污水經(jīng)過A段處理后，BOD5去除率為40%~70%，同時重金屬、難降解物質(zhì)以及氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)等也得到一定的吸附去除，不僅大大減輕了B段的有機(jī)負(fù)荷，而且污水的可生化性提高，有利于B段的生物降解作用。B段發(fā)生硝化和部分的反硝化，活性污泥沉淀性能好，出水SS和BOD5一般小于l0mg/L。

AB工藝出水水質(zhì)好、處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負(fù)荷、pH值變化的能力，并能根據(jù)經(jīng)濟(jì)實力進(jìn)行分期建設(shè)，可用于老污水處理廠改造，以擴(kuò)大處理能力和提高處理效果。此外，對于有毒有害污水和工業(yè)污水比例較高的城市污水處理，AB法具有較大優(yōu)勢。

5、氧化溝工藝

氧化溝工藝是20世紀(jì)50年代由荷蘭的帕斯維爾(Pasveer)研發(fā)的一種污水生物處理技術(shù)，屬于延時曝氣法的一種特殊形式，因其構(gòu)筑物呈封閉的溝渠型而得名，由于其出水水質(zhì)能達(dá)到設(shè)計要求，并且運行穩(wěn)定、管理方便，目前，氧化溝污水處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于城市污水、工業(yè)廢水(包括石油、化工、造紙、印染及食品加工廢水等)處理工程。

(1)氧化溝的組成

氧化溝由氧化溝池、曝氣設(shè)備、進(jìn)出水裝置、導(dǎo)流和混合裝置等組成。

氧化溝池屬于封閉環(huán)流式反應(yīng)池，溝體狹長，一般星環(huán)形溝渠狀，平面多為橢圓形(圖10)，總長可達(dá)幾十米，甚至百米以上。在環(huán)形溝槽中設(shè)有曝氣設(shè)備，推動污水和活性污泥混合液在閉合式曝氣渠道中以0.3 m/s以上的平均流速連續(xù)循環(huán)流動，水力停留時間10~30h,因此，可以認(rèn)為溝內(nèi)污水水質(zhì)幾乎一致，即總體上的污水流態(tài)是完全混合式，但具有局部推流特征，如曝氣器的下游，溶解氧濃度從高到低變化。溝內(nèi)水深與采用曝氣設(shè)備有關(guān)，為2.5~8m:采用曝氣轉(zhuǎn)刷一般在2.5m左右;采用曝氣轉(zhuǎn)盤一般不大于4.5 m;采用立式表面曝氣機(jī)水深一般可為4~6m，最深可達(dá)8 m。

曝氣設(shè)備是氧化溝的主要裝置，用以供氧、推動水流作循環(huán)流動、防止活性污泥沉淀及對反應(yīng)混合液的混合。常用臥式曝氣轉(zhuǎn)刷和曝氣轉(zhuǎn)盤，也可根據(jù)實際情況采用立式表面曝氣機(jī)、射流曝氣機(jī)、 導(dǎo)管曝氣機(jī)以及混合曝氣系統(tǒng)等。

進(jìn)出水裝置包括進(jìn)水口、回流污泥口和出水調(diào)節(jié)堰等。氧化溝進(jìn)水和回流污泥進(jìn)口應(yīng)在曝氣器的上游，使進(jìn)水能與溝內(nèi)混合液立即混合。

單池進(jìn)水比較簡單，采用進(jìn)水管即可，而有2個以上氧化溝平行工作時，進(jìn)水要用配水井， 當(dāng)采用交替工作的氧化溝時，配水井內(nèi)還需設(shè)自動控制裝置。氧化溝出水一般采用溢流堰，溢流堰高度可調(diào)節(jié)，出水位置應(yīng)在曝氣器的下游，并且離進(jìn)水點和回流污泥點足夠遠(yuǎn)，以免短流。

導(dǎo)流和混合裝置包括導(dǎo)流墻和導(dǎo)流板。在氧化溝的彎道處設(shè)置導(dǎo)流墻，以減少水頭損失，防止通過彎道的污水出現(xiàn)停滯和渦流現(xiàn)象，防止對彎道處的過度沖刷。在轉(zhuǎn)刷上下游設(shè)置導(dǎo)流板，主要是為了使表面的較高流速轉(zhuǎn)入池底，同時降低混合液表面流速，提高傳氧速率。

此外， 氧化溝處理系統(tǒng)還包括二沉池、刮(吸)泥機(jī)和污泥回流泵房等附屬設(shè)施，此部分與傳統(tǒng)活性污泥工藝相同。

(2)氧化溝的形式

氧化溝的形式較多，按布置形式可分單溝、雙溝、三溝、多溝同心和多溝串聯(lián)氧化溝等多種;按二沉池與氧化溝的關(guān)系，有分建和合建(即一體化氧化溝)兩種;按進(jìn)水方式，分連續(xù)進(jìn)水和交替進(jìn)水氧化溝;按曝氣設(shè)備，分轉(zhuǎn)刷曝氣、轉(zhuǎn)盤曝氣或泵型、倒傘型表面曝氣機(jī)氧化溝等。目前常用的主要有普通氧化溝、卡羅塞爾(Carrousel) 氧化溝、奧巴勒(Orbal)氧化溝、交替工作式氧化溝(DE型、T型)、一體化氧化溝等。Carrousel 氧化溝是20世紀(jì)60年代由荷蘭某公司所開發(fā)，為多溝串聯(lián)氧化溝。圖11為四廊道并采用表面曝氣器的Carrousel 氧化溝，在每組溝渠的轉(zhuǎn)彎處安裝一臺表面曝氣器，靠近曝氣器的下游為富氧區(qū)，上游為低氧區(qū)，外環(huán)還可能成為缺氧區(qū)，這樣能形成生物脫氮的環(huán)境條件。Carrousel氧化溝系統(tǒng)的BOD去除率高達(dá)95%~99%，脫氮率可達(dá)90%以上，除磷率50%左右，在世界各地應(yīng)用廣泛。

(3)氧化溝的特點

氧化溝工藝的優(yōu)點:工藝流程簡單(不需設(shè)初沉池)， 運行管理方便，處理效果好;除能去除有機(jī)物外，還能脫氮除磷，尤其是脫氮效果好:具有延時曝氣法的優(yōu)點，污泥產(chǎn)量少且穩(wěn)定:一體化氧化溝能節(jié)省占地，更易于管理。氧化溝的局限性:占地面積大; F/M值低，容易引起污泥膨脹;與傳統(tǒng)處理工藝相比，曝氣能耗更高;難以進(jìn)行廠區(qū)擴(kuò)建。

6、SBR工藝及其變形

SBR工藝即序批式活性污泥法，是以序批式反應(yīng)器(Sequencing Batch Reactor, SBR)為核心的間歇式活性污泥法，是城市污水處理、工業(yè)(石油、化工、食品、制藥業(yè)等)污水處理及營養(yǎng)元素去除的重要方法之一。

(1) SBR工藝的運行工序及特點

1.SBR工藝的運行工序

SBR工藝是活性污泥法的一種變形，它的反應(yīng)機(jī)理與污染物去除機(jī)制和傳統(tǒng)活性污泥法相同，但在工藝上將曝氣池和沉淀池合為一體，在運行模式上是由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置等5個基本過程組成一個周期，即在單一反應(yīng)器內(nèi)的不同時段進(jìn)行不同目的的操作，雖然在流態(tài)上是完全混合式，但在污染物的降解方面，則是時間上的推流。

SBR工藝的運行工序如圖12所示，在進(jìn)水階段，污水被加入反應(yīng)器，直到預(yù)定高度(一般可允許反應(yīng)器中的液位達(dá)到總?cè)莘e的75%~ 100%)， 當(dāng)使用兩個反應(yīng)器時，進(jìn)水時間可能占總循環(huán)時間的50%。

進(jìn)水方式可根據(jù)工藝上的其他要求而定，既可單純進(jìn)水，也可邊進(jìn)水邊曝氣，以起預(yù)曝氣和恢復(fù)污泥活性的作用，還可以邊進(jìn)水邊緩慢攪拌，以滿足脫氮、釋放磷的工藝要求;

在反應(yīng)階段，微生物在所控制的環(huán)境條件下降解消耗污水中的底物，即污水注入達(dá)到預(yù)定高度后，開始反應(yīng)操作，根據(jù)污水處理的目的，如BOD去除、硝化、磷的吸收以及反硝化等，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，并根據(jù)需要達(dá)到的程度決定反應(yīng)的延續(xù)時間;在沉淀階段，混合液在靜止條件下進(jìn)行固液分離，澄清后的上清液將作為處理水排放;

在出水階段，排出池中澄清后的處理水，一直到最低水位;閑置階段，即在處理水排放后，反應(yīng)器處于停滯狀態(tài)的階段，通常用于多個反應(yīng)器系統(tǒng)，閑置時間應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場具體情況而定，但有時可省略。

除了以上闡述的五個工藝階段外，排泥是SBR工藝運行中另一個影響效果的重要環(huán)節(jié)，污泥排放的數(shù)量和頻率由效能需要決定。排泥沒有指定在哪個運行階段進(jìn)行，一般放在反應(yīng)階段后期，就可達(dá)到均勻排泥(包括細(xì)微物質(zhì)和大的絮凝體顆粒)的目的。由于曝氣和沉淀過程都在同一個池中完成，所以不需進(jìn)行污泥回流以維持曝氣池中的污泥濃度。

2. SBR工藝的特點

SBR工藝最顯著的一個特點是將反應(yīng)和沉淀兩道工序放在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，擴(kuò)大了反應(yīng)器的功能。此外，SBR是一個間歇運行的污水處理工藝，運行時期的有序性使它具有不同于傳統(tǒng)連續(xù)流活性污泥法的一些特性。

1)流程簡單，設(shè)備少，占地少，基建及運行費用低。SBR工藝的主要設(shè)備就是一個兼具沉淀功能的反應(yīng)器，無需二沉池和污泥回流裝置，且在大多數(shù)情況下還可省去調(diào)節(jié)池。

2)固液分離效果好，出水水質(zhì)好。SBR工藝中的沉淀過程屬于理想的靜止沉淀，固液分離效果好，且剩余污泥含水率低，有利于污泥的后續(xù)處置。

3)運行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達(dá)到脫氮除磷的效果。通過適度的充氣、停氣攪拌，形成時間序列上的缺氧、厭氧和好氧交替環(huán)境條件，滿足缺氧反硝化、厭氧放磷和好氧硝化及吸磷的要求，從而可有效地脫氮除磷。

4)能有效地防止污泥膨脹。由于SBR具有理想推流式特點，反應(yīng)期間反應(yīng)底物濃度大、缺氧與好氧狀態(tài)交替變化以及泥齡較短，都是抑制絲狀菌生長的因素。

5)耐沖擊負(fù)荷。SBR工藝?yán)酶哐h(huán)率有效稀釋進(jìn)水中高濃度的難降解或?qū)ξ⑸镉幸种谱饔玫挠袡C(jī)化合物。

6)利用時間上的推流代替空間上的推流，易于實現(xiàn)自動控制。該工藝的各操作階段及各項運行指標(biāo)都可通過計算機(jī)加以控制，便于自控運行，易于維護(hù)管理。

7)容積利用率低，水頭損失大，出水不連續(xù)，峰值需氧量高，設(shè)備利用率低，運行控制復(fù)雜，不適用于大水量。

(2) SBR工藝的變形

針對傳統(tǒng)SBR工藝存在的不足及在應(yīng)用中的某些局限性，如進(jìn)水流量較大時，對反應(yīng)系統(tǒng)需調(diào)節(jié)，會增大投資;對出水水質(zhì)有特殊要求時，如脫氮、除磷，則需對SBR進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。因此出現(xiàn)了ICEAS、CASS、IDEA、DAT-IAT、UNITANK、MSBR等SBR的變形工藝。

①ICEAS工藝

ICEAS 工藝稱為間歇式延時曝氣活性污泥工藝，于1968年由澳大利亞新南威爾士大學(xué)與美國ABJ公司合作開發(fā)。該工藝最大的特點是在SBR反應(yīng)器進(jìn)水端增加了一個預(yù)反應(yīng)區(qū)(圖13),實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水(不但在反應(yīng)階段進(jìn)水，在沉淀和排水階段也進(jìn)水)。

ICEAS 工藝集反應(yīng)、沉淀、排水于一體，運行時，污水連續(xù)不斷地進(jìn)入反應(yīng)池前部的預(yù)反應(yīng)區(qū)，并從主、預(yù)反應(yīng)區(qū)隔墻下部的孔眼以低速(0.03~0.05 m/min)進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)，在主反應(yīng)區(qū)按照反應(yīng)、沉淀、排水的周期性運行程序，完成對含碳有機(jī)物和氮、磷營養(yǎng)元素的去除。

ICEAS工藝的優(yōu)點是連續(xù)進(jìn)水，可以減少運行操作的復(fù)雜性，在處理市政污水和工業(yè)污水方面比傳統(tǒng)SBR工藝費用更低、出水效果更好，其缺點是進(jìn)水貫穿于整個周期，沉淀期進(jìn)水在主反應(yīng)區(qū)底部造成水力紊動，從而影響分離時間，因此水量受到限制，且容積利用率低， 脫氦除磷有一定難度。

② CASS工藝

CASS 或CAST 或CASP工藝稱為循環(huán)式活性污泥工藝。該工藝是在ICEAS工藝基礎(chǔ)上，將生物選擇器與SBR反應(yīng)器有機(jī)結(jié)合。通常CASS反應(yīng)器分為3個區(qū)域(圖14): 生物選擇區(qū)、缺氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)，各區(qū)容積之比為1:5: 30。污水首先進(jìn)入選擇區(qū)，與來自主反應(yīng)區(qū)的污泥(20%~ 30%)混合，經(jīng)過厭氧反應(yīng)后進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)。與ICEAS工藝相比，CASS工藝將主反應(yīng)區(qū)中部分污泥回流至生物選擇器中，而且沉淀階段不進(jìn)水， 使排水的穩(wěn)定性得到保障。CASS工藝解決了ICEAS工藝對于SBR優(yōu)點部分的弱化問題， 脫氮除磷效果比ICEAS更好。

③IDEA工藝

IDEA 工藝稱為間歇排水延時曝氣工藝。該工藝保持了CASS工藝的優(yōu)點，運行方式與ICEAS工藝相似，采用連續(xù)進(jìn)水、間歇曝氣、周期排水的形式。與CASS相比，預(yù)反應(yīng)區(qū)改為與SBR主體構(gòu)筑物分離的預(yù)混合池，部分污泥回流進(jìn)入預(yù)反應(yīng)池，且采用中部進(jìn)水。預(yù)混合池的設(shè)立可以使污水在高絮體負(fù)荷下有較長停留時間，有利于高絮凝性細(xì)菌的選擇性生長。

④DAT-IAT工藝

DATIAT工藝是一種連續(xù)進(jìn)水的SBR工藝，其主體構(gòu)筑物由需氧池和間歇曝氣池串聯(lián)組成(圖15)。IAT池為主反應(yīng)池，一般情況下DAT池連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)曝氣，其出水經(jīng)雙層導(dǎo)流墻連續(xù)進(jìn)入IAT池，在此完成曝氣、沉淀、排水和排出剩余污泥工序，同時部分污泥回流到DAT池。原污水首先經(jīng)DAT池的初步生物處理后再進(jìn)入IAT池，由于連續(xù)曝氣起到了水力均衡作用，提高了整個工藝的穩(wěn)定性，進(jìn)水工序只發(fā)生在DAT池，排水工序只發(fā)生在IAT池， 兩池串聯(lián)，進(jìn)一步增強整個生物處理系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)性，有利于有機(jī)物的去除。

與CASS和ICEAS工藝相比，DAT池是一種更加靈活、完備的預(yù)反應(yīng)器，從而使DAT池與IAT池能夠保持較長的污泥齡和很高的MLSS濃度,使系統(tǒng)有較強的抗沖擊負(fù)荷能力;在去除BOD的同時，進(jìn)行脫氮除磷; DAT-IAT 工藝同時具有SBR工藝和傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點， 對水質(zhì)水量的變化有很強的適應(yīng)性，操作運行比較簡便。

⑤UNITANK工藝

UNITANK系統(tǒng)是一體化活性污泥法工藝，類似于三溝式氧化溝工藝，為連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水的處理工藝。UNITANK系統(tǒng)在外形上是一矩形體，里面被分割成3個相等的以開孔公共墻相隔的矩形單元池，中間單元池始終做曝氣池，邊池交替做曝氣池和沉淀池(圖16）。

UNITANK系統(tǒng)集合了SBR工藝、三溝式氧化溝和傳統(tǒng)活性污泥法的特點。其優(yōu)點是池型構(gòu)造簡單，采用固定堰出水，排水簡單，也不需污泥回流:其缺點是邊池污泥濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中池， 脫氮效果一般， 除磷效果差。

⑥MSBR工藝

MSBR 稱為改良型序批式生物反應(yīng)器，不需初沉池、二沉池及相應(yīng)的布水及回流設(shè)備，整個反應(yīng)池在全充滿、恒水位及連續(xù)進(jìn)水情況下運行。

MSBR處理系統(tǒng)在外形上常為矩形，分成三個主要部分(圖17);曝氣格和兩個交替序批處理格。主曝氣格在整個運行周期中保持連續(xù)曝氣，而每半個運行周期中，兩個序批處理格分別交替作為SBR池和沉淀池。此外，還有根據(jù)工藝處理要求設(shè)置的厭氧格和缺氧格， 因此，它實質(zhì)上是A2/0工藝與SBR工藝的串聯(lián)。如果只去除BOD和SS, 則不需設(shè)厭氧格和缺氧格，MSBR系統(tǒng)更為簡單。

MSBR工藝被認(rèn)為是集約化程度較高、同時具有生物脫氮除磷功能的污水處理工藝，在系統(tǒng)的可靠性、土建工程量、總裝機(jī)容量、節(jié)能、降低運行成本和節(jié)約用地等多方面均具有優(yōu)勢。

7、多孔懸浮載體活性污泥工藝

多孔懸浮載體活性污泥工藝是在曝氣池中投加占曝氣池容積15%~ 50%的多孔泡沫塊(球)，泡沫塊為曝氣池中的微生物提供了大量可供棲息的表面積，微生物附著于其表面及孔隙中，有的泡沫塊的生物量可達(dá)100~ 150 mg/塊，因此，大大增加了曝氣池內(nèi)生物量。由于泡沫塊僅占少部分曝氣池的容積，所以整個系統(tǒng)仍屬活性污泥法系統(tǒng)。但多孔懸浮載體大大改善了活性污泥系統(tǒng)的工藝性能，使其具有如下不同于常規(guī)活性污泥系統(tǒng)的特性。

1)提高了活性污泥法反應(yīng)器內(nèi)的總生物量和附著生長的生物濃度，同時相對降低了懸浮生長的生物濃度。附著生長的微生物的大量出現(xiàn)，使生物相系統(tǒng)發(fā)生了巨大變化。傳統(tǒng)活性污泥法系統(tǒng)較易生長的絲狀菌可被載體吸附于其孔隙內(nèi)或表面，載體的孔隙及其表面的粗糙狀況決定了其對絲狀菌的捕獲能力。

這樣，既能發(fā)揮絲狀菌的強大凈化能力，又能控制污泥膨脹及污泥上浮、流失給系統(tǒng)正常運行帶來的巨大危害。

2)載體投加量與載體上的附著生物量密切相關(guān)。載體投加量越大，系統(tǒng)中附著的生物量越高，但單個載體附著生物量則下降。

3)有機(jī)負(fù)荷對兩種生物相濃度影響很大。有機(jī)負(fù)荷增高，系統(tǒng)內(nèi)總附著生長生物量及單位載體上附者的生物量均增加，而懸浮生長生物量則相對減少。

4)改變了系統(tǒng)內(nèi)底物的分配及傳質(zhì)狀況，附著生長生物與懸浮生長生物的傳質(zhì)與生 物降解作用有所不同。

5)投加載體能防止活性污泥法系統(tǒng)污泥沉降性能的惡化，反應(yīng)器的生物濃度及出水水質(zhì)不像傳統(tǒng)活性污泥法對二沉池工況那樣具有較大敏感性與依賴性。6)系統(tǒng)內(nèi)懸浮生長生物相的吸氧速率有所降低。

7)延長了泥齡，有助于硝化反應(yīng)及氨氮的去除，大大提高了系統(tǒng)耐受沖擊負(fù)荷的能力，完善了凈化過程，提高了處理效率，能獲得更好的出水水質(zhì)。

8、膜生物反應(yīng)器工藝

膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor, MBR)工藝是由膜分離組件(常用超濾)與活性污泥反應(yīng)器(曝氣池)相結(jié)合而成的污水處理工藝，即用膜組件代替二沉池進(jìn)行固液分離的污水生物處理系統(tǒng)。與傳統(tǒng)生物處理工藝相比，MBR工藝具有生化效率高、有機(jī)負(fù)荷高、污泥負(fù)荷低、出水水質(zhì)好、設(shè)備占地面積小、便于自動控制和管理等優(yōu)點。根據(jù)膜與生物反應(yīng)器的位置關(guān)系，MBR可分為分置式(外置式)和一體式(內(nèi)置式)兩種。

圖18 分置式MBR

分置式MBR將膜組件(多為管式和平板式)置于生物反應(yīng)器外部，二者通過泵與管路相連，其工藝流程如圖18所示，輸送泵將曝氣池中的混合液加壓后送到膜分離單元，由膜組件進(jìn)行固液分離，濃縮液回流至生物反應(yīng)器，透過液為出水。該方式運行靈活，設(shè)備安裝方便，膜組件的清洗、維護(hù)、更換及增設(shè)比較容易，膜通量相對較高，易于大型化和對現(xiàn)有工藝的改造，但動力費用較高，泵高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力會使某些微生物菌體失活。

圖19 一體式MBR

一體式MBR又稱淹沒式MBR ，其工藝流程如圖19所示，將無外殼的膜組件(多為中空纖維式)直接安裝浸沒于曝氣池內(nèi)部，微生物在曝氣池中降解有機(jī)物，依靠重力或水泵抽吸產(chǎn)生的負(fù)壓或真空泵將膜組件透過液移出，成為出水。