【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(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 β 羥 丁 酸 ） 儲(chǔ) 存 起 來(lái) 。 當(dāng) 聚 磷 菌 進(jìn) 入 好 氧 條 件 下 時(shí) ， 則 降解 體 內(nèi) 儲(chǔ) 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(lái) 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(chǔ)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(duì)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(lái)說(shuō)，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(duì)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 。這 也 是 生 物 除 磷 工 藝 的 第 二 個(gè) 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(jí)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?；瘜W(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?；钚?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(duì) 氮 、 磷 指 標(biāo) 的 要 求的 提 高 ， 國(guó) 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(lái)，國(guó)外新型的生物膜技術(shù)－曝氣生物濾池工藝（BAF）進(jìn)入了國(guó)內(nèi)污水處理市場(chǎng)，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（A ２ /O）工藝A２ /O工藝也是在普通曝氣的基礎(chǔ)上，企圖同時(shí)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(shí)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?；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(zhǎng)、構(gòu)筑物較多、動(dòng)力消耗較大；占地面積大；同時(shí)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(zhǎng)且復(fù)雜；對(duì)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(duì)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(shí)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(guó)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(shí)除磷效果差，而當(dāng)除磷效果較好時(shí)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(shí)，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(wú)分子態(tài)氧又無(wú)結(jié)合態(tài)氧的絕對(duì)厭氧環(huán)境中，聚磷菌才能釋放磷；當(dāng)水中存在硝酸鹽時(shí)，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(duì)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(duì)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(duì)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(gè)或多個(gè)生物反應(yīng)池中對(duì)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(shí)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(shí)間結(jié)束為一個(gè)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(jiǎn)單，構(gòu)筑物較少，工程投資相對(duì)較??；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(duì)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(wú)法以人工替（哪怕是短時(shí)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(jiǎn) 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(jí) 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(zhǎng)的高濃度生物膜對(duì)污染物的生物降解以及濾層的機(jī)械攔截和生物絮凝對(duì)懸浮物的綜合截留作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jí)或三級(jí)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V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(shí)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(duì)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(shí)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(duì)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(duì)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(shí)，BAF 屬于微生物固定生長(zhǎng)體系，高濃度的微生物以生物膜的形式固定在濾料上，無(wú)污泥膨脹之患，亦不會(huì)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(guó)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、COD CR、BOD 氨氮等指標(biāo)的濃度，均大大低于國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)值，出水清澈透明，無(wú)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(chǎng)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(duì)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(shí)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(jí)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(cè)算，大連馬欄河 BAF污水廠去除 1公斤 BOD5的耗電量?jī)H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(guó)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(jiǎn)單，工程投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用相對(duì)較低由于 BAF所具有的諸如緊密集成布置方式、無(wú)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(jiǎn)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(shì)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(guó)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(duì)總氮的去除率可達(dá) ％；哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位在“曝氣生物濾池的短程硝化、反硝化機(jī)理研究”中指出，曝氣生物濾池具有較強(qiáng)的同步脫氮、除碳效果，對(duì)總氮的去除能力可達(dá)～。法國(guó) OTV公司的 BAF工藝運(yùn)行資料也認(rèn)為，以好氧條件運(yùn)行的 BAF濾層中，仍存在著若干厭氧／缺氧微環(huán)境以及相當(dāng)數(shù)量的厭氧／兼氧微生物，