山西省城镇污水处理
随着经济发展和人们生活水平的提高，城市污水的水质也在发生着变化，污水中动植物油及矿物油等油类物质逐渐增多。据有关资料报道，到2000年，我国已建成并投入运行的城市污水处理厂约180座，设计处理能力达到1050×104ｍ3 /ｄ，其中二级生化处理能力约750×10 4ｍ3 /ｄ，这些污水处理厂大多存在着油类物质的污染问题[1]；尤其是一些中小城镇的污水处理厂，由于其水量较小，水质波动较大，在用水高峰期，大量餐饮污水进入处理厂，对污水处理厂的正常运行产生严重影响。
一、工艺的选取思路
根据小城镇的进水特点，工艺选取思路应当从以下几个角度着手：1.投资省、运行费用低。2.操作管理简单。3.抗冲击负荷能力强。4.处理效果稳定可靠，具备脱氮除磷功能。5.适合当地独特的自然条件。6.在国内首次应用的新工艺，必须经过科研试验和鉴定，提供可靠设计参数后再应用。
同时工艺的选取应该从一些经济指标考虑。主要包括：处理单位水量投资、削减单位污染物投资、处理单位水量电耗和成本、削减单位污染物电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度、总体环境效益等。
二、目前常见的工艺
1. SBR系列
SBR 是序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的缩写，最初由英国学者Ardern 和Lockett 于1914 年提出，但由于当时曝气器易堵塞，自动控制水平低，运行操作管理复杂等原因，很快就被连续式活性污泥法取代。
2. ICEAS工艺
ICEAS（Intermitent Cyclic Extended Aeration System）工艺是间歇循环延时曝气活性污泥法的简称。1968年，澳大利亚新南威尔士大学与美国ABJ公司合作开发了“采用间歇反应器体系的连续进水，周期排水，延时曝气好氧活性污泥法”即ICEAS工艺。1976年建成了世界上第一座ICEAS工艺污水处理厂。
3. CASS工艺
CASS工艺是美国Goronszy教授开发的一种专利技术。CASS工艺是SBR工艺及ICEAS工艺的一种更新变形，在前段设有一个分建或合建式生物选择器，连续进水，但以序批曝气——非曝气方式间歇运行，整个系统以推流式运行，而各反应区则以完全混合的方式实现同步碳化和硝化——反硝化功能，并且可将生物反应过程和泥水分离过程结合。由于其投资和运行费用低、处理效率高，尤其是具有优异的脱氮除磷功能，CASS越来越得到重视。
4. MSBR工艺
MSBR即改良型序批式反应器（Modified Sequencing Batch Reactor）。MSBR集合了SBR和A2/O的特点，出水水质稳定、高效，有较高的净化能力，不足之处是自动化控制要求较高，这对西部小城镇是一个制约性因素，但也不能
完全说此工艺在西部小城镇就不宜采用，应该根据具体情况进行考虑，对西部经济比较发达、封闭水体、具有较高脱氮除磷要求的小城镇有一定的适用性。但是，由于目前其运行管理经验不是很丰富，而且运行流程长，工艺控制相对复杂，因此，主要适用于经济水平较发达的小城镇，而对于不太发达的一般建制镇应慎重选择。
5. UNITANK 工艺
UNITANK工艺是由比利时SEGHERS公司提出的SBR的变形工艺，它集合了SBR和传统活性污泥法的优点，不仅具有SBR系统的主要特点，还可像传统活性污泥法那样在恒定水位下连续运行。UNITANK工艺在多数情况下，无需设置调节池；构筑物采用一体化的矩形紧凑结构，同传统处理工艺的圆池相比既利于保温，又能相应节省土建费用和占地面积。共用水平底板也提高了结构的稳定性；各池贯通，布置紧凑，有利于全封闭式处理，以实现污水污泥或废气的综合处理；管理方便、运行费用低、工人数量少。
6. 一体化氧化沟
一体化氧化沟（Integrated Oxidation Ditch）又称合建式氧化沟，广义地说，一体化氧化沟就是不单独设二次沉淀池及污泥回流设备的氧化沟，其曝气净化与固液分离操作在同一个构筑物中完成，污泥自动回流，设备和池容利用率为100%。一体化氧化沟包括了早期间歇运行的Pasveer氧化沟，带侧支渠的氧化沟和20世纪70年代在丹麦发展起来的PI型氧化沟，如VR型氧化沟、双沟（D型）或三沟（T型交替式）。也包括美国在20世纪80年代这一概念在80年代提出的ICC（Interchannel Clarifer）型氧化沟。
7. Carrousel氧化沟
Carrousel氧化沟是20 世纪60年代末期由荷兰DHV公司研制成功的一种多沟串联氧化沟系统。它采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安设在一端。靠近曝气器下游为富氧区，靠近曝气器上游为缺氧区。进水与回流污泥混合后在沟内循环流动，废水多次经富氧区和缺氧区可创造良好的生物脱氮环境。当有机负荷较低时，可以停止某曝气器的运行，在保证水流搅拌混合循环的前提下，节约能量消耗。
8. Orbal氧化沟
Orbal氧化沟在南非开发并于20世纪70年代引入美国后得到迅速推广，至今已有300座污水处理厂运行，最大处理能力达24.6万m3/d。它是由若干圆形成或椭圆形同心沟渠组成的多渠氧化沟系统。Orbal氧化沟又称同心沟型氧化沟，池型为圆形或椭圆形，采用三渠道模式。在该系统中有若干个多孔曝气圆盘的
水平旋转装置，用以传氧和混合。污水从外沟流入，内沟流出，形成  3 个完全混合反应器的串连形式。溶解氧浓度从外沟到内沟依次增高，形成浓度梯度，渠间溶解氧浓度的变化较大。从局部看水流是处于完全混合式，但从Orbal 氧化沟整个系统看水流又是推流式，这样的水流方式与工艺特点使Orbal 氧化沟既具有良好的有机物去除效果，又具有较好的脱氮除磷效果。
9. 曝气生物滤池
曝气生物滤池（BAF，Biological Aerated Filter）也叫淹没式曝气生物滤池（SBAF，Submerged Biological Aerated
Filter）。BAF在国外从20 世纪初开始研究，于80年代末基本成型，后不断改进并开发出多种形式。在开发过程中，充分借鉴了污水处理的接触氧化法和给水快滤池的设计思路，集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。
10. 生物转盘法
生物转盘法是生物膜法的一种，它是用转动的盘片代替固定点滤料，运用生物转盘法去除废水中有机物质的原理是：将废水置于半静止状态，污水中有机物被盘片上的生物膜吸附，当转盘在废水中不停的缓缓转动，盘片离开污水时形成一层薄薄的水膜，生物膜从空气中吸氧同时在生物酶催化作用下，被吸附
的有机物被氧化降解，即每转动一周形成吸附+吸氧+氧化降解，另一方面转盘的搅动，将大气中的氧带入氧化槽，使水中溶解氧不断增加，有利于基质的氧化降解，活性衰退的生物膜会在转盘剪切作用下自动脱落。
11. 接触氧化法
接触氧化法的原理是将某种填料浸没于水中并在填料表面和填料间的空隙生成膜状生物污泥，废水与其接触从而得到净化。为了使净化充分，需将废水循环，反复与生物膜接触。由于填料和生物膜都浸没在废水中，因此必须进行强制性曝气充氧，曝气也兼有使废水充分混合的功能。鼓风曝气和机械曝气都可以用于本法。
12. 人工湿地
湿地处理系统是一种土地处理工艺，它是将污水投放到土壤经常处于饱和状态且生长有芦苇、香蒲等耐水植物的沼泽地上，使污水沿一定方向流动，通过耐水植物和土壤联合作用，污水得到净化。湿地处理系统对污水净化的作用机理是多方面的，主要有：物理沉降作用、植物根系的阻截作用、某些物质的化学沉淀作用、土壤及植物表面的吸附与吸收作用、微生物的代谢作用等。此外，植物根系的某些分泌物对细菌和病毒有灭活作用，细菌和病毒也可能在对其不适宜环境中自然死亡。
13. 氧化塘
是一种构造简单、维护管理方便、处理效果较稳定的废水处理方法。通常，氧化塘是一种经人工构筑的，具有围堤和防渗层的天然净化系统。废水在塘内经较长时间的停留、贮存，通过微生物（细菌、真菌、藻类、原生动物等）的代谢活动，以及相伴随的物理化学过程，使废水中的污染物，包括营养素经多级转换、降解而去除。氧化塘分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘、深度处理塘等具体型式，这些型式的氧化塘可以搭配形成塘系统应用。
14. 百乐卡（BIOLAK）工艺
百乐卡（BIOLAK）工艺是由芬兰开发的专利技术，由芬兰Raisio工程公司代理。它是由不带曝气设施、采用自然池塘处理的废水系统发展而来的。目前，世界上已有350多套BIOLAK系统在运行。顾名思义（bio-lake），其实质上采用一池，或人工湖，在其内处理废水。该池可采用钢筋混凝土，也可因地制宜，采用土池或人工湖，但底部应有防渗措施。在池（人工湖）内，安装着一种特殊的悬挂索（链）式曝气系统，以延时曝气方式按照所需预期达到的目的进行运行操作（如厌氧、缺氧、好氧方式），故运行简便易控。
15. 水解—好氧生物处理工艺
出现于20 世纪80 年代，它将厌氧和好氧有机地结合起来，从而使废水的厌氧——好氧生物处理进入了新阶段。该工艺在厌氧段摒弃了厌氧消化过程中对环境条件要求严格、且降解速度较慢的甲烷发酵阶段，
控制厌氧段在水解阶段，可减少反应器的容积，同时省去了沼气回收利用系统，基建费用大幅度降低。另外，经水解，原废水中易降解物质减少较少，而一些难以生物降解的大分子物质可被转化为易生物降解的小分子物质（如有机酸等），从而使废水的可生化性和降解速度大幅度提高。因此，后续好氧生物处理可在较短的水力停留时间内，达到较高的COD 去除率。该工艺已在城镇污水，特别是在工业废水处理得到推广应用。
16. OCO工艺
OCO得名于生物处理装置的几何形状。OCO池呈圆形，里圈、外圈隔墙为圆形、中圈为半圆形。OCO 艺由于集厌氧—缺氧—好氧于一池，除完成BOD 的去除外，还可实现生物脱氮、除磷。处理效果好，运行稳定。产生的污泥易于沉降，运行方式灵活。
三、技术路线的选择
在小城镇污水处理厂选择技术路线的时候，应该从自身情况出发，选择合适的处理方式，因地制宜。经全面技术经济比较后优选确定。
以西南科技大学污水处理厂为例，该厂占地20亩，日处理能力1×104m3/d，服务人口30000人左右，采用改进型三沟式氧化沟工艺。该污水处理厂在设计过程中没有考虑进水中的油类物质，但自2003年5月
运行以来，发现进水中油类物质逐渐增多，尤其是学校教师公寓和两个学生食堂完工以后，其状况更加严重。在过去的三年间，每到冬季，油类物质覆盖整个氧化沟表面，严重影响了氧化沟的充氧效率和出水水质状况，对进水中油类物质的测定发现其含量在86mg/L～420mg/L之间，其中夏季进水中油的平均含量为120mg/L，冬季为210mg/L。
2 污水的除油方法分析
目前，国内外对含油污水治理的研究方法主要有以下三类：化学处理法、物理处理法和生化处理法。化学处理法主要包括化学混凝法、化学沉淀法、催化氧化法及各种方法的结合运用；物理处理法包括离心分离法、过滤和超过滤法、澄清法和气浮法；生化法包括生物接触氧化法、生物转盘法、活性污泥法等[2]。
2.1 化学处理法
化学处理法主要指投加一定的化学物质，使其与水中的油类物质发生絮凝、沉淀或催化氧化等反应，达到将油类物质从水中去除的目的。目前，在污水的除油过程中，化学法的研究主要集中在新型的絮凝剂的开发方面[3~8]。絮凝剂主要包括无机和有机絮凝剂，在无机絮凝剂方面，大庆石化总厂炼油厂曾对铁盐在炼油污水处理中的应用进行了研究[3]，认为在浮选投加复合聚合铝铁，在浮选除油的同时还具有除硫作用。有机絮凝剂主要包括非离子、阴离子、阳离子、两性离子有机聚合物等类型，由于分子量大，
吸附悬浮物及胶质能力强，形成的絮体尺寸大，沉降快，用量少，且产生的污泥量少，易脱水，对处理水不产生负面影响，近年来备受青睐。在其应用方面，已经批量
生产的主要是聚丙烯酰胺（PAM）、聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）和曼尼期反应的阳离子聚丙烯酰胺。在对有机絮凝剂的研究方面，唐善法等人利用丙稀酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵、烷基二甲基烯丙基氯化铵进行多元共聚对聚丙烯酰胺进行阳离子化和疏水改性而合成的JH系列絮凝剂具有良好的絮凝除浊、破乳除油和去除有机物的能力[4]；段宏伟等人利用改性环乙环丙阳离子聚醚等合成的RD－1反相破乳剂对污水中油类的去除具有较好的效果[5]；除此之外，还有对二硫代氨基甲酸盐等絮凝剂的研究[6~8]。
近几年，污水除油方法在能量化学领域也有研究[9~12]，如磁化学技术的研究[9~11]，废水中的浮油或分散油可使用被服油膜磁粉法和油层悬浮磁粉过滤法来处理。前者是用一些化学物质对磁性颗粒进行表面处理，使其表面被服一层亲油和疏水性物质的薄膜，磁种吸附油后，用磁场回收磁种即可除油；后者是利用吸附油膜的磁粉，或吸附油的磁种层来过滤油，通过磁场来固定滤层，为增加滤层与污水中油珠的碰撞，可使用交变磁场。另外，在电化学方面[11,12]，可运用直接电解、间接电解、电化学吸附与脱附等方法对污水进行除油。
2.2 物理处理法reactor缩写
物理处理法是污水除油系统中应用最多的一类方法，其核心思想是采用物理的方法达到油水的分离。在污水的除油过程中，物理法的研究主要集中在油水分离器的研究开发，其中包括浮选技术及浮选器、旋流技术及旋流器、膜技术及膜器等方面。
2.2.1 浮选技术
浮选净化技术是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理新技术[13~15]。浮选除油就是在水中通入空气或其它气体产生微细气泡，使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上，随气泡一起上浮到水面形成浮渣，从而完成固、液分离的一种新的除油方法。根据在于水中形成气泡的方式和气泡大小的差异，浮选处理法大体上可分为四大类，即溶气浮选法、诱导浮选法、电解浮选法和化学浮选法，其详细分类及每种方法的优缺点如表1所示。表1浮选处理方法的分类

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