【文章內容簡介】 見表 32。 13 表 32 余家湖 污水處理廠原污水中營養(yǎng)物比值 項 目 比 值 BOD5/CODCr BOD5/TN 5 BOD5/TP （ 1）污水 BOD5/CODCr值是判定污水可生化性的最簡便易行和最常用的方法。一般認為 BOD5/CODCr 可生化性較好， BOD5/CODCr 生化性較差，BOD5/CODCr 不易生化。 本工程進水 BOD5=200mg/L， CODCr =450mg/L， BOD5/CODCr=200/450=， 等于 ，屬于生化性好的污水范疇。 （ 2） BOD5/TN（ 即 C/N） 比值 C/N 比值是判別能否有效脫氮的重要指標。從理論上講， C/N≥ 就能進行脫氮，但一般認為， C/N≥ 才能進行有效脫氮。 經分析，污水處理廠進水水質， C/N＝ 5，可較好地滿足生物脫氮要求。 （ 3） BOD5/TP比值 該指標是鑒別能否生物除磷的主要指標。生物除磷是活性污泥中除磷菌在厭氧條件下分解細胞內的聚磷酸鹽同時產生 ATP，并利用 ATP將廢 水中的脂肪酸等有機物攝入細胞，以 PHB（聚 β 羥基丁酸）及糖原等有機顆粒的形式貯存于細胞內，同時隨著聚磷酸鹽的分解，釋放磷；一旦進入好氧環(huán)境，除磷菌又可利用聚 β 羥基丁酸氧化分解所釋放的能量來超量攝取廢水中的磷，并把所攝取的磷合成聚磷酸鹽而貯存于細胞內，經沉淀分離，把富含磷的剩余污泥排出系統(tǒng)，達到生物除磷的目的。進水中的 BOD5 是作為營養(yǎng)物供除磷菌活動的基質，故 BOD5／ TP 是衡量能否達到除磷的重要指標，一般認為該值要大于 20，比值越大，生物除磷效果越明顯。 經分析，本工程進水水質 BOD5/TP=，適用于生物除磷工藝。 綜上所述， 余家湖 污水處理廠工程進水水質可以采用生物二級處理工藝，而且適宜于生物脫氮除磷工藝。 14 污染物去除及處理工藝要求 污水處理的目的是去除水中的污染物，使污水得到凈化，污水中的主要污染物有 BOD CODCr、 SS、 N 和 P 等。根據進出水水質，要求的污染物去除率見表 23所示。 （ 1） SS的去除 污水中 SS 的去除主要靠沉淀作用。污水中的無機顆粒和大直徑的有機顆?？孔匀怀恋碜饔镁涂扇コ?，小直徑的有機顆粒靠微生物的降解作用去除，而小直徑的無機顆粒（包括大小在膠體和亞膠體范圍 內的無機顆粒）則要靠活性污泥絮體的吸附、網絡作用，與活性污泥絮體同時沉淀被去除。 污水廠出水中懸浮物濃度不僅涉及到出水 SS 指標，出水中的 BOD CODCr、TP 等指標也與之有關。因為組成出水懸浮物的主要成分是活性污泥絮體，其有機成份高，而有機物本身含磷，因此較高的出水懸浮物含量會使得出水的 BODCODCr和 TP 增加。所以，控制污水廠出水的 SS 指標是最基本的，也是很重要的。 目前采用的大多數污水處理工藝都含有生物除磷脫氮技術，生物除磷技術是靠聚磷菌對污水中磷的吸收作用，形成高含磷量的活性污泥，使磷從污水 中去除。因此，采用生物除磷技術時對出水的 SS 指標就有較高的要求，否則因出水中高含磷量的懸浮物濃度就會引起出水總磷超標。 為了降低出水中的懸浮物濃度，應在工程中采取適當的措施，例如，選用適當的污泥負荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，選用高效的二沉池池型，充分利用活性污泥懸浮層的吸附網絡作用等。在處理方案選用恰當、工藝參數取值合理和優(yōu)化單體構筑物設計的條件下，完全能夠使出水 SS 指標滿足排放要求。 （ 2） BOD5的去除 污水中 BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代謝作用，對 BOD5降解，利用BOD5合成新細胞，然 后對污泥與水進行分離，從而完成 BOD5的去除。 在活性污泥與污水接觸的初期，就會出現很高的 BOD5 去除率，這是由于污水中的有機顆粒及膠體被絮凝和吸附在微生物表面，從而被去除所至。但是，這種吸附作用僅對污水中的懸浮物和膠體起作用，對溶解性有機物則不起作用。因此主要靠活性污泥的這種吸附作用去除 BOD5 的污水處理工藝，其出水中殘余的BOD5仍然很高，屬于部分凈化。對于溶解性的有機物，微生物必須先將其吸附在 15 表面，然后才能靠生物酶的作用對其水解和吸收，從這種意義來講保證活性污泥具有較高的吸附性能是很有必要的。 活性污 泥中的微生物在有氧的條件下，將污水中的一部分有機物用于合成新的細胞，將另一部分有機物進行分解代謝以便獲得細胞合成所需的能量，其最終產物是 CO2和 H2O等穩(wěn)定物質。在合成代謝與分解代謝過程中，溶解性有機物（如低分子有機酸等）直接進入細胞內部被利用，而非溶解有機物則首先被吸附在微生物表面，然后被胞外酶水解后進入細胞內部被利用。由此可見，微生物的好氧代謝作用對污水中的溶解性有機物和非溶解性有機物都起作用，并且代謝產物是無害的穩(wěn)定物質，因此，可以使處理后污水中的殘余 BOD5 濃度很低。根據國內外污水處理廠運行數據，在 污泥負荷為 kg BOD5 / kg MLSSd 以下時，就很容易使得出水 BOD5保持在 20 mg/L 以下。 另外，當要滿足硝化要求時，污水處理系統(tǒng)必須有足夠的泥齡，因而污泥負荷不能太高，使得出水 BOD5濃度較低。 （ 3） CODCr的去除 污水中 CODCr去除的原理與 BOD5基本相同。 污水處理廠 CODCr 的去除率，取決于進水的可生化性，它與城市污水的組成有關。 對于主要以工業(yè)廢水為主的城市污水，或 BOD5／ CODCr比值較小的城市污水，其污水的可生化性較差，處理后污水中剩余的 CODcr較高，要滿足出 水水質要求，需要改善污水的可生化性，針對城西污水處理廠，其污水通過水解酸化水解后，BOD5／ CODCr值可以進一步提高，可生化性好，容易達到 60 mg/L （ 4）氨氮的去除 污水處理去除氨氮方法主要有物理化學法和生物法兩大類，在市政污水處理行業(yè)中生物法去除氨氮是主流，也是城市污水處理中經濟和常用的方法。物理化學去除氮主要有折點氯化法、選擇性離子交換法、空氣吹脫法等；生物去除氨氮工藝較多，但原理是一樣的。 氮是蛋白質不可缺少的組成部分，因此廣泛存在于城市污水之中。在原污水中，氮以 NH4+?N及有機氮的形式存在 ，這兩種形式的氮和污水中的 NOXN（包括亞硝酸鹽和硝酸鹽在內）一起統(tǒng)稱為總氮（ TN）。 氮是構成微生物的元素之一，一部分進入細胞體內的氮將隨剩余污泥一起從 16 水中去除。這部分氮量約占所去除的 BOD5的 5%，為微生物重量的 12%，約占污水處理廠剩余活性污泥量的 4%。 在有機物被氧化的同時，污水中的有機氮也被氧化成氨氮，在溶解氧充足、泥齡較長的情況下，進一步被氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，通常稱之為硝化過程。其反應方程式如下： NH4+ + ? NO2? + 2H+ + H2O NO2? + ? NO3? 第一步反應靠亞硝酸菌完成，第二步反應靠硝化菌完成，總的反應為： NH4+ + 2O2 ? NO3? + 2H+ + H2O 因為硝化菌屬于自養(yǎng)菌，其比生長率 μ N 明顯小于異養(yǎng)菌的生長率 μ h，生物脫氮系統(tǒng)維持硝化的必要條件是 θ≥θ N，即系統(tǒng)的實際泥齡大于硝化要求的泥齡，也就是說系統(tǒng)必須維持在較低的污泥負荷條件下運行，使得系統(tǒng)泥齡大于維持硝化所需的最小泥齡。根據大量的試驗數據和運轉實例，設計污泥負荷在 kg BOD5/kg MLSSd 及以下時，可以達到硝化的目的。 余家湖 污水處理廠進水氨氮濃 度為 30 mg/L，要求出水氨氮濃度小于 8mg/L，需要采用硝化工藝才能滿足出水要求。 （ 5）磷的去除 污水除磷主要有生物除磷和化學除磷兩大類。城市污水采用生物除磷為主，必要時輔以化學除磷作為補充，以確保出水磷濃度滿足排放標準的要求，并盡可能地減少加藥量，降低處理成本。 化學除磷主要是向污水中投加藥劑，使藥劑與水中溶解性磷酸鹽形成不溶性磷酸鹽沉淀物，然后通過固液分離使磷從污水中除去?；瘜W除磷的優(yōu)點是工藝簡單，除加藥設備外不需要增加其它設施，因此特別適用于舊廠改選。其缺點是藥劑消耗量大，剩余污泥量增加，濃度降 低，體積增大，使污泥處理的難度增加，同時還要消耗水中堿度，影響氨氮硝化。因此，對出水含磷要求較嚴的，二級生物處理工藝中，才考慮以化學法輔助除磷。 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的磷酸鹽，產生能量用以吸收快速降解有機物，并轉化為 PHB（聚 β 羥丁酸）儲存起來。當這些聚磷菌進入好氧條件下時就降解體內儲存的 PHB 產生能量，用于細胞的合成和吸磷，形成高濃度的含磷污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達到除 17 磷的目的。生物除磷的優(yōu)點在于不增加剩余污泥量，處理成本較低。缺點是為了避免剩余污泥中磷的再 次釋放，對污泥處理工藝的選擇有一定的限制。 根據 余家湖 污水處理廠進水含磷量和出水含磷要求，磷的去除率要求達到%，出水含磷量為 1mg/L，采用生物除磷工藝無法達到穩(wěn)定除磷要求，需要輔以化學法進行加強。 （ 6）硝酸鹽的去除 氮是藻類生長所需的營養(yǎng)物質，容易引起水體的富營養(yǎng)化，因此，一般情況下總氮也是污水處理廠出水的控制指標之一。經過好氧生物處理后的污水，其中大部分的氨氮都被氧化成為硝酸鹽（ NO3?N），反硝化菌在溶解氧濃度極低或缺氧情況下可以利用硝酸鹽中氮作為電子受體，氧化有機物，將硝酸鹽中的氮還原成氮氣（ N2），從而完成污水的脫氮過程，通常稱之為反硝化過程。 綜上所述，根據 余家湖 污水處理廠的進水水質和要求達到的出水指標，最佳的處理工藝是生物除磷脫氮工藝，即強化二級處理工藝。 常用的生物脫氮除磷工藝 （ 1） A/O（厭氧 /好氧）法 A/O（ Anaerobic/Oxic）工藝（有硝化）即厭氧 /好氧工藝是厭氧區(qū)和好氧區(qū)組成的最簡單的強化生物除磷工藝。其工藝流程見圖 31。 圖 31 A/O 法工藝流程框圖 回流活性污泥被回流至厭氧區(qū)中，污泥中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放出體內的磷酸鹽， 產生能量用以吸收快速降解有機物，并轉化為 PHB（聚β 羥丁基酸）儲存起來。然后混合液進入好氧區(qū)，聚磷菌在好氧條件下降解體內儲存的 PHB 產生能量，用于細胞的合成和吸磷，形成高濃度的含磷污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達到生物除磷的目的。 在具有足夠的泥齡的條件下， BOD5在好氧池內被降解的同時，也完成硝化反 18 應。 因為回流活性污泥被回流至厭氧區(qū)，在好氧區(qū)按硝化設計時，該系統(tǒng)也同時具有脫氮功能，其脫氮效率取決于活性污泥回流比。 一般認為 A/O 工藝有硝化時存在以下缺點： ① 為了避免回流活性污泥中所含硝酸鹽氮破壞厭 氧系統(tǒng)影響除磷效果，污泥回流量需要控制，因此其脫氮效率有限。也就是說該工藝的主要功能在于除磷。 ② 因為要進行硝化反應，系統(tǒng)的泥齡比無硝化 A/O 工藝的要長，從而使除磷效率有所降低。 （ 2） A2/O 法 A2/O 法即厭氧 /缺氧 /好氧活性污泥法。其構造是在 A/O工藝的厭氧區(qū)與好氧區(qū)之間增設一個缺氧區(qū)，將好氧區(qū)的混合液回流至缺氧區(qū)進行反硝化，使之脫氮。污水在流經三個不同功能分區(qū)的過程中，在不同微生物菌群作用下，污水中的有機物、氮和磷得到去除，達到同時進行生物除磷和生物除氮的目的。其流程見圖32。 圖 32 A2/O 工藝流程框圖 在系統(tǒng)上，該工藝是最簡單的除磷脫氮工藝，在厭氧、缺氧、好氧交替運行的條件下，可抑制絲狀菌的繁殖，克服污泥膨脹，使得 SVI 值一般小于 100，有利于泥水分離。由于厭氧、缺氧和好氧三個區(qū)嚴格分開，有利于不同微生物菌群的繁殖生長，脫氮除磷效果好。目前，該方法在國內外廣泛使用，廣州市大坦沙污水廠一、二期工程即采用 A2/O 工藝，運行良好。國內目前對該工藝具有很好的設計和運行管理經驗。 但是 A2/O 工藝存在一些缺陷： ① 回流活性污泥（外回流）直接回流進入厭氧池，其中夾帶的大量硝酸鹽 19 氮回流至厭氧池 ，破壞了厭氧池的厭氧狀態(tài)，從而影響系統(tǒng)的除磷效果。 ② 內回流增加了系統(tǒng)的能耗和污水處理運行成本。 ③ 研究結果表明， MLSS 中的含磷量隨污泥負荷的降低將大幅度下降。生物除磷需要高的污泥負荷，而生物脫氮則需要低的物泥負荷，在 A2/ O工藝中要使二者同時達到最佳狀態(tài)是困難的，一般是以生物脫氮為主，生物除磷為輔。 為了解決 A2/ O 法回流污泥中硝酸鹽對厭氧釋磷的影響，可采取將回流污泥進行兩次回流，或進水分兩點進入等措施。于是，產生了改良型 A2/ O、改良型A/ O、倒置 A2/ O 和 UCT 等工藝。 （ 3）改良型 A2/ O 工藝 改良型 A2/ O 工藝是在厭氧池前增加預脫硝池 或 選擇池，以降低回流污泥中硝酸鹽對厭氧釋磷的影響，并抑制絲狀菌生長 。 為了解決缺氧池反硝化碳源不足的問題，將進水按比例進入厭氧池和缺氧池中，其流程如 33所示。 圖 33 改良型 A2/ O 工藝流程框圖 （ 4）氧化溝工藝 氧化溝（ Oxidation Ditch）工藝是 50 年代由荷蘭工程師發(fā)明的，其基本特性是生物反應池呈封閉的溝渠型，廢水和活性污泥的混合液在其中不斷循環(huán)流動，因此被稱為氧化溝，又稱 “ 循環(huán)曝氣池 ” 。目前應用較為普遍的為卡魯塞爾氧化溝 工藝。 氧化溝工藝發(fā)展迅速較快，