王凯军
北京市环境保护科学研究院
一、我国面临的重大水污染问题
1、水污染与水资源紧缺矛盾更趋尖锐
a) 水资源和用水浪费；
b) 水污染严重；
水资源缺乏和水污染问题，制约社会经济的可持续发展是一个基本的现实，
也是考虑我国水环境问题的出发点。
2、我国流域性水环境问题具有复杂性
a) 北方地区：水资源短缺和合理利用、水污染控制和污水的回用、季节性
河流的达标 (特别是功能区达标 )等问题 ;
b) 南方地区, 生态破坏引起的水患问题以及水体富营养化，成为突出的环
境问题。
一、我国面临的重大水污染问题
3、近海海域污染日益严重
4、饮用水源普遍受到污染,受污染水体的复育任务十分
艰巨
地表和地下水源的污染使今后相当长时期内对微
污染水的净化和恢复将是一个重要研究课题。
5,量大面广的城市污水污染问题，缺乏适合国情高效、
低耗的技术
城市污水 二级处理率不足 10%，适宜的技术与资金
支持
一、我国面临的重大水污染问题
6、对一些重点污染行业水污染的控制缺乏有效的手段
对造纸、染料、糖蜜、农药和焦化废水等难降解工业废水的治
理有相当大的难度，要实现达标排放十分困难。
7、农村城市化进程将使小流域普遍受到污染，是目
前和今后面临的新问题
2010年，全国设市城市达到 1200个，建制镇达到 2.5－ 3 万
个，依此计算，村镇年废水量可能达到 270亿吨。
一、我国面临的重大水污染问题
8,水环境的有机污染在相当长的一个时期内仍然是水污
染的重点
有机污染,包括造纸、食品、皮革、酿造、化工和大量未处理的城
市污水，治理难度大，所需投资高。
9、城市和工业废水污泥及畜禽粪便污染是面临的新问题
污泥与河流污泥沉积物
畜禽 规模养殖污染负荷很大
a) 在世界范围 内,环境贸易将进入世界十大贸易领域之列
b)扩大水处理产业的内涵, 积极发展我国的环保产业市场
c) 环境咨询产业, 工程和设备产业, 金融和服务管理产业
一、我国面临的重大水污染问题
10、环保产业处于初级发展阶段，促进环保产业发展是水
污染控制实施的关键
二, 国内城市污水处理工艺的研究
1,我国城市污水处理技术从, 七五, 国家攻关开始逐步进行研究；
2,,七五, 攻关项目在氧化塘, 土地处理和复合生态系统等自然处
理技术方面的研究较多, 建立了一些氧化塘, 土地处理城市污
水示范工程；
3,,八五, 对高负荷活性污泥, 高负荷生物膜, 一体化氧化沟技术
进行了深入研究, 研究成果已被应用于大批污水处理厂 ；
4,,九五, 期间工艺技术研究重点为中小城镇简易高效污水处理
实用的成套技术, 解决人工处理能耗高, 自然处理占地大等问
题；
二, 国内城市污水处理工艺的研究
5,国内可提供下列技术的工艺参数：
传统活性污泥法：延时曝气法、吸附再生法；
各种新型活性污泥工艺，如,SBR,AB法和氧化沟技术等等；
脱氮除磷工艺,A-O法和 A2-O技术；
酸化 (水解 )-好氧技术；
多种类型的稳定塘技术；土地处理技术等等。
三、我国城市污水处理的问题和发展
1、我国城市污水处理资金渠道匮乏，投资力度不足，导致目前发
达国家大批水处理环保企业采取贷款方式，大举进军我国水处理环
保市场； 但 1998年以来，国家加大了基础设施的投入，城市基础
设施成为其中重要的一部分，目前发行了近的 3000亿国债中将有相
当一部分用于城市基础设施建设。
2,1988年以来, 给水排水利用外资建设项目共约 200个, 总金额达
78亿美元 。 我国城市污水处理约 90％ 来自于国际各种贷款, 基本被
国际各大公司所占领；
4,1998年以来, 国家加大了基础设施的投入, 城市基础设施成为
其中重要的一部分, 目前发行的 1000亿国债中将有 300亿用于城市
基础设施建设 。 在地方上报建设部的给水排水建设项目中, 供水项
目 322个, 污水项目 208个, 总投资将达 1100亿元 。 1999年国家增发
650亿国债主要用于 1998年的在建项目和一些新建项目 。
三、我国城市污水处理的问题和发展
3,技术研究以单项优势为主, 缺乏足够的系统性, 完整性, 也缺
乏综合性的比较研究和技术经济评价体系；
三、我国城市污水处理的问题和发展
5、我国水污染控制的三个主要阶段
a) 对工业污染行业水污染的控制阶段
b) 对量大面广城市污水污染控制阶段
c) 面源污染控制阶段
四、城市污水排放量分析与预测
1、污水量
2,预测
预计新世纪的头 20年内我国经济增长将保持在 6～ 9％ 的高, 中速
率稳定发展 。 污水量增加考虑上述因素按 5%的速率考虑 。 到 2010
年增加污水量 300亿 m3；
自 1985年以来, 我国废水年排放总量一直的维持在 350～ 400亿
m3/a,1997年废水排放量达到最高值 416亿 m3,其中工业废水排
放量 227亿 t,市政污水排放量 189亿 t。 根据建设部估计 2000年废
水排放量为 480亿 m3；
四、城市污水排放量分析与预测
3,2010年, 全国设市城市达到 1200个左右, 建制镇达到 2.5-3万
个, 依此计算村镇年废水量可能达到 270亿 m3；
4,综上所述, 考虑现状污水量, 污水增量和建制镇污水量,
到 2010年城市污水排放总量为 1050亿 m3。
5,根据, 国民经济和社会发展九五计划和 2010年远景目标纲要,
的要求, 到 2010年城市污水 处理率要达到 50%,城市污水污水量
和投资预测见表 1。
表 4-1 污水量预测和 2010年达到 50%处理量投资预测
年份 2 0 0 0 年 2 0 1 0 年 ( 5 % 增长 )
城市污水量 ( 亿 m 3 / a ) 4 8 0 7 8 0
静态投资 ( 亿元 ) — 2 5 0 0
城镇污水量 ( 亿 m 3 / a ) — 2 7 0
静态投资 ( 亿元 ) — 1 5 0 0
城市污水总计 ( 亿元 ) 4 0 0 0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
·? ?? ? ·? ×ü á?
￡¨òú t ￡?
1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
?ê ·Y
íí1 1 9 8 5 íí1 9 9 8 íê íííú ·ííííí·í×ííí
四、城市污水排放量分析与预测
1,传统活性污泥工艺
3,氧化沟
五, 城市污水处理技术
2,SBR反应器
4,曝气生物滤池
5,水解－好氧生物处理工艺
6、化学强化一级处理
总进水
格
栅
总
进
水
泵
房
水
力
筛
沉
砂
池
初
沉
池
曝
气
池
二
沉
池
总出水
加氯消毒
好氧剩余污泥
污泥
回流
净剩余污泥
集池泥 浓缩池 污泥脱水机房
泥饼外运
鼓
风
机
污水管路
污泥管路
上清、滤出
液管路
空气管路
一 ) 活性污泥生物处理工艺
二 ） SBR工艺类型和发展
进水 曝气 沉淀 排水 排泥
图 5-2 去除碳源的典型的 SBR运行程序
1,经典 SBR反应器
2,SBR反应器
3、经典 SBR反应器的优点
通过对以上 SBR工艺特点和不同研究者的研究结果进行汇总, 不
考虑一些由于 SBR反应器本身优点导致的直接结果, 如：投资低和运
行费用低等, SBR反应器的众多优点可以归纳成如下几类：
1) 沉淀效果好；
2) 可以防止污泥膨胀；
3) 反应效率高, 特别对难降解有机物降解性能好；
4) 可以除磷脱氮等等 。
5) 工艺简单, 如可省去二沉池, 不需污泥回流等；
4,SBR反应器的理论分析
1) 流态理论；
2) 理想沉淀理论；
3) 推流反应器理论；
4) 选择性准则；
5) 微生物环境的多样性；
6) 提供了时空上的可操作性 。
以上的特点, 从另一方面分类可以分为：
a) SBR反应器的流态特点, 如上面的 1),2),3)和 4)；
b)生态特点 (5)；
c) 结构特点 (6)。
优点 原因
1,沉淀性能好 理想沉淀理论
2,有机物去除效率高 理想推流状态
3,提高难降解废水的处理效率
多样性的生态环境 ( 出现厌氧、缺氧
和好氧状态多种状态 )
4,抑制丝状菌膨胀 选择性准则
5,可以除磷脱氮，不需要新增反应器
生态的多样性 ( 出现厌氧、缺氧和好
氧状态多种状态 )
6,不需二沉池和污泥回流，工艺简单 结构本身特点
表 5-2 SBR的优点汇总
5,SBR反应器的优缺点分析
表 5-1 不同学者对 SBR的不同看法
名称 SBR 的特点 可能的原因
Arora
? 抗冲击负荷能力强
? 提高曝气系统的氧的转移效率
? 工艺简单，运转费用低
? 变容积进水
? 反应初期氧的推动力大
? SBR 反应器本身特点
Irvine
? 可以抑制丝状菌的生长
? 可以高效处理难降解废水
? SBR 系统中微生物的活性高
? 除磷脱氮效果好，无需投放化学
药品
? 有机物浓度变化对微生物有选
择性，厌氧状态可抑制丝状菌生
长
? 微生物的 RNA 含量高
? 运行方式容易改变
彭永臻
? 工艺简单，运转费用低
? 可以防止污泥膨胀
? 抗冲击负荷能力强
? 省去了二沉池，无需污泥回流
? 底物浓度梯度大，厌氧缺氧状态
并存
? 流态与连续式不同
刘永凇
? 对活性污泥膨胀有抑制作用
? 对冲击负荷有抵抗能力
? 厌氧好氧状态的交替出现
? 微生物对环境条件变化的适应
张志仁
? 出水水质好
? 对冲击负荷适应性强
? 污泥沉降性能好
? 污泥处理系统简便
? 投资和占地小
? 能耗低
? 操作管理和维修简单
? 沉淀性能好，可以脱氮
? 流量变化可通过周期调节来适应
? 存在有机物的浓度梯度
? 污泥令长可稳定化
? 减少初沉、二沉池和污泥消化等
? 氧的推动力大，氧利用率高
? 自动化程度高
同时，经典的 SBR反应器也操作一定的问题，比如
1)对于单一 SBR反应器的应用需要较大的调节池；
2)对于多个 SBR反应器进水和排水的阀门自动切换
频繁；
3)无法解决大型污水处理项目连续进水、连续出水
的处理要求。
4)设备的闲置率较高
5)污水提升水头损失较大。
正是以上这一系列问题的存在导致了对于 SBR反应器
的不断改进和开发。
6,SBR工艺应用和认识上的误区
1) 初沉池的设置和污泥稳定性问题
2) 正确认识 SBR反应器的优缺点
SBR工艺把沉淀与反应集中在同一个反应池进行，虽
然是 SBR反应器的优点，但是在一定条件下这也可能成
为 SBR工艺的缺点，比如 ICEAS系统。
图 5-1 周期数对于 SBR反应器池容的影响
(假设 HRT=24h，沉淀和滗水时间为 2.0h)
0 1 2 3 4 5 6
80
100
120
140
160
180
200
周期数 (n)
反应器相对大小
fmax
以传统活性
污泥法为 100 ％
（二） SBR工艺类型和发展
1) 经典 SBR反应器
进水 曝气 沉淀 排水 排泥
进水 进水 进水
预
反
应
区
主
反
应
区
沉淀 (停曝 ) 排水
出水
(停曝、排泥 )曝气
滗水器
2) ICEAS工艺
3) ICEAS工艺与经典 SBR工艺的对比
a) 沉淀特性不同；
b)由于连续进水损失理想推流性能和污泥膨胀的控制功能；
c) 连续进水便于较大型污水处理厂；
d) 由于池长过长水平流速会过大, 这也使得 ICEAS工艺的单池无法
进一步扩大；
e) ICEAS工艺的运行周期比较短 。
4) CASS工艺
CASS工艺是 Goronszy教授在 ICEAS的基础上开发出来的
(1) 生物选择器 (2) 缺氧区 (3) 好氧区 (4) 回流污泥和剩余污泥 (5) 滗水器
图 5-4循环式活性污泥法工艺 (CASS)的组成
3) CASS工艺与 ICEAS工艺的对比
1) 增加了污泥回流；
2) 加大了预反应区的体积；
3) 增加了兼氧区 。
通过以上三个措施,CASS反应器强化了以下的功能：
1) 加速对溶解性底物的去除和对难降解有机物的水解作用 ；
2) 加大兼氧区强化污泥中磷在厌氧条件下得到有效的释放；
3) 此外,选择器和兼氧区中还可发生比较显著的反硝化作用；
4) 采用多池串联运行，使废水在反应器的流动呈现出整体推流而在
不同区域内为完全混合的复杂流态，保证了处理效果；
5) 改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生。
4) UNITANK系统
UNITANK系统是 90年代初, 比利时 SEGHERS公司提出
一种 SBR的变型工艺 。
图 5-5 UNITANK工艺图
2) UNITANK系统的原理和特点
1,标准的 UNITANK系统是由三个正方形池所组成, 三个池子之间
构成了一个级串的形式, 弥补了单个反应器完全混合的缺点；
2,UNITANK系统在恒定水位下连续运行, 出水采用固定堰而不是
滗水器 。
3,从整个系统来看, 它已经不属于 SBR了, 与交替运转的三沟氧
化沟非常相似, 更接近于传统的活性污泥法 。 这是 UNITANK工艺最
为显著的一个特点；
3) UNITANK系统的缺点
与三沟氧化沟的情况相类似,UNITANK工艺中三池的作用也是不均等
的，存在中间池子污泥浓度高的情况，表 5-3 95-96年实际运行情况参数
19 9 5 年 19 9 6 年
边沟Ⅰ 中沟 边沟Ⅱ 边沟Ⅰ 中沟 边沟Ⅱ
M L S S (g /L) 8.3 4.3 8.8 7.1 3.3 9.3
S V (% ) 37, 4 17, 2 45, 2 41, 9 15, 8 43, 7
S V I( m L /g ) 45 40 48 59 48 47
43.0
)8.83.43.8(8
8.8*5.23.4*88, 3*2, 5
n
1i mi
XmiV
2n
1i si
XsiV
s2Xs2VmiXmiVs1Xs1V ?
??
??
?
?
??
?
?
?? ?? fff
5) UNITANK工艺的改进
UNITANK发明人在离开 SEGHERS公司之后, 提出新的变型工艺 ---LUCAS
工艺
图 5-6 采用四个正方形反应器和四个圆形反应的 LUCAS工艺
（ 三 ） 各种不同类型 SBR的设计方法
1,进水浓度和设计负荷的影响
2,周期的影响
3,进水方式的影响
4,不同类型 SBR反应器的设计公式
SBR 的类型
运行周期
( 长或者短 )
负荷
( 高或低 )
进水方式
( 连续或间歇 )
曝气方式
( 限制或非限制 )
动力学公式
经典 SBR 长 / 短 高 / 低 间歇 限制 / 非限制
一级 / 线性 / 零
级
I C EA S 短 低 连续 非限制 一级 / 线性
C A SS 短 低 连续 非限制 一级 / 线性
U N I T A N K 长 / 短 高 / 低 连续 非限制 一级 / 线性
不同类型 SBR常用的运行方式和动力学公式
二 ) 氧化沟工艺
1、氧化沟的定义
3) 氧化沟结型式采用环形沟渠型式，混合液在氧化沟曝气器的推
动下作水平流动 (平均流速 >0.3m/s)；
4) 氧化沟采用延时曝气，不需初沉池，且不采用污泥消化处理；
1) 氧化沟属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺 ;
2) 氧化沟一般采用转刷等表面曝气设备；
5) 氧化沟的污泥负荷在 0.05～ 0.10kgBOD5/kgMLSS.d之间。
6)污泥负荷和污泥龄的选取，要考虑污水硝化和污泥稳定化两个
因素，一般污泥龄为 10～ 30d。
二 ) 氧化沟工艺
2、氧化沟的特点
虽然氧化沟属于活性污泥工艺的变形,但在其发展过程中也形成
很多独有的优点和特点。
1) 氧化沟构造形式多样；
2) 氧化沟曝气设备的多样性；
3) 曝气强度可调节；
4) 对预处理、二沉池和污泥处理进行工艺简化
二 ) 氧化沟工艺
3、氧化沟的类型
1) 传统转刷曝气氧化沟；
2) 三沟式氧化沟；
3) 卡鲁塞尔氧化沟；
4) 奥贝尔氧化沟；
5) 一体化氧化沟；
6) 微曝氧化沟等等；
4、氧化沟的命名
二 ) 氧化沟工艺
1,根据采用的特殊曝气设备命名, 例如将采用立式表
曝机曝气的氧化沟, 命名为表曝氧化沟, 将采用射流曝
气的氧化沟命名为射流曝气氧化沟等 。
2、根据氧化沟的运行方式和氧化沟的主要特点方式命
名，例如将目前的双沟氧化沟和三沟式氧化沟命名为交
替 (工作 )式氧化沟，将沉淀设备在氧化沟内的氧化沟命
名为一体化氧化沟等。而不宜将采用立式表曝机的氧化
沟统称为卡鲁塞尔氧化沟。
3) 在引进项目上可以直接采用原名, 如奥贝尔氧化沟,
卡鲁塞尔氧化沟等等 。 在我们应用时虽然采用同样的工
作原理, 但是在其已有注册商标的情况下也不要采用同
样的名称 。
4) 对应用曝气转刷和曝气转盘的氧化沟没作命名, 这
是因为这类设备应用非常广泛, 几乎可以应用于各种类
型的氧化沟 。
5、不同类型的氧化沟
1) 卡鲁塞尔氧化沟
图 6-1 采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟
(英国 ASH Vale 污水处理厂 )
5、不同类型的氧化沟
2) 交替工作式氧化沟
图 6-2 OTV-Gruger的三沟式氧化沟 (Faabborg污水处理厂 )
3) Orbal氧化沟 型
6-3 Orbal型氧化沟
4) 一体化氧化沟
图 6-4 Simon-Hartley船型氧化沟
5) 其他类型的氧化沟
射流曝气 (JAC)系统，
U-型化沟
采用微孔曝气的逆流氧化沟等等
6、氧化沟的装置
1) 采用的处理流程
2
3
4
5
6
7
8
9
1, 进水；2,沉淀池；3,转刷；4,中心墙；5,导流
板；6,导流墙；7,出水堰；8,边壁；9,刮泥机;
1 0, 回流污泥
图6 - 6 氧化沟构造和工艺流程图示
10
1
2) 曝气装置
转刷或转盘曝气器
立式表面曝气器
射流曝气器
导管式曝气机
混合曝气系统
3) 氧化沟曝气设备
a) 水平轴曝气转刷或转盘
图 6-7 曝气转刷设备 (OTV-Gruger产品 )
3) 氧化沟曝气设备
b) 水平轴曝气转盘
曝气转盘设备 (美国 US Filter产品 )
c) 立式低速表曝机
图 6-8 荷兰 DHV公司表曝机
4) 进, 出水装置
图 6-9 三沟式氧化沟可调式出水堰
5) 导流和混合装置
图 6-10 潜水搅拌机 图 6-11 水下推进器
6) 附属构筑物
如,二沉池
刮泥机
污泥回流泵房等
这一部分与传统活性污泥工艺相同。
7、全面认识氧化沟处理技术
1,要考虑污染物的去除目的：对于不同的污染物的去除，设计参
数和方法是不同的；
2、氧化沟最重要的特点之一是专用的曝气设备，对于曝气设备不
仅仅要求掌握其充氧能力，更重要的是全面了解和掌握氧化沟的
水力学特性尤为重要；
3、有关曝气设备的水力学特性，大部分设计单位恰恰掌握不够。
致使在设计中由于设备型号和参数不准，常常导致设计没有达到
预期效果。
8、设计、研究和生产厂家应加强基础研究
1) 氧化沟技术发展与高效曝气设备的发展是密切相关的。国内外
的实践证明，往往新的曝气设备开发和应用，意味着一种新的氧
化沟工艺的诞生；
2) 大多数氧化沟工艺与其拥有的专利和设备是密切相关。并且与
各厂商的注册商标相联系。如卡鲁塞尔 (CarrouselR)、奥贝尔
(Orbal)和三沟式氧化沟等等，都有各自的一些特色。
3、曝气生物滤池工艺
1) 曝气生物滤池工艺的优点
a) 负荷高，出水水质好：容积负荷可在 6.0kgBOD/m3.d的负荷
下，保持出水在 20mg/L，出水可以达到硝化，出水达到或接近
生活杂用水水标准；
b)占地面积少：曝气生物滤池的占地只是常规二级生化处理的
1/5-1/10；
c)耐冲击负荷；
d)投资省,BAF系统总水力停留时间短，所需基建投资少，同时
该工艺出水水质高。
2) 曝气生物滤池工艺的原理
1) 生物活性高 (污泥龄短 )；
2) 传质条件好；
3) 充氧效率高；
4) 有丝状菌存在；
5) 有较高的生物膜浓度 。
3) 曝气生物滤池的工艺组成
图 7-1 生物曝气滤池 (BAF)的构造
陶粒 (生物填料层 )
卵石 (承托层 )
空气管
反冲气管 (反冲洗系统 )
滤头 (布水系统 )
污水 (布水系统 )
冲洗水 (反冲洗系统 )
冲洗水泵
反冲洗废水
曝气生物滤池主体可分为布水系统, 布气系统, 承托层, 生物填料
层, 反冲洗等五个部分 。
d)曝气生物滤床
4) 曝气生物滤池的运行方式
a) 曝气生物滤池的流向
生物填料
卵石
空气管
反冲气管
滤头
污水
出水 (冲洗水 )
反冲洗废水
生物填料
卵石
空气管
反冲气管
污水
出水 (冲洗水 )
反冲洗废水
生物填料
空气管
污水
(反冲洗水 )
出水 滤头
(a) 采用滤头的下向流滤池 (b) 不采用滤头的下向流滤池 (c) 上向流的曝气生物滤池
图 7-3 升流式和下向流方式的曝气生物滤池工艺
生物填料
空气管
反冲气管
污水
出水
反冲洗废水
出
水
二次接触沉淀池
图 7-4 带回流的升流式曝气生物滤池工艺
b) 曝气生物滤床的串联
c) 曝气生物滤床的串联运行
反
冲
洗
气
反
冲
洗
水
曝
气
反
冲
洗
气
反
冲
洗
水
曝
气
出水
回流水
3
反
冲
洗
水
(b) BIOPUR工艺 (第一级采用波纹板填料、第二级采用陶粒陶粒 )
d)曝气生物滤床的脱氮
升流式曝气生物滤池工艺
下向流方式的曝气生物滤池工艺
生物填料
卵石 空气管
反冲气管
滤头
污水
出水 ( 冲洗水 )
反冲洗废水
空气管
污水
( 反冲洗水 )
出水 滤头
回流
e) 曝气和回流的布置形式
5) Biostyr工艺的结构
法国 OTV公司开发 Biostyr的生物曝气滤池的新型好氧生物处理设备
1、配水廊道 ; 2、滤池进水和排泥 ; 3、反冲洗循环闸门 ; 4、填料 ; 5、反冲洗气管 ;
6、工艺空气管 ; 7、好氧区 ; 8、缺氧区 ; 9、挡板 ; 10、出水滤头 ;
11、处理后水的储存和排出 ; 12、回流泵 ; 13、进水管
图 7-9 山东诸城兴贸玉米制品有限公司成武公司淀粉曝气生物滤池平面图
6) 曝气生物滤池的应用
图 7-2 济南将军卷烟厂的废水处理工艺流程图
5、水解 — 好氧生物处理工艺
1) 水解 池工作机理：
水解池为改进的 UASB反应器，在与初沉池相当的停留时间内，
集生物降解、物理沉降和吸附为一体。污水中的颗粒和胶体污染物在水
解池得到截留和吸附，并在产酸细菌等微生物作用下得到分解和降解。
使得大分子的物质变成小分子物质，固体物质变成了溶解性物质。
2) 水解 池作用
a) 水解池的去除率高于初沉池,BOD5为 30％,COD为 40-50％，
SS大于 80％；
b) 水解池能提高污水的可生化性，降低后续的好氧工艺的能耗与
反应时间；
c) 水解池能实现污水污泥一元化处理。
3) 水解 －好氧工艺特点：
a) 系统抗冲击负荷能力大大加强；
b) 系统污泥比传统好氧系统减少 30%；
c) 工艺投资少,运行费用低,能耗省的污水处理新工艺
d) 水解工艺可以与其它各种好氧工艺有机地结合
4) 水解 －好氧工艺的生产性应用,
9-4 密云污水厂
密云污水厂好氧池
阿克苏污水厂水解池
阿克苏污水厂改进 SBR
吉林省梨树县污水处理公司
6、化学强化一级处理
1) 化学强化一级处理的特点分析
a) 去除率高
b) 投资效益好
c) 除磷效果好
d) 运行费用问题
e) 化学污泥的处理和处置
2) 一级强化处理工艺的种类
一级强化处理的主要技术有吸附生物降解法 (AB法 )的 A
段技术，厌氧 (水解 )技术和高负荷活性污泥法技术等,也可
采用物化法强化一级处理。一级强化生物处理技术的 BOD5
负荷高，池容小、投资省，能去除 50%左右的 BOD5。
a,AB法 A段工艺
b、厌氧 (水解 )工艺
c、化学强化一级处理技术
d、污水过滤技术
3) 一级强化与二级处理工艺的经济技术对比
水量为 Q=10万 m3/d,对各种一级强化处理工艺进行分析。
表 8-1 不同一级强化处理工艺的去除率
项目 原污水
AB 工艺 A 段
强化去除率
水解 - 好氧工艺
水解池去除率
物化一级
强化去除
率
国家一级排
放标准
C O D m g/L 500 60 ～ 70 % 40 ～ 50 % 60 ～ 70 % 100
BO D m g/L 200 60% 30 ～ 40 % 60% 20
SS m g/L 200 70 ～ 80 % 80 ～ 90 % 80% 20
NH
3
- N / m g/L 35 --- --- --- 15
磷酸盐 ( 以 P
计 ) m g/L
2.5 ～ 3.0 20 ～ 30 % 20 ～ 30 % >5 0% 0.5
PH 6 ～ 9 6 ～ 9 6 ～ 9 6 ～ 9 6 ～ 9
项 目
A-B 工艺
A 段处理工艺
水解工艺 物化强化工艺 二级处理工艺
集水井 HR T=5m in, HR T=5m in, HR T=5m in, HR T=5m in,
提升泵房
Q
m a x
=12 万 m
3
/d Q
m a x
＝ 12 万
m
3
/d
Q
m a x
=12 万
m
3
/d
Q
m a x
=12 万 m
3
/d
沉砂池 HR T=45 S, HR T=45 S, HR T=45 S, HR T=45 S,
主体工艺 A 级 HR T=0,5h
水解池
HR T=2,5h
反应
HR T=1,0h
氧化沟 24 h,
沉淀池 HR T=2,5h 无 HR T=2,5h 2,5
需药 ( 氧 ) 量 1,3 不需要 投碱铝 ( 60 m g/L)
污泥产量
18 t /d ( 1,5kgSS / k g
BOD )
1 1,2T/d 26 T/d 15 t /d ( 0,3kgM LS S / k
gBOD )
集泥池 HR T=24 h HR T=24 h HR T=24 h HR T=24 h
浓缩池 HR T=18 h HR T=18 h HR T=18 h HR T=18 h
污泥消化 HR T=25 d 不需要 HR T=25 d 无
污泥脱水能
力
20 0kg/m,h,20 0kg/m,h.
20 0kg/m,h.
20 0kg/m,h.
表 8-2 采用一级强化处理工艺参数和主要构筑物计算
概算根据示范工程设计的范围和内容进行编制，设备价格参考
有关厂家现行报价，并采用, 给排水预算与经济评价手册, (1993年版 )
序号 工程费用
AB 工艺 A
段
水解工艺 物化一级强化 二级处理工艺
1 工程总投资
*
6000 4000 6000 1 160 0
2 土地征用费
**
480 240 240 480
3 年总成本 944 536 1 153 1965
4 年经营成本 527 258 733 1355
5 动力费 300 120 150 595
6 污泥脱水和投药费用 80 40 436
****
100
7 工资福利 72( 60 人 ) 48( 40 人 ) 72( 60 人 ) 96( 40 人 )
8 固定资产折旧 252 168 252 460
9 大修基金 165 1 10 165 210
10 日常维修费 75 50 75 95
11 电耗 ( k W,h / m
3
) 0.153 0.061 0.076 0.362
12 吨水处理成本 ( 元 /m
3
) 0.160 0.078 0.222 0.371
13 元 / 去除 k g CO D 0.491 0.347 0.683 1.095
14 削减 C O D 总量 ( t / a) 10725 7425 10725 1 155 0
15 万元投资 / 去除 t CO D.a 0.559 0.539 0.559 1.0043
16
完成二级处理的单位投资
( 元 /m
3
)
1000-
1200
600 - 800 800 - 100 0 100 0- 12 00
注, *:按远期二级处理考虑，包括污泥消化处理，运行费不包括沼气收入 ;
**,按 2万元 /亩计算 ; ***:碱铝按 60mg/L的投加量，干粉产品价格为 2000元 /t.
表 8-3 建设费用、运行费用概算
1,污水处理投资上的排序为：
物化强化处理 >A段工艺 >水解工艺；
2,从成本分析来看, 各种强化一级处理的投资效益是十分明显的, A-
B工艺 A段处理工艺, 水解工艺和物化强化工艺的去除每吨 COD的
万元投资仅有传统二级处理的 50%；
3,强化一级处理对于我国这样资金缺乏, 污染严重的发展中国家来讲,
有及其重大意义 。
六, 我国城市污水处理的发展
1,总体评价
1)目前, 城市污水处理普遍采用技术是水污染控制行之有效的技术 ;
3)是 60－ 80年代成熟技术 。 但并不一定是先进的, 特别并不一定适合
我国的国情 ;
4) 氧化沟, SBR等延时曝气, 对我国是否适合是值得推敲的问题；
a)低负荷的曝气池的池容和设备是中, 高负荷活性污泥工艺的几倍；
b)延时曝气对污泥是采用好氧稳定的方法, 能耗高；
c)能耗增加带来直接运行费的增加, 同时还要增加间接投资
5)从可持续发展角度讲, 延时曝气的氧化沟, SBR不适合中国国情 。
六、我国城市污水处理的发展
2、城市污水污泥处理问题
1) 污泥处理和处置技术刚刚起步，污泥产量将大幅度的增加 ;
2) 污泥厌氧消化的投资高，费用高、技术较复杂 ;
3)高效 (高负荷 )、低耗污水处理工艺关键是解决污泥处理技术
城市污水工艺的进步在很大程度上取决于污泥处理和利用技术
的进步 ;
4) 从污泥最终处置的出路来看，污泥农用从我国具体情况
来说是最为可行和现实的处置方案。
六、我国城市污水处理的发展
3、大力发展先进的水处理工艺技术
1)先进工艺的标准应适合国情的高效、低耗和低成本的污水处理技术
a)吨水投资低，吨水造价应该控制在 800元；
b)运行费用低，吨水运行费应该控制在 0.3元以下；
c)采用总承包和实施运营的机制。
2)现有的物化 -生化工艺、一级强化化学处理技术、水解 -好氧工艺，
曝气生物滤池、高、中负荷的好氧工艺和厌氧－好氧处理技术等工艺
都是有希望的新工艺，但需进一步完善。
六、我国城市污水处理的发展
4、大力推进水处理技术和设备的产业化
表 2 20 00 -2 01 0 年污水处理厂主要设备投资
项 目 投资 ( 亿元 ) 年投资额 ( 亿元 )
格栅除污设备 48 4, 8
成套除砂、洗砂设备 32 3, 2
沉淀池刮吸泥设备 160 16
高效曝气设备 400 40
通用机械设备如风机、污水泵等 320 32
浓缩、脱水设备 160 16
污泥消化或堆肥成套设备 240 24
管道、阀门等 240 24
总计 16 0 0 160
5、大力鼓励水处理设施运营产业化
6、城市污水处理建设重点
1)超大型城市污水处理厂建设 (污水量 ≥ 20万 m3/d)
这一类的城市污水处理厂在全国总共不超过 100个, 但是占污水排放总量的
30%～ 50%。 这一类污水处理厂采用成熟的活性污泥工艺, 相关设备发展重点
是大型污水处理厂的单项技术设备 (特别是二级处理相关设备 )。 其中包括：
1） 大型自动格栅除污设备；
2） 各种成套除砂, 洗砂设备；
3） 大型沉淀池刮吸泥设备；
4） 高效曝气设备；
5） 大型污水通用机械设备, 如离心风机, 污水泵等；
6） 大型浓缩, 脱水一体化设备；
7） 污泥消化成套设备；
8） 沼气利用成套设备；
9） 配套的大管径的自动阀门等；
10)自控系统和仪器仪表等；
11)污泥处理和处置成套设备, 如堆肥, 造粒装置等等 。
2)大、中型城市污水处理厂建设 (污水量 5～ 20万 m3/d)
近期众多城市采用低负荷氧化沟和 SBR工艺采用好氧稳定污泥的方法。对于中
型污水处理厂的发展重点是要加快氧化沟法 SBR、这几种工艺的专用设备的国
产化、规模化生产：
1)氧化沟的曝气设备：如转刷、转盘和表曝机；
2)污泥浓缩、脱水一体化设备；
3)SBR工艺中的滗水器；
4)SBR专用曝气设备；
5)SBR自控设备
3) 中、小城镇污水处理厂建设 (≤5 万 m3/d)
对于我国大量的中、小城镇产生的污水量的小型城市污水处理厂，是我国水
污染控制的重点和难点。对于小型城市污水处理厂需要作如下工作：
1)适用的简易、高效城市污水处理装置成套化；
2)简易高效城市污水处理装置的全自动化；
3)污泥堆肥、造粒制肥技术成套化。
七、降低污水处理厂投资和运行费用的途径
1) 工艺创新
a、选择适合我国国情的高负荷工艺，重点解决污泥处理问题；
b、低负荷氧化沟工艺负荷为 0.07-0.1kgBOD/m3.d；
c、活性污泥工艺负荷为 0.1-0.3kgBOD/m3.d；
2) 技术创新
a、新技术包括新工艺，同时包括新材料和新施工方法；
b、如 lipp技术和拼装式反应器技术；如 Biolack施工技术；
3) 体制创新
a、招投标制度等；
b、污水处理厂人员问题；
c、自动控制问题；
采用新的施工方法
序号 工程和费用名称
5 万 m
3
/d 污水厂
指标值 ( 万元 )
阿克苏 6 万 m
3
/d 污水厂
指标值 ( 万元 )
1 工程总投资 1800 2450
2 构筑物 500 1000
3 建筑 200 250
4 自控仪表、设备 600 800
5 管道、道路等等 200 180
6 土地征用费、电帖 200 120
7 设计费 100 100
8 年总成本 5 4 7, 5 659
9 电耗 438( 万 kw · h) 8 5 0, 4 1 ( 万 kw · h)
10 药剂费 40 55
11 工资福利 48** 3 0, 6 * * *
费用比较表
三、降低造价的技术路线
1、采用了水解 — 好氧生物处理新工艺路线
a)水解池的去除率高于初沉池，降低好氧负荷；
b) 提高污水可生化性，降低好氧能耗与时间；
c) 实现污水污泥一元化处理，好氧采用高负荷系统；
2、采用了曝气沉淀一体化活性污泥工艺好氧生物
a) 提高了曝气池设备利用率，减少了反应时间；
b) 采用调频、高速风机和微孔曝气等多项新技术；
3、体制创新
a) 设备招标，节省大量投资；
b) 高度自动化节省了大量的人力和运转费用；
北京市环境保护科学研究院
一、我国面临的重大水污染问题
1、水污染与水资源紧缺矛盾更趋尖锐
a) 水资源和用水浪费；
b) 水污染严重；
水资源缺乏和水污染问题，制约社会经济的可持续发展是一个基本的现实，
也是考虑我国水环境问题的出发点。
2、我国流域性水环境问题具有复杂性
a) 北方地区：水资源短缺和合理利用、水污染控制和污水的回用、季节性
河流的达标 (特别是功能区达标 )等问题 ;
b) 南方地区, 生态破坏引起的水患问题以及水体富营养化，成为突出的环
境问题。
一、我国面临的重大水污染问题
3、近海海域污染日益严重
4、饮用水源普遍受到污染,受污染水体的复育任务十分
艰巨
地表和地下水源的污染使今后相当长时期内对微
污染水的净化和恢复将是一个重要研究课题。
5,量大面广的城市污水污染问题，缺乏适合国情高效、
低耗的技术
城市污水 二级处理率不足 10%，适宜的技术与资金
支持
一、我国面临的重大水污染问题
6、对一些重点污染行业水污染的控制缺乏有效的手段
对造纸、染料、糖蜜、农药和焦化废水等难降解工业废水的治
理有相当大的难度，要实现达标排放十分困难。
7、农村城市化进程将使小流域普遍受到污染，是目
前和今后面临的新问题
2010年，全国设市城市达到 1200个，建制镇达到 2.5－ 3 万
个，依此计算，村镇年废水量可能达到 270亿吨。
一、我国面临的重大水污染问题
8,水环境的有机污染在相当长的一个时期内仍然是水污
染的重点
有机污染,包括造纸、食品、皮革、酿造、化工和大量未处理的城
市污水，治理难度大，所需投资高。
9、城市和工业废水污泥及畜禽粪便污染是面临的新问题
污泥与河流污泥沉积物
畜禽 规模养殖污染负荷很大
a) 在世界范围 内,环境贸易将进入世界十大贸易领域之列
b)扩大水处理产业的内涵, 积极发展我国的环保产业市场
c) 环境咨询产业, 工程和设备产业, 金融和服务管理产业
一、我国面临的重大水污染问题
10、环保产业处于初级发展阶段，促进环保产业发展是水
污染控制实施的关键
二, 国内城市污水处理工艺的研究
1,我国城市污水处理技术从, 七五, 国家攻关开始逐步进行研究；
2,,七五, 攻关项目在氧化塘, 土地处理和复合生态系统等自然处
理技术方面的研究较多, 建立了一些氧化塘, 土地处理城市污
水示范工程；
3,,八五, 对高负荷活性污泥, 高负荷生物膜, 一体化氧化沟技术
进行了深入研究, 研究成果已被应用于大批污水处理厂 ；
4,,九五, 期间工艺技术研究重点为中小城镇简易高效污水处理
实用的成套技术, 解决人工处理能耗高, 自然处理占地大等问
题；
二, 国内城市污水处理工艺的研究
5,国内可提供下列技术的工艺参数：
传统活性污泥法：延时曝气法、吸附再生法；
各种新型活性污泥工艺，如,SBR,AB法和氧化沟技术等等；
脱氮除磷工艺,A-O法和 A2-O技术；
酸化 (水解 )-好氧技术；
多种类型的稳定塘技术；土地处理技术等等。
三、我国城市污水处理的问题和发展
1、我国城市污水处理资金渠道匮乏，投资力度不足，导致目前发
达国家大批水处理环保企业采取贷款方式，大举进军我国水处理环
保市场； 但 1998年以来，国家加大了基础设施的投入，城市基础
设施成为其中重要的一部分，目前发行了近的 3000亿国债中将有相
当一部分用于城市基础设施建设。
2,1988年以来, 给水排水利用外资建设项目共约 200个, 总金额达
78亿美元 。 我国城市污水处理约 90％ 来自于国际各种贷款, 基本被
国际各大公司所占领；
4,1998年以来, 国家加大了基础设施的投入, 城市基础设施成为
其中重要的一部分, 目前发行的 1000亿国债中将有 300亿用于城市
基础设施建设 。 在地方上报建设部的给水排水建设项目中, 供水项
目 322个, 污水项目 208个, 总投资将达 1100亿元 。 1999年国家增发
650亿国债主要用于 1998年的在建项目和一些新建项目 。
三、我国城市污水处理的问题和发展
3,技术研究以单项优势为主, 缺乏足够的系统性, 完整性, 也缺
乏综合性的比较研究和技术经济评价体系；
三、我国城市污水处理的问题和发展
5、我国水污染控制的三个主要阶段
a) 对工业污染行业水污染的控制阶段
b) 对量大面广城市污水污染控制阶段
c) 面源污染控制阶段
四、城市污水排放量分析与预测
1、污水量
2,预测
预计新世纪的头 20年内我国经济增长将保持在 6～ 9％ 的高, 中速
率稳定发展 。 污水量增加考虑上述因素按 5%的速率考虑 。 到 2010
年增加污水量 300亿 m3；
自 1985年以来, 我国废水年排放总量一直的维持在 350～ 400亿
m3/a,1997年废水排放量达到最高值 416亿 m3,其中工业废水排
放量 227亿 t,市政污水排放量 189亿 t。 根据建设部估计 2000年废
水排放量为 480亿 m3；
四、城市污水排放量分析与预测
3,2010年, 全国设市城市达到 1200个左右, 建制镇达到 2.5-3万
个, 依此计算村镇年废水量可能达到 270亿 m3；
4,综上所述, 考虑现状污水量, 污水增量和建制镇污水量,
到 2010年城市污水排放总量为 1050亿 m3。
5,根据, 国民经济和社会发展九五计划和 2010年远景目标纲要,
的要求, 到 2010年城市污水 处理率要达到 50%,城市污水污水量
和投资预测见表 1。
表 4-1 污水量预测和 2010年达到 50%处理量投资预测
年份 2 0 0 0 年 2 0 1 0 年 ( 5 % 增长 )
城市污水量 ( 亿 m 3 / a ) 4 8 0 7 8 0
静态投资 ( 亿元 ) — 2 5 0 0
城镇污水量 ( 亿 m 3 / a ) — 2 7 0
静态投资 ( 亿元 ) — 1 5 0 0
城市污水总计 ( 亿元 ) 4 0 0 0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
·? ?? ? ·? ×ü á?
￡¨òú t ￡?
1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
?ê ·Y
íí1 1 9 8 5 íí1 9 9 8 íê íííú ·ííííí·í×ííí
四、城市污水排放量分析与预测
1,传统活性污泥工艺
3,氧化沟
五, 城市污水处理技术
2,SBR反应器
4,曝气生物滤池
5,水解－好氧生物处理工艺
6、化学强化一级处理
总进水
格
栅
总
进
水
泵
房
水
力
筛
沉
砂
池
初
沉
池
曝
气
池
二
沉
池
总出水
加氯消毒
好氧剩余污泥
污泥
回流
净剩余污泥
集池泥 浓缩池 污泥脱水机房
泥饼外运
鼓
风
机
污水管路
污泥管路
上清、滤出
液管路
空气管路
一 ) 活性污泥生物处理工艺
二 ） SBR工艺类型和发展
进水 曝气 沉淀 排水 排泥
图 5-2 去除碳源的典型的 SBR运行程序
1,经典 SBR反应器
2,SBR反应器
3、经典 SBR反应器的优点
通过对以上 SBR工艺特点和不同研究者的研究结果进行汇总, 不
考虑一些由于 SBR反应器本身优点导致的直接结果, 如：投资低和运
行费用低等, SBR反应器的众多优点可以归纳成如下几类：
1) 沉淀效果好；
2) 可以防止污泥膨胀；
3) 反应效率高, 特别对难降解有机物降解性能好；
4) 可以除磷脱氮等等 。
5) 工艺简单, 如可省去二沉池, 不需污泥回流等；
4,SBR反应器的理论分析
1) 流态理论；
2) 理想沉淀理论；
3) 推流反应器理论；
4) 选择性准则；
5) 微生物环境的多样性；
6) 提供了时空上的可操作性 。
以上的特点, 从另一方面分类可以分为：
a) SBR反应器的流态特点, 如上面的 1),2),3)和 4)；
b)生态特点 (5)；
c) 结构特点 (6)。
优点 原因
1,沉淀性能好 理想沉淀理论
2,有机物去除效率高 理想推流状态
3,提高难降解废水的处理效率
多样性的生态环境 ( 出现厌氧、缺氧
和好氧状态多种状态 )
4,抑制丝状菌膨胀 选择性准则
5,可以除磷脱氮，不需要新增反应器
生态的多样性 ( 出现厌氧、缺氧和好
氧状态多种状态 )
6,不需二沉池和污泥回流，工艺简单 结构本身特点
表 5-2 SBR的优点汇总
5,SBR反应器的优缺点分析
表 5-1 不同学者对 SBR的不同看法
名称 SBR 的特点 可能的原因
Arora
? 抗冲击负荷能力强
? 提高曝气系统的氧的转移效率
? 工艺简单，运转费用低
? 变容积进水
? 反应初期氧的推动力大
? SBR 反应器本身特点
Irvine
? 可以抑制丝状菌的生长
? 可以高效处理难降解废水
? SBR 系统中微生物的活性高
? 除磷脱氮效果好，无需投放化学
药品
? 有机物浓度变化对微生物有选
择性，厌氧状态可抑制丝状菌生
长
? 微生物的 RNA 含量高
? 运行方式容易改变
彭永臻
? 工艺简单，运转费用低
? 可以防止污泥膨胀
? 抗冲击负荷能力强
? 省去了二沉池，无需污泥回流
? 底物浓度梯度大，厌氧缺氧状态
并存
? 流态与连续式不同
刘永凇
? 对活性污泥膨胀有抑制作用
? 对冲击负荷有抵抗能力
? 厌氧好氧状态的交替出现
? 微生物对环境条件变化的适应
张志仁
? 出水水质好
? 对冲击负荷适应性强
? 污泥沉降性能好
? 污泥处理系统简便
? 投资和占地小
? 能耗低
? 操作管理和维修简单
? 沉淀性能好，可以脱氮
? 流量变化可通过周期调节来适应
? 存在有机物的浓度梯度
? 污泥令长可稳定化
? 减少初沉、二沉池和污泥消化等
? 氧的推动力大，氧利用率高
? 自动化程度高
同时，经典的 SBR反应器也操作一定的问题，比如
1)对于单一 SBR反应器的应用需要较大的调节池；
2)对于多个 SBR反应器进水和排水的阀门自动切换
频繁；
3)无法解决大型污水处理项目连续进水、连续出水
的处理要求。
4)设备的闲置率较高
5)污水提升水头损失较大。
正是以上这一系列问题的存在导致了对于 SBR反应器
的不断改进和开发。
6,SBR工艺应用和认识上的误区
1) 初沉池的设置和污泥稳定性问题
2) 正确认识 SBR反应器的优缺点
SBR工艺把沉淀与反应集中在同一个反应池进行，虽
然是 SBR反应器的优点，但是在一定条件下这也可能成
为 SBR工艺的缺点，比如 ICEAS系统。
图 5-1 周期数对于 SBR反应器池容的影响
(假设 HRT=24h，沉淀和滗水时间为 2.0h)
0 1 2 3 4 5 6
80
100
120
140
160
180
200
周期数 (n)
反应器相对大小
fmax
以传统活性
污泥法为 100 ％
（二） SBR工艺类型和发展
1) 经典 SBR反应器
进水 曝气 沉淀 排水 排泥
进水 进水 进水
预
反
应
区
主
反
应
区
沉淀 (停曝 ) 排水
出水
(停曝、排泥 )曝气
滗水器
2) ICEAS工艺
3) ICEAS工艺与经典 SBR工艺的对比
a) 沉淀特性不同；
b)由于连续进水损失理想推流性能和污泥膨胀的控制功能；
c) 连续进水便于较大型污水处理厂；
d) 由于池长过长水平流速会过大, 这也使得 ICEAS工艺的单池无法
进一步扩大；
e) ICEAS工艺的运行周期比较短 。
4) CASS工艺
CASS工艺是 Goronszy教授在 ICEAS的基础上开发出来的
(1) 生物选择器 (2) 缺氧区 (3) 好氧区 (4) 回流污泥和剩余污泥 (5) 滗水器
图 5-4循环式活性污泥法工艺 (CASS)的组成
3) CASS工艺与 ICEAS工艺的对比
1) 增加了污泥回流；
2) 加大了预反应区的体积；
3) 增加了兼氧区 。
通过以上三个措施,CASS反应器强化了以下的功能：
1) 加速对溶解性底物的去除和对难降解有机物的水解作用 ；
2) 加大兼氧区强化污泥中磷在厌氧条件下得到有效的释放；
3) 此外,选择器和兼氧区中还可发生比较显著的反硝化作用；
4) 采用多池串联运行，使废水在反应器的流动呈现出整体推流而在
不同区域内为完全混合的复杂流态，保证了处理效果；
5) 改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生。
4) UNITANK系统
UNITANK系统是 90年代初, 比利时 SEGHERS公司提出
一种 SBR的变型工艺 。
图 5-5 UNITANK工艺图
2) UNITANK系统的原理和特点
1,标准的 UNITANK系统是由三个正方形池所组成, 三个池子之间
构成了一个级串的形式, 弥补了单个反应器完全混合的缺点；
2,UNITANK系统在恒定水位下连续运行, 出水采用固定堰而不是
滗水器 。
3,从整个系统来看, 它已经不属于 SBR了, 与交替运转的三沟氧
化沟非常相似, 更接近于传统的活性污泥法 。 这是 UNITANK工艺最
为显著的一个特点；
3) UNITANK系统的缺点
与三沟氧化沟的情况相类似,UNITANK工艺中三池的作用也是不均等
的，存在中间池子污泥浓度高的情况，表 5-3 95-96年实际运行情况参数
19 9 5 年 19 9 6 年
边沟Ⅰ 中沟 边沟Ⅱ 边沟Ⅰ 中沟 边沟Ⅱ
M L S S (g /L) 8.3 4.3 8.8 7.1 3.3 9.3
S V (% ) 37, 4 17, 2 45, 2 41, 9 15, 8 43, 7
S V I( m L /g ) 45 40 48 59 48 47
43.0
)8.83.43.8(8
8.8*5.23.4*88, 3*2, 5
n
1i mi
XmiV
2n
1i si
XsiV
s2Xs2VmiXmiVs1Xs1V ?
??
??
?
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??
?
?
?? ?? fff
5) UNITANK工艺的改进
UNITANK发明人在离开 SEGHERS公司之后, 提出新的变型工艺 ---LUCAS
工艺
图 5-6 采用四个正方形反应器和四个圆形反应的 LUCAS工艺
（ 三 ） 各种不同类型 SBR的设计方法
1,进水浓度和设计负荷的影响
2,周期的影响
3,进水方式的影响
4,不同类型 SBR反应器的设计公式
SBR 的类型
运行周期
( 长或者短 )
负荷
( 高或低 )
进水方式
( 连续或间歇 )
曝气方式
( 限制或非限制 )
动力学公式
经典 SBR 长 / 短 高 / 低 间歇 限制 / 非限制
一级 / 线性 / 零
级
I C EA S 短 低 连续 非限制 一级 / 线性
C A SS 短 低 连续 非限制 一级 / 线性
U N I T A N K 长 / 短 高 / 低 连续 非限制 一级 / 线性
不同类型 SBR常用的运行方式和动力学公式
二 ) 氧化沟工艺
1、氧化沟的定义
3) 氧化沟结型式采用环形沟渠型式，混合液在氧化沟曝气器的推
动下作水平流动 (平均流速 >0.3m/s)；
4) 氧化沟采用延时曝气，不需初沉池，且不采用污泥消化处理；
1) 氧化沟属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺 ;
2) 氧化沟一般采用转刷等表面曝气设备；
5) 氧化沟的污泥负荷在 0.05～ 0.10kgBOD5/kgMLSS.d之间。
6)污泥负荷和污泥龄的选取，要考虑污水硝化和污泥稳定化两个
因素，一般污泥龄为 10～ 30d。
二 ) 氧化沟工艺
2、氧化沟的特点
虽然氧化沟属于活性污泥工艺的变形,但在其发展过程中也形成
很多独有的优点和特点。
1) 氧化沟构造形式多样；
2) 氧化沟曝气设备的多样性；
3) 曝气强度可调节；
4) 对预处理、二沉池和污泥处理进行工艺简化
二 ) 氧化沟工艺
3、氧化沟的类型
1) 传统转刷曝气氧化沟；
2) 三沟式氧化沟；
3) 卡鲁塞尔氧化沟；
4) 奥贝尔氧化沟；
5) 一体化氧化沟；
6) 微曝氧化沟等等；
4、氧化沟的命名
二 ) 氧化沟工艺
1,根据采用的特殊曝气设备命名, 例如将采用立式表
曝机曝气的氧化沟, 命名为表曝氧化沟, 将采用射流曝
气的氧化沟命名为射流曝气氧化沟等 。
2、根据氧化沟的运行方式和氧化沟的主要特点方式命
名，例如将目前的双沟氧化沟和三沟式氧化沟命名为交
替 (工作 )式氧化沟，将沉淀设备在氧化沟内的氧化沟命
名为一体化氧化沟等。而不宜将采用立式表曝机的氧化
沟统称为卡鲁塞尔氧化沟。
3) 在引进项目上可以直接采用原名, 如奥贝尔氧化沟,
卡鲁塞尔氧化沟等等 。 在我们应用时虽然采用同样的工
作原理, 但是在其已有注册商标的情况下也不要采用同
样的名称 。
4) 对应用曝气转刷和曝气转盘的氧化沟没作命名, 这
是因为这类设备应用非常广泛, 几乎可以应用于各种类
型的氧化沟 。
5、不同类型的氧化沟
1) 卡鲁塞尔氧化沟
图 6-1 采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟
(英国 ASH Vale 污水处理厂 )
5、不同类型的氧化沟
2) 交替工作式氧化沟
图 6-2 OTV-Gruger的三沟式氧化沟 (Faabborg污水处理厂 )
3) Orbal氧化沟 型
6-3 Orbal型氧化沟
4) 一体化氧化沟
图 6-4 Simon-Hartley船型氧化沟
5) 其他类型的氧化沟
射流曝气 (JAC)系统，
U-型化沟
采用微孔曝气的逆流氧化沟等等
6、氧化沟的装置
1) 采用的处理流程
2
3
4
5
6
7
8
9
1, 进水；2,沉淀池；3,转刷；4,中心墙；5,导流
板；6,导流墙；7,出水堰；8,边壁；9,刮泥机;
1 0, 回流污泥
图6 - 6 氧化沟构造和工艺流程图示
10
1
2) 曝气装置
转刷或转盘曝气器
立式表面曝气器
射流曝气器
导管式曝气机
混合曝气系统
3) 氧化沟曝气设备
a) 水平轴曝气转刷或转盘
图 6-7 曝气转刷设备 (OTV-Gruger产品 )
3) 氧化沟曝气设备
b) 水平轴曝气转盘
曝气转盘设备 (美国 US Filter产品 )
c) 立式低速表曝机
图 6-8 荷兰 DHV公司表曝机
4) 进, 出水装置
图 6-9 三沟式氧化沟可调式出水堰
5) 导流和混合装置
图 6-10 潜水搅拌机 图 6-11 水下推进器
6) 附属构筑物
如,二沉池
刮泥机
污泥回流泵房等
这一部分与传统活性污泥工艺相同。
7、全面认识氧化沟处理技术
1,要考虑污染物的去除目的：对于不同的污染物的去除，设计参
数和方法是不同的；
2、氧化沟最重要的特点之一是专用的曝气设备，对于曝气设备不
仅仅要求掌握其充氧能力，更重要的是全面了解和掌握氧化沟的
水力学特性尤为重要；
3、有关曝气设备的水力学特性，大部分设计单位恰恰掌握不够。
致使在设计中由于设备型号和参数不准，常常导致设计没有达到
预期效果。
8、设计、研究和生产厂家应加强基础研究
1) 氧化沟技术发展与高效曝气设备的发展是密切相关的。国内外
的实践证明，往往新的曝气设备开发和应用，意味着一种新的氧
化沟工艺的诞生；
2) 大多数氧化沟工艺与其拥有的专利和设备是密切相关。并且与
各厂商的注册商标相联系。如卡鲁塞尔 (CarrouselR)、奥贝尔
(Orbal)和三沟式氧化沟等等，都有各自的一些特色。
3、曝气生物滤池工艺
1) 曝气生物滤池工艺的优点
a) 负荷高，出水水质好：容积负荷可在 6.0kgBOD/m3.d的负荷
下，保持出水在 20mg/L，出水可以达到硝化，出水达到或接近
生活杂用水水标准；
b)占地面积少：曝气生物滤池的占地只是常规二级生化处理的
1/5-1/10；
c)耐冲击负荷；
d)投资省,BAF系统总水力停留时间短，所需基建投资少，同时
该工艺出水水质高。
2) 曝气生物滤池工艺的原理
1) 生物活性高 (污泥龄短 )；
2) 传质条件好；
3) 充氧效率高；
4) 有丝状菌存在；
5) 有较高的生物膜浓度 。
3) 曝气生物滤池的工艺组成
图 7-1 生物曝气滤池 (BAF)的构造
陶粒 (生物填料层 )
卵石 (承托层 )
空气管
反冲气管 (反冲洗系统 )
滤头 (布水系统 )
污水 (布水系统 )
冲洗水 (反冲洗系统 )
冲洗水泵
反冲洗废水
曝气生物滤池主体可分为布水系统, 布气系统, 承托层, 生物填料
层, 反冲洗等五个部分 。
d)曝气生物滤床
4) 曝气生物滤池的运行方式
a) 曝气生物滤池的流向
生物填料
卵石
空气管
反冲气管
滤头
污水
出水 (冲洗水 )
反冲洗废水
生物填料
卵石
空气管
反冲气管
污水
出水 (冲洗水 )
反冲洗废水
生物填料
空气管
污水
(反冲洗水 )
出水 滤头
(a) 采用滤头的下向流滤池 (b) 不采用滤头的下向流滤池 (c) 上向流的曝气生物滤池
图 7-3 升流式和下向流方式的曝气生物滤池工艺
生物填料
空气管
反冲气管
污水
出水
反冲洗废水
出
水
二次接触沉淀池
图 7-4 带回流的升流式曝气生物滤池工艺
b) 曝气生物滤床的串联
c) 曝气生物滤床的串联运行
反
冲
洗
气
反
冲
洗
水
曝
气
反
冲
洗
气
反
冲
洗
水
曝
气
出水
回流水
3
反
冲
洗
水
(b) BIOPUR工艺 (第一级采用波纹板填料、第二级采用陶粒陶粒 )
d)曝气生物滤床的脱氮
升流式曝气生物滤池工艺
下向流方式的曝气生物滤池工艺
生物填料
卵石 空气管
反冲气管
滤头
污水
出水 ( 冲洗水 )
反冲洗废水
空气管
污水
( 反冲洗水 )
出水 滤头
回流
e) 曝气和回流的布置形式
5) Biostyr工艺的结构
法国 OTV公司开发 Biostyr的生物曝气滤池的新型好氧生物处理设备
1、配水廊道 ; 2、滤池进水和排泥 ; 3、反冲洗循环闸门 ; 4、填料 ; 5、反冲洗气管 ;
6、工艺空气管 ; 7、好氧区 ; 8、缺氧区 ; 9、挡板 ; 10、出水滤头 ;
11、处理后水的储存和排出 ; 12、回流泵 ; 13、进水管
图 7-9 山东诸城兴贸玉米制品有限公司成武公司淀粉曝气生物滤池平面图
6) 曝气生物滤池的应用
图 7-2 济南将军卷烟厂的废水处理工艺流程图
5、水解 — 好氧生物处理工艺
1) 水解 池工作机理：
水解池为改进的 UASB反应器，在与初沉池相当的停留时间内，
集生物降解、物理沉降和吸附为一体。污水中的颗粒和胶体污染物在水
解池得到截留和吸附，并在产酸细菌等微生物作用下得到分解和降解。
使得大分子的物质变成小分子物质，固体物质变成了溶解性物质。
2) 水解 池作用
a) 水解池的去除率高于初沉池,BOD5为 30％,COD为 40-50％，
SS大于 80％；
b) 水解池能提高污水的可生化性，降低后续的好氧工艺的能耗与
反应时间；
c) 水解池能实现污水污泥一元化处理。
3) 水解 －好氧工艺特点：
a) 系统抗冲击负荷能力大大加强；
b) 系统污泥比传统好氧系统减少 30%；
c) 工艺投资少,运行费用低,能耗省的污水处理新工艺
d) 水解工艺可以与其它各种好氧工艺有机地结合
4) 水解 －好氧工艺的生产性应用,
9-4 密云污水厂
密云污水厂好氧池
阿克苏污水厂水解池
阿克苏污水厂改进 SBR
吉林省梨树县污水处理公司
6、化学强化一级处理
1) 化学强化一级处理的特点分析
a) 去除率高
b) 投资效益好
c) 除磷效果好
d) 运行费用问题
e) 化学污泥的处理和处置
2) 一级强化处理工艺的种类
一级强化处理的主要技术有吸附生物降解法 (AB法 )的 A
段技术，厌氧 (水解 )技术和高负荷活性污泥法技术等,也可
采用物化法强化一级处理。一级强化生物处理技术的 BOD5
负荷高，池容小、投资省，能去除 50%左右的 BOD5。
a,AB法 A段工艺
b、厌氧 (水解 )工艺
c、化学强化一级处理技术
d、污水过滤技术
3) 一级强化与二级处理工艺的经济技术对比
水量为 Q=10万 m3/d,对各种一级强化处理工艺进行分析。
表 8-1 不同一级强化处理工艺的去除率
项目 原污水
AB 工艺 A 段
强化去除率
水解 - 好氧工艺
水解池去除率
物化一级
强化去除
率
国家一级排
放标准
C O D m g/L 500 60 ～ 70 % 40 ～ 50 % 60 ～ 70 % 100
BO D m g/L 200 60% 30 ～ 40 % 60% 20
SS m g/L 200 70 ～ 80 % 80 ～ 90 % 80% 20
NH
3
- N / m g/L 35 --- --- --- 15
磷酸盐 ( 以 P
计 ) m g/L
2.5 ～ 3.0 20 ～ 30 % 20 ～ 30 % >5 0% 0.5
PH 6 ～ 9 6 ～ 9 6 ～ 9 6 ～ 9 6 ～ 9
项 目
A-B 工艺
A 段处理工艺
水解工艺 物化强化工艺 二级处理工艺
集水井 HR T=5m in, HR T=5m in, HR T=5m in, HR T=5m in,
提升泵房
Q
m a x
=12 万 m
3
/d Q
m a x
＝ 12 万
m
3
/d
Q
m a x
=12 万
m
3
/d
Q
m a x
=12 万 m
3
/d
沉砂池 HR T=45 S, HR T=45 S, HR T=45 S, HR T=45 S,
主体工艺 A 级 HR T=0,5h
水解池
HR T=2,5h
反应
HR T=1,0h
氧化沟 24 h,
沉淀池 HR T=2,5h 无 HR T=2,5h 2,5
需药 ( 氧 ) 量 1,3 不需要 投碱铝 ( 60 m g/L)
污泥产量
18 t /d ( 1,5kgSS / k g
BOD )
1 1,2T/d 26 T/d 15 t /d ( 0,3kgM LS S / k
gBOD )
集泥池 HR T=24 h HR T=24 h HR T=24 h HR T=24 h
浓缩池 HR T=18 h HR T=18 h HR T=18 h HR T=18 h
污泥消化 HR T=25 d 不需要 HR T=25 d 无
污泥脱水能
力
20 0kg/m,h,20 0kg/m,h.
20 0kg/m,h.
20 0kg/m,h.
表 8-2 采用一级强化处理工艺参数和主要构筑物计算
概算根据示范工程设计的范围和内容进行编制，设备价格参考
有关厂家现行报价，并采用, 给排水预算与经济评价手册, (1993年版 )
序号 工程费用
AB 工艺 A
段
水解工艺 物化一级强化 二级处理工艺
1 工程总投资
*
6000 4000 6000 1 160 0
2 土地征用费
**
480 240 240 480
3 年总成本 944 536 1 153 1965
4 年经营成本 527 258 733 1355
5 动力费 300 120 150 595
6 污泥脱水和投药费用 80 40 436
****
100
7 工资福利 72( 60 人 ) 48( 40 人 ) 72( 60 人 ) 96( 40 人 )
8 固定资产折旧 252 168 252 460
9 大修基金 165 1 10 165 210
10 日常维修费 75 50 75 95
11 电耗 ( k W,h / m
3
) 0.153 0.061 0.076 0.362
12 吨水处理成本 ( 元 /m
3
) 0.160 0.078 0.222 0.371
13 元 / 去除 k g CO D 0.491 0.347 0.683 1.095
14 削减 C O D 总量 ( t / a) 10725 7425 10725 1 155 0
15 万元投资 / 去除 t CO D.a 0.559 0.539 0.559 1.0043
16
完成二级处理的单位投资
( 元 /m
3
)
1000-
1200
600 - 800 800 - 100 0 100 0- 12 00
注, *:按远期二级处理考虑，包括污泥消化处理，运行费不包括沼气收入 ;
**,按 2万元 /亩计算 ; ***:碱铝按 60mg/L的投加量，干粉产品价格为 2000元 /t.
表 8-3 建设费用、运行费用概算
1,污水处理投资上的排序为：
物化强化处理 >A段工艺 >水解工艺；
2,从成本分析来看, 各种强化一级处理的投资效益是十分明显的, A-
B工艺 A段处理工艺, 水解工艺和物化强化工艺的去除每吨 COD的
万元投资仅有传统二级处理的 50%；
3,强化一级处理对于我国这样资金缺乏, 污染严重的发展中国家来讲,
有及其重大意义 。
六, 我国城市污水处理的发展
1,总体评价
1)目前, 城市污水处理普遍采用技术是水污染控制行之有效的技术 ;
3)是 60－ 80年代成熟技术 。 但并不一定是先进的, 特别并不一定适合
我国的国情 ;
4) 氧化沟, SBR等延时曝气, 对我国是否适合是值得推敲的问题；
a)低负荷的曝气池的池容和设备是中, 高负荷活性污泥工艺的几倍；
b)延时曝气对污泥是采用好氧稳定的方法, 能耗高；
c)能耗增加带来直接运行费的增加, 同时还要增加间接投资
5)从可持续发展角度讲, 延时曝气的氧化沟, SBR不适合中国国情 。
六、我国城市污水处理的发展
2、城市污水污泥处理问题
1) 污泥处理和处置技术刚刚起步，污泥产量将大幅度的增加 ;
2) 污泥厌氧消化的投资高，费用高、技术较复杂 ;
3)高效 (高负荷 )、低耗污水处理工艺关键是解决污泥处理技术
城市污水工艺的进步在很大程度上取决于污泥处理和利用技术
的进步 ;
4) 从污泥最终处置的出路来看，污泥农用从我国具体情况
来说是最为可行和现实的处置方案。
六、我国城市污水处理的发展
3、大力发展先进的水处理工艺技术
1)先进工艺的标准应适合国情的高效、低耗和低成本的污水处理技术
a)吨水投资低，吨水造价应该控制在 800元；
b)运行费用低，吨水运行费应该控制在 0.3元以下；
c)采用总承包和实施运营的机制。
2)现有的物化 -生化工艺、一级强化化学处理技术、水解 -好氧工艺，
曝气生物滤池、高、中负荷的好氧工艺和厌氧－好氧处理技术等工艺
都是有希望的新工艺，但需进一步完善。
六、我国城市污水处理的发展
4、大力推进水处理技术和设备的产业化
表 2 20 00 -2 01 0 年污水处理厂主要设备投资
项 目 投资 ( 亿元 ) 年投资额 ( 亿元 )
格栅除污设备 48 4, 8
成套除砂、洗砂设备 32 3, 2
沉淀池刮吸泥设备 160 16
高效曝气设备 400 40
通用机械设备如风机、污水泵等 320 32
浓缩、脱水设备 160 16
污泥消化或堆肥成套设备 240 24
管道、阀门等 240 24
总计 16 0 0 160
5、大力鼓励水处理设施运营产业化
6、城市污水处理建设重点
1)超大型城市污水处理厂建设 (污水量 ≥ 20万 m3/d)
这一类的城市污水处理厂在全国总共不超过 100个, 但是占污水排放总量的
30%～ 50%。 这一类污水处理厂采用成熟的活性污泥工艺, 相关设备发展重点
是大型污水处理厂的单项技术设备 (特别是二级处理相关设备 )。 其中包括：
1） 大型自动格栅除污设备；
2） 各种成套除砂, 洗砂设备；
3） 大型沉淀池刮吸泥设备；
4） 高效曝气设备；
5） 大型污水通用机械设备, 如离心风机, 污水泵等；
6） 大型浓缩, 脱水一体化设备；
7） 污泥消化成套设备；
8） 沼气利用成套设备；
9） 配套的大管径的自动阀门等；
10)自控系统和仪器仪表等；
11)污泥处理和处置成套设备, 如堆肥, 造粒装置等等 。
2)大、中型城市污水处理厂建设 (污水量 5～ 20万 m3/d)
近期众多城市采用低负荷氧化沟和 SBR工艺采用好氧稳定污泥的方法。对于中
型污水处理厂的发展重点是要加快氧化沟法 SBR、这几种工艺的专用设备的国
产化、规模化生产：
1)氧化沟的曝气设备：如转刷、转盘和表曝机；
2)污泥浓缩、脱水一体化设备；
3)SBR工艺中的滗水器；
4)SBR专用曝气设备；
5)SBR自控设备
3) 中、小城镇污水处理厂建设 (≤5 万 m3/d)
对于我国大量的中、小城镇产生的污水量的小型城市污水处理厂，是我国水
污染控制的重点和难点。对于小型城市污水处理厂需要作如下工作：
1)适用的简易、高效城市污水处理装置成套化；
2)简易高效城市污水处理装置的全自动化；
3)污泥堆肥、造粒制肥技术成套化。
七、降低污水处理厂投资和运行费用的途径
1) 工艺创新
a、选择适合我国国情的高负荷工艺，重点解决污泥处理问题；
b、低负荷氧化沟工艺负荷为 0.07-0.1kgBOD/m3.d；
c、活性污泥工艺负荷为 0.1-0.3kgBOD/m3.d；
2) 技术创新
a、新技术包括新工艺，同时包括新材料和新施工方法；
b、如 lipp技术和拼装式反应器技术；如 Biolack施工技术；
3) 体制创新
a、招投标制度等；
b、污水处理厂人员问题；
c、自动控制问题；
采用新的施工方法
序号 工程和费用名称
5 万 m
3
/d 污水厂
指标值 ( 万元 )
阿克苏 6 万 m
3
/d 污水厂
指标值 ( 万元 )
1 工程总投资 1800 2450
2 构筑物 500 1000
3 建筑 200 250
4 自控仪表、设备 600 800
5 管道、道路等等 200 180
6 土地征用费、电帖 200 120
7 设计费 100 100
8 年总成本 5 4 7, 5 659
9 电耗 438( 万 kw · h) 8 5 0, 4 1 ( 万 kw · h)
10 药剂费 40 55
11 工资福利 48** 3 0, 6 * * *
费用比较表
三、降低造价的技术路线
1、采用了水解 — 好氧生物处理新工艺路线
a)水解池的去除率高于初沉池，降低好氧负荷；
b) 提高污水可生化性，降低好氧能耗与时间；
c) 实现污水污泥一元化处理，好氧采用高负荷系统；
2、采用了曝气沉淀一体化活性污泥工艺好氧生物
a) 提高了曝气池设备利用率，减少了反应时间；
b) 采用调频、高速风机和微孔曝气等多项新技术；
3、体制创新
a) 设备招标，节省大量投资；
b) 高度自动化节省了大量的人力和运转费用；
