【文章內(nèi)容簡介】 去除80%的有機(jī)物，使構(gòu)筑物尺寸大大減少，運(yùn)行電耗降低，土建費(fèi)用最省，但在國內(nèi)，由于藥劑費(fèi)用高，使運(yùn)行成本增加，同時(shí)加藥后產(chǎn)生的污泥處理量多，污泥及出路亦成為處理廠的難題，其沉淀物溶解率低，在土中多年不變。生物除磷工藝與化學(xué)除磷法相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：；；；，無需外加碳源，過程中也可回收部分堿度達(dá)到自然平衡。從進(jìn)廠污水的組份來看，生活污水占進(jìn)廠污水的40％以上，工業(yè)廢水占進(jìn)廠污水的60％以下，進(jìn)廠污水中有毒有害特質(zhì)甚微，且污水BOD5/CODcr=，污水可生化性較好，另外從TKN/ BOD5及TP/ BOD5的營養(yǎng)比來看，采用生物降解法去除N、P是可行的，據(jù)此，本工程擬用活性污泥法為主要的處理工藝。活性污泥法主要的處理工藝有AB法、SBR法、氧化溝法、A2/O法等，各方法的機(jī)理如下：本世紀(jì)70年代，德國開發(fā)了生物吸附活性污泥法工藝，簡稱AB法（Adsorption Biodegradation），該法把活性污泥法分為兩段串聯(lián)運(yùn)行，各段形成各自的生物優(yōu)勢(shì)，第一級(jí)A段以極高負(fù)荷（2～6kg BOD5/kgMLSSd）以很短的泥齡（～）運(yùn)行。在這種情況下，短世代時(shí)間的原核細(xì)菌以一般負(fù)荷的傳統(tǒng)活性污泥法20倍，細(xì)菌活性高40～50%的速度迅速繁殖，出現(xiàn)了生物吸附而過速降解有機(jī)物的效果。此外，有機(jī)物經(jīng)A段處理后，一部分轉(zhuǎn)化為低分子化合物，提高了可生化性，有利于B段的微生物利用和降解。，BOD5的去除率可達(dá)到45～60%，且不需大量供氧，以節(jié)約能源。被A段削減了50%左右的有機(jī)濃度污水進(jìn)入第二段B段時(shí)在較低負(fù)荷（～ BOD5/kgMLSSd）和長泥齡（15～30d）條件下運(yùn)行，為污水中有機(jī)物的氧化降解和硝化、反硝化脫氮?jiǎng)?chuàng)造了良好的環(huán)境和條件。目前AB法已在我國城市污水處理中得到了發(fā)展和運(yùn)用。AB法在A段曝氣后雖然增加了中間沉淀池和污泥回流系統(tǒng)，但通?？刹辉O(shè)置初次沉淀池，因此在工程構(gòu)筑物的配置上沒有增加復(fù)雜性，但污泥量較其它方法高，一般增加10～15%。一九一四年英國Ardern和Lockett在其試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上在世界化學(xué)學(xué)報(bào)上首先發(fā)表了一篇重要的科研報(bào)告，介紹了在單一的反應(yīng)器內(nèi)將空氣注入污水中，將其所產(chǎn)生的污泥進(jìn)行循環(huán)并按間歇方式運(yùn)行，就得到良好的污水凈化效果，從試驗(yàn)成果，誕生了活性污泥法。80年來活性污泥法一直處于污水生化處理的主導(dǎo)地位。但是由于當(dāng)時(shí)的活性污泥法雖然處理效率很可觀，由于監(jiān)控和檢測技術(shù)的限制，SBR法未得到廣泛應(yīng)用。70年代起，由于西歐各國財(cái)政上的原因，政府對(duì)小城鎮(zhèn)環(huán)保項(xiàng)目的投入減少，迫使小城鎮(zhèn)的環(huán)保事業(yè)著眼于低投資低能耗，同時(shí)由于程控技術(shù)，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一些水質(zhì)儀表如溶氧測定儀，ORP計(jì)的開發(fā)應(yīng)用，于是SBR法又得到了重視。日本、美國、澳大利亞、法國等國家開始了高層次重新研究間歇活性污泥法。被命名為序批式活式污泥法（Sequencing Bat Reactor簡稱SBR）。由于SBR法中，曝氣、沉淀集同一池內(nèi)，節(jié)約了二次沉淀池和污泥回流系統(tǒng)，但曝氣池體積、曝氣動(dòng)力設(shè)備均要增加，在中小規(guī)模污水處理中是較好的處理工藝。SBR工藝從七十年代發(fā)展至今，已有多種類型，其主流池型ICEAS即間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣法；CASS即循環(huán)式活性污泥法；MSBR即改良型SBR。氧化溝最初于五十年代出現(xiàn)于荷蘭、主要由環(huán)形曝氣池組成，具有出水水質(zhì)好、處理效率高穩(wěn)定、操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，也能滿足生物脫氮要求。氧化溝布置多種形式，除了常用的轉(zhuǎn)刷型氧化溝外，還有采用垂直軸表面曝氣葉輪的卡羅塞爾氧化溝以及轉(zhuǎn)盤型曝氣器的奧貝爾氧化溝。同時(shí)，在運(yùn)行方法上又可分為連續(xù)流及分渠式氧化溝。后者，氧化溝中一部分體積兼作沉淀池，故不再設(shè)二次沉淀池和污泥回流設(shè)備。上述各種形式的氧化溝，目前國內(nèi)均有工程實(shí)例，大部分氧化溝運(yùn)行良好，去除效率穩(wěn)定，取得了較好的處理效果。隨著氧化溝工藝的不斷發(fā)展，作為活性污泥法的一種變型的氧化溝現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于世界各地，并正向著大中型污水處理廠發(fā)展，曝氣形式的多樣化和不斷改進(jìn)，使氧化溝工藝迅速得到推廣。氧化溝是活性污泥法的一種類型。它把連續(xù)循環(huán)式反應(yīng)池作為生化反應(yīng)器，混合液在其中連續(xù)循環(huán)流動(dòng)。（1）傳統(tǒng)氧化溝傳統(tǒng)氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動(dòng)裝置，向反應(yīng)器的混合液傳遞水平流速，從而使攪動(dòng)的混合液在氧化溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。傳統(tǒng)氧化溝工藝供氧量的調(diào)節(jié)一般通過改變轉(zhuǎn)刷或曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速、浸水深度和設(shè)備數(shù)量等，以調(diào)節(jié)整個(gè)工藝的供氧能力和電耗水平。用氧化溝工藝一般不設(shè)初沉池，由于該工藝選擇的泥齡較長，剩余污泥量少于一般的活性污泥法，不需要進(jìn)行厭氧消化處理，從而簡化了污泥處理的流程。從水力特性來看，傳統(tǒng)氧化溝既具備完全混合式反應(yīng)器的特點(diǎn)，也具備推流式反應(yīng)器的特點(diǎn)。污水通常在溝渠中循環(huán)流動(dòng)多次，并且曝氣裝置在溝中布置的特點(diǎn)使溝中溶解氧呈現(xiàn)分區(qū)變化。即遠(yuǎn)離曝氣裝置的某點(diǎn)DO濃度降低而呈現(xiàn)缺氧區(qū)，有利于活性污泥的生物絮凝和生物脫氮。氧化溝工藝一般也適合于進(jìn)水水質(zhì)濃度較低的生活污水處理廠。傳統(tǒng)氧化溝工藝流程簡圖如下：氧化溝二沉池進(jìn)水 出水 回流污泥 剩余污泥傳統(tǒng)氧化溝具有負(fù)荷低耐沖擊、污泥量少、易于管理、方便維護(hù)、出水優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn)。但由于該工藝采取表面曝氣的方式，因此溝內(nèi)有效水深一般控制在3～，在深度上不如使用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行水下曝氣的方式，即相同設(shè)計(jì)參數(shù)的情況下，占地面積較大，且動(dòng)力效率偏低，～。 針對(duì)上述缺點(diǎn)和現(xiàn)代污水處理廠對(duì)出水水質(zhì)N、P的要求而開發(fā)出來的DE及TE型雙溝式氧化溝工藝、Carrouse2000氧化溝工藝、微孔曝氣氧化溝工藝均得到了成功的運(yùn)用，取得了良好效果?，F(xiàn)分別簡述比較如下：（2）DE和TE型生物除磷脫氮氧化溝工藝DE型和TE型氧化溝工藝首先由丹麥克魯格公司開發(fā)，它是交替式氧化溝的一種，其中DE型氧化溝工藝在東莞塘廈污水處理廠等工程中成功應(yīng)用；TE型氧化溝工藝則在等工程深圳平湖污水處理廠中取得成功。DE生物除磷脫氮雙溝式氧化溝工藝包括了厭氧池，一對(duì)同等容量的曝氣池和一個(gè)二沉池。而TE型生物除磷脫氮三溝式氧化溝工藝包括了厭氧池，三個(gè)同等容量的曝氣池和一個(gè)二沉池，與DE型生物除磷脫氮雙溝式氧化溝工藝的區(qū)別是多了一個(gè)曝氣池。其中曝氣池的運(yùn)作模式為不斷切換作業(yè)，而厭氧池則設(shè)有攪拌器。曝氣池附有數(shù)臺(tái)轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)，進(jìn)水分布槽及出水井。除了有機(jī)物、懸浮物及氨氮去除外，廢水內(nèi)的總氮和磷質(zhì)濃度也根據(jù)生物除磷脫氮生物化方法而相對(duì)地減少。整個(gè)生物除磷脫氮系統(tǒng)采用全自動(dòng)控制和監(jiān)測。由于廢水成份和有機(jī)負(fù)荷的變化，生物除磷脫氮系統(tǒng)需要一個(gè)連續(xù)不斷的微調(diào)控程序來達(dá)到最高的處理效果；而調(diào)控的方法則包括改變曝氣時(shí)間和變更曝氣機(jī)所提供的氧氣量。至于控制曝氣池內(nèi)供氧的方法，則是利用溶氧儀計(jì)。厭氧池設(shè)計(jì)為確保其厭氧條件，這對(duì)于存在于污水中的脫磷菌的生長是至關(guān)重要的。厭氧池中，聚集于污泥中的磷會(huì)放出，但在后邊的曝氣池中又吸收，這是由于“大量磷攝取”的生物過程。經(jīng)厭氧池后，污水由自動(dòng)分布器，按生物除磷脫氮的程序要求，程序邏輯控制器控制污水進(jìn)入兩個(gè)氧化溝中的一條(DE型)。DE型氧化溝工藝的簡化流程如下圖：TE型氧化溝簡化流程如下圖：TE型氧化溝工藝比較傳統(tǒng)的T型三溝式氧化溝工藝及DE型雙溝式氧化溝工藝，在硝化，反硝化的工藝過程更趨合理及優(yōu)化，更有利于脫氮除磷，提高出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)備利用率方面比T型氧化溝工藝提高45%，比DE型氧化溝工藝提高15%。DE型和TE型氧化溝工藝仍然采取了傳統(tǒng)氧化溝工藝的表面曝氣方式(轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī))，因此能耗及占地均偏大。同時(shí)由于必須不斷轉(zhuǎn)換運(yùn)轉(zhuǎn)方式達(dá)到脫氮效果，所以該工藝必須具有很高的自動(dòng)化程度。（3）卡魯塞爾2000（Carrousel2000）除磷脫氮氧化溝工藝該工藝源于荷蘭的DHV公司及其在美國的專利特許公司EIMCO。廣東省中山市污水處理廠采用的就是Carrousel2000除磷脫氮氧化溝工藝。流程簡圖如下：厭氧選擇池缺氧池/預(yù)脫氮/氧化溝二沉池表曝機(jī) 進(jìn)水出水 內(nèi)回流 回流污泥 剩余污泥卡魯塞爾2000系統(tǒng)，是在原卡魯塞爾系統(tǒng)上增加一個(gè)缺氧池和預(yù)脫氮池，這個(gè)預(yù)脫氮池通過兩條窄溝與原卡魯塞爾系統(tǒng)連接在一起。當(dāng)缺氧且富含硝酸鹽的混合液流向曝氣機(jī)時(shí)，部分液體被導(dǎo)入缺氧池，與未處理的污水接觸，從而省去了內(nèi)回流泵。未處理的污水BOD濃度高，可作為碳源滿足并促進(jìn)反硝化過程，分解出的氮?dú)忉尫诺娇諝庵校跛猁}中結(jié)合的氧用于BOD氧化。水流分配通過溝道進(jìn)口寬度和水力局部調(diào)節(jié)，溝道入口安裝的簡單的隔板“門”可以進(jìn)行流量微調(diào)。卡魯塞爾2000系統(tǒng)特有的水力設(shè)計(jì)，代替了常規(guī)系統(tǒng)中所必需的內(nèi)回流泵和管道，僅需在缺氧區(qū)安裝一套低能耗的攪拌機(jī)。該工藝對(duì)NH3N的降解率可達(dá)到95%，P的去除率達(dá)到75%以上。該工藝程式上屬A2/O工藝。由于采用了新型倒傘型曝氣機(jī)供氧，因此，減少了占地面積，但設(shè)備利用率高，能耗仍然偏高。（4）微曝氧化溝除磷脫氮工藝微曝氧化溝工藝是通過改變氧化溝的曝氣方式而產(chǎn)生的，該工藝首次在肇慶市污水處理廠運(yùn)用即取得巨大成功，該廠運(yùn)轉(zhuǎn)至今在出水水質(zhì)、能耗、占地、運(yùn)行費(fèi)、污泥處理、臭氣控制、噪聲控制等方面都取得了滿意的效果。微曝氧化溝工藝是在氧化溝基礎(chǔ)上，引入了微孔曝氣，同時(shí)曝氣頭布置方式上做了改進(jìn)，從而使總氧轉(zhuǎn)移量增大，有效地解決了提高氧利用率并降低能耗問題。但存在著維修和管理較復(fù)雜等弊端。流程簡圖如下：格柵厭氧缺氧/好氧沉淀池 微孔曝氣進(jìn)水出水 外回流A2/O工藝（AnaerbioAnoxicOxic）稱為厭氧—缺氧—好氧三者結(jié)合系統(tǒng)。早在70年代美國在生物除磷方法的基礎(chǔ)上發(fā)展的同步除磷脫氮的污水處理工藝。生物除磷主要是利用聚磷菌微生物，這種微生物能過量地、在數(shù)量上超過其生理需要的從外部環(huán)境攝取磷，磷以聚合的形態(tài)貯藏在菌體內(nèi)，形成高磷污泥而排出系統(tǒng)外，達(dá)到從污水中除磷的效果。在厭氧條件下（DO＝0，NO3＝0），聚磷菌體內(nèi)的ATP進(jìn)行水解，將H3PO4放出，并形成AOP同時(shí)也放出能量。因此，聚磷菌具有厭氧條件下釋放H3PO4，在好氧條件下過剩攝取H3PO4的功能，生物除磷就是利用磷菌的這種功能開發(fā)了從污水中除磷的技術(shù)和工藝。在好氧條件下，聚磷菌好氧呼吸，不斷地氧化體內(nèi)儲(chǔ)存有機(jī)底物，也不斷通過主動(dòng)輸送方式向體內(nèi)輸送有機(jī)底物，由于氧化分解，不斷放出能量，能量被AOP所獲得，并合成ATP（三磷酸腺苷）。H3PO4是聚磷菌分解其體內(nèi)聚磷酸鹽而取得的，大部分是直接從體外攝取的。這樣，聚磷菌就不斷地利用能量，在透膜酶的催化作用下，通過主動(dòng)輸送的方法將環(huán)境中的H3PO4攝入體內(nèi)，并用于合成ATP，另一方面用于合成聚磷酸鹽，這一過程為磷過剩攝取。第二節(jié) 工藝方案比較及推薦方案的確定一、污水處理工藝方案的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)比較通過對(duì)上述各種工藝的分析，并結(jié)合本工程特點(diǎn)，如果采用按時(shí)間分割的間歇式活性污泥法中的SBR法、ICEAS法、CAST法，利用其集進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水多種功能于一體的特點(diǎn)，可以使平面布置緊湊，在用地方面具有一定優(yōu)勢(shì)。但其設(shè)備利用率低、管理復(fù)雜，自動(dòng)化程度要求高，除磷脫氮功能較差，無論從技術(shù)、管理和經(jīng)濟(jì)方面都較難保證污水廠長期穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)本工程進(jìn)出水水質(zhì)要求及用地情況，并結(jié)合一期工程運(yùn)行和管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選擇氧化溝工藝和倒置A2/O工藝進(jìn)行綜合比較，從而推薦一個(gè)適合本工程的最佳方案。1．方案的技術(shù)比較（見表41）A2/O工藝及氧化溝工藝的主要特點(diǎn) 表41方案A2/O氧化溝優(yōu)缺點(diǎn)比較 工藝復(fù)雜，處理構(gòu)筑物多，運(yùn)行較麻煩。 出水水質(zhì)較好。 機(jī)械設(shè)備多，給管理維修增加了工作量。 受污水中的沖擊負(fù)荷能力一般。 污泥要進(jìn)行消化 工藝流程簡單，處理構(gòu)筑物少，最少受操作工的技術(shù)影響。 出水水質(zhì)較好。 機(jī)械設(shè)備少，維修管理工作量小。 具有承受較大沖擊負(fù)荷的能力。 不設(shè)污泥消化系統(tǒng)。2. 方案的經(jīng)濟(jì)比較兩種方案的經(jīng)濟(jì)比較見表42。經(jīng)濟(jì)比較表 表42序號(hào)項(xiàng) 目方案氧化溝法方案A2/O法方案1工程總投資 （萬元）12996149842生產(chǎn)成本合計(jì) （萬元）185620343年經(jīng)營成本 （萬元）116012394單位生產(chǎn)成本 （萬元）5單位經(jīng)營成本 （元/m3）6單位水量投資 （元/m3）162518737單位水量電耗 (度/ m3)8單位水量占地 （㎡/ m3）9出水水質(zhì)BOD5 mg/12020CODcr mg/16060SS mg/12020NH3N mg/1151510處理效果BOD5去除率％8989CODc