导流曝气生物滤池技术（1）
第三章 主要污水处理工艺对比
一、污水处理工艺
污水处理工艺就是对城市生活污水和工业废水的各种经济、合理、科学、行之有效的工艺方法。
1、根据《水污染控制工程》分类
（1）、不溶态污染物的分离技术：
①、重力沉降：沉砂池（平流、竖流、旋流、曝气）、沉淀池（平流、竖流、辐流、斜流）；
②、混凝澄清；
③、浮力浮上法：隔油、气浮；
④、其他：阻力截留、离心力分离法、磁力分离法
（2）、污染物的生物化学转化技术：
①、活性污泥法：SBR、AO、AAO、氧化沟等
②、生物膜法：导流曝气生物滤池、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等
③、厌氧生物处理法：厌氧消化、水解酸化池、UASB等
④、自然条件下的生物处理法：稳定塘、生态系统塘、土地处理法
（3）、污染物的化学转化技术：
①、中和法：酸碱中和
②、化学沉淀法：氢氧化物沉淀、铁氧体沉淀、其他化学沉淀
③、氧化还原法：药剂氧化法、药剂还原法、电化学法
④、化学物理消毒法：臭氧、紫外线、二氧化氯、氯气、次氯酸钠
（4）、溶解态污染物的物理化学分离技术：
①、吸附法
②、离子交换法
③、膜分离法：扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤、纳滤、微滤
④、其他分离方法：吹脱和气提、萃取、蒸发、结晶、冷冻
（5）、常见污水处理方法
①、物理法：物理或机械的分离过程。过滤,沉淀,离心分离,上浮等
②、化学法：加入化学物质与污水中有害物质发生化学反应的转化过程。中和,氧化,还原,分解,混凝,化学沉淀等
③、物理化学法：物理化学的分离过程。气提,吹脱,吸附,萃取,离子交换,电解电渗析,反渗透等④、生物法：微生物在污水中对有机物进行氧化,分解的新陈代谢过程。导流曝气生物滤池、曝气生物滤池, 活性污、泥生物转盘,氧化塘,厌气消化等
（6）、常用处理废水的化学方法
①、混凝
向胶状浑浊液中投加电解质,凝聚水中胶状物质,使之和水分开
混凝剂有硫酸铝,明矾,聚合氯化铝,硫酸亚铁,三氯化铁等
含油废水,染色废水,煤气站废水,洗毛废水等
②、中和
酸碱中和,pH达中性
石灰,石灰石,白云石等中和酸性废水,CO2中和碱性废水
硫酸厂废水用石灰中和,印染废水等
③、氧化还原
投加氧化(或还原)剂,将废水中物质氧化(或还原)为无害物质
氧化剂有空气(O2),漂白粉,氯气,臭氧等
含酚,氰化物,硫铬,汞废水,印染,医院废水等
④、电解
在废水中插入电极板,通电后,废水中带电离子变为中性原子
电源,电极板等
含铬含氰(电镀)废水,毛纺废水
⑤、萃取
将不溶于水的溶剂投入废水中,使废水中的溶质溶于此溶剂中,然后利用溶剂与水的相对密度差,将溶剂分离出来
萃取剂:醋酸丁酯,苯,N—503等设备有脉冲筛板塔,离心萃取机等
含酚废水等
吸附(包含离子交换)
将废水通过固体吸附剂,使废水中溶解的有机或无机物吸附在吸附剂上,通过的废水得到处理
吸附剂有活性炭,煤渣,土壤等
吸附塔,再生装置
染色,颜料废水,还可吸附酚,汞,铬,氰以及除色,臭,味等用于深度处理。
二、污水处理工艺流程
1、传统的污水处理技术与现代污水处理技术的区别
（1）、传统的污水处理技术
传统的污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。
（2）、现代污水处理技术
现代污水处理技术导流曝气生物滤池是在传统的曝气生物滤池的基础上，充分借鉴下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、SBR法、AB法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、无泵污泥回流法、给水快滤法等10者的设计手法和二级或三级污水处理工艺的特点而开发研制出来的污水处理新工艺、新技术。
2、污水处理技术特征
（1）、传统的污水处理技术特征
一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。 整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后，经过格栅或者筛滤器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)，初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。
（2）、现代的污水处理技术特征
导流曝气生物滤池充分借鉴了下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、SBR法、AB法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、无泵污泥回流法、给水快滤法等10者的设计手法，集曝气、快速过滤、悬浮物截留、两曝两沉、无泵污泥回流、定期反冲于一体，使污水在U型双锥这一个单元体内，综合实现三级、三区、三相导流、无泵污泥外排及回流处理全过程，是一种典型的高负荷、淹没式、固定化生物床的三相导流，脱氮除磷反应器，处理后的污水优于排放标准，可实现中水回用。
三、工艺技术对比
污水处理的工艺技术较多，目前前市场上流行的主要有：导流曝气生物滤池法（CCB）、曝气生物滤池法（BAF）、活性污泥法、完全混合活性污泥法、SBR法、AB法、A/O法、氧化沟以及生物接触氧化法等多种污水处理工艺和技术，为了说明各种工艺技术的优劣，现将污水处理常用工艺技术比较如下：
|
方 法 |
工 艺 特 征 |
优 点 |
缺 点 |
| 导流曝气生物滤池（CCB） |
采用U型双锥结构，使污水在同一个处理单元内，实现三区、三级、三相导流、沉降分离、无泵污泥回流处理全过程，是一种典型的内循环、复合型、污水处理脱氮除磷反应器，滤池滤料的比表面积是BAF等生物滤池的2倍以上，具有同向流和异相流的双倍功效，生物膜活性是较BAF等生物滤池提高2倍左右，氧利用率是BAF的1.5倍左右，具备下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、给水快滤法、无泵污泥回流法的特点。 |
除具备BAF曝气生物滤池和其它曝气生物滤池优点外，同时在连续运行条件下实现间歇曝气，比SBR间歇曝气方式更科学和省能，导流曝气生物滤池在同一个污水处理单元体内实现两沉两曝，比AB法、A20法接触氧化法等污水处理工艺技术更显科学合理，导流曝气生物滤池具备高效的脱氮除磷效果，同时投资省、运行费用低，占地面积小，污水处理后达到中水回用。 | 主要缺点： 需要定期进行反冲洗。 |
|
BAF工艺 |
滤料比表面积大，生物膜活性高；气水同向流，
滤层阻力小，可得到较高的滤速；抗阻塞能力强，氧利用效率高；独特的反冲洗形式，自动化程度高。 |
（1）具有较高的生物浓度和较高的有机负荷;
（2）工艺简单、出水水质好;（3）抗冲击负荷能力强;（4）氧的传输效率高;（5）易挂膜、启动快;（6）菌群结构合理;（7）自动化程度高;（8）脱氮效果好等优点。 |
主要缺点： 1、BAF法需要定期进行反冲洗。 2、脱氮效果好，但不能自动排泥，除磷效果差。 3、氧的传输效率高，但氧的利用率效低。 |
| 传统活性污泥法 | 原废水从池首端进入池内，回流污泥也同步注入，废水在池内呈推流形式流动至池的末端，经历了第一阶段的吸附和第二阶段代谢的完整过程，活性污泥也经历了对数增长，经衰减增长到池末端的内源呼吸期的完全增长周期。 | 传统活性污泥法系统对污水处理的效果极好，BOD去除率可达90%以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水。 | 1、曝气池容积大，占地面积大，基建费用高； 2、对水质、水量变化的适应能力较低，运行效果易受水质、水量变化的影响； 3、脱氮除磷效果较差。 4、运行费用高、管理难度大，需要几个人管理。 5、中水回用需要另加深度处理设备和设施。 |
| 完全混合活性污泥法 | 污水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内混合液充分混合，可以认为池内混合液是已经处理而未经泥水分离的处理水 | 1、对冲击负荷有较强的适应能力； 2、污水在曝气池内分布均匀，各部位的水质相同，将整个曝气池的工况控制在最佳条件，活性污泥的净化功能得以发挥。 | 1、活性污泥较易产生膨胀现象； 2、曝气池容积大，基建费用高； 3、脱氮除磷效果较差。 4、运行费用高、管理难度大，需要几个人管理。 5、中水回用需要另加深度处理设备和设施。 |
| 氧化沟 | 氧化沟的曝气装置的功能是供氧，使有机污染物、活性污泥、溶解氧充分混合、接触，推动水流以一定的流速循环流动。 | 1、处理效率高，效果稳定，对水温、水质、水量的变动有较强的适应性； 2、污泥龄长，可以存活、繁殖世代时间长、增值速度慢的微生物； 3、污泥产率低，且多已达到稳定，勿需进行消化处理； 4、运行费用较低。 | 1、占地面积大，基建费用较高。 2、运行费用高、管理难度大，需要几个人管理。 3、中水回用需要另加深度处理设备和设施。 |
| AB法 | 未设初沉池，由吸附池和中间沉淀池组成的A段为一级处理系统，B段由曝气池和二次沉淀池组成，A段和B段各自拥有自己独立的回流系统，两段完全分开，由各自独特的微生物群体，处理效果稳定。 | 1、经过A段处理后，废水的可化性有所提高，对B段非常有利，可以大大提高B段的净化功能； 2、经A段处理后，B段承受的负荷为总负荷的30～60%，曝气池的容积可减少40%左右，运行费用降低。 | 1、基建投资高； 2、剩余污泥量大，污泥处理投资较高。 3、运行费用高、管理难度大，需要几个人管理。 4、中水回用需要另加深度处理设备和设施。 |
| A/O法 | 厌氧阶段和好氧氧阶段串联，好氧阶段产生的剩余污泥回流到厌氧池。厌氧池中有一定的污泥停留时间，污泥可以在厌氧阶段部分消化，污泥产率低。 | 1、连续进水、连续出水，运行控制简单，池体容积使用效率高。 2、耐负荷冲击。 3、剩余污泥产量低。 | 1、曝气池容积大，基建费用高； 2、活性污泥较易产生膨胀现象； 3、运行费用高、管理难度大，需要几个人管理。 4、中水回用需要另加深度处理设备和设施。 |
| SBR法 | 间歇式活性污泥法由流入、反应、沉淀、排放和闲置等5个工序组成。5个工序都在同一池中进行。 | 1、在大多数情况下，无需设置调节池、占地面积小； 2、SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生或很少产生剩余污泥； 3、通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱氮和除磷反应。 | 1、对自动化程度要求较高； 2、对管理人员素质要求较高； 3、投资费用较高。 4、运行费用高、管理难度大，需要几个人管理。 5、中水回用需要另加深度处理设备和设施。 |
| 生物接触氧化法 | 在池内设置填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速经填料，填料上长满微生物，污水与生物膜相接触，在生物膜微生物的作用下，污水得以净化。 | 1、对冲击负荷有较强的适应力； 2、污泥产量少，不产生污泥膨胀； 3、勿需污泥回流，易于维护管理； 4、不产生滤池蝇，也不散发臭气； 5、具有一定的脱氮除磷能力。 | 1、投资大、占地面积大、运行费用高。 2、对于进水量在数百吨的污水，接解氧化法是适宜的，但对于处理量更大的污水，会使处理成本上升。 3、布水布气不均。 4、脱氮除磷效果差。 5、管理难度大，需要几个人管理。 |
四、工艺参数对比
|
项目 |
导流曝气 生物滤池（CCB） |
SBR法 |
氧化沟法 |
A2／O法 |
活性 污泥法 |
纯氧 曝气法 |
|
曝气方法 |
鼓风曝气 |
鼓风曝气 |
鼓风曝气 |
鼓风曝气 |
鼓风曝气 |
加入氧气 |
|
溶解氧量（mg／L） |
2.5～4.0 |
0.5～2.5 |
2 |
2 |
2 |
6～10 |
|
气水比 |
（3～5）∶1 |
（5～8）∶1 |
≥15 |
（5～12）∶1 |
（7～15）∶1 |
4∶1 |
|
污泥回流比 |
5～10 |
50～100 |
50～200 |
50～100 |
20～30 |
5～10 |
|
曝气时间h |
1.5～3 |
5～6 |
24～48 |
5～6 |
6～10 |
2～3 |
|
泥龄d |
不受泥龄期限制 |
5～15 |
20～30 |
3～5 |
3～5 |
8～20 |
|
水力停留时间h |
1～2 |
3～5 |
16～36 |
5～8 |
5～10 |
1.5～3 |
|
BOD5容积［kgBOD5／(m3·d)］ |
2～5 |
0.6～1.2 |
0.15～0.4 |
0.5～1.0 |
0.3～0.6 |
1.6～3.3 |
|
污泥产率% |
0.5 |
6 |
6 |
5 |
6 |
0.5 |
|
氧利用率% |
35～40 |
4～8 |
4～8 |
5～10 |
5～15 |
60 |
|
运行方式 |
敞开 |
敞开 |
敞开 |
敞开 |
敞开 |
敞开 |
|
适应环境湿度℃ |
0～50 |
10～40 |
10～40 |
10～40 |
10～40 |
10～40 |
|
单位占地面积（m2／T污水） |
0.2 |
1.7 |
2.4 |
1.8 |
2.0 |
0.28 |
|
达到标准 |
中水回用 |
96一级 |
96一级 |
96一级 |
96一级 |
96一级 |
|
每吨污水工程投资（元） |
1000-1831.8 |
2200 |
2100 |
2600 |
2300 |
2200 |
|
处理成本（元／T污水） |
0.11-0.201 |
0.55 |
0.62 |
0.68 |
0.66 |
1.15 |
五、污水处理各种工艺对比结论
经上述污水处理工艺和技术参数对比分析，导流曝气生物滤池处理后的各项指标优于国标，达到中水回用，不受排向限制，没有升级改造的后顾之忧。同时具有工程投资少、运行费用低、自动化程度高、不需要专人管理等优点。导流曝气生物滤池充分借鉴了下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、给水快滤法、无泵污泥回流法等八者的设计手法，集曝气、快速过滤、悬浮物截留、两曝两沉、无泵污泥回流、定期反冲于一体，使污水在U型双锥这一个单元体内，综合实现三级、三区、三相导流、无泵污泥外排及回流处理全过程，是一种典型的高负荷、淹没式、固定化生物床的三相导流，脱氮除磷反应器，处理后的废水达到国家规定的排放标准，实现中水回用。较其它工艺投资少、运行费用低、占地面积小。
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