【文章內容簡介】 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 的 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 聚 磷 菌 進 入 好 氧 條 件 下 時 ， 則 降解 體 內 儲 存 的 PHB產 生 能 量 ， 用 于 細 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 到 除 磷 的 目 的 。據有關資料介紹，聚磷菌在厭氧段釋放 1mg的磷所吸收儲存的有機物，經好氧分解后產生的能量用于細胞合成、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水中存在的可快速降解有機物含量。一般來說，有機物與磷的比值越大，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到常規(guī)活性污泥的 2～3 倍。在工程設計中，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現，因此，除磷程度取決于最終的剩余污泥排出量。而要維持一定數量的剩余污泥產量，就需要處理系統(tǒng)保持在相對較高的污泥負荷（即較短的泥齡）條件下運行。有關 資 料 介 紹 ， 生 物 除 磷 的 污 泥 負 荷 不 應 小 。這 也 是 生 物 除 磷 工 藝 的 第 二 個 前 提 條 件 。(2) 化學除磷化學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。固液分離可單獨進行，也可通過初沉或二沉的排泥實現?；瘜W除磷，按工藝流程中化學藥劑投加點的不同，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在二級生物處理之后，形成的沉淀物通過另設的固液分離裝置（包括澄清或過濾）進行分離。化學除磷的藥劑主要有石灰、鐵鹽或鋁鹽。xx污 水 廠 進 水 的 總 磷 濃 度 為 3mg/L， 其 出 水 水 質 要 求 嚴 格 ， 總磷 濃 度 需 ≤ ,其 污 水 處 理 工 藝 的 設 置 ， 必 須 適 應 這 一 水 質 特點 。 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以有機物為主，以往大多采用活性污泥處理工藝?；钚?污 泥 工 藝 除 普 通 曝 氣 外 ， 尚 有 多 種 改 進 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 型 工 藝 （ 如CASS、 Unitank） 等 。 當 前 ， 隨 著 污 水 排 放 標 準 對 氮 、 磷 指 標 的 要 求的 提 高 ， 國 內 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 。但自上世紀末/本世紀初以來，國外新型的生物膜技術－曝氣生物濾池工藝（BAF）進入了國內污水處理市場，由于 BAF工藝所具有的優(yōu)越性，使其在城市污水處理領域中的應用得到了迅速發(fā)展，BAF 城市污水處理廠日益增多。1 生物除磷、脫氮（A ２ /O）工藝A２ /O工藝也是在普通曝氣的基礎上，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 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（有的不設初沉）預處理后，進入厭氧池，與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物；厭氧池出水進入缺氧池，與從好氧池回流的硝化液混合，進行反硝化脫氮，將硝酸鹽還原成氮氣從水中逸出；缺氧池的出流進入好氧池（曝氣池），在此發(fā)生降解 BOD、硝化氨氮、過量吸磷等多項反應，最后在二沉池進行泥水分離，一部分污泥回流至厭氧池，上清液達標排放。由于 A2/O工藝的基礎是低負荷活性污泥法系統(tǒng)，技術成熟，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)，工藝管線較長且復雜；對運行管理的水平要求較高；工程投資大，運行成本也也相對較高。二是脫氮、除磷的工藝條難以協(xié)調。雖然理論上 A2/O工藝同時具有除磷、脫氮效果，但實際運行結果卻很難如此，我國一些以 A2/O工藝運行的污水處理廠，普遍存著脫氮和除磷效果難以兼顧的矛盾，往往當脫氮效果好時除磷效果差，而當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)，當系統(tǒng)硝化作用良好時，隨回流污泥將硝酸鹽大量帶入厭氧池；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)氧又無結合態(tài)氧的絕對厭氧環(huán)境中，聚磷菌才能釋放磷；當水中存在硝酸鹽時，系統(tǒng)首先消耗可快速生化降解的有機物進行反硝化，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)實際可利用基質和有效容積都大為減少，最終表現為脫氮效果好而除磷效果差；反之，如系統(tǒng)硝化不完全，則表現為除磷效果改善而脫氮效果下降。在有機負荷方面，對除磷而言，一般要求好氧池的有機負荷至少不低于 ，而對于硝化而言，又要求好氧池的有機負荷最大不高于 ，二者運行的協(xié)調負荷空間僅 。而污水的 BOD濃度又處于經常變化狀態(tài)，導致處理系統(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池中對污水進行批次處理。CASS工藝的污水處理機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各處理單元，而是在同一反應池內，按設定的時間程序實現進水、曝氣、沉淀、排水和閑置等過程。從污水進入開始到閑置時間結束為一個周期。這種操作周期周而復始循環(huán)進行，達到不斷進行污水處理的目的。CASS工藝的主體流程為：城市污水→粗格柵、提升泵站→細格柵、沉砂池→CASS 池（選擇區(qū)－缺氧區(qū)－主反應區(qū)－潷水）→消毒接觸池→出水排放序批式（SBR、CASS 等）工藝的特點是處理流程簡單，構筑物較少，工程投資相對較?。黄淙秉c是各處理過程的切換完全依靠自控進行，因此，對自控系統(tǒng)的質量及操作管理人員的技術水平要求非常高，一旦自控系統(tǒng)出現故障，將立即導致處理系統(tǒng)運行紊亂，且無法以人工替（哪怕是短時間替代）運行；由于 SBR為間歇運行，導致反應池和設備的利用率較低；潷水器不僅水頭損失大（根據水量不同，一般 ～），如設計、運行控制不當，極易發(fā)生污泥流失，影響出水超標和系統(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 上 ，引 入 給 水 凈 化 過 濾 機 制 而 形 成 的 一 種 新 型 的 污 水 生 物 處 理 工 藝 。 其突 出 的 特 點 ， 是 在 一 級 處 理 的 基 礎 上 ， 將 生 物 氧 化 和 過 濾 結 合 在 一起 （ 濾 池 后 不 設 二 沉 淀 池 ） ， 通 過 反 沖 洗 再 生 實 現 濾 池 的 周 期 性 運行 。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械攔截和生物絮凝對懸浮物的綜合截留作用，實現對污水中污染物的有效去除。BAF工藝于 80年代初出現在歐洲，由于它具有良好的性能，其應用范圍不斷擴大。在經歷了 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體現出處理負荷高、出水水質好，占地面積省等特點，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（兼沖洗布氣）濾頭，裝填比重略大于水的“下沉式”濾料；在濾料底層設置以曝氣頭（或穿孔管）曝氣的布氣系統(tǒng)，向上依次裝填墊層和生物濾料（濾料層厚度一般為 ～4m）；在濾池底部設置污水進水管、濾池沖洗水管和沖洗空氣管。BAF的運行方式多采用水、氣同向的上流式。經沉淀預處理后的污水由 BAF下部進入池內，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，實現對污水中含碳有機物（BOD）的降解、硝化氨氮、截留隨污水進入的 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→細格柵沉砂池→缺氧沉淀池→超細格柵→BAF 濾池→消毒→出水回用或排放1 BAF工藝的特點曝氣生物濾池以其獨特的結構特征和運行特點，在對城市污水及其它多種工業(yè)廢水處理工程的實踐過程中，取得了優(yōu)異的效果，顯示出其獨特的優(yōu)越性，主要表現在：? 處理構筑物容積小，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 10～15g/L 的微生物量，高濃度的生物量導致 BAF可承受相當高的容積負荷，其 BOD5的填料容積負荷，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，能滿足排放標準而不需設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、鼓風機房、泵房、反沖洗清水池、污水回收池等于一體，又進一步節(jié)省了相關處理構筑物的占地面積。? 出水水質優(yōu)越、運行穩(wěn)定，抗沖擊負荷能力強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速率，處理系統(tǒng)的出水水質十分優(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，亦不會因受有機負荷或水力負荷的沖擊而造成微生物流失，因此，BAF 不僅具有較強的耐沖擊負荷能力，而且運行十分穩(wěn)定。有關資料指出，BAF 可在比正常負荷高 2～3 倍的短期沖擊負荷下運行，而其出水水質變化很小。國內的實際工程運行數據表明，采用 BAF處理城市污水，其出水 SS、COD CR、BOD 氨氮等指標的濃度，均大大低于國家一級排放標準值，出水清澈透明，無異味，基本達到城市生活雜用水的標準，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切割作用，空氣泡在濾層中進一步被細碎，增加了濾層內的微生物與空氣的接觸面積和時間，強化了氣、液傳質效應，從而使得 BAF的氧利用率高達 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)，一般設計的氧利用率為 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鍵性因素。有專家根據大連馬欄河污水廠 BAF工程的運行資料進行過測算，大連馬欄河 BAF污水廠去除 1公斤 BOD5的耗電量僅約 ，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《室外排水設計規(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，工程投資及運轉費用相對較低由于 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，使處理流程得以簡化，在很大程度上節(jié)省了占地面積，使工程投資和運行費用都比常規(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、降低工程費用、節(jié)約能耗、降低運行成本等方面的優(yōu)勢就越顯著。? BAF工藝采用化學除磷，除磷效果有保證BAF工藝采用化學預處理除磷，其除磷程度可根據實際水質，通過調整除磷藥劑的投加量進行控制，運行方便，效果可靠；? BAF具有一定的同程反硝化（脫氮）功能國內外的試驗研究和工程運行資料表明，在 BAF運行過程中，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部，存在一定的缺氧環(huán)境，為反硝化細菌的脫氮提供了條件。在適宜的水力負荷、供氧量等運行條件下，其脫氮效果可達 50％左右。清華大學的試驗資料表明，在進水總氮為 ，生物濾池對總氮的去除率可達 ％；哈爾濱工業(yè)大學等單位在“曝氣生物濾池的短程硝化、反硝化機理研究”中指出，曝氣生物濾池具有較強的同步脫氮、除碳效果，對總氮的去除能力可達～。法國 OTV公司的 BAF工藝運行資料也認為，以好氧條件運行的 BAF濾層中，仍存在著若干厭氧／缺氧微環(huán)境以及相當數量的厭氧／兼氧微生物，