍵斷（duàn）裂，細胞失去活（huó）力，無法進行繁殖（zhí），細菌數量大幅度減少，達到滅菌的目的。因為當紫外線的波長為254 nm時，DNA對紫外線的吸收達到（dào）最大（dà），在這一波長（zhǎng）具有最（zuì）大能（néng）量輸出的低壓水銀弧燈被（bèi）廣泛（fàn）使用，在水量較大時，也使（shǐ）用中壓或高壓水銀弧燈。
紫外線消毒的主要優點是滅（miè）菌效率高，作（zuò）用時間短，危（wēi）險性小，無二次汙染等。並（bìng）且消毒時間短，不（bú）需建造較大的接觸池，隻建消毒渠即（jí）可，占地麵積和（hé）土（tǔ）建費（fèi）用（yòng）大大減少。缺點是設備投資高，燈管壽命短，運（yùn）行費用高，管理維修麻（má）煩，抗懸浮固體幹擾的能力差，對水中SS濃度有嚴格要求。目前在北美，已有1000多套紫（zǐ）外線消毒裝置在運行；在歐（ōu）洲（zhōu），有一些紫外線裝置正在試運行中。
（4）熱處理法
熱（rè）處理法是最徹底的消毒方法，也是最（zuì）昂貴的方法。為保證可靠的滅菌效果，廢水要在（zài）高壓（yā）、100℃以上的條件下加熱一定時（shí）間，排放前又要降低到排放要求的溫度，能耗很高（gāo）。運行方式常為間歇（xiē）運行方式，水量較大時也（yě）采用連續運行方式。一（yī）般都安裝了熱交換器，回收餘熱。目前，該法隻（zhī）用於一些要求高、危險性（xìng）大的廢水。在（zài）德國，熱處理法用於醫院、基（jī）因工程工廠、動物屍體銷毀站的廢水消毒。
（5）膜過濾法
膜過濾法一般以孔（kǒng）徑小於0.1微米的超濾膜，將細菌截留，達到消毒的目的。該法（fǎ）的特點是除（chú）消毒外，還可去除其它雜質，無副（fù）作用，但專門為汙水設計一套（tào）膜過濾裝置，能耗和折舊成本就比其他方法高很多，還（hái）沒有大量推廣。主要用（yòng）於飲用水和特種工業用水的消毒處理，用於廢水消毒的隻有英國和澳大利亞。
表5-6 各種消（xiāo）毒技術的比較
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類 型 |
液 氯 |
臭 氧 |
紫外線照射 |
熱處理 |
膜過濾 |
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應用範圍 |
自來水和各種（zhǒng）廢水 |
飲用水和遊泳池水 |
自來水和經（jīng）二級或三級處（chù）理的廢水 |
醫院（yuàn）、屠（tú）宰場等（děng）含病原菌的汙水 |
飲用水和特種工業用水 |
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應用國家 |
各界各國 |
北（běi）美 |
北美和歐洲 |
德國 |
英國、澳大利亞、德（dé）國 |
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優 點 |
工（gōng）藝成熟、處理效果穩定，設備投資和運行費用低 |
占地，殺（shā）菌（jun1）效率高（gāo），有脫（tuō）色和除臭效果，環境影響（xiǎng）小 |
占地麵（miàn）積小，殺菌效率高，危險性小，無二次汙染 |
殺菌徹底 |
可過（guò）濾其他雜質，無危險性，無（wú）副作用 |
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缺 點（diǎn） |
占地麵積（jī）大，有潛在危險性和二次汙染 |
設備投資大，運行費用高（gāo） |
設備費用高，運行費高，燈管壽命短，受水質（zhì）影（yǐng）響大 |
能耗（hào）大，操作（zuò）複雜 |
效果不穩定，操作（zuò）複（fù）雜，運行費用高 |
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基建 投資 |
中 |
高（gāo） |
高 |
高 |
高 |
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運行費 |
低 |
高（gāo） |
較高 |
高 |
高 |
綜上分（fèn）析，液氯消毒需（xū）要購買液氯儲罐，安全措施要求高；二氧化氯不穩定（dìng），需要現場製備（bèi），因此一次性設備投資較高；臭氧和（hé）紫外線（xiàn）也需要製取設備（bèi），投（tóu）資高，適合（hé）大（dà）型汙水處理廠；次氯酸鈉設備投資較（jiào）低，運行成本便宜，同時消毒效果好。因此，本工程采用次氯（lǜ）酸鈉消毒工藝。
汙水處理（lǐ）過程中大（dà）部分汙染物質轉（zhuǎn）化為汙泥（ní）。生汙泥（ní）含水率高、有機物含量較高，不穩（wěn）定，還含有致病菌和寄生（shēng）蟲（chóng）卵，若（ruò）不妥（tuǒ）善處理和處置，將造成二次汙染。因此，必（bì）須對汙泥進行處理和（hé）處置（zhì）。汙泥處理的目的是：分解有機物，殺滅致病菌和（hé）寄生蟲（chóng）卵，使汙泥穩定化；降低水分，減少汙泥體（tǐ）積，便於運（yùn）輸和處置；盡量利用汙泥中的資源；避免磷的釋放和汙（wū）染。使其（qí）最終實現：
(1) 穩定化：減少有（yǒu）機物，達到穩定化；
(2) 減量化：減少汙泥體積，降低汙泥後續處置費用，達到減量化；
(3) 無害化：減（jiǎn）少汙泥中有害物（wù）質，達到無害化；
(4) 資源（yuán）化：利用汙泥中可用物質，化害為利，達到資源化。
(1) 根據汙水處（chù）理工藝，按其產生的汙泥量、汙泥性（xìng）質，結合自然環境及（jí）處置條件選用符合實際的汙泥處理工藝。
(2) 根（gēn）據汙泥排出（chū）標準（zhǔn），采用合適的脫水方法，脫水（shuǐ）後汙泥含（hán）固率大於20%。
(3) 妥善處置汙水處理過程（chéng）中產生的柵渣、垃圾、沉砂和汙泥，避免二次汙染。
汙水處理過（guò）程中產生的汙泥，有機物含量較高，並且很不穩（wěn）定，易腐化，含有大量（liàng）病菌及寄生蟲，若不（bú）經妥善處理和處置將造成二次汙染，必須進（jìn）行必要的（de）汙泥處理和處置。汙泥處理的目的：
（1）減少有機物，使汙泥穩定化；
（2）減少汙泥體積，降低汙泥後續處置費用；
（3）減少汙泥（ní）中有害物質；
（4）利用汙泥中可用（yòng）物質，化害（hài）為利。
在生物處理過程中，由於微生物的吸附、分解過程會產生一（yī）定量（liàng）的汙（wū）泥，汙泥的成分（fèn）大部（bù）分是（shì）微生物絮體，如果不做任何（hé）處理將會產生不利的影響，因此，汙泥處理的過程就是無害化、減量化、穩定化的過程。目前汙泥處理的方式（shì）有多種。針（zhēn）對不同的處理方法進行比較分析，最終確（què）定合理的處置方式（shì）。
表5-2 汙泥處理方案技術經濟優缺點比較表
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評價項（xiàng）目（mù） |
內容含義 |
中溫消化方案（àn） |
汙泥焚燒（shāo）方案 |
汙泥脫水方案 |
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工程技術可行性 |
技術（shù）適用（yòng）性 |
運用的廣泛性、對汙泥性質的適用程度 |
運用廣泛，適用性較強 |
國內城市（shì）汙水廠尚未運用。對含水率高、無機物（wù）多的汙泥不適用 |
適用於小型工業汙水廠 |
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技術先進性 |
技術水（shuǐ）平的先進性，可靠程度 |
技（jì）術成熟，可靠性高 |
技術先進（jìn），可靠性一般 |
技術成熟、可靠 |
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費用目標 |
基建投（tóu）資 |
工（gōng）程建設一次性投資 |
高 |
高 |
低 |
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運行費用 |
電費 |
高 |
高 |
低 |
|
|
工程實（shí）施 |
施工難易和（hé）進度 |
較容易、施工周期短 |
難、設備（bèi）複雜 |
容易、施工（gōng）周期短 |
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環境評價 |
對外（wài）界影響 |
對大氣的汙染 |
汙染小 |
汙染大 |
汙染小 |
|
汙泥（ní）最終處置（zhì） |
汙泥最終（zhōng）出路解（jiě）決的難（nán）易程度 |
困難 |
較易（yì）、徹底 |
困難 |
|
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能源利用 |
耗能 |
耗電（diàn）、耗燃料 |
較少 |
較多 |
最少 |
|
產能 |
沼氣產生 |
產沼（zhǎo）氣 |
不產沼氣 |
不產沼氣 |
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運行管理條件 |
操作運轉 |
操作運（yùn）轉方便性 |
較方便 |
較難 |
較方便 |
|
維護管理 |
維修工作量 |
較少（shǎo） |
較多 |
最少 |
|
綜上所（suǒ）述，中溫消化方案和汙泥焚燒方案雖然在處置上效果好，但是由於基（jī）建投資較高、運（yùn）行費用高、運行管理難等因素不適合小規模（mó）汙水處理工程，而汙泥脫水（shuǐ）方案（àn）投資低、費（fèi）用省、效果好、管理易。因此本工程采用汙泥脫水消化（huà）方案。將汙泥排入汙泥池進（jìn）行自然沉澱後，定（dìng）期（qī）外運填埋或（huò）農田施肥回用。
（1）土力學標準
當（dāng）汙泥采（cǎi）用填埋方式集（jí）中處置汙泥時，要（yào）求其具有與土壤（rǎng）相近的土力學性質，若是脫（tuō）水後汙泥土力學穩定性（xìng）不夠（gòu），還需要用石灰或（huò）土進（jìn）行調質處置。一般國內目前建議的汙泥在專用填埋場中填（tián）埋的準入條件為：
① 汙泥含固率>40%；
② 汙泥有機物含量<50%；
③ 汙泥滲透係數（shù）>10-4cm/s，以確（què）保汙泥在雨天不會出現明顯（xiǎn）的膨脹。
汙泥可與城市垃圾一起填埋或單一填埋，對於汙泥的填埋在部分發達國家的城鎮（zhèn）垃圾技術規範中有（yǒu）相應的規定值，其中對（duì）汙泥填埋能力規定了兩類重要（yào）參數：
① 強度參數為橫向剪（jiǎn）切強度>25kpa 或單軸壓強>50kp；
② 幹固體中的有機物比例（lì）為灼燒減量<3%（I 類填埋場即惰性廢物（wù）填埋場）或灼燒減量<5%（E 類填埋場即（jí）生活垃圾填埋場）。
（2）環境影響控製標準
對於（yú）汙泥與垃圾混合（hé）填埋可參照國內（nèi）垃圾填埋場的相關控製標準《生活垃圾填埋場汙染控製標準》（GB16889-2008）。而對於汙（wū）泥單獨填埋，可參照國外相關標準。
（1）汙泥品質和施用量控（kòng）製
各國對汙泥農田與綠化利用都做出了相應的規（guī）定，目的是為了避免汙泥的土地施用所造成（chéng）對土壤環（huán）境、動物、植物的負麵影響。汙泥品質（zhì）和施用量控製主要有以（yǐ）下幾項內容：重金屬離子、病原體、營養（yǎng）物質、施用場所、施用量和施用過（guò）程（chéng）中的管理監測。
在我國，目前可參考執行的標準是 1984 年頒布的《農用汙泥汙染物（wù）控製標準》（GB4284-84 ）以及 2002 年頒布的《汙水處理站（zhàn）汙染物排放標準》（GB18918-2002）中的相關規定。
病原體限製參考美國和法國的相應標（biāo）準執行，具體詳見下表。
表5-8 汙泥農用施用（yòng）量（liàng）標準（GB4284-84）
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年最大施用（yòng）量 (t/hm²*a) |
連續年施用年限 (a) |
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30 |
20 |
表 5-9 農用汙泥中汙染物控製標準
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項目（mù） |
最（zuì）高容許含量(mg/kg 幹汙泥) |
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|
在酸性土壤中(pH<6.5) |
在堿性土（tǔ）壤 中(pH>6.5) |
|
|
鎘及（jí）其化合物（以 Cd 計） |
5 |
20 |
|
汞（gǒng）及其化（huà）合物(以 Hg 計) |
5 |
15 |
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鉛及其化合物(以 pb 計（jì）) |
300 |
1000 |
|
砷（shēn）及其化合物(以 As 計) |
75 |
75 |
|
銅及其化合物(以 Cu 計) |
800 |
1500 |
|
鋅及其化合（hé）物(以 Zn 計) |
2000 |
3000 |
|
鎳及其化合物(以 Ni 計) |
100 |
200 |
|
鉻及其化合物(以 Cr 計) |
600 |
1000 |
|
硼 |
150 |
150 |
|
石油類 |
3000 |
3000 |
|
苯並(a) |
3 |
3 |
|
多氯代二苯並（bìng）二惡英/多氯代二苯並呋喃(PCDD/PCDF) |
100 |
100 |
|
可吸附有機鹵化（huà）物（AOX） |
500 |
500 |
|
項目 |
最高容許含量(mg/kg 幹汙泥) |
|
|
在酸性土壤中（zhōng）(pH<6.5) |
在堿（jiǎn）性土壤 中(pH>6.5) |
|
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多氯聯苯（PCB） |
0.2 |
0.2 |
表5-9 美國和法國汙泥施用過程中的（de）病原體（tǐ）限（xiàn）製值
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病原體種類 |
美國 |
法國 |
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糞大腸杆菌 |
<1000CFU/gTS |
- |
|
沙門氏菌 |
<3MPN/4gTS |
<8MPN/10gTS |
|
腸（cháng）道病毒 |
<1MPN/4gTS |
<3MPN/10gTS |
|
寄生（shēng）蟲卵（luǎn） |
<1ova/4gTS |
<3ova/10gTS |
（2）汙泥綠化利用（yòng）標準
汙水汙泥用於綠化（huà）介（jiè）質土的（de）營養指（zhǐ）標可參考（kǎo）相關“園林土壤標準”和大樹種植土（tǔ）標準，重金屬（shǔ）等安（ān）全指標可參（cān）考 GB18918-2002 中的農用標準。
汙泥中重金屬的準入限（xiàn）製、焚燒爐的（de）技術性能指標和汙泥焚燒大氣汙染物的排放限值可參考國外相關標準。
汙泥的建材利用是一個（gè）非常好的資（zī）源化過程，要真正使其進入良性（xìng）循環，在降低汙泥處理處置成本的同時，應能保證建材（cái）本身的產品質（zhì）量，穩（wěn）定消納量，為建材市場所接受。
在磚塊製作上（shàng），可遵循《中華人民共和國國家標準燒結普通磚》（GB5101-2003），其主要衡量指標有抗壓強（qiáng）度、抗折強度、吸水率等。在陶粒製作（zuò）上，可遵循的標準是《超輕陶粒和陶砂》（JC487-92），該標準對密度級別、質量等級、最大粒徑作出了要（yào）求。在水泥製作上（shàng），我國也有相應的標準（zhǔn），即《矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥》（GB175-92）可供（gòng）參考。
目前，國（guó）內尚無汙泥（ní）焚燒灰渣在建材利用中重金屬限製的規範或標準，我國建材中重金屬的（de）控製一（yī）般依據《有（yǒu）色金屬工業固體廢棄物汙染控製標準》（GB5085-85），重金屬浸出率一（yī）般按《有色金屬工業固體浸出毒性試驗方法標（biāo）準》（GB5085-85）進（jìn）行測試。因此，汙泥廢渣中重金屬可依據 GB5085-85 進行測（cè）定，其含量限（xiàn）值可（kě）參（cān）考歐盟標準（zhǔn）。
通常把（bǎ）汙水廠汙泥的穩定和脫（tuō）水（一般脫（tuō）水至含水（shuǐ）率（lǜ）達 75%～80%）稱作汙泥的處理；將汙泥的堆肥、填（tián）埋、幹化和加熱處理及最終利用，稱為汙泥的處置。如果脫水汙泥中有毒、有（yǒu）害物質超過農用標（biāo）準，就要考慮汙泥的衛生填埋、汙泥幹化和汙泥焚燒技術（shù）。
一般工程上研究的汙泥主要為在汙水（shuǐ）處理廠內通過機械脫水處理後含水率在（zài） 80%以下的脫水汙泥。
目前，國內外對汙（wū）泥主要采取以下幾種（zhǒng）處（chù）置方法：
衛生填埋
將脫水汙泥（ní）直接（jiē）運到專用（yòng）垃圾填埋場進行衛生填埋（對（duì）汙泥的（de）含水量有一（yī）定（dìng）要求，需填埋前將汙泥幹化，或與其它物質共同填埋）或將脫水（shuǐ）汙泥進（jìn）行後續處理使得汙泥含固率不小於 35%，抗剪強度>25kN/m2達到與城市生活垃圾混合填（tián）埋要（yào）求後在城市生活垃圾填埋場進行衛生填埋。衛生填（tián）埋方法操作相對簡單，處理費用不高，但是侵占土地嚴重，有滲瀝液排出。目前，一些發達國家汙（wū）泥土地填埋所占比例雖然（rán）仍較大，但近幾年其比例有下降趨勢，這主要是因為（wéi）填埋不能最（zuì）大限度地使汙（wū）泥減量化和資源化。
汙泥焚（fén）燒
以焚燒為核心的處理方法（fǎ）是最徹底的汙泥處理方（fāng）法，它能使有機物全部碳化，殺死（sǐ）病原體，最大程度（dù）地減少汙泥體積。汙泥焚燒產生的焚燒灰具有吸水性、凝固性，因而可（kě）用來改良土壤、築（zhù）路等。但是其處理設施一次性投資大，處理費用昂貴，焚燒（shāo）後會產生二口惡英（yīng）等劇毒物質及汙染（廢氣（qì）、噪聲、震動、熱和輻（fú）射（shè））。從（cóng）國外的情況看，汙泥焚燒投資折（shé）合人民幣 7500～12000 元/（t 幹汙泥），轉及維護費 600～1250 元/（t 幹汙泥），是其他（tā）工（gōng）藝的（de） 2～4倍；同時汙泥焚燒如無（wú）空氣淨化設備，所產生（shēng）的有毒有害物質將造成（chéng）環境汙染。所以焚燒主要適（shì）用於難以（yǐ）資源利用的部分汙泥（ní）。我（wǒ）國（guó）目前的經濟能力還難以采用這（zhè）一處置方式，對於大城市有些因遠離（lí）填埋場而造成運輸費用過高，使用（yòng）焚燒法處置才有一定意義（yì）。我國上海（hǎi）石洞口汙水廠采用了（le）汙泥幹化焚燒係統，目（mù）前正在建設之中。
汙泥（ní）幹化和（hé）熱處理
汙泥幹化能（néng）使汙泥顯著減容，體積可以減（jiǎn）少為（wéi）原來的 1/6~1/5，而（ér）且由於含水率在 10%以下時，微生物活性受到抑（yì）製，產品穩（wěn）定，避免發黴發臭，利於儲藏和運輸。熱幹化工程的高溫滅（miè）菌作用很徹底，幹化（huà）處理後的汙泥產品用途多（duō），既（jì）可做替代能源又可（kě）做土地利（lì）用。熱幹化按加熱方式可分為直接加熱和（hé）間（jiān）接加熱。由於汙（wū）泥幹燥技術處理成本較高，管理較複雜（zá），目（mù）前，在西方（fāng）發達國家（jiā）得到大（dà）量推廣，采用直接加熱最具代表性的是英國的 Bransands，采用間接加熱最具代表性的是（shì）西（xī）班牙的巴塞羅納。在我國的大（dà）連、秦皇島、徐州及天津也開（kāi）展了汙（wū）泥熱幹化生產的研究和運（yùn）用。
汙泥農用
汙泥中（zhōng）重金屬及其（qí）它毒（dú）成分濃（nóng）度一般都較低，且含有 N、P等農作物生長所必需的肥料成分（fèn）。汙泥（ní）農用不但投資少、能耗低、運行費用低，其中有（yǒu）機部分可轉化成（chéng）土壤改良劑成分。汙泥農用具有良好的環境效益和經濟效益，因此被認為最（zuì）具發展潛力的一種處置方式，這（zhè）種汙泥利用方式減少汙泥對（duì）人（rén）類生（shēng）活的潛在威脅，既處置了汙（wū）泥（ní），又（yòu）恢複了生態環境。影響（xiǎng）汙（wū）泥農用（yòng）推（tuī）廣的主要因素是可能引起重金（jīn）屬後汙染（如 Pb、Cd、Cu、Za 等）和難降解有機汙染以及 N、P 的流失對地表水和（hé）地（dì）下（xià）水的汙染。堆肥技術是汙泥農用的主要手段。
堆肥技術是在有控製的條件下（xià），利用微生物對汙（wū）泥中易腐有機物進行生物降（jiàng）解，使之成為具有良好穩定性（xìng）的腐殖（zhí）土狀肥料的工藝過程。適用於高溫堆肥的微生物種類很（hěn）多，主（zhǔ）要有細菌、放線菌、真菌、酵母菌等，它們（men）對不同的化合物分解能力不同。它們在轉換和利用有機物中化學能（néng）的過程中有一部分轉變成熱能，使堆（duī）溫迅速上升，達到 60～70℃。此時，除了易腐有機物繼續分解外，一些較（jiào）難分解的（de）有機物（如纖維素、木質（zhì）素等）也逐漸被分（fèn）解，一般來講堆肥溫度（dù）在60℃以上保持 3 天以上，就能殺死汙泥中的寄生蟲（chóng）卵、病原微生（shēng）物和雜（zá）草種子（zǐ）、達（dá）到無害化的目的。汙泥堆肥具有下述（shù）特（tè）點：
(1) 自（zì）身產生一定的熱量（liàng），並且高（gāo）溫持續時間（jiān）長，不需外加熱源（yuán），即可達到無害化；
(2) 可使纖維素分解，使堆肥物料有了（le）較高程（chéng）度的腐殖化，提高有效養分；
(3) 基建費用低、容易管理、設備簡單；
(4) 產品無味無（wú）臭（chòu）、質地疏鬆、含水率低、相對密度小（xiǎo）、便於（yú）運輸施用和後續加工複合肥。
(5) 然而，汙泥堆肥同時存在一定的限製性的因素或缺點：
(6) 必須（xū）嚴（yán）格控製汙水廠汙泥（ní）的有毒、有害物質及病原微生物達到國家標準；
(7) 一（yī）般來說某（mǒu）塊農田施用汙泥數量有一定限度，當達（dá）到這一限度時，汙泥的農用就應停止一段時間後再繼續進行；
(8) 需要（yào）汙泥運輸的車輛和機械設備；
(9) 需要花費一定精力尋找使用汙泥農業的用戶。
製作建材
（1）製（zhì）磚 台灣一個研究小（xiǎo）組發現，汙泥可壓製成普（pǔ）通的建築用“生態磚”。這種汙泥生態磚是在黏土磚（zhuān）中混入10%汙泥，並在（zài）900℃條件下燒製，可達到最佳效（xiào）果（guǒ）。即使是汙泥比例占30%的（de）生態磚，這種加工（gōng）過程仍可實現。這種（zhǒng）方法不僅處理了汙泥，還在燒製過程將有（yǒu）毒重金屬都封存在汙泥中，也（yě）殺死了所有有害細菌，而且這種磚完全沒有（yǒu）異味。浙江大學理學院環（huán）境與生物地球（qiú）化學研究（jiū）所翁（wēng）煥新教授（shòu）在（zài）通過大量（liàng）實驗（yàn）研究（jiū）獲得各種技術參數的基礎上，利用汙泥資源具有熱值較高和輕質地的特點，成（chéng）功（gōng）地開發出了一種輕質磚。該輕質磚體的放射性指標（biāo）符合《建設材料放射（shè）衛生防護標準》要求，磚體主（zhǔ）要（yào）指標（biāo）達到普通燒結磚的國家標準，具有高抗壓強度、節省能耗10%、質量比同體積的普通磚小，並節省（shěng）黏土資源10%~15%等優點。這樣既實現廢物利用，又減輕（qīng）汙泥處理的負擔，而且為汙泥尋找了新用途。
（2）製水泥 水泥生產中利用的廢物（wù）主要是高（gāo）爐（lú）水渣和粉煤灰，副產品為石膏、爐渣（zhā）煙塵等。近年來日本研究出利用汙水處理產生的（de）脫水汙泥為原料製造水泥技術。這（zhè）種類型水（shuǐ）泥的原材（cái）料中約60%為廢料，水泥的燒成溫度為1000-1200℃，因而燃料耗用量和CO2的排放量也較低。因而，以汙泥為原料生產的（de）水泥叫做“生態水泥”。
本（běn）項目汙水處理站所產生的剩（shèng）餘汙泥經汙泥（ní）池自然沉澱後，用於農田施肥回用。
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