污水的二级处理通常可选用生物法、化学法及物理化学法等。从技术经济综合比较，生物法与化学法和物理化学法相比具有处理效率高、运行费用低、效果好、运行稳定、运行经验丰富的等优点。所以无论是工业废水还是生活污水都广泛采用生物方法进行处理。生物法主要分为两大类：活性污泥法和生物膜法。其中，活性污泥法是应用最为广泛的污水处理技术，它具有处理有机废水效果好、去除率高、运行稳定、运转经验丰富、运行费用低等优点，经过实际广泛应用和通过技术上的不断改进，活性污泥法已成为当今污水处理技术的主体。

随着科学技术的进步和活性污泥法污水处理厂实际运行经验的积累，人们对传统生物活性污泥法进行了不断革新，出现了多个改进的新工艺，如氧化沟、AB法、A2/O及A/O法、SBR、CASS、CAST及ICEAS工艺、接触氧化法、MBBR工艺和MBR膜处理工艺等。近年来，随着水体富营养化的加剧，对氮、磷等污染指标的严格控制显得日益重要，脱氮、除磷效果的好坏已成为确定污水处理厂工艺时需要考虑的重要因素之一。曝气池也由单纯的好氧反应工艺发展到包括缺氧反应、甚至厌氧反应在内的复合工艺。利用多种反应单元的结合，不仅可达到脱氮除磷的效果，还可获得节约投资等其它有益的效果。

1.1.1 氧化沟

氧化沟工艺是五十年代初期发展起来的一种污水处理工艺形式，因其结构简单、易于维护管理，得到广泛应用。主要有Passveer单沟型、Carrousel循环折流型、D型双沟式、T型三沟式、Orbal同心圆型等形式。

传统的Passveer单沟型和Carrousel型氧化沟不具备高效脱氮除磷功能，但是在Carrousel氧化沟前增设厌氧池，在沟体内增设缺氧区，形成改良型氧化沟，便具备较好的生物脱氮除磷功能。氧化沟池型具有独特之处，兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液内回流系统。但氧化沟采用机械表面曝气，能耗较高，占地面积较大。

D型氧化沟为双沟交替工作式氧化沟，由池容完全相同的两个氧化沟组成，两沟串联运行，交替地作为曝气池和沉淀池，不单独设中沉池。为了达到脱氮目的，在D型氧化沟的基础上又发展了半交替工作式的DE型氧化沟。该沟设有独立的中沉池和回流污泥系统，两沟交替进行硝化和反硝化。D型氧化沟的主要缺点是曝气设备利用率低、池容利用率低。

T型三沟式氧化沟集缺氧、好氧和沉淀于一体，两条边沟交替进行反应和沉淀，无需单独的中沉池和回流，流程简洁，具有生物脱氮功能。由于无专门的厌氧池，因此，生物除磷效率不高。由于交替运行，总的容积利用率低，约为55%，设备总数量多、利用率低，较适用于生活污水比例较大的城市污水处理。

Orbal氧化沟由多个同心的环形沟渠组成，由外到内分别形成厌氧、缺氧和好氧三个区域，采用转蝶曝气。从内沟（好氧区）到中沟（缺氧区）之间没有回流设施。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免地会带进相当数量的溶解氧，使得除磷效率不高。Orbal氧化沟有机物和氨氮有较高的去除率，具有较好的脱氮功能。Orbal氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态的优点，具有较强的抗冲击负荷能力，有利于难降解有机物的去除，并可减少污泥膨胀现象的发生。

工艺特点

（1）简化了预处理，氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法长，悬浮有机物可与溶解性有机物同时得到较彻底的去除，排出的剩余污泥高度稳定，因此氧化沟可不设初沉池，污泥不需要进行厌氧消化。

（2）占地面积少，因为在流程中省略了初沉池、污泥消化池，有时还省略了污泥回流装置，使污水厂总占地面积不仅没有增大，相反还可缩小。

（3）具有推流式流态的特征，氧化沟具有推流特性，使得溶解氧浓度在沿池长方向形成浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件。通过对系统合理的设计与控制，可以取得较好的脱氮除磷效果。

（4）简化工艺，将氧化沟和二沉池合建为一体式氧化沟，以及近年来发展的交替工作的氧化沟，可不用二沉池，从而使处理流程更为简化。

 

图5-1 氧化沟工艺流程图

1.1.2 传统活性污泥法

活性污泥法工艺是一种应用最广泛的废水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二次沉淀池、曝气系统以及污泥回流系统等组成。

工艺特点

（1）工艺相对成熟、积累运行经验多、运行稳定；有机物去除效率高，BOD₅的去除率通常为90%～95%；曝气池耐冲击负荷能力较低；适用于处理进水水质比较稳定的大型城市污水处理厂。

（2）需氧与供氧大，池首端供氧不足，池末端供氧大于需氧，造成浪费；传统活性污泥法曝气池停留时间较长，曝气池容积大、占地面积大、基建费用高，电耗大；脱氧除磷效率低，通常只有10%～30%。

 

图5-2 传统活性污泥法工艺流程图

1.1.3 A2/O法及A/O法

A2/O法即厌氧-缺氧-好氧活性污泥法。污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，改善污水可生化性并使污水中的有机物、氮和磷得到去除。该工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时间小于其它同类工艺，在厌氧（缺氧）、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，SVI值一般小于100，有利于处理后污水与污泥的分离。可以充分利用硝化液中的硝态氮来氧化有机物，回收了部分硝化反应的需氧量，反硝化反应所产生的碱度可以部分补偿硝化反应消耗的碱度。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长。可利用厌氧中的水解酸化使大分子有机物分解成小分子有机物、实现有机氮的转化、去除部分COD和氮磷，在缺氧—好氧中进行COD的去除并实现脱氮。

A/O法即缺氧/好氧活性污泥法。在处理过程中的缺氧条件下，污水中的硝态氮被微生物还原成氮气；在好氧条件下，一方面水中有机物被微生物氧化降解，另一方面水中氨氮被硝化菌氧化成硝态氮，好氧段后的混合液回流至缺氧段，提供反硝化的氮源，该法具有较高的有机物去除率及一定的脱氮作用。

工艺特点

（1）污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷。

（2）污泥沉降性能好。

（3）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。

（4）脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而除磷效率不可能很高。

（5）在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。

（6）在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。

（7）污泥中磷含量高，一般为2.5%以上。

 

图5-3  A2/O工艺流程图

1.1.4 SBR、CASS、CAST及ICEAS法

SBR法即序批式活性污泥法。它的反应机制以及污染物的去除机制同传统活性污泥法基本相同，仅运行操作不一样。

SBR将生化池和中沉池的功能集中在同一池子内，兼有污染物降解和固液分离等功能。SBR工艺采用间歇运行方式，污水分批次进入反应池，然后按照顺序进行反应、沉淀、排水、闲置过程，完成一个运行操作周期。在同一池子中，分时段形成厌氧、缺氧、好氧的活性污泥法生物处理过程，可实现脱氮除磷。对进水水质水量的波动具有较好的适应性。与普通活性污泥相比，它不需要另设二次沉淀池、污泥回流设施，多数情况下可省去初沉池。但工艺、电气等设备闲置率高，大修费用较高。

由于SBR运行状态的可调整性，使得SBR在发展过程中呈现了多样性，开发出了MSBR、CASS、CAST、ICEAS等新型SBR。

ICEAS工艺的每个池子分为预反应区和主反应区两部分。预反应区一般处于厌氧或缺氧状态，主反应区是曝气反应的主体。ICEAS是连续进水工艺，不但在反应阶段进水，也可以在沉淀和滗水阶段进水。

CASS工艺是一种具有脱氮除磷功能的循环间歇处理工艺。CASS工艺的生物选择器和预反应区的设置以及污泥回流的措施，有利于系统中絮凝性细菌的生长，提高污泥活性。同时沉淀阶段不进水，保证了系统有良好的分离效果。

CAST工艺是在SBR工艺的基础上，增加了选择器及污泥回流设施，并对时序做了一些调整，从而大大提高了SBR工艺的可靠性及效率。CAST工艺主体构筑物由SBR反应池组成，反应池内主要分为选择区和反应区。

工艺特点

（1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。

（2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。

（3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。

（4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。

（5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。

（6）反应池内存在DO、BOD₅浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。

（7）SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。

（8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有一定的脱氮除磷效果。

（9）工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。

（10）间歇周期运行，对自控要求高，变水位运行，电耗增大，脱氮除磷效率不太高，污泥稳定性不如厌氧硝化好。

 

图5-4  SBR、CASS、CAST及ICEAS工艺运行过程图

1.1.5 接触氧化工艺

接触氧化工艺是一种生物膜法与活性污泥相结合的高效污水处理工艺，微生物附着生长于悬浮填料表面，形成一定厚度的微生物膜层。附着在填料上生长的生物菌群与水体中的污染物和氧气充分接触，污染物通过吸附和扩散作用进入生物膜内，被微生物降解。附着生长的微生物可以达到很高的生物量，因此反应池内生物浓度是悬浮生长活性污泥工艺的2～4倍。接触氧化工艺具有容积负荷率高、脱氮能力强、运行稳定、出水水质优良等特点。载体上的高浓度的生物菌群可获得很强的COD降解能力，载体上丰富的生物菌群类型，增加了对难降解有机物的降解性能，因此系统的出水水质更好。生物膜的污泥龄长，非常适宜于硝化菌的生长，硝化菌浓度高，因此硝化脱氮能力显著。

工艺特点

（1）微生物多样化，生物的食物链长，有利于提高污水处理效果和单位面积的处理负荷。

（2）优势菌群分段运行，有利于提高微生物对有机污染物的降解效率和增加难降解污染物的去除率，提高脱氮除磷效果。

（3）对水质、水量变动有较强的适应性，耐冲击负荷力增强。

（4）污泥沉降性能好，易于固液分离，剩余污泥产量少，降低了污泥处理费用，进而降低投资费用。

（5）适合低浓度污水的处理。

（6）易于维护，运行管理方便，耗能低。

（7）与活性污泥法相比，接触氧化法对环境温度的要求较高，气温过高或过低都会影响生物膜的活性，引起生物膜的坏死和脱落。

（8）载体的比表面积对接触氧化处理的效果有着很大的影响，如果选用的填料料比表面积达不到要求，想要达到预期的处理效果就需要增加处理池的面积，使投资费用增大。

 

图5-5  接触氧化法工艺流程图

1.1.6 MBR膜处理工艺

MBR膜处理工艺是以酶、微生物或动、植物细胞为催化剂，进行生化反应或生物转化，同时凭借超滤分离膜分离出反应产物并截留催化剂而进行连续反应的装置。该工艺使用膜分离技术取代常规的活性污泥法中的二沉池，用膜分离技术作为处理单元中富集生物的手段，而不是用回流污泥来增加曝气池中微生物的浓度，它用一个外部循环的板推式膜组件来实现膜过滤。MBR对有机物的去除效果来自两个方面：一方面是生物反应器对有机物的降解作用，MBR系统中生物降解作用增强；另一方面是膜对有机物大分子物质的截留作用，大部分物质可以被截留在生物反应器，获得比传统活性污泥更多的与微生物接触反应的时间，并有助于某些专性微生物的培养，提高有机物的去除效率。

目前的膜分离生物反应器已经广泛应用于污水处理中，由膜代替二沉池实现高效的固液分离，业内简称的MBR工艺一般就是指膜分离生物反应器。

（1）膜的定义和分类

膜的一种最通用的广义定义是“膜”为两相之间的一个不连续区间，借助于某种推动力，膜相隔的两相之间进行物质传递。因而膜可以为气相、液相和固相，或是他们的组合。这里膜有两个明显的特征。其一，膜充当两相间的界面，分别与两侧的流体相接触；其二，膜具有选择透过性，这是膜或膜过程固有的特性。

由于膜种类和功能繁多，可以按照不同的标准进行分类。按照膜材料可分为天然膜和合成膜，按照形态可以分为固膜、液膜，按照结构又可以分为不对称膜和对称膜、均质膜和多孔膜。

合成膜包括有机膜和无机膜，高分子有机膜为固态膜主要的组成部分，高分子的特点使其可用于制备均质或多孔、对称或不对称等结构的分离膜。另外，近年来，无机膜材料，如金属膜、陶瓷膜等，由于其稳定的化学性能、耐高温和耐腐蚀的优点，在膜领域中得到迅速发展。均质膜为致密无孔膜，通过膜的推动力为压力梯度、浓度梯度或电势梯度，这种膜的分离作用由于各种化学物质在膜中的传递速率和溶解度不同而产生的，其分离性能主要取决于膜材料固有特性，离子交换膜与液膜都为均质膜。

多孔膜的分离机理是孔径筛分，其分离特性是由孔径大小和被分离微粒的大小决定的。多孔膜又可分为对称多孔膜和非对称多孔膜。对称膜的断面均一，由微孔组成；非对称膜具有很薄的起分离作用的致密表皮层和起机械支撑作用的多孔支撑层。按照孔径的大小，多孔膜一般包括微滤（MF）膜、超滤（UF）膜、纳滤（NF）膜、反渗透（RO）膜。由于微粒尺寸、分子或胶体的结构形状以及膜和被截留组分之间的相互作用对膜的分类排列有着重要的影响，这使得膜划分界限的明确程度有所差异，因此各种工艺过程的使用在很大程度上部分重叠，明确的划分只是相对而言的。表5-1显示了各种多孔膜的孔径大小及分离过程。

表5-1 多孔膜分离过程比较

（2）MBR技术组成与分类

MBR的实质是由膜组件和生物反应器两部分组成。根据膜组件与生物反应器的组合方式可分为分体式MBR（又称错流式）和一体式MBR（又称浸没式）两类，如图5-1所示：

（a）分体式膜生物反应器            （b） 一体式膜生物反应器

MBR反应器

分体式MBR是将生物反应器与膜组件串联布置。生物反应器中的混合液经循环泵增压后进入膜组件，在压力作用下透过膜成为系统处理水，而固体物质、大分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流至生物反应器内。

分体式MBR的特点是：

①生物反应器与膜组件独立设置，彼此干扰小；

②系统运行稳定可靠，易于清洗、更换及增设；

③膜组件一般可与各种不同的生物反应器结合，构成各种不同的分体式MBR。但为减少污染物在膜表面的沉积、延长膜的清洗周期，需用循环泵提供较高的膜面错流流速，导致水流循环量增大、动力消耗升高，同时泵的高速旋转产生的剪切力会导致部分微生物失去活性。

一体式MBR将膜组件直接浸没于生物反应器内的活性污泥混合液中，如图5-1（b）。原水进入生物反应器后，大部分污染物被混合液中的活性污泥降解，处理水通过负压抽吸或压差经膜表面流出。曝气系统设置在膜组件下方，一方面为微生物分解有机物提供必需的氧气，另一方面促使混合液在膜表面形成上升流速，通过由此产生的剪切力和气泡的冲刷阻碍污染物在膜表面发生沉积。

一体式MBR的膜通量相对较低，较易发生膜污染，较难清洗和更换膜组件。但由于一体式MBR省去了混合液循环系统，并且靠泵抽吸出水，能耗相对较低，结构比分体式MBR更紧凑，占地面积较小，因此，近年来受到了广泛关注。

当前实现了较为广泛应用的3种MBR构型是：中空纤维一体式膜组件，板框式一体式膜组件和管式分体式膜组件。

（3）MBR技术特点

（1）出水水质优质稳定。由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈， 悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除 ，出水水质可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。

（2）剩余污泥产量少。该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低(理论上可以实现零污泥排放)，降低了污泥处理费用。

（3）占地面积小，不受设置场合限制。生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省；该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式和地下式。

（4）可去除氨氮及难降解有机物。由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。

（5）操作管理方便，易于实现自动控制。该工艺实现了水力停留时间( HRT )与污泥停留时间( SRT )的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。

（6）易于从传统工艺进行改造。该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理(从而实现城市污水的大量回用)等领域有着广阔的应用前景。

（4）MBR技术的优缺点

由于膜生物反应器用膜组件代替了传统活性污泥工艺中的二沉池，所以可以进行高效的固液分离，因此它具有传统工艺无法比拟的优点：

（a） 运行正常                  （b） 污泥膨胀

①出水水质优良、稳定。

出水优于国家一级A标准，部分指标达到地表水IV类，在景观环境用水、城市杂用水、工业用水等领域可直接回用。高效的固液分离将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，不须经三级处理即直接可回用，具有较高的水质安全性。

②工艺流程短，占地面积小；容积负荷高，进一步减少占地。

由于膜的高效分离作用，不必单独设立沉淀、过滤等固液分离池。处理单元内生物量可维持在高浓度，使容积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大缩短。

③污泥龄长，污泥排放少，二次污染小。

污水处理过程中将产生剩余污泥，这些污泥须经处理后才能运出戒毒所，并进行最终处置。剩余污泥的产生量将影响污水厂内污泥处理系统的规模和投资，以及污泥的最终处置费用。现在，剩余污泥的有效处置是目前全世界的一个难题，而剩余污泥量的减少将会在一定程度上缓解这一难题。MBR膜反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄条件下运行，剩余污泥排放量约为传统方法的50％，减少了污泥处理费用。

④对水质的变化适应力强，系统抗冲击性强。

防止各种微生物菌群的流失，有利于生长速度缓慢的细菌（硝化细菌等）的生长，使一些大分子难降解有机物的停留时间变长，有利于它们的分解，从而系统中各种代谢过程顺利进行。

⑤生物脱氮效果好。

SRT与HRT完全分离，有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率高；MLSS浓度高，反硝化基质利用速率高。

⑥自动化程度高，管理简单。

MBR由于采用膜技术，大大缩短了工艺的流程和通过先进的电脑控制技术，使设备高度集成化、智能化，是目前为止，国内自动化程度最高的中水回用设备。

MBR技术也存在一定不足：

①膜造价高、使用寿命短，使MBR的基建投资高于传统二级生物处理工艺。

②膜吹扫增加了鼓风气量，使得整个工程运行费用较高。

综上所述，MBR技术在污水处理领域已经日趋成熟，其所具备的优势是其他任何活性污泥法技术无法替代的，然而，根据现有MBR工艺技术存在的诸多缺点，目前国内已经出现了可以克服上述MBR工艺技术部分关键性缺陷的膜组件，该产品的出现将颠覆MBR膜组件的传统运行模式，该技术可以根据现有污水处理构筑物的相对高差来实现重力产水，这对于具有一定规模的污水处理厂而言，特别是改造项目而言，既可以沿用原有土建构筑物池体，另外在设备方面也无需额外选配，这对于众多新建污水处理项目和改扩建项目提供了一种非常便捷、可靠的解决路径。

表5-2  主要污水处理工艺比较

1.1 推荐工艺

根据以上分析可以看出，在众多处理工艺中，各类工艺均有优缺点。氧化沟法基建投资高，较为适合大型污水处理厂。同时分离效果不够理想，管理复杂；对A/O法而言，同样构筑物较多，污泥产生量大；SBR及其改良工艺虽然构筑物少、占地面积小，但是其脱氮除磷效果一般，管理操作较为复杂；生物膜法对环境温度要求较高，温度过高或过低均会对出水水质产生影响；MBR法维护管理复杂，膜组件使用寿命一般3-5年，更换费用高；A2/O法具有良好的脱氮除磷功能，基建费用低，管理维护简单，运行费用低。综上所述，本工程推荐采用A2/O工艺。

1.2 污水深度处理工艺介绍

根据国内已建类似污水厂实际运行经验，在正常运转情况下，二沉池出水COD_cr降到50mg/L以下、TP达到0.5mg/L、SS值达到10mg/L很难实现，因此，必须通过深度处理工程措施进一步去除COD_Cr、SS、TP等指标，确保出水水质达标。

1.2.1 常规深度处理技术简介

深度处理的工艺流程，视处理目的和要求的不同，可以是以下工艺的组合：混凝沉淀、过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析、反渗透等等。

（1）混凝沉淀

① 混凝沉淀工艺在城市污水深度处理中主要起以下作用：

② 进一步去除悬浮物、BOD5及CODcr。

③ 除磷。因污水中的磷酸盐大部为可溶性，一级处理去除量很少，一般的二级处理也只能去除20～40%左右，强化二级处理则可大幅度提高除磷率至60%～75%。混凝沉淀能除磷90～95%，是最有效的除磷方法。

④ 还能去除污水中的乳化油和其他工业水污染物。

（2）过滤

过滤在深度处理中的作用是：

① 去除生物过程和化学澄清中未能沉降的颗粒和胶状物质；

② 增加以下指标的去除效率：悬浮固体、浊度、磷、BOD5、CODcr、重金属、细菌、病毒和其它物质；

③ 由于去除了悬浮物和其它干扰物质，因而可增进消毒效率，并降低消毒剂用量。

（3）活性炭吸附

活性炭在城市污水深度处理中的作用，主要是去除生物法所不能去除的某些溶解性有机物。活性炭还能去除痕量重金属。

污水厂二级处理出水再进行深度处理的去除对象及采用的主要处理方法详见表5-3。

表5-3 污水厂深度处理去除对象和所采用的处理技术

1.2.2 总磷（TP）的去除

污水中存在的含磷物质基本上都是不同形式的磷酸盐（简称磷或总磷，用P或TP表示）。按化学特性（酸性水解和消化）则可进一步分成正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷酸盐，分别简称正磷、聚磷和有机磷。

磷的去除有化学除磷生物除磷两种工艺，生物除磷是一种相对经济的除磷方法，污水生物除磷就是利用聚磷菌的超量吸磷现象，即聚磷菌吸收的磷量超过微生物正常生长所需要的磷量，在传统生物处理系统中采用排除过量吸磷的剩余污泥来实现污水处理系统磷的去除。因污水中的磷酸盐大部为可溶性，一级处理去除量很少，一般的二级处理也只能去除20～40%左右，强化二级处理则可大幅度提高除磷率至60%～75%。混凝沉淀能除磷90～95%，是最有效的除磷方法。

常规生物处理工艺无法满足本工程TP去除率要求（出水TP≤0.5mg/L），需采用化学除磷方式。化学除磷是通过化学沉析过程完成的，化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂，其与污水中溶解性的盐类，如磷酸盐混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，投加化学药剂后，污水中进行的不仅仅是沉析反应，同时还进行着化学絮凝反应。在污水净化工艺中，絮凝和沉析都是极为重要的，但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工艺实现相的转换，则当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后，一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐，也会同时产生非溶解性的氢氧化物(取决于PH值)。另一方面，随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物，使稳定的胶体脱稳，通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。最后通过固-液分离步骤，得到净化的污水和固一液浓缩物(化学污泥)，达到化学除磷的目的。

简言之，化学除磷主要是向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从污水中去除。固液分离可单独进行，也可与初沉污泥和二沉污泥的排入相结合。

本工程设计进水水质中TP浓度为5mg/l，设计出水中TP浓度为0.5mg/l，因此本工程需要增加化学除磷工艺，作为出水中磷不达标情况下的保障措施。

化学除磷基本上都与生物处理工艺相结合。生物处理工艺与化学处理工艺的先后位置，对化学除磷效果有重要的影响，其排列顺序有以下三种。

（1）预沉淀除磷-在初沉池前投加化学药剂，通过排除初沉池的污泥达到

除磷的目的。

（2）同时沉淀除磷-在曝气池前、曝气池内或曝气池后投加化学药剂，通

过排除二沉池的剩余污泥除磷。

（3）后沉淀除磷-在二沉池后投加化学药剂，需另建化学混合、絮凝及污泥分离设施（化学处理沉淀池）。

化学预沉淀除磷在初沉池前投加化学药剂，沉淀物排除在初沉池中，由于化学反应为综合反应，加药量大量增加，从而导致污泥量大幅度增加，同时去除了污水中较多的有机物，对脱氮不利，所以一般不予推荐。二沉后化学除磷需要增加后续反应池和三级沉淀（过滤）池，投资明显增加，工艺过程复杂，也不予推荐。同时沉淀除磷方案可以利用MBR池静置状态作为沉淀区，不需要增加额外的构筑物，不但可以保证充分的混合和足够的混凝剂水解絮凝时间，同时有利于维持较高的污泥浓度，有利于生物合成的高效稳定进行，最适合于生物除磷工艺的化学强化除磷处理。因此本工程拟采用同时沉淀除磷方法。

1.2.3 悬浮物（SS）的去除

通过前面章节的论述可以知道，去除SS最有效的方法就是过滤。滤池的种类根据其结构、运行方式、滤料等的不同，可以分为许多种。根据南华县污水处理厂的出水水质要求，适合本工程的过滤滤池主要有活性砂滤池、高效纤维滤池、转盘过滤器，V砂滤池，以下就这四种滤池进行简单介绍。

（1）活性砂滤池

活性砂过滤器是一种集混凝、澄清、过滤为一体的高效过滤器，它不需停机反冲洗；采用单级滤料，无需级配，没有水力分布不均和初滤液等问题；不需要反冲洗水泵及其停机切换用电动、气动阀门；无需单设混凝、澄清池，无需混凝、澄清用机械设备。因此占地面积更紧凑，运行费用更经济。活性砂工作原理如下图所示：

 

图5-7 活性砂滤罐示意图

原水通过进水管进入过滤器内部，并经布水器均匀分配后向上逆流通过滤料层并外排。在此过程中，原水被过滤，水中的污染物含量降低；同时砂滤料中污染物的含量增加，并且下层滤料层的污染物含量高于上层滤料。位于过滤器中央的空气提升泵在空压机的作用下将底层的砂滤料提至过滤器顶部的洗沙器中清洗。滤砂清洗后返回滤床，同时将清洗所产生的污染物外排。

由于砂滤料在过滤器中呈自上而下的运动状态，对原水起搅拌作用，因此搅拌絮凝作用可在过滤器内完成。过滤器内滤料清洁及时，可承受较高的进水污染物浓度，最大SS瞬时浓度可达400mg/L。活性砂过滤器特殊的内部结构及其自身特点，可使得混凝、澄清、过滤在同一个池体内可全部完成。

综上所述，活性砂过滤器具有以下特点：

① 效率高，24小时连续工作，不需停机反冲洗，不需反冲洗阀门和备用过滤器。

② 运行费用低，不需高扬程大流量的反冲洗泵，而且可采用TIS、LIS等方式的间歇洗沙方式，进一步降低运行费用。

③ 维护费用低，活性砂过滤器在运行过程当中除砂滤料外没有任何转动部件，故障率低，维护费用省。

④ 水头损失小，由于采用了单层滤料且滤料清洁及时，因此活性砂过滤器水头损失较小，约0.5m。

⑤ 活性砂过滤器采用单元操作方式，可根据水量变化灵活增加或删减过滤器数量，易于改扩建。

（2）高效纤维滤池

目前市场上的纤维滤池滤料有三类，分别为彗星纤维球、均质纤维球和纤维束，下面以纤维束滤料为例介绍其特点。

高效纤维滤池采用经特殊处理的纤维束滤料，并且滤料通过纤维密度调节装置来实现过滤时密实，反洗时放松状态。纤维滤池运行时形成滤料孔隙率沿水流方向由大到小的深层过滤效果。所以纤维束滤料截污容量高，深层过滤效果好，它具有以下特点：

① 过滤效率高：进水SS小于30mg/L时，出水SS可小于10mg/L；

② 过滤速度快：流速可达20m/h以上；

③ 截污容量大：10-20kg/ m³滤料；

④ 滤料容易清洗：采用水气洗方式，清洗时滤料处于放松状态，清洗彻底；

⑤ 不需要更换滤料：滤料过滤性能不衰减，使用寿命大于10年；

⑥ 占地面积小：制取相同水量，占地仅为传统砂滤池的1/3-1/2；

⑦ 自耗水量低：仅为周期制水量的1-3%；

⑧ 吨水运行费用低：虽增加了反洗风量，但运行周期长，运行费用低于砂滤池；

高效纤维滤池工作原理

高效纤维滤池为充分发挥纤维束的特长，在滤池内设纤维密度调节装置，通过纤维密度调节装置来实现纤维过滤时密实、反洗时放松状态。滤池运行时形成的滤料孔隙率沿水流方向由大到小，从而达到深层过滤效果。其工作原理如下图。

 

图5-7  微絮凝高效纤维普通快滤池示意图

滤池闲置期，纤维束滤料在自身重力和可上下活动的牵拉板压力作用下，处于压实状态。运行初期，打开进水阀①和清水阀②，原水首先从进水阀进入配水渠，然后沿配水槽跌落至牵拉板经纤维滤料过滤后由滤池底部的清水管引至清水池。在牵拉板上有许多浮球阀，可起到单向均匀配水作用。随着运行时间的延长，纤维束滤料截留杂质越来越多，滤层阻力不断增大，滤池水位逐渐上升，当滤池水位上升到一定高度后，滤池过滤效果明显下降，此时需对滤池进行反冲洗。反冲洗时，关闭进水阀①和清水阀②，开反冲洗水泵和滤池底部的反冲洗水阀，反洗水逆流而上，带动牵拉板上升，当牵拉板升至一定高度后，开鼓风机，待风机工作稳定后，打开进气阀④反冲洗水排水阀门⑤，对滤料进行气、水反冲，5～8min后，关闭进气阀④和鼓风机，仅对滤料进行水反冲，2～4min后，冲洗结束，关闭冲洗水泵、反冲洗水阀③和反冲洗水排水阀门⑤，打开原水进水阀和清水阀，滤池进入下一周期的工作。

反冲洗时，高效纤维滤池在空气和反洗水的共同作用下，牵拉板会沿导杆上升，被压实的纤维束滤料处于膨化状态。当牵拉板升至最大高度后，反洗下来的泥水和空气沿导轨挤出牵拉板，进排水槽（进水时为配水槽），由反冲洗水排水阀门将反冲洗水排走。

（3）转盘过滤器

转盘过滤设备目前主要分两类，一类为“内进水转盘过滤设备”，污水从内往外流，即污水由中心管流入，通过滤盘过滤后流入滤池池体内；另一类为“外进水转盘过滤设备”，污水由外向内流，即污水先流入滤池池体，通过滤盘过滤后流入中心管出流。

“内进水”过滤设备是按照转鼓过滤方式进行工作，机械是由一系列水平安装并可旋转的过滤转盘构成，转盘安装在中央管轴之上，正常运行时，浸泡体积为40％，反洗时最大水浸泡体积可达60%，滤布的形式主要有不锈钢和聚酯丝网两种，污水从内向外穿流过滤，然后过滤液体从机械的端部流出，过滤其间，转盘开始处于静止状态，在重力作用之下固体物质沉积在筛网之上，随着过滤时间的延长，筛网表面逐渐被固体物质所覆盖。这一现象会导致压力差上升，在到达预先设置的最大压力差时，转盘开始缓慢旋转，冲洗棒按一定节奏对过滤面上沉积固体物质进行清理，通过一水泵，将过滤处理后的水向喷头提供冲洗水，冲洗射流溶解固体物质，通过组件之下安装的泥浆料斗将反冲洗水排出箱体，在清理过程时，污水过滤过程不会中断。为将滤盘冲洗干净，反冲洗泵扬程较高，一般为60～70m。

“外进水”过滤设备在过滤操作中，水进入主水箱并通过滤布进入中央集水管中,随着固体物在滤布表面及内部的不断积累，流动阻力或水头损失随之增加。当通过滤布的水头损失增加并达到预先设定水位时，转盘需要进行反洗。反洗开始后，转盘保持在浸没状态，并以一定的速度转动，设于转盘两侧与排泥泵相连的真空吸入装置将滤后水从其集水管内抽出，并使之通过滤布进入真空装置，而转盘不停旋转，通过这种逆向流动可去除截留于滤布表面及内部的颗粒。另外，过滤转盘下设有斗形池底，有利于池底污泥的收集。只需根据进水水质调整排泥周期，启动排泥泵通过池底排泥管将污泥排出。

通过对这两种转盘过滤设备应用调研，本工程拟选用“外进水”转盘过滤器（又称滤布滤池）作为优选方案进行比较。

滤布滤池结构如下图所示。

图5-8  滤布滤池结构图

污水重力流或压力流进入滤池，滤池中设有挡板消能设施。污水通过滤布过滤，过滤液通过中空管收集，重力流通过溢流槽排出滤池。过滤中部分污泥吸附于滤布外侧，逐渐形成污泥层。随着滤布上污泥的积聚，滤布过滤阻力增加，滤池水位逐渐升高。通过测压装置可监测滤池与出水池之间的水位差。当该水位差到达反冲洗设定值时，PLC即可起动反冲洗泵，开始反冲洗过程。过滤期间，滤盘处于静态，有利于污泥的池底沉积。反冲洗期间，滤盘以1转/分的速度旋转。反冲洗泵利用中空管内的滤后水冲洗滤布，洗除滤布上积聚的污泥颗粒，并排除反冲洗水。

转盘滤池设有斗形池底，有利于池底污泥的收集。污泥池底沉积减少了滤布上的污泥量，可延长过滤时间，减少反冲洗水量。经过一设定的时间段，PLC起动排泥泵，通过池底排泥管将污泥排放至植物处理构筑物或回流至污水预处理构筑物。其中，排泥间隔时间及排泥历时可予以调整。具体操作步骤如下：

① 关闭进水阀门，污水进入其它格滤池；

② 开始普通反冲洗，去除滤布外层污泥；

③ 打开排泥阀，排放污泥；

④ 排泥结束，关闭排泥阀，开始下一阶段过滤。

5-4  排泥反洗时间控制

优点

①设计新颖。

重力运行，根据水位差自动反冲洗。反冲洗期间连续过滤，过滤期间滤池维持静态，滤盘仅于清洗时旋转。

②占地面积小。

滤盘垂直中空管设计，使较小的占地面积即可保证大的过滤面积，从而减小了池容，显著降低了土建费用。

③自然沉淀与滤布截留相结合的SS去除设计。

滤布滤池中自然沉淀下来的污泥沉积于池底，而非直接吸附于滤料上。池底积泥通过排泥泵周期性排出，减少了滤布积泥量，可延长过滤时间，减少反冲洗水量。

④反冲洗高效。

滤布仅2-3mm厚，易清洗干净，因而反冲洗十分有效。

⑤冲洗历时短。

采用过滤水进行反冲洗，反冲洗速率为7.7L/s，历时只1min。再生水处理站一般不需设调节池来贮存、调节反冲洗废水的排放。

⑥运行自动化。

过滤过程由计算机控制，可通过人机界面调整反冲洗过程、高压喷洗过程及排泥过程的间隔时间及过程历时。

⑦出水水质好。

转盘滤池出水水质优于颗粒滤料滤池。当水力负荷及污泥负荷远大于常规砂滤负荷时，转盘滤池仍能保持较高的去除效率，保证较好的出水水质。

⑧检修量小。

转盘滤池机械设备较少，排泥泵及电机均间隙运行。滤布磨损较小，滤盘易于更换。假若由于某些原因造成滤布堵塞，可轻易更换滤布。相对其它过滤设备而言，若滤料堵塞，则需要很大的清洗工作量。

⑨水头损失小。

转盘滤池进出水水头损失仅0.30～0.40m。

⑩易于安装。

转盘滤池可整体装运。现场连接管配件及电气设备之后，即可投入使用。而其它过滤设备则往往需要进行滤料安装。

（4）V型滤池

砂滤池是地表水厂中不可缺少的构筑物，它是将沉淀池或澄清池出来的水进一步加以处理，以满足供水水质要求。根据不同的构造，砂滤池的类型有很多种，一般有普通快滤池、双阀滤池、均粒滤料滤池、陶粒滤料滤池、虹吸滤池、无阀滤池、单阀滤池和移动冲洗罩滤池等形式，其中应该最广的是普通快滤池。近些年来，均粒滤料滤池由于采用气、水反冲洗，效果较好，在给水行业的应用也逐渐多了起来。

带有表面扫洗功能的粗砂V形滤池是均粒滤料滤池的一种，该滤池采用石英砂滤料，有效粒径一般为0.95～1.35mm，不均匀系数小于1.6。滤层厚度0.95m～1.5m，具体厚度根据滤料粒径及滤速而定，粗粒径、高滤速时须用较厚的滤层。下图为冲洗废水排水槽设在一侧的V形滤池结构示意图。

 

图5-9  V砂滤池结构示意图

滤料粒径较普通快滤池稍粗，滤速较高。为保证过滤水质，滤层相应加厚，滤池截污量大，过滤周期长。气、水冲洗用水泵和风机，冲洗时滤层微膨胀，同时利用原水进行滤层表面的横向扫洗。在单池面积较大时，可比单独用水冲洗的效果好，属于水位恒定下的等速过滤，易于实现自动过滤和冲洗。

滤池反冲洗的时候，先气冲洗，再气水冲洗，最后水冲洗，同时用原水进行表面扫洗。空气反冲洗强度为13～17L/s.m²；气水冲洗时，空气强度为13～17L/s.m²，水为3～4.5L/s.m²；最后水反冲洗强度为4～6L/s.m²；滤料表面扫洗强度为1.4～2.3L/s.m²，原水从V形槽底部的一排小孔流向排水槽，在流动过程中将表面冲洗水带入排水槽。

配水系统采用滤板上安装长柄滤头的方式，数量约55只/m²。滤层上的水深一般大于1.2m，反冲洗时，水位下降到排水槽顶，水深只有0.5m。

滤池冲洗可人工控制或自动控制。恒定水位可在出水管上安装虹吸管，通过虹吸管的流量可随进入虹吸管的空气量多少而变化，滤池水位上升时，可自动减少进气量，因此，虹吸管流量增加，滤池水位随之下降；当滤池水位低时，空气大量进入虹吸管，于是出水量减小，池内水位随之上升。另外，也可在出水管上安装蝶阀，控制阀门的开启度，使滤池保持恒定水位。

然而，污水处理厂深度段通常处理目的主要是针对出水悬浮物和色度的要求来考虑的，就该部分的投资成本而言除会产生土建成本、设备成本、设备运行成本以外还存在运维成本等系列问题，更有甚者，一旦该深度处理设施出现故障将最终为处理后出水的稳定达标带来潜在的风险。鉴于此，本改造项目中不再考虑单独建设深度处理设施，该深度处理设施的功能将由上述的MBR膜组件来取代。

1.3 消毒处理工艺

根据《污水处理站污染物排放标准》(GB18918-2002)的规定，污水处理出水必须进行消毒处理。

1.3.1 消毒处理工艺方案

为了有效地保护水域，防止传染性病原菌对人们的危害，降低水源的总大肠菌群数，一般来说，对污水处理出水进行消毒是十分必要的。

1.3.2 常用消毒工艺

常用的消毒方法有氯消毒、ClO₂、紫外线、臭氧、热处理、膜过滤等。

（1）加氯法

加氯法主要是投加液氯或氯化合物。液氯是迄今为止最常用的方法，其特点是液氯成本低、工艺成熟、效果稳定可靠。由于加氯法一般要求不少于30 min的接触时间，接触池容积较大；氯气是剧毒危险品，存储氯气的钢瓶属高压容器，有潜在威胁，需要按安全规定兴建氯库和加氯间。

（2）氧化法

氧化剂可以作为二级处理出水的消毒剂，最常用的是臭氧。臭氧消毒是杀菌彻底可靠，危险性较小，对环境基本上无副作用，接触时间比加氯法小。缺点是基建投资大，运行成本高。目前，一般只用于游泳池水和饮用水的消毒。北美个别污水处理厂采用O₃消毒污水，德国有几个污水厂在结合紫外线照射法做试验。

（3）紫外线消毒法

紫外线是近十多年来发展得最快的一种方法。在一些国家，紫外线有逐步取代氯消毒、成为污水处理厂主要消毒方式的趋势。

紫外线消毒的基本原理为：紫外线对微生物的遗传物质（即DNA）有畸变作用，在吸收了一定剂量的紫外线后，DNA的结合键断裂，细胞失去活力，无法进行繁殖，细菌数量大幅度减少，达到灭菌的目的。因为当紫外线的波长为254 nm时，DNA对紫外线的吸收达到最大，在这一波长具有最大能量输出的低压水银弧灯被广泛使用，在水量较大时，也使用中压或高压水银弧灯。

紫外线消毒的主要优点是灭菌效率高，作用时间短，危险性小，无二次污染等。并且消毒时间短，不需建造较大的接触池，只建消毒渠即可，占地面积和土建费用大大减少。缺点是设备投资高，灯管寿命短，运行费用高，管理维修麻烦，抗悬浮固体干扰的能力差，对水中SS浓度有严格要求。目前在北美，已有1000多套紫外线消毒装置在运行；在欧洲，有一些紫外线装置正在试运行中。

（4）热处理法

热处理法是最彻底的消毒方法，也是最昂贵的方法。为保证可靠的灭菌效果，废水要在高压、100℃以上的条件下加热一定时间，排放前又要降低到排放要求的温度，能耗很高。运行方式常为间歇运行方式，水量较大时也采用连续运行方式。一般都安装了热交换器，回收余热。目前，该法只用于一些要求高、危险性大的废水。在德国，热处理法用于医院、基因工程工厂、动物尸体销毁站的废水消毒。

（5）膜过滤法

膜过滤法一般以孔径小于0.1微米的超滤膜，将细菌截留，达到消毒的目的。该法的特点是除消毒外，还可去除其它杂质，无副作用，但专门为污水设计一套膜过滤装置，能耗和折旧成本就比其他方法高很多，还没有大量推广。主要用于饮用水和特种工业用水的消毒处理，用于废水消毒的只有英国和澳大利亚。

1.3.3 消毒工艺比选

表5-6  各种消毒技术的比较

1.3.4 推荐的消毒方案

综上分析，液氯消毒需要购买液氯储罐，安全措施要求高；二氧化氯不稳定，需要现场制备，因此一次性设备投资较高；臭氧和紫外线也需要制取设备，投资高，适合大型污水处理厂；次氯酸钠设备投资较低，运行成本便宜，同时消毒效果好。因此，本工程采用次氯酸钠消毒工艺。

1.4 污泥处理工艺方案论证

1.4.1 污泥处理目的

污水处理过程中大部分污染物质转化为污泥。生污泥含水率高、有机物含量较高，不稳定，还含有致病菌和寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。因此，必须对污泥进行处理和处置。污泥处理的目的是：分解有机物，杀灭致病菌和寄生虫卵，使污泥稳定化；降低水分，减少污泥体积，便于运输和处置；尽量利用污泥中的资源；避免磷的释放和污染。使其最终实现：

(1) 稳定化：减少有机物，达到稳定化；

(2) 减量化：减少污泥体积，降低污泥后续处置费用，达到减量化；

(3) 无害化：减少污泥中有害物质，达到无害化；

(4) 资源化：利用污泥中可用物质，化害为利，达到资源化。

1.4.2 污泥处理设计原则

(1) 根据污水处理工艺，按其产生的污泥量、污泥性质，结合自然环境及处置条件选用符合实际的污泥处理工艺。

(2) 根据污泥排出标准，采用合适的脱水方法，脱水后污泥含固率大于20%。

(3) 妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、垃圾、沉砂和污泥，避免二次污染。

1.4.3 污泥处理要求

污水处理过程中产生的污泥，有机物含量较高，并且很不稳定，易腐化，含有大量病菌及寄生虫，若不经妥善处理和处置将造成二次污染，必须进行必要的污泥处理和处置。污泥处理的目的：

（1）减少有机物，使污泥稳定化；

（2）减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；

（3）减少污泥中有害物质；

（4）利用污泥中可用物质，化害为利。

1.4.4 污泥处理方案的比较和选择

在生物处理过程中，由于微生物的吸附、分解过程会产生一定量的污泥，污泥的成分大部分是微生物絮体，如果不做任何处理将会产生不利的影响，因此，污泥处理的过程就是无害化、减量化、稳定化的过程。目前污泥处理的方式有多种。针对不同的处理方法进行比较分析，最终确定合理的处置方式。

表5-2  污泥处理方案技术经济优缺点比较表

综上所述，中温消化方案和污泥焚烧方案虽然在处置上效果好，但是由于基建投资较高、运行费用高、运行管理难等因素不适合小规模污水处理工程，而污泥脱水方案投资低、费用省、效果好、管理易。因此本工程采用污泥脱水消化方案。将污泥排入污泥池进行自然沉淀后，定期外运填埋或农田施肥回用。

1.4.5 污泥处置的准入条件 

污泥填埋的准入标准 

（1）土力学标准

当污泥采用填埋方式集中处置污泥时，要求其具有与土壤相近的土力学性质，若是脱水后污泥土力学稳定性不够，还需要用石灰或土进行调质处置。一般国内目前建议的污泥在专用填埋场中填埋的准入条件为：

① 污泥含固率>40%；

② 污泥有机物含量<50%；

③ 污泥渗透系数>10-4cm/s，以确保污泥在雨天不会出现明显的膨胀。

污泥可与城市垃圾一起填埋或单一填埋，对于污泥的填埋在部分发达国家的城镇垃圾技术规范中有相应的规定值，其中对污泥填埋能力规定了两类重要参数：

① 强度参数为横向剪切强度>25kpa 或单轴压强>50kp；

② 干固体中的有机物比例为灼烧减量<3%（I 类填埋场即惰性废物填埋场）或灼烧减量<5%（E 类填埋场即生活垃圾填埋场）。

（2）环境影响控制标准

对于污泥与垃圾混合填埋可参照国内垃圾填埋场的相关控制标准《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）。而对于污泥单独填埋，可参照国外相关标准。

污泥农田和绿化利用的准入标准 

（1）污泥品质和施用量控制

各国对污泥农田与绿化利用都做出了相应的规定，目的是为了避免污泥的土地施用所造成对土壤环境、动物、植物的负面影响。污泥品质和施用量控制主要有以下几项内容：重金属离子、病原体、营养物质、施用场所、施用量和施用过程中的管理监测。

在我国，目前可参考执行的标准是 1984 年颁布的《农用污泥污染物控制标准》（GB4284-84 ）以及 2002 年颁布的《污水处理站污染物排放标准》（GB18918-2002）中的相关规定。

病原体限制参考美国和法国的相应标准执行，具体详见下表。

表5-8  污泥农用施用量标准（GB4284-84）

年最大施用量 (t/hm²*a)	连续年施用年限 (a)
30	20

 

表 5-9  农用污泥中污染物控制标准

项目	最高容许含量(mg/kg 干污泥)
	在酸性土壤中(pH<6.5)	在碱性土壤 中(pH>6.5)
镉及其化合物（以 Cd 计）	5	20
汞及其化合物(以 Hg 计)	5	15
铅及其化合物(以 pb 计)	300	1000
砷及其化合物(以 As 计)	75	75
铜及其化合物(以 Cu 计)	800	1500
锌及其化合物(以 Zn 计)	2000	3000
镍及其化合物(以 Ni 计)	100	200
铬及其化合物(以 Cr 计)	600	1000
硼	150	150
石油类	3000	3000
苯并(a)	3	3
多氯代二苯并二恶英/多氯代二苯并呋喃(PCDD/PCDF)	100	100
可吸附有机卤化物（AOX）	500	500
项目	最高容许含量(mg/kg 干污泥)
	在酸性土壤中(pH<6.5)	在碱性土壤 中(pH>6.5)
多氯联苯（PCB）	0.2	0.2

 

表5-9  美国和法国污泥施用过程中的病原体限制值

病原体种类	美国	法国
粪大肠杆菌	<1000CFU/gTS	-
沙门氏菌	<3MPN/4gTS	<8MPN/10gTS
肠道病毒	<1MPN/4gTS	<3MPN/10gTS
寄生虫卵	<1ova/4gTS	<3ova/10gTS

（2）污泥绿化利用标准

污水污泥用于绿化介质土的营养指标可参考相关“园林土壤标准”和大树种植土标准，重金属等安全指标可参考 GB18918-2002 中的农用标准。

污泥干化和焚烧的准入条件 

污泥中重金属的准入限制、焚烧炉的技术性能指标和污泥焚烧大气污染物的排放限值可参考国外相关标准。

污泥建材利用的准入条件 

污泥的建材利用是一个非常好的资源化过程，要真正使其进入良性循环，在降低污泥处理处置成本的同时，应能保证建材本身的产品质量，稳定消纳量，为建材市场所接受。

在砖块制作上，可遵循《中华人民共和国国家标准烧结普通砖》（GB5101-2003），其主要衡量指标有抗压强度、抗折强度、吸水率等。在陶粒制作上，可遵循的标准是《超轻陶粒和陶砂》（JC487-92），该标准对密度级别、质量等级、最大粒径作出了要求。在水泥制作上，我国也有相应的标准，即《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-92）可供参考。

目前，国内尚无污泥焚烧灰渣在建材利用中重金属限制的规范或标准，我国建材中重金属的控制一般依据《有色金属工业固体废弃物污染控制标准》（GB5085-85），重金属浸出率一般按《有色金属工业固体浸出毒性试验方法标准》（GB5085-85）进行测试。因此，污泥废渣中重金属可依据 GB5085-85 进行测定，其含量限值可参考欧盟标准。

1.4.6 污泥处置技术 

通常把污水厂污泥的稳定和脱水（一般脱水至含水率达 75%～80%）称作污泥的处理；将污泥的堆肥、填埋、干化和加热处理及最终利用，称为污泥的处置。如果脱水污泥中有毒、有害物质超过农用标准，就要考虑污泥的卫生填埋、污泥干化和污泥焚烧技术。

一般工程上研究的污泥主要为在污水处理厂内通过机械脱水处理后含水率在 80%以下的脱水污泥。

目前，国内外对污泥主要采取以下几种处置方法：

卫生填埋

将脱水污泥直接运到专用垃圾填埋场进行卫生填埋（对污泥的含水量有一定要求，需填埋前将污泥干化，或与其它物质共同填埋）或将脱水污泥进行后续处理使得污泥含固率不小于 35%，抗剪强度>25kN/m²达到与城市生活垃圾混合填埋要求后在城市生活垃圾填埋场进行卫生填埋。卫生填埋方法操作相对简单，处理费用不高，但是侵占土地严重，有渗沥液排出。目前，一些发达国家污泥土地填埋所占比例虽然仍较大，但近几年其比例有下降趋势，这主要是因为填埋不能最大限度地使污泥减量化和资源化。

污泥焚烧

以焚烧为核心的处理方法是最彻底的污泥处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，最大程度地减少污泥体积。污泥焚烧产生的焚烧灰具有吸水性、凝固性，因而可用来改良土壤、筑路等。但是其处理设施一次性投资大，处理费用昂贵，焚烧后会产生二口恶英等剧毒物质及污染（废气、噪声、震动、热和辐射）。从国外的情况看，污泥焚烧投资折合人民币 7500～12000 元/（t 干污泥），转及维护费 600～1250 元/（t 干污泥），是其他工艺的 2～4倍；同时污泥焚烧如无空气净化设备，所产生的有毒有害物质将造成环境污染。所以焚烧主要适用于难以资源利用的部分污泥。我国目前的经济能力还难以采用这一处置方式，对于大城市有些因远离填埋场而造成运输费用过高，使用焚烧法处置才有一定意义。我国上海石洞口污水厂采用了污泥干化焚烧系统，目前正在建设之中。

污泥干化和热处理

污泥干化能使污泥显著减容，体积可以减少为原来的 1/6~1/5，而且由于含水率在 10%以下时，微生物活性受到抑制，产品稳定，避免发霉发臭，利于储藏和运输。热干化工程的高温灭菌作用很彻底，干化处理后的污泥产品用途多，既可做替代能源又可做土地利用。热干化按加热方式可分为直接加热和间接加热。由于污泥干燥技术处理成本较高，管理较复杂，目前，在西方发达国家得到大量推广，采用直接加热最具代表性的是英国的 Bransands，采用间接加热最具代表性的是西班牙的巴塞罗纳。在我国的大连、秦皇岛、徐州及天津也开展了污泥热干化生产的研究和运用。

污泥农用

污泥中重金属及其它毒成分浓度一般都较低，且含有 N、P等农作物生长所必需的肥料成分。污泥农用不但投资少、能耗低、运行费用低，其中有机部分可转化成土壤改良剂成分。污泥农用具有良好的环境效益和经济效益，因此被认为最具发展潜力的一种处置方式，这种污泥利用方式减少污泥对人类生活的潜在威胁，既处置了污泥，又恢复了生态环境。影响污泥农用推广的主要因素是可能引起重金属后污染（如 Pb、Cd、Cu、Za 等）和难降解有机污染以及 N、P 的流失对地表水和地下水的污染。堆肥技术是污泥农用的主要手段。

堆肥技术是在有控制的条件下，利用微生物对污泥中易腐有机物进行生物降解，使之成为具有良好稳定性的腐殖土状肥料的工艺过程。适用于高温堆肥的微生物种类很多，主要有细菌、放线菌、真菌、酵母菌等，它们对不同的化合物分解能力不同。它们在转换和利用有机物中化学能的过程中有一部分转变成热能，使堆温迅速上升，达到 60～70℃。此时，除了易腐有机物继续分解外，一些较难分解的有机物（如纤维素、木质素等）也逐渐被分解，一般来讲堆肥温度在60℃以上保持 3 天以上，就能杀死污泥中的寄生虫卵、病原微生物和杂草种子、达到无害化的目的。污泥堆肥具有下述特点：

(1) 自身产生一定的热量，并且高温持续时间长，不需外加热源，即可达到无害化；

(2) 可使纤维素分解，使堆肥物料有了较高程度的腐殖化，提高有效养分；

(3) 基建费用低、容易管理、设备简单；

(4) 产品无味无臭、质地疏松、含水率低、相对密度小、便于运输施用和后续加工复合肥。

(5) 然而，污泥堆肥同时存在一定的限制性的因素或缺点：

(6) 必须严格控制污水厂污泥的有毒、有害物质及病原微生物达到国家标准；

(7) 一般来说某块农田施用污泥数量有一定限度，当达到这一限度时，污泥的农用就应停止一段时间后再继续进行；

(8) 需要污泥运输的车辆和机械设备；

(9) 需要花费一定精力寻找使用污泥农业的用户。

制作建材

（1）制砖  台湾一个研究小组发现，污泥可压制成普通的建筑用“生态砖”。这种污泥生态砖是在黏土砖中混入10%污泥，并在900℃条件下烧制，可达到最佳效果。即使是污泥比例占30%的生态砖，这种加工过程仍可实现。这种方法不仅处理了污泥，还在烧制过程将有毒重金属都封存在污泥中，也杀死了所有有害细菌，而且这种砖完全没有异味。浙江大学理学院环境与生物地球化学研究所翁焕新教授在通过大量实验研究获得各种技术参数的基础上，利用污泥资源具有热值较高和轻质地的特点，成功地开发出了一种轻质砖。该轻质砖体的放射性指标符合《建设材料放射卫生防护标准》要求，砖体主要指标达到普通烧结砖的国家标准，具有高抗压强度、节省能耗10%、质量比同体积的普通砖小，并节省黏土资源10%~15%等优点。这样既实现废物利用，又减轻污泥处理的负担，而且为污泥寻找了新用途。

（2）制水泥  水泥生产中利用的废物主要是高炉水渣和粉煤灰，副产品为石膏、炉渣烟尘等。近年来日本研究出利用污水处理产生的脱水污泥为原料制造水泥技术。这种类型水泥的原材料中约60%为废料，水泥的烧成温度为1000-1200℃，因而燃料耗用量和CO₂的排放量也较低。因而，以污泥为原料生产的水泥叫做“生态水泥”。

1.4.7 推荐污泥处置方案 

本项目污水处理站所产生的剩余污泥经污泥池自然沉淀后，用于农田施肥回用。