【正文】 曝氣生物濾池是90 年代初興起的污水處理新工藝，已在歐美和日本等發(fā)達國家廣為流行。該工藝具有去除SS 、COD 、BOD 、硝化、脫氮、除磷、去除AOX （有害物質(zhì)）的作用 其特點是集生物氧化和截留懸浮固體與一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池( 二沉池) ，其 容積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，所需基建投資少，出水水質(zhì)好：運行能耗低，運行費用省。曝氣生物濾池，相當于在曝氣池中添加供微生物棲附的填(濾)料，在填料下鼓氣，是具有活性污泥特點的生物膜法。曝氣生物濾池(BAF)70年代末起源于歐洲大陸，已發(fā)展為法、英等國設備制造公司的技術(shù)和設備產(chǎn)品。BAF工藝的優(yōu)點：① 總體投資省，包括機械設備、自控電氣系統(tǒng)、土建和征地費；②占地面積小，通常為常規(guī)處理工藝占地面積的80% ，廠區(qū)布置緊湊，美觀； ③處理出水質(zhì)量好，可達到中水水質(zhì)標準或生活雜用水水質(zhì)標準；④工藝流程短，氧的傳輸效率高，供氧動力消耗低，處理單位污水的電耗低；⑤過濾速度高，處理負荷大大高于常規(guī)處理工藝； 缺點：曝氣生物濾池運行維護較復雜，尤其是填料的反洗與更換，從而導致運行費用也較高。MBR工藝膜生物反應器工藝（MBR工藝）是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質(zhì)截留住，省掉二沉池?；钚晕勰酀舛纫虼舜蟠筇岣撸νＡ魰r間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質(zhì)在反應器中不斷反應、降解。因此，膜生物反應器工藝通過膜分離技術(shù)大大強化了生物反應器的功能。與傳統(tǒng)的生物處理方法相比，具有生化效率高、抗負荷沖擊能力強、出水水質(zhì)穩(wěn)定、占地面積小、排泥周期長、易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點，是目前最有前途的廢水處理新技術(shù)之一。 中空纖維膜組件置于MBR中，污水浸沒膜組件，通過自吸泵的抽吸，利用膜絲內(nèi)腔的抽吸負壓來運行。膜組件材質(zhì)為聚乙烯。 μm，是懸浮固體、膠體等的有效屏障；中空纖維膜絲較細，有較好的柔韌性，能保持較長的壽命，即使有膜絲破損的現(xiàn)象發(fā)生，由于膜絲內(nèi)徑僅為270 μm，可被污泥迅速阻住，對處理水質(zhì)完全沒有影響。 鼓風機曝氣，在提供微生物生長所必須的溶解氧之外，還使上升的氣泡及其產(chǎn)生的紊動水流清洗膜絲表面，阻止污泥聚集，保持膜通量穩(wěn)定，設計氣水比為20∶1。MBR中產(chǎn)生的剩余污泥由氣提泵定量提升至污泥濃縮池，污泥在其中濃縮，并使污泥減容，上清液回流至調(diào)節(jié)池，MBR出水由自吸泵抽送至回用水池。MBR的技術(shù)優(yōu)勢：①出水水質(zhì)好②工藝參數(shù)易于控制，能實現(xiàn)HRT與SRT的完全分離③設備緊湊，省掉二沉池，占地少④剩余污泥產(chǎn)量少⑤有利于增殖緩慢的硝化細菌的截留、生長和繁殖⑥克服了常規(guī)活性污泥法中容易發(fā)生污泥膨脹的弊端⑦系統(tǒng)可采用PLC控制，易于實現(xiàn)全程自動化MBR工藝的缺點：MBR工藝造價相對較高。國產(chǎn)膜片質(zhì)量較差、使用時間較短，進口膜片價格過高，運行維護及更換費用較高。 三、各種工藝的比較為了降低投資和運行成本，因地制宜地進行工藝方案(主要是生物處理方案)比較是必要的。進行多種工藝方案的比較，包括投資費用、運行費用、占地面積、出水水質(zhì)、后期管理等各方面進行系統(tǒng)的比較，因地制宜的選擇適合的工藝。 在生活污水中的應用 隨著我國水處理工藝技術(shù)的不斷改進，近兩年AO、BAF及MBR工藝應用越來越廣，前些年氧化溝工藝的應用較多，造價較低，適用于土地資源較豐富的地區(qū)。 占地面積與總池容氧化溝與SBR工藝占地面積較大，AO、BAF工藝占地面積較小，MBR占地面積最?。槠胀üに囌嫉孛娣e的60%）。 投資費用 相比較而言，氧化溝、SBR投資費用最低，AO較低，MBR和曝氣生物濾池造價相對較高，BAF較普通工藝高出25%左右，MBR根據(jù)膜的不同，價格相差較大（采用國產(chǎn)膜，總投資較普通工藝高出40%左右，進口膜則要高80%）。 運行成本及管理SBR自動化程度要求較高；氧化溝自動化程度較低；BAF反洗等很難實現(xiàn)自動化操作，需人工操作，則人工費較高；若不考慮折舊費，單從人工費、電費、藥劑費來考慮每日運行費用，MBR最低，BAF；若考慮折舊費，考慮到MBR和BAF維護及更換費用較高，則其運行費用比AO要高。 出水水質(zhì)MBR 、BAF、AO工藝出水水質(zhì)較好，可滿足回用標準，耐沖擊負荷較高，運行穩(wěn)定。四、結(jié)論每項工藝技術(shù)都有其優(yōu)點、特點、適用條件和不足之處，不可能以一種工藝代替其他一切工藝，因此，要根據(jù)現(xiàn)場情況做出適宜的選擇。根據(jù)甲方提供的相關資料，在可利用面積較少的前提下，不推薦使用氧化溝和SBR工藝。同時，為了降低投資和運行成本，確保出水水質(zhì)，根據(jù)技術(shù)上合理，經(jīng)濟上合算，管理方便，運行可靠且有利于近、遠期結(jié)合的原則，進行工藝方案的優(yōu)化抉擇。鑒于上述的對比，對于污水處理量在 2000T/D以下的企業(yè)，要求出水水質(zhì)標準高或者需要中水回用，且設備運行穩(wěn)定的企業(yè)來說，建議采用卡魯塞爾氧化溝處理工藝。 氧化溝（Oxidation Ditch）是一種活性污泥法工藝，污水和活性污泥混合液在其中循環(huán)流動，因此被稱為“氧化溝”，又稱“環(huán)形曝氣池”。氧化溝屬于一般不需要初沉池，并且通常采用延遲曝氣；其結(jié)構(gòu)形式采用環(huán)形溝渠形式，混合液在氧化溝曝氣器的推動下做水平流動。 傳統(tǒng)的卡魯塞爾氧化溝是1967年由荷蘭DHV公司開發(fā)研制的多溝串聯(lián)污水生化處理系統(tǒng)。進水與回流活性污泥混合后，沿水流方向在溝內(nèi)作無終端的循環(huán)流動。一般在池的一端安裝立式表曝機，每組溝安裝一個，不僅起到曝氣供氧的作用，而且起到攪拌混合的作用，并向混合液傳遞水平循環(huán)動力。表曝機的這種定位布置形成了在裝置下游混合液的溶解氧濃度較高，隨著水流沿溝長的流動，溶解氧濃度梯度變化形成了好氧區(qū)、缺氧區(qū)的特征?？斎麪栄趸瘻铣四塬@得較高的BOD去除率，同時還能在同一池中實現(xiàn)硝化和反硝化的生物脫氮效果。一、氧化溝的技術(shù)特點1. 構(gòu)造形式多樣性2. 氧化溝曝氣設備的多樣性、二沉池和污泥處理進行工藝簡化。二、氧化溝與其他生物處理工藝的比較 (kgMLSS?d),因此其出水水質(zhì)較好，畏怯其運行可靠性和穩(wěn)定性高。表21列出了美國EPA隊29個氧化溝處理廠運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果，以及對比其他生物處理法運行效果的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。 表21 氧化溝與其他生物處理工藝運行效果的比較 二級生物處理工藝出水濃度/(mg/L)去除率/%TSSBOD5TSSBOD5氧化溝工藝9493活性污泥工藝268184生物濾池26428279生物轉(zhuǎn)盤23257978 由表21中數(shù)據(jù)可見，氧化溝工藝的出水水質(zhì)確實比其他生物處理法更優(yōu)。調(diào)查還表明，氧化溝工藝的可靠性也比其他生物處理法好。表22列出了采用不同工藝的污水處理廠達標的保證率，從中可以對其運行可靠性作出評價。 表22 各種生物處理工藝運行可靠性二級生物處理工藝 達標率/%出水濃度10mg/L出水濃度20mg/L出水濃度30mg/LTSSBOD5TSSBOD5TSSBOD5氧化溝工藝656585909496活性污泥工藝153933655080生物濾池 －2 －3 －15生物轉(zhuǎn)盤223045607090 顯然，對比之下氧化溝工藝的出水水質(zhì)最穩(wěn)定可靠。表22中數(shù)據(jù)還說明，控制的出水水質(zhì)標準越高，氧化溝的優(yōu)越性也就越突出。 一般氧化溝都能使污水中的氨氮達到9599%的硝化程度，設計恰當、運行良好的氧化溝可以實現(xiàn)生物脫氮，這是因為在氧化溝中存在好氧區(qū)和缺氧區(qū)。在好氧區(qū)，有機物分解穩(wěn)定，氨氮則硝化為硝酸鹽；在缺氧區(qū)，污水中有機物作為反硝化菌的碳源，硝酸鹽被反硝化菌還原為氮氣，脫氮效果可達80%。如果采用其他生物脫氮流程，不僅流程復雜，而且基建運行費用也較高。 基建投資和運行費用比較 美國EPA在對氧化溝和其他生物處理法的運行效果進行比較的同時，也比較分析了基建投資和運行費用。(以相對值表示) 表23 氧化溝和其他生物處理法基建投資和運行費用的對比要求脫氮的污水處理流程 基建投資 運行費用3785m3/d18925m3/d3785m3/d18925m3/d傳統(tǒng)活性污泥法100100100100氧化溝83788393SBR78818393 比較結(jié)果說明，當處理廠的規(guī)模分別為3785m3/d和18925m3/d時，氧化溝法工藝的基建投資分別為傳統(tǒng)活性污泥法基建投資的83%和78%。當處理廠的規(guī)模較小時，其運行費用也較省，如處理水量為3785m3/d時，其年度運行費用約為傳統(tǒng)活性污泥法污水廠的83%；當處理廠規(guī)模增大至18925m3/d時，其運行費用約為傳統(tǒng)活性污泥法的93%。當要求在生物處理中進行硝化時，氧化溝一般不需增加很多投資和運行費用，而其他生物處理法則需要增加很多投資和運行費用。例如，處理水量分別為3785m3/d和37850m3/d的氧化溝法進行硝化時，處理廠的基建投資僅為同等規(guī)模的一級活性污泥法基建投資的50%和65%，為二級活性污泥法基建投資的40%和55%；其運行費用則為一級活性污泥法的71%和124%，為二級活性污泥法的61%和112%。可見，當處理廠規(guī)模較大時，氧化溝法所需的運行費用比一般活性污泥法略高，因此針對中、小型的污水處理廠氧化溝工藝就清楚地顯示出其優(yōu)越性。但如果要求進行生物脫氮，則氧化溝法就要比其他工藝大大節(jié)省基建投資和運行費用。表是清華大學錢易教授根據(jù)美國EPA提供的數(shù)據(jù)進行的統(tǒng)計結(jié)果。 表24 不同脫氮流程的經(jīng)濟性比較 要求脫氮的污水處理流程 基建投資 運行費用3785m3/d37850m3/d3785m3/d37850m3/d氧化溝 100100100100一級活性污泥法+混合反硝化池291221210137二級活性污泥法+混合反硝化池331241232146一級活性污泥法+固定膜反硝化池308221208123一級活性污泥法+固定膜反硝化池347248228135傳統(tǒng)活性污泥+折點加氯法248204189123傳統(tǒng)活性污泥+氨吹脫215182147105 設計流量：Q=30000m3/d=取污水變化系數(shù)KZ=，則：Qmax=Q?KZ==進水水質(zhì)：BOD5 160mg/L，CODCr 450mg/L，NH3N 30mg/L，SS 350mg/L，TN 40mg/L， TP 5mg/L出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB189182002）一級A標準，即 BOD5 ≤10mg/L，CODCr≤ 50mg/L，NH3N≤5mg/L，SS≤10mg/L，TN≤15mg/L， TP≤ 在實際操作中，需要處理的污染物千差萬別，處理的方式和方法也是有差異的。選擇工藝路線是決定設計質(zhì)量的關鍵，必須認真對待。如果某一污染物僅有一種處理方法，也就無須選擇；若有幾種不同的處理方法，就應該逐個進行分析研究，通過各方面的比較，從中篩選出一種最佳的處理方法，作為下一步處理工藝流程設計的依據(jù)。 工藝路線的選擇原則：在選擇處理的工藝路線時，應注意考慮如下基本原則。 3 污水處理構(gòu)筑物設計計算 格柵是用一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在污（廢）水渠道和泵房集水井的進口處或污廢水處理廠的端部，用于截留較大的懸浮物或漂浮物，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負荷，防止其后處理構(gòu)筑物的管道閥門或水泵堵塞。 圖31 格柵設計計算圖(1)柵條間隙數(shù)n 式中：——最大設計流量(m3/d) n——柵條間隙數(shù)(個) ——格柵傾角(176。)，一般為45176。～75176。，取α=60176。 b——柵條間隙(m)，取b= h——柵前水深(m)，取h= v——過柵流速(m/s)，～，取v= ——經(jīng)驗修正系數(shù)則： (2) 柵槽寬度B 式中：B——格柵槽寬度(m) bs——柵條寬度(m)，取bs= n——格柵間隙數(shù)(個) b——柵條間隙(m)則： B=(411)+=(3)進水渠至柵槽間漸寬部分的長度L1 式中：L1 ——進水渠道漸寬部分的長度(m) B1 ——進水渠寬(m)，設 B1 = α1——進水渠道漸寬部分的展開角度(176。)，取α1=20176。則： (4)柵槽至出水渠間漸縮部分長度L2 (5)通過格柵的水頭損失h2 式中：h2——過柵水頭損失(m) h0——計算水頭損失(m) ——阻力系數(shù)，與柵條的斷面幾何形狀有關，取，β= g——重力加速度，取g=