污水处理中各类生物处理法的比较1.1二级生物处理工艺的选择近年来城市污水处理技术发展很快，类别也很多，在生物处理法中，有活性污泥法和生物膜法两大类。

1.1.1活性污泥法应用于城市污水厂的活性污泥法污水处理工艺主要有三个系列：①氧化沟系列；②A2/O系列；③SBR系列。

各个系列不断地发展、改进，形成了目前比较典型的工艺有：CARROUSEL-2000氧化沟工艺、双沟式DE氧化沟工艺、三沟式T型氧化沟工艺、ORBAL氧化沟工艺、A2/O微孔曝气氧化沟工艺、A/O工艺、改良A2/O工艺、UCT工艺、改良UCT工艺、倒置A2/O工艺、CAST工艺、SBR工艺、CASS工艺、MSBR工艺等。

1、氧化沟工艺系列目前在国内外较为流行的氧化沟有：卡罗塞尔氧化沟、奥伯尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟式氧化沟、A/A/O微孔曝气氧化沟。

氧化沟是活性污泥法的一种改进型，具有除磷脱氮功能，其曝气池为封闭的沟渠，废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此氧化沟又名“连续循环曝气法”。

过去由于其曝气装置动力小，使池深及充氧能力受到限制，导致占地面积大，土建费用高，使其推广及运用受到影响。

近十年来由于曝气装置的不断改进、完善及池形的合理设计，弥补了氧化沟过去的缺点。

1）卡罗塞尔氧化沟卡罗塞尔氧化沟是荷兰DHV公司开发的。

该工艺在曝气渠道端部装有低速表面曝气机。

在曝气渠内用隔板分格，构成连续渠道。

表曝机把水流推向曝气区，水流连续经过几个曝气区后经堰口排出。

为了保证沟中流速，曝气渠的几何尺寸和表曝机的设计是至关重要的，DHV公司往往要通过水力模型才能确定工程设计。

最近DHV公司又开发了卡罗塞尔2000型，把厌氧/缺氧/好氧与氧化沟循环式曝气渠巧妙的结合起来，改变了原调节性差，除磷脱氮效果低的缺点，但水力设计更为复杂。

卡鲁塞尔氧化沟的缺点是池深较浅，一般为4.0m，占地面积大，土建费用高。

也有将卡罗塞尔氧化沟池深设计为6m或更深的情况，但需采用潜水推流器提供额外动力。

2）DE型氧化沟和T型氧化沟双沟式（DE型）氧化沟和三沟式（T型）氧化沟是丹麦克鲁格公司开发的。

DE 型氧化沟为双沟组成，氧化沟与二沉池分建，有独立的污泥回流系统，DE型氧化沟可按除磷脱氮（或脱氮）等多种工艺运行。

双沟式氧化沟是由两个容积相同，交替进行的曝气沟组成。

沟内设有转刷和水下搅拌器，实现硝化过程，由于周期性的变换进、出水方向（需启闭进出水堰门）和变换转刷和水下搅拌器的运行状态，因此必须通过计算机控制操作，对自控要求较高。

三沟式氧化沟集曝气沉淀于一体，工艺更为简单。

三沟交替进水，两外沟交替出水，两外沟分别作为曝气或沉淀交替运行，不需设二沉池及污泥回流设备，同DE型氧化沟相同，需要的自动化程度高。

由于这两种氧化沟采用转刷曝气，池深较浅，占地面积大。

双沟式和三沟式由于各沟交替进行，明显的缺点是设备利用率低，三沟式的设备利用率只有58%，设备配置多，使一次性设备投资大。

3）奥伯尔氧化沟奥伯尔氧化沟是氧化沟类型中的重要形式，此法起初是由南非的休斯曼构想，南非国家水研究所研究和发展的，该技术转让给美国的Envirex公司后得到的不断的改进及推广应用。

奥伯尔氧化沟是椭圆型的，通常有三条同心曝气渠道（也有两条或更多条渠道）。

污水通过淹没式进水口从外沟进入，顺序流入下一条渠道，由内沟道排出。

奥伯尔氧化沟具有同时硝化、反硝化的特性，在氧化沟前面增加一座厌氧选择池，便构成了生物除磷脱氮系统。

污水和回流污泥首先进入厌氧选择池，停留时间约1小时，在厌氧池中完成磷的释放，并改善污泥的沉降性，然后混合液进入氧化沟进行硝化、反硝化，实现除磷脱氮。

奥伯尔氧化沟的缺点是池深较浅，一般为4.3m左右，占地面积较大，因该工艺池型为椭圆型，对地块的有效利用较差。

金阳污水处理厂一期工程就是以奥伯尔氧化沟为原型，外增设1条厌氧沟，共4沟，由4条同心环形沟组成。

4）改良型氧化沟针对卡罗塞尔氧化沟池型专利设备需引进，且表面曝气设备充氧效率总体偏低的缺点，近年来把氧化沟的水力模型原理与微孔鼓风曝气结合产生了“微孔曝气氧化沟”，其核心为“厌氧池+缺氧池+氧化沟+鼓风曝气”，如下图所示。

A2/O工艺中好氧池设计为氧化沟的形式，采用水下曝气加推流的方式，既具有A2/O 工艺除磷脱氮的功能，又具有氧化沟循环混合耐冲击负荷的特点，不失为一种优化方式。

氧化沟型式的好氧池具有完全混合生物反应池的特点，由于其强大的环流量，对进入原污水的稀释能力强，因而其对水质水量的冲击负荷适应能力较好；这种池型最大特点是将好氧池的推流设施和曝气设施分开，采用水下曝气供氧，既提供了强有力的推流力，又能维持反应池内高的氧转移效率，也可提高好氧池的水深，避免了氧化沟水深浅、占地大的缺点。

它具有鼓风曝气的优点（氧利用率较高），且设备可国产化，价格及维护费用较低，但同时需设鼓风机房，设备较多。

2、A2/O工艺系列1）传统A2/O工艺A2/O工艺是一种典型的除磷脱氮工艺，其生物反应池由ANAEROBIC（厌氧）、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三段组成，其典型工艺流程见下图，其特点是厌氧、缺氧和好氧三段功能明确，界线分明，可根据进水条件和出水要求，人为地创造和控制三段的时空比例和运转条件，只要碳源充足（TKN/COD≤0.08或BOD/TKN≥4），便可根据需要达到比较高脱氮率。

图8-5 传统A2/O工艺流程图常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧（A1）/缺氧（A2）/好氧（O）的布置形式。

该布置在理论上基于这样一种认识，即：聚磷微生物有效释磷水平的充分与否，对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义，厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷。

传统A2/O工艺存在在以下三个缺点：①由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响；②由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；③由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际只有一少部分经历了完整的放磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于系统除磷是不利的。

2）改良A2/O工艺为了解决A2/O工艺的第一个缺点，即由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响，改良A2/O工艺在厌氧池之前增设缺氧调节池，改良A2/O工艺工艺流程如下图所示。

图8-6 改良A2/O工艺流程图来自二沉池的回流污泥和10%左右的进水进入调节池，停留时间为20～30min，微生物利用约10%进水中有机物去除回流硝态氮，消除硝态氮对厌氧池的不利影响，从而保证厌氧池的稳定性，保证除磷效果。

该工艺简便易行，在厌氧池中分出一格作回流污泥反硝化池即可。

生产性试验结果表明，该工艺的处理效果与改良的UCT相同甚至优于改良UCT，并节省一个回流系统。

3）UCT工艺UCT工艺的流程见图8-7所示，该工艺与A2/O工艺的区别在于，回流污泥首先进入缺氧段，而缺氧段部分出流混合液再回至厌氧段。

通过这样的修正，可以避免因回流污泥中的NO3-N回流至厌氧段，干扰磷的厌氧释放，而降低磷的去除率。

回流污泥带回的NO3-N将在缺氧段中被反硝化。

当入流污水的BOD5/TKN或BOD5/T-P较低时，较适用UCT工艺。

图8-7 UCT工艺流程图4）MUCT工艺MUCT工艺的流程如图8-8所示，该工艺系在UCT工艺的基础上，将缺氧段一分为二，形成二套独立的内回流。

因而，MUCT是UCT的改良工艺。

进行这样的改良，与UCT相比有两个优点：一是克服UCT工艺，不易控制缺氧段的停留时间，二是避免控制不当，DO仍会影响厌氧区。

图8-8 MUCT工艺流程图MUCT缺点主要有：MUCT工艺比传统A2/O工艺多了一级污泥回流，因此系统的复杂程度和自控要求有所提高，耗能有所增加。

设两个单独的缺氧池，一座缺氧池专门用于除去外回流带来的硝酸盐，增加了缺氧池体积。

与A2/O工艺类似，剩余污泥只有一部分经历了完整的放磷、吸磷过程，部分直接经缺氧、好氧后沉淀排出。

与A2/O工艺类似，反硝化在碳源分配上处于不利地位，影响系统的脱氮效果。

5）倒置A2/O工艺为了克服上述各工艺过程的缺点，产生了倒置A2/O工艺，工艺流程见图8-9。

为避免传统A2/O工艺回流硝酸盐对厌氧池放磷的影响，通过吸收改良A2/O工艺优点，将缺氧池置于厌氧池前面，来自二沉池的回流污泥和30～50%的进水，50~150%的混合液回流均进入缺氧段，停留时间为1～3h。

回流污泥和混合液在缺氧池内进行反硝化，去除硝态氧，再进入厌氧段，保证了厌氧池的厌氧状态，强化除磷效果。

由于污泥回流至缺氧段，缺氧段污泥浓度较好氧段高出50%。

单位池容的反硝化速率明显提高，反硝化作用能够得到有效保证。

再根据不同进水水质，不同季节情况下，生物脱氮和生物除磷所需碳源的变化，调节分配至缺氧段和厌氧段的进水比例，反硝化作用能够得到有效保证，系统中的除磷效果也有保证。

图8-9 倒置A2/O工艺流程图分点进水倒置A2/O工艺采用矩形的生物池，设缺氧段、厌氧段及好氧段，用隔墙分开，采用推流式。

缺氧段、厌氧段设置水下搅拌器，好氧段设微孔曝气系统。

为能达到硝化阶段，选择合理的污泥龄。

3、SBR工艺系列1）SBR工艺SBR（Sequencing Batch Reactor）即为序批式活性污泥法。

随着曝气器设备、自控设备的不断更新和技术水平的提高，SBR工艺广泛地被应用，并且在传统的序批式活性污泥法的基础，发展出多种变形工艺，SBR工艺以其构造简单，操作方便，并通过设置生物选择器有效控制污泥膨胀等优点，广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理。

SBR工艺是在一个或多个平行运行、且反应容积可变的池子中，完成生物降解和泥水分离过程。

在这一系统中，活性污泥法按照“进水曝气-沉淀-滗水”阶段交替进行。

在曝气阶段主要完成生物降解过程，沉淀-滗水阶段完成泥水分离和排出处理出水过程。

因此，SBR系统无需设置二沉池，可以省去传统活性污泥法中曝气池和二沉池之间的连接管道。

根据活性污泥实际增殖情况，在每一处理循环的最后阶段（滗水阶段）自动排出剩余污泥。

SBR工艺可以深度去除有机物（BOD5，COD），并有相当的脱氮效果和一定的生物除磷效果。

SBR工艺每一操作循环由下列四个阶段组成：进水及曝气、沉淀、撇水。

各个阶段组成一个循环，并不断重复。

循环开始时，由于充水，池子中的水位由某一最低水位开始上升，经过一定时间的曝气和混合后，停止曝气，以使活性污泥进行絮凝并在一个静止的环境中沉淀，在完成沉淀阶段后，由一个移动式滗水器排出已处理的上清液，使水位下降至池子所设定的最低水位。

完成上述操作阶段后，系统进入下一循环过程，重复以上操作。

为保持池子中有一个合适的污泥浓度，需要根据产生的污泥量排出相应的剩余污泥。