【正文】 化菌左右變成硝酸鹽氮，這階段稱為好氧硝化。反硝化菌的生長主要是在缺氧條件下進行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用順利進行。N2NH3—NNH4+—N含氮有機物 異氧型細(xì)菌 硝化細(xì)菌 反硝化細(xì)菌+有機物 （氨化作用） （硝化作用） （反硝化作用）216。大量的試驗觀測資料已經(jīng)完全證實，再說橫無除磷工藝中，經(jīng)過厭氧釋放磷酸鹽的活性污泥，在好氧狀態(tài)下有很強的吸磷能力，也就是說，磷的厭氧釋放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厭氧釋放都能增強污泥的好氧吸磷，磷的厭氧釋放可以分為兩部分：有效釋放和無效釋放，有效釋放是指磷被釋放的同時，有機物被吸收到細(xì)胞內(nèi)，并在細(xì)胞內(nèi)儲存，即磷的釋放是有機物吸收轉(zhuǎn)化這一耗能過程的偶聯(lián)過程。因此，生物除磷并非厭氧時間越長越好，同時在運行管理中要盡量避免PH的沖擊，否則除磷能力將大幅度下降，甚至完全喪失，這主要是由于PH降低時，會導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能損壞，細(xì)胞內(nèi)聚磷在在酸性條件下被水解，從而導(dǎo)致磷的快速釋放。應(yīng)用于城市污水處理廠的固著型生物膜法工藝主要包括：（1）BAF生物濾池；（2）BIOFOR生物濾池。氧化溝是活性污泥法的一種改進型，具有除磷脫氮功能，其曝氣池為封閉的溝渠，廢水和活性污泥的混合液在其中不斷的循環(huán)流動，因此氧化溝又名“連續(xù)循環(huán)曝氣法”。 卡羅塞爾氧化溝 卡羅塞爾氧化溝是荷蘭DHV公司開發(fā)的。為了保證溝中流速，曝氣渠的幾何尺寸和表曝機的設(shè)計是至關(guān)重要的，DHV公司往往要通過水力模型才能確定工程設(shè)計。216。溝內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器，實現(xiàn)硝化過程，由于周期性的變換進、出水方向（需啟閉進出水堰門）和變換轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器的運行狀態(tài)，因此必需通過計算機控制操作，對自控要求較高。雙溝式和三溝式由于各溝交替進行，明顯的缺點是設(shè)備利用率低，三溝式的設(shè)備利用率只有58%，設(shè)備配置多，使一次性設(shè)備投資大。污水通過淹沒式進水口從外溝進入，順序流入下一條渠道，由內(nèi)溝道排出。綜上所述，氧化溝具有池深淺，占地面積大的缺點；又因采用表面曝氣，具有充氧效率較低的缺點。該布置在理論上基于這樣一種認(rèn)識，即：聚磷微生物有效釋磷水平的充分與否，對于提高系統(tǒng)的除磷能力具有極端重要的意義，厭氧區(qū)在前可以使聚磷微生物優(yōu)先獲得碳源并得以充分釋磷。該工藝簡便易行，在厭氧池中分出一格作為回流污泥反硝化池即可。 UCT工藝 UCT工藝的流程見圖5—4所示，該工藝與A2/O工藝的區(qū)別在于，回流污泥首先進入缺氧段，而缺氧段部分出流混合液再回流至厭氧段。 混合液回流 混合液回流 二沉池厭氧池（A)好氧池（O）缺氧池（A）進水 出水 活性污泥回流 圖5—4 UCT工藝流程圖216。進行這樣的改良，與UCT相比有兩個優(yōu)點：一是克服UCT工藝中不易控制缺氧段的停留時間，二是避免控制不當(dāng)，DO仍會影響厭氧區(qū)。（4） 與A2/O工藝類似，反硝化在碳源分配上處于不利地位，影響系統(tǒng)的脫氮效果。回流污泥和混合液在缺氧池內(nèi)進行反硝化，去除硝態(tài)氮，再進入?yún)捬醵危ＷC了厭氧池的厭氧狀態(tài)，強化除磷效果。 50~70%二沉池缺氧池（A)好氧池（O）厭氧池（A）進水 出水 30~50% 混合液回流 活性污泥回流 圖5—6 分點進水倒置A2/O工藝流程圖分點進水倒置A2/O工藝采用矩形的生物池，設(shè)缺氧段、厭氧段及好氧段，用隔墻分開，采用推流式。 MSBR（改良型SBR）MSBR是80年代后期發(fā)展起來的技術(shù)，目前其中的專利技術(shù)歸美國芝加哥附近的Aqua AEROBIC SYSTEM，Inc所有。反硝化后的污水進入好氧池，有機物在這里被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再進入起沉淀作用的SBR池，澄清后的污水被排放，、硝化，或起靜置作用。2　 污水廠工程成功業(yè)績欠缺，特別是大型污水廠采用MSBR工藝的更少。216。1986年，美國環(huán)保局正式將該工藝列為革新技術(shù)。CASS工藝的運行模式與傳統(tǒng)SBR法類似，由進水、反應(yīng)、沉淀和出水及必要的閑置等五個階段組成。3　 撇水 繼續(xù)停止進水和曝氣，用表面撇水器排水，撇水器為整個系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，撇水器根據(jù)事先設(shè)定的高低水位由閑置開關(guān)控制，可用變頻馬達驅(qū)動，有防浮渣裝置，使出水通過無渣區(qū)經(jīng)堰板和管道排出。對于四個池子的CASS工藝，若采用4小時循環(huán)周期，其循環(huán)運行的相關(guān)順序如下表5—4：0~11~22~33~4池1充水/曝氣充水/曝氣沉淀撇水池2沉淀撇水充水/曝氣充水/曝氣池3撇水充水/曝氣充水/曝氣沉淀池4充水/曝氣沉淀撇水充水/曝氣其中每一循環(huán)周期中，始終有兩個池子處于曝氣/充水順序，另外兩個池子分別處于沉淀和撇水順序，沉淀和撇水順序均需停止充水和曝氣，這樣的組合可以實現(xiàn)CASS系統(tǒng)的連續(xù)進出水。216。 VT工藝的處理流程1　 啟動階段，空氣通過進流管進入混合區(qū)上部，由于水體中的氣泡和溶解氧形成一個密度梯度，從而導(dǎo)致整個一級處理區(qū)實現(xiàn)循環(huán)。4　 循環(huán)液沿井壁上升至反應(yīng)器頂部氣液分流罐，循環(huán)液中的廢氣可由此進入大氣。6　 經(jīng)深度。5　 混合區(qū)中比例很小的一部分從混合區(qū)進入下部二級處理區(qū)，這個區(qū)域溶解氧含量很高，停留時間長，可使殘留的BOD得到深度氧化。3　 由于水的壓力和深度很大，根據(jù)亨律定律，可以保證水中的高氧氣傳導(dǎo)速率和混合液中具有很高的溶解氧，從而有效保證一級處理區(qū)和二級處理區(qū)所需要的溶解氧。216。 VT工藝簡介 VT污水處理系統(tǒng)是目前最先進的高效好氧活性污泥法污水處理工藝技術(shù)之一。在CASS系統(tǒng)中，一般至少設(shè)兩個池子，以使整個系統(tǒng)能接納連續(xù)的進水，因此在第一個池子及西寧沉淀和撇水時，第二個池子中進行充水/曝氣過程，使兩個池子交替運行。2　 沉淀 停止進水和曝氣，沉淀時間一般采用一小時，形成絮凝層，上層為清液。CASS生物池由選擇區(qū)和主反應(yīng)區(qū)兩部分組成。1976年建成了世界上第一座CASS工藝的污水處理廠，隨后，在日本、加拿大、美國和澳大利亞等得到了廣泛推廣應(yīng)用。4　 進入好氧池有4Q，泥濃縮池，因此好氧池內(nèi)流向比較紊亂。以便進行流分的反硝化由其工作原理可以看出，MSBR是具有同時進行生物除磷及生物脫氮的污水處理工藝。MSBR系統(tǒng)原理圖見表5—7。為能達到硝化階段，選擇合理的污泥齡。單位池容的反硝化速率明顯提高，反硝化作用能夠得到有效保證。 倒置A2/O工藝為了克服上述各個工藝流程的幾大缺點，產(chǎn)生了倒置A2/O工藝，工藝流程見圖5—6。（2） 設(shè)兩個單獨的缺氧池，一座缺氧池專門用于去除外回流帶來的硝酸鹽，增加了缺氧池體積。該工藝是在UCT工藝的基礎(chǔ)上，將缺氧段一分為二，形成兩套獨立的內(nèi)回流?；亓魑勰鄮Щ氐腘O3N將在缺氧段中被反硝化。改良A2/O工藝在深圳華為污水處理廠及山東泰安城市污水處理工程中已經(jīng)有成功應(yīng)用。二沉池厭氧池（A)好氧池（O）缺氧池（A）進水 出水 混合液回流 活性污泥回流 圖5—2 A2/O工藝流程圖216。 傳統(tǒng)A2/O工藝A2/O工藝是一種典型的除磷脫氮工藝，其生物反應(yīng)池由ANAEROBIC（厭氧）、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三段組成，其典型工藝流程見圖5—2，其特點是厭氧、缺氧和好氧三段功能明確，界限分明，可根據(jù)進水條件和出水要求，人為地創(chuàng)造和控制三段的時空比例和運轉(zhuǎn)條件，只要碳源充足（TKN/COD≤≧4），便可根據(jù)需要達到表較高脫氮率。污水和回流污泥首先進入?yún)捬踹x擇池，停留時間約1小時，在厭氧池中完成磷的釋放，并改善污泥的沉降性，然后混合液進入氧化溝內(nèi)進行硝化、反硝化，實現(xiàn)除磷脫氮。 奧伯爾氧化溝奧伯爾氧化溝是氧化溝類型中的重要形式，此法起初是由南非的修斯曼構(gòu)想，南非國家水研究所研究和發(fā)展的，該技術(shù)轉(zhuǎn)讓給美國的Envirex公司后得到的不斷的改進及推廣應(yīng)用。三溝膠體進水，兩外溝交替出水，兩外溝分別作為曝氣或沉淀交替運行，不需設(shè)二沉池和回流污泥設(shè)備，同DE型氧化溝相同，需要的自動化程度高。DE型氧化溝為雙溝組成，氧化溝與二沉池分建，有獨立的污泥回流系統(tǒng)，DE型氧化溝可按除磷脫氮（或脫氮）等多種工藝進行?？斮悹栄趸瘻系娜秉c是池深較淺，占地面積大，土建費用高。在曝氣渠內(nèi)用隔板分格，構(gòu)成連續(xù)渠道。近十年來由于曝氣裝置的不斷改進、完善及池型的合理設(shè)計，彌補了氧化溝過去的缺點。該工藝以其處理效果好、占地面積小、維修及與運行費用低以及環(huán)保等優(yōu)勢已經(jīng)在西方國家大量采用，并取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。按照構(gòu)筑物的組成形式、運行性能以及運行操作方式的不同，又分為懸浮型活性污泥法和固著型生物膜法兩大類，應(yīng)用于城市污水廠的懸浮型活性污泥法污水處理工藝主要有三個系列：（1）氧化溝系列；（2）A2/O系列；(3)序批式反應(yīng)器（SBR）系列。在除磷系統(tǒng)的厭氧區(qū)中，含聚磷菌的會留污泥與污水混合后，在初始階段出現(xiàn)磷的有效釋放，隨著時間的延長，污水中的易降解有機物被耗完以后，雖然吸收和儲存有機物的過程基本上已經(jīng)停止，但微生物為了維持基礎(chǔ)生命活動，仍將不斷分解聚磷，并把分解產(chǎn)物（磷）釋放出來，雖然此時釋磷總量不斷提高，但單位釋磷量所產(chǎn)生吸磷能力隨無效釋放量的加大而降低。生物除磷主要是通過排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少將對除磷效果產(chǎn)生影響，一般污泥齡短的系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥量較多，可以取得較高的除磷效果。反硝化階段：硝酸鹽的存在，充足碳源（能源），合適的PH條件。整個生物脫氮過程就是氮的分解還原反應(yīng)，反應(yīng)能量從有機物中獲取。目前，常用的生物脫氮除磷工藝有A2/O法、SBR法、氧化溝法等。 生物脫氮除磷基本原理 國外從六十年代開始系統(tǒng)地進行了脫氮除磷的物理處理方法研究，結(jié)果認(rèn)為物理法的缺點是耗藥量打、污泥多、運行費用高等。一般的活性污泥法，~2%，采用生物除磷工藝的剩余活性污泥中磷的含量可以達到傳統(tǒng)活性污泥法2~3倍，在設(shè)計中往往采用2~4%。生物除磷的優(yōu)點在于不增加剩余污泥量，處理成本較低。因此，化學(xué)藥劑的投加使沉淀污泥的產(chǎn)量增加、濃度降低、污泥體積增大，使污泥處理的難度增加。按照德國規(guī)范ATVA131的規(guī)定。按工藝流程中化學(xué)藥劑投加點的不同，化學(xué)沉淀除磷工藝可分為前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三種類型。 磷的去除將磷從污水中去除，可以采用化學(xué)法，也可以采用生物法。s≧181。由此可見，要達到生物脫氮的目的，完成硝化是先決條件。氮也是構(gòu)成微生物的元素之一，一部分進入細(xì)胞體內(nèi)的氮將隨剩余污泥一起從水中去除，這部分氮量占所去除的BOD5的5%。國外從六十年代開始對污水脫氮的方法進行了大量的研究，結(jié)果認(rèn)為物理化學(xué)法脫氮從經(jīng)濟、管理等方面均不適宜在大中型城市污水處理廠中使用，因此，本工程以生物脫氮法為主。 氮的去除氮在水體中是藻類生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，容易引起水體的富營養(yǎng)化，因此氮是污水處理廠出水的控制指標(biāo)之一。對于那些主要以生活污水及其成分與生活污水相近的工業(yè)廢水組成的城市污水，這種城市污水的BOD5/，其污水的可生化性較好，出水CODcr值可以控制在較低水平。根據(jù)有關(guān)資料，就很容易使得出水BOD5達到要求。 BOD5的去除污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附和代謝作用，然后對污泥和水進行分離來完成的。污水處理廠出水中懸浮物濃度不僅涉及到出水SS指標(biāo)，還因為組成出水懸浮物的主要是活性污泥絮體，其本身的有機成分就很高，因此對出水的BODCOD等指標(biāo)也有著很大的影響，所以控制污水處理廠出水的SS指標(biāo)是最基本的，也是很重要的。綜上所述，根據(jù)某市污水處理廠進出水水質(zhì)，處理率要求較高的為CODcr、BOD5以及SS，即重點處理項目為CODcr、BODSS。污水處理廠進水TN的去除主要在硝化充分的基礎(chǔ)上靠反硝化過程來完成，工程上通過缺氧階段來實現(xiàn)，反硝化成為缺氧池設(shè)計的控制因素，但是25%的去除率在常規(guī)生化反映中就可以達到，因此，TN 也不是本工程的重點處理項目。 污水處理廠進水氨氮的去除主要靠消化過程來完成，由于氨氮的硝化過程遠比碳的氧化過程緩慢，硝化將成為生化處理好氧單元設(shè)計的控制因素。常規(guī)的二級處理一般就能使出水SS濃度達到低于20mg/L，但是難以達到穩(wěn)定在10mg/L以下，但是，出水SS的濃度高低直接影響到出水水質(zhì)的CODcr、BODP等，因此，SS是本工程的重點處理項目。216。 處理重點及難點分析 污水處理廠的工藝選擇與設(shè)計主要圍繞重點處理項目進行。在常規(guī)二級處理工藝上除磷脫氮，對BOD5的去除將進一步提高，大量具備除磷脫氮功能的二級處理工藝工程實踐也表明對BOD5的去除可以達到95%以上，因此，對于BOD5而言，具備除磷脫氮功能的二級處理工藝可以滿足其去除要求。根據(jù)進水水質(zhì)預(yù)測，某市污水廠進水水質(zhì)有關(guān)指標(biāo)比值與判別標(biāo)準(zhǔn)比較如下：表