【文章內(nèi)容簡介】 達(dá)到生物脫氮的目的，氨氮的完全硝化是先決條件；由于硝化菌屬于自養(yǎng)菌，其比生長率μ n明顯小于異氧菌的比生長率μ h，因此，生物脫氮系統(tǒng)維持硝化的必要條件，是使生物處理系統(tǒng)的泥齡大于維持硝化菌所需的最小泥齡；大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)轉(zhuǎn)資料表明，完成氨氮硝化的污泥負(fù)荷不應(yīng)超過 。 5 磷的去除 污水除磷主要有生物除磷和化學(xué)除磷兩種方式，國內(nèi)、外城市污水除磷，有采用生物除磷， 也有采用化學(xué)除磷；如果城市污水總磷濃度偏高，生物除磷一般難以達(dá)到排放要求，此時，多采用補(bǔ)充化學(xué)除磷。 (1) 生物除磷 生 物除磷是污水中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放出體內(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生的能量用以吸收、快速降解有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化為 PHB（聚?羥丁酸）儲存起來。當(dāng)聚磷菌進(jìn)入好氧條件下時，則降解體內(nèi)儲存的 PHB產(chǎn)生能量，用于細(xì)胞的合成和過量吸磷，形成高含磷量的剩余污泥，并通過排除高含磷剩余污泥來達(dá)到除磷的目的。 據(jù)有關(guān)資料介紹，聚磷菌在厭氧段釋放 1mg 的磷所吸收儲存的有機(jī)物，經(jīng)好氧分解后產(chǎn)生的能量用于細(xì)胞合成 、增殖后，可再吸收 2～ 的磷。因此，聚磷菌在好氧條件下對磷的過量吸收程 度，取決于聚磷菌在厭氧條件下釋放磷的程度，而磷的釋放程度又取決于進(jìn)水中存在的可快速降解有機(jī)物含量。一般來說，有機(jī)物與磷的比值越大，除磷效果越好。常規(guī)剩余活性污泥的含磷量約～ 2%，而采用生物除磷工藝的剩余活性污泥磷含量可以達(dá)到常規(guī)活性污泥的 2～ 3倍。在工程設(shè)計(jì)中，除磷剩余活性污泥的含磷量一般采用 4%。 生物除磷工藝的前提條件之一，是聚磷菌必須在厭氧條件下受到抑制，然后進(jìn)入好氧階段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的處理工藝必須 設(shè)置厭氧段。 由于生物除磷最終是通過排出高含磷量的剩余污泥實(shí)現(xiàn)，因此，除磷程度取決于最終的剩余污泥排出量。而要維持一定數(shù)量的剩余污泥產(chǎn)量，就需要處理系統(tǒng)保持在相對較高的污泥負(fù)荷（即較短的泥齡）條件下運(yùn)行。 有 關(guān)資料介紹，生物除磷的污泥負(fù)荷不應(yīng)小于 。這也是生物除磷工藝的第二個前提條件。 (2) 化學(xué)除磷 化學(xué)除磷主要是通過向污水中投加藥劑，使藥劑與水中溶解性磷酸鹽形成不溶性磷酸鹽沉淀物，然后通過固液分離將磷從污水中除去。固液分離可單獨(dú)進(jìn)行，也可通過初沉或二沉的排泥實(shí)現(xiàn)。 化 學(xué)除磷，按工藝流程中化學(xué)藥劑投加點(diǎn)的不同，磷酸鹽沉淀工藝可分成前置沉淀、協(xié)同沉淀和后置沉淀三種。 前置沉淀的藥劑投加點(diǎn)是原污水，形成的沉淀物與初沉淀一起排除；協(xié)同沉淀的藥劑投加點(diǎn)包括初沉淀出水、曝氣及二沉淀之前的其它位置，形成的沉淀物與剩余污泥一起排除；后置沉淀的藥劑投加點(diǎn)在二級生物處理之后，形成的沉淀物通過另設(shè)的固液分離裝置（包括澄清或過濾）進(jìn)行分離。 化學(xué)除磷的藥劑主要有石灰、鐵鹽或鋁鹽。 xx 污水廠進(jìn)水的總磷濃度為 3mg/L，其出水水質(zhì)要求嚴(yán)格，總磷濃度需≤ ,其污水處理工藝的設(shè)置，必須適 應(yīng)這一水質(zhì)特點(diǎn)。 幾種常用的城市污水處理工藝 城市污水處理廠的污染物質(zhì)以有機(jī)物為主，以往大多采用活性污泥處理工藝。 活 性污泥工藝除普通曝氣外，尚有多種改進(jìn)型式，常用的有傳統(tǒng)活性污泥工藝有 A/O、 A２ /O、氧化溝、 SBR及其改進(jìn)型工藝（如 CASS、Unitank）等。當(dāng)前，隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)對氮、磷指標(biāo)的要求的提高，國內(nèi)在城市污水處理的活性污泥工藝中，較多采用 A２ /O及 CASS工藝。 但自上世紀(jì)末 /本世紀(jì)初以來，國外新型的生物膜技術(shù)－曝氣生物濾池工藝（ BAF）進(jìn)入了國內(nèi)污水處理市場，由于 BAF 工藝所具有的優(yōu)越性，使其在城市污水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用得到了迅速發(fā)展， BAF城市污水處理廠日益增多。 1 生物除磷、脫氮（ A２ /O）工藝 A２ /O 工藝也是在普通曝氣的基礎(chǔ)上，企圖同時解決除磷、脫氮問題而派生的工藝。其工藝流程是在傳統(tǒng)活性污泥工藝基礎(chǔ)上，增加了厭氧、缺氧單元。其主體工藝流程為： 城市污水→粗格柵、提升泵站→細(xì)格柵、沉砂池→（初沉池→）→厭氧池→缺氧池→曝氣池→二沉池→消毒接觸池→出水排放 城市污水首先通過格柵、沉砂、初沉（有的不設(shè)初沉）預(yù)處理后，進(jìn)入?yún)捬醭兀c由二沉池回流的含磷污泥混合，含磷回流 污泥在厭氧池中釋放磷，同時降解污水中的部分有機(jī)物； 厭氧池出水進(jìn)入缺氧池，與從好氧池回流的硝化液混合，進(jìn)行反硝化脫氮，將硝酸鹽還原成氮?dú)鈴乃幸莩觯? 缺氧池的出流進(jìn)入好氧池（曝氣池），在此發(fā)生降解 BOD、硝化氨氮、過量吸磷等多項(xiàng)反應(yīng)，最后在二沉池進(jìn)行泥水分離，一部分污泥回流至厭氧池，上清液達(dá)標(biāo)排放。 由于 A2/O 工藝的基礎(chǔ)是低負(fù)荷活性污泥法系統(tǒng)，技術(shù)成熟，除去 BOD的效果好。但也存在一些顯著的問題，主要有： 一是工藝流程長、構(gòu)筑物較多、動力消耗較大；占地面積大；同時存在污泥回流和混合液回流等多重回流系統(tǒng)，工 藝管線較長且復(fù)雜；對運(yùn)行管理的水平要求較高；工程投資大，運(yùn)行成本也也相對較高。 二是脫氮、除磷的工藝條難以協(xié)調(diào)。雖然理論上 A2/O工藝同 時具有除磷、脫氮效果，但實(shí)際運(yùn)行結(jié)果卻很難如此，我國一些以A2/O 工藝運(yùn)行的污水處理廠，普遍存著脫氮和除磷效果難以兼顧的矛盾，往往當(dāng)脫氮效果好時除磷效果差，而當(dāng)除磷效果較好時脫氮效果又不能滿足要求。 在環(huán)境條件方面，一般的 A2/O 工藝，回流污泥全部由好氧區(qū)回流至厭氧區(qū)，當(dāng)系統(tǒng)硝化作用良好時，隨回流污泥將硝酸鹽大量帶入?yún)捬醭?；除磷工藝要求必須在混合液中存在能快速生物降解且既無 分子態(tài)氧又無結(jié)合態(tài)氧的絕對厭氧環(huán)境中，聚磷菌才能釋放磷；當(dāng)水中存在硝酸鹽時，系統(tǒng)首先消耗可快速生化降解的有機(jī)物進(jìn)行反硝化，充分脫氮后才能開始磷的厭氧釋放過程，這就使得厭氧區(qū)實(shí)際可利用基質(zhì)和有效容積都大為減少，最終表現(xiàn)為脫氮效果好而除磷效果差；反之，如系統(tǒng)硝化不完全，則表現(xiàn)為除磷效果改善而脫氮效果下降。 在有機(jī)負(fù)荷方面，對除磷而言，一般要求好氧池的有機(jī)負(fù)荷至少不低于 ，而對于硝化而言，又要求好氧池的有機(jī)負(fù)荷最大不高于 ，二者運(yùn)行的協(xié)調(diào)負(fù)荷空 間僅 。而污水的 BOD濃度又處于經(jīng)常變化狀態(tài)，導(dǎo)致處理系統(tǒng)對除磷、脫氮效果難以兼顧。 2 CASS（序批式）污水處理工藝 CASS 工藝又稱序批式污水處理工藝。此工藝在兩個或多個生物反應(yīng)池中對污水進(jìn)行批次處理。 CASS 工藝的污水處理機(jī)制與普通曝氣法完全相同，其區(qū)別在于原污水不是順次流經(jīng)各處理單元，而是在同一反應(yīng)池內(nèi)，按設(shè)定的時間程序?qū)崿F(xiàn)進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水和閑置等過程。從污水進(jìn)入開始到閑置時間結(jié)束為一個周期。這種操作周期周而復(fù)始循環(huán)進(jìn)行，達(dá)到不斷進(jìn)行污水處理的目的。 CASS 工藝的主體流程為： 城市污水→粗格柵、提升泵站→細(xì)格柵、沉砂池→ CASS 池（選擇區(qū)－缺氧區(qū)－主反應(yīng)區(qū)－潷水）→消毒接觸池→出水排放 序批式（ SBR、 CASS 等）工藝的特點(diǎn)是處理流程簡單，構(gòu)筑物較少，工程投資相對較省； 其缺點(diǎn)是各處理過程的切換完全依靠自控進(jìn)行，因此，對自控系統(tǒng)的質(zhì)量及操作管理人員的技術(shù)水平要求非常高，一旦自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將立即導(dǎo)致處理系統(tǒng)運(yùn)行紊亂，且無法以人工替（哪怕是短時間替代）運(yùn)行；由于 SBR 為間歇運(yùn)行，導(dǎo)致反應(yīng)池和設(shè)備的利用率較低；潷水器不僅水頭損失大（根據(jù)水量不同，一般 ～），如設(shè)計(jì)、運(yùn)行控制不當(dāng)，極易發(fā)生污泥流失，影響出水超標(biāo)和系統(tǒng)穩(wěn)定。 3 曝氣生物濾池（ BAF）工藝 曝 氣生物濾池（簡稱 BAF）是在生物接觸氧化工藝的基礎(chǔ)上，引入給水凈化過濾機(jī)制而形成的一種新型的污水生物處理工藝。其突出 的特點(diǎn)，是在一級處理的基礎(chǔ)上，將生物氧化和過濾結(jié)合在一起（濾池后不設(shè)二沉淀池），通過反沖洗再生實(shí)現(xiàn)濾池的周期性運(yùn)行。 曝氣生物濾池集生物氧化、生物絮凝、過濾、反沖洗更新等處理功能于一體，通過濾料上生長的高濃度生物膜對污染物的生物降解以及濾層的機(jī)械攔截和生物絮凝對懸浮物的綜合截留作 用，實(shí)現(xiàn)對污水中污染物的有效去除。 BAF 工藝于 80年代初出現(xiàn)在歐洲，由于它具有良好的性能，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。在經(jīng)歷了 80 年代中、后期的較大發(fā)展后，到 90 年代初，這種工藝已基本成熟。在污水的二級或三級處理中，BAF體現(xiàn)出處理負(fù)荷高、出水水質(zhì)好，占地面積省等特點(diǎn) ，因此，在 90年代 及其 以后， BAF得到了很快 發(fā)展 。 BAF的池形類似于給水處理的 V型濾池。濾板 均勻安裝 布 水 （兼沖洗布?xì)猓?濾頭 ，裝填比重略大于水的“下沉式”濾料；在濾料底層設(shè)置以曝氣頭（或穿孔管）曝氣的布?xì)庀到y(tǒng)，向上依次裝填墊層和生物濾 料 （濾料層 厚 度 一 般 為 ～ 4m）；在濾池 底部設(shè) 置污水進(jìn)水 管、濾池沖洗水管和沖洗空氣管。 BAF的運(yùn)行方式多采用水、氣同向的上流式。經(jīng)沉淀預(yù)處理后的污水由 BAF 下部進(jìn)入池內(nèi)，通過濾頭均勻布水，同時通過曝氣頭或穿孔管曝氣，水、氣自下而上穿過濾層，實(shí)現(xiàn)對污水中含碳有機(jī)物（ BOD）的降解、硝化氨氮、截留隨污水進(jìn)入的 SS 和脫落的生物膜，使最終出水滿足排放或回用要求。 BAF的沖洗，采用先下向水洗（速降），繼而氣、水上向沖洗的方式，沖洗時濾料呈向上膨脹狀態(tài)，沖洗（污）出水通過污水回收池和回收泵送入預(yù)處理沉淀池。 BAF 處理城市污水的 主體工藝流程為： 城市污水→粗格柵 提升泵站→細(xì)格柵 沉砂池→缺氧 沉淀池→超細(xì)格柵→ BAF濾池→消毒→出水回用或排放 1 BAF工藝的特點(diǎn) 曝氣生物濾池以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征和運(yùn)行特點(diǎn)，在對城市污水及其它多種工業(yè)廢水處理工程的實(shí)踐過程中，取得了優(yōu)異的效果，顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在： ? 處理構(gòu)筑物容積小，占地面積省 BAF所采用的高比表面積和粗糙多孔的粒狀生物填料，使其可積聚多達(dá) 10～ 15g/L的微生物量，高濃度的生物量導(dǎo)致 BAF 可承受相當(dāng)高的容積負(fù)荷，其 BOD5的填料容積負(fù)荷，幾乎是常規(guī)活性污泥法的 5～ 10 倍，大大減小了池容和占地面積。 BAF 對懸浮物的綜合截留作用，可將出水中的 SS 控制在很低水平，能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)而不需設(shè)置二沉池和污泥回流系統(tǒng)；再加上BAF所采用的集成式布置方式，緊密地集濾池、鼓風(fēng)機(jī)房、泵房、反沖洗清水池、污水回收池等于一體，又進(jìn)一步節(jié)省了相關(guān)處理構(gòu)筑物的占地面積。 ? 出水水質(zhì)優(yōu)越、運(yùn)行穩(wěn)定，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng) BAF濾料層中存在的高濃度微生物菌群，具有較高的生化反應(yīng)速率，處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)十分優(yōu)越；同時， BAF 屬于微生物固定生長體系，高濃度的微生物以生物膜的形式固定在濾料上，無污泥膨脹之患 ，亦不會因受有機(jī)負(fù)荷或水力負(fù)荷的沖擊而造成微生物流失，因此， BAF 不僅具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，而且運(yùn)行十分穩(wěn)定。有關(guān)資料指出， BAF可在比正常負(fù)荷高 2～ 3倍的短期沖擊負(fù)荷下運(yùn)行，而其出水水質(zhì)變化很小。 國內(nèi)的實(shí)際工程運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，采用 BAF 處理城市污水，其出水 SS、 CODCR、 BOD氨氮等指標(biāo)的濃度，均大大低于國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)值，出水清澈透明，無異味，基本達(dá)到城市生活雜用水的標(biāo)準(zhǔn)，可直接回用于場地綠化或市政雜用水。 ? 氧利用率高，節(jié)省空氣量和電耗 BAF所采用的專用曝氣系統(tǒng)以及在曝氣過程中，藉助于粒狀濾料對微小氣泡的阻擋和反復(fù)切割作用，空氣泡在濾層中進(jìn)一步被細(xì)碎，增加了濾層內(nèi)的微生物與空氣的接觸面積和時間，強(qiáng)化了氣、液傳質(zhì)效應(yīng)，從而使得 BAF的氧利用率高達(dá) 30％以上，大大高于常規(guī)曝氣系統(tǒng)（采用微孔曝氣器的常規(guī)曝氣系統(tǒng)，一般設(shè)計(jì)的氧利用率為 15～ 18％）。 眾所周知，在城市污水二級生物處理系統(tǒng)中，生物處理單元的電耗約占總電耗的 70％左右，氧利用率的高低，是決定污水處理 能耗的關(guān)鍵性因素。有專家根據(jù)大連馬欄河污水廠 BAF 工程的運(yùn)行資料進(jìn)行過測算，大連馬欄河 BAF污水廠去除 1公斤 BOD5的耗電量僅約 度， 大大低于常規(guī)曝氣去除 1公斤 BOD5耗電量約 ～ 度的水平。 我國新的《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范， GB50014》亦指出，曝氣生物濾池的充氧量比一般活性污泥法低 30～ 40％，這都充分表明了 BAF節(jié)能的優(yōu)越性。 ? 處理流程簡單，工程投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用相對較低 由于 BAF 所具有的諸如緊密集成布置方式、無二沉池和污泥回流系統(tǒng)、氧利率高等特點(diǎn)，使處理流程得以簡化，在很大程度上節(jié)省了占地面積，使工程投資和運(yùn)行費(fèi)用都比常規(guī)活性污泥法要低。污水處理廠的規(guī)模越大， BAF 在減少占地、降低工程費(fèi)用、節(jié)約能耗、降低運(yùn)行成本等方面的優(yōu)勢就 越顯著。 ? BAF 工藝采用化學(xué)除磷，除磷效果有保證 BAF工藝采用化學(xué)預(yù)處理除磷，其除磷程度可根據(jù)實(shí)際水質(zhì)，通過調(diào)整除磷藥劑的投加量進(jìn)行控制，運(yùn)行方便，效果可靠； ? BAF 具有一定的同程反硝化（脫氮）功能 國內(nèi)外的試驗(yàn)研究和工程運(yùn)行資料表明，在 BAF 運(yùn)行過程中，存在同程硝化、反硝化作用，這是由于在 BAF 濾池布滿微生物的濾料凹面孔間隙內(nèi)部，存在一定的缺氧環(huán)境，為反硝化細(xì)菌的脫氮提 供了條件。在適宜的水力負(fù)荷、供氧量等運(yùn)行條件下，其脫氮效果可達(dá) 50％左右。 清華大學(xué)的試驗(yàn)資料表明，在進(jìn)水總氮為 ，生物濾池對