【文章內(nèi)容簡介】 的二次沉淀池表面負荷、采用較低的出水堰負荷、充分利用活性污泥懸浮層的吸附網(wǎng)絡作用等。在污水處理方案選用合理、工藝參數(shù)取值恰當和單體設計優(yōu)化的條件下，完全能夠使尾水SS指標達到30mg/L以下，要達到10mg/L以下，須采取后續(xù)處理工藝。（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，然后將污泥與水進行分離來完成的。
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(chǎn)物是CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。在這種合成代謝與分解代謝的過程中，溶解性有機物（如低分子有機酸等易降解有機物）直接進入細胞內(nèi)部被利用，而非溶解性有機物則首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后進入細胞內(nèi)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(chǎn)物是無害的穩(wěn)定物質(zhì)，因此，可以使處理后污水中的殘余BOD5濃度很低。根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)設計資料， BOD5/kgMLSSd以下時，就很容易使得出水BOD5保持在30mg/L以下。要使BOD5達到10 mg/L以下，還要采取進一步的處理措施或調(diào)整設計參數(shù)。 （3）COD的去除 污水中COD去除的原理與BOD5基本相同。COD的去除率取決于原污水的可生化性，它與城市污水的組成有關(guān)。對于那些主要以生活污水及其成分與生活污水相近的工業(yè)廢水組成的城市污水，BOD5/，污水的可生化性較好，出水COD值可以控制在較低的水平。而成分主要以工業(yè)廢水為主的城市污水，或BOD5/COD比值較小的城市污水，污水的可生化性較差, 處理后污水中剩余的COD會較高。本工程要滿足出水COD≤50mg/L，采用傳統(tǒng)工藝有難度。 生物脫氮除磷基本原理 污水脫氮除磷可供選擇的處理方法通常有生物處理法及物理化學法兩大類。國外從六十年代開始曾系統(tǒng)地進行了脫氮除磷的物化處理方法研究，研究結(jié)果認為物化法存在藥耗量大、污泥多、運行費用高等的缺點，因此，城市污水處理廠一般不推薦采用。從七十年代以來，國外開始研究并逐步采用活性污泥法生物脫氮除磷，我國從八十年代初開始研究生物脫氮除磷技術(shù)，在八十年代后期逐步在生產(chǎn)中應用。目前，采用的生物脫氮除磷工藝為厭氧缺氧好氧活性污泥法等。 （1）生物脫氮 污水中的有機氮、蛋白氮等在好氧條件下首先被氨化菌轉(zhuǎn)化為氨氮，而后在硝化菌的作用下生成硝酸鹽氮。隨后在缺氧條件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸鹽氮還原成氮氣從污水中逸出，另有部分硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達到脫氮的效果。 在硝化與反硝化過程中，影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、pH值以及反硝化碳源。生物脫氮系統(tǒng)中，硝化菌增長速度較緩慢，要有足夠的污泥齡；反硝化菌的生長主要在缺氧條件下進行，并且要有充足的碳源提供能量，才可促使反硝化作用順利進行。 按照上述原理，要進行脫氮，必須具有缺氧/好氧過程，可組成缺氧池和好氧池，即所謂A/O系統(tǒng)。A/O系統(tǒng)設計中需要控制的主要參數(shù)就是要有足夠的污泥齡和適當?shù)倪M水碳氮比。 （2）生物除磷 生物除磷是在厭氧條件下，污水中溶解性可快速降解有機物轉(zhuǎn)化成的發(fā)酵產(chǎn)物（VFA），在起始階段迅速被聚磷菌吸收，并轉(zhuǎn)化為PHB(聚β羥丁酸)儲存起來。細胞內(nèi)的聚磷在VFA的誘導下水解成正磷酸鹽釋放到水中。當這些聚磷菌進入好氧條件時就降解體內(nèi)儲存的PHB產(chǎn)生能量，用于細胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達到除磷的目的。 影響生物除磷的因素是要有厭氧條件(DO＝0)，同時要有可快速降解的有機物，即BOD5/P比值適當；希望含磷污泥盡快排出水處理系統(tǒng)，以免污泥中的磷釋放又返回到液體中。按照上述原理，要進行除磷，必須具備厭氧/好氧過程，因此，在同時需脫氮除磷的污水處理系統(tǒng)中就形成A2/O系統(tǒng)，見圖41。圖41 污水除磷脫氮系統(tǒng)示意根據(jù)污水處理廠設計進水水質(zhì)和要達到的出水水質(zhì)標準，本工程最合適的處理工藝是生物脫氮除磷工藝，在滿足生物脫氮除磷要求的前提下，BODCOD和SS的去除都可以滿足排放標準要求。 生物脫氮除磷工藝的可行性 BOD5/N/P的比值是影響生物脫氮除磷的重要因素，氮和磷的去除率隨著BOD5/N和BOD5/P比值的增加而增加。從理論上講，BOD5/N＞，實際運行資料表明，BOD5/N＞3時才能使反硝化正常運行。在 BOD5/N＝45時，氮的去除率大于60%，磷的去除率也可達60%左右。對于生物除磷工藝，要求BOD5/P＝33100，且BOD5/N≥4。本工程進水BOD5/N=, BOD5/P=，能滿足生物脫氮除磷工藝對碳源的要求，采用生物脫氮除磷工藝是可行的。實際上，生物脫氮除磷工藝對BOD5/N/P的要求是指進入生物處理池的污水水質(zhì)，而不是指原污水水質(zhì)。因為在設有初沉池的情況下，其比值會有所變化。按照我國現(xiàn)行設計規(guī)范，初次沉淀池對BOD5去除率為2030%(見表41)。本工程若設初沉池,經(jīng)過初沉池沉淀之后的污水(即進入曝氣池的污水)BOD5/N和BOD5/P值見表42。表42 初沉池出水BOD5/N和BOD5/P值停留時間(h)BOD5/NBOD5/P將表42中BOD5/N和BOD5/P值與污水廠進水的比值進行比較，可以發(fā)現(xiàn)，對于不同停留時間的初沉池，其出水BOD5/N和BOD5/P值均下降，初沉池停留時間越長，比值下降越多。而該比值的下降，會使系統(tǒng)的脫氮除磷效果降低，使出水水質(zhì)得不到保證。因此,本工程不設初次沉淀池。 污水生物脫氮除磷工藝（1）通常污水生物脫氮除磷工藝目前，用于城市污水處理具有一定脫氮除磷效果的污水處理工藝大致分為兩大類：第一類為按空間進行分割的連續(xù)流活性污泥法；第二類為按時間進行分割的間歇式活性污泥法。 1）按空間分割的連續(xù)流活性污泥法 按空間分割的連續(xù)流活性污泥法是指各種處理功能如進水、曝氣、沉淀、出水在不同的空間(不同的池子)內(nèi)完成。目前，較成熟的工藝有：傳統(tǒng)A2/O法、氧化溝法和AB法等。（a）傳統(tǒng) A2/O法傳統(tǒng)A2/O法污水在流經(jīng)三個不同功能分區(qū)的過程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有機物、氮和磷得到去除。其流程簡圖見圖42。圖42 傳統(tǒng)A2/O法污水處理系統(tǒng)流程圖本工藝在系統(tǒng)上是最簡單地同步除磷脫氮工藝，總水力停留時間小于其它同類工藝，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，因此脫氮除磷效果較好。同時厭氧、缺氧和好氧交替運行可抑制絲狀菌繁殖，克服污泥膨脹，有利于污水與污泥的分離。而且運行中厭氧和缺氧段內(nèi)只需輕緩攪拌，運行費用低。目前，該法在國內(nèi)外使用較為廣泛。為了解決回流污泥中過多的硝酸鹽對厭氧放磷的影響，產(chǎn)生了UCT工藝。與傳統(tǒng)A2/O法相比，UCT工藝不同之處在于污泥先回流至缺氧池,再將缺氧池部分混合液回流至厭氧池，從而減少了回流污泥中硝酸鹽對厭氧放磷的影響。但是UCT工藝增加了一次回流，多一次提升，運行費用將增加。
為了解決傳統(tǒng)A2/O法回流污泥中硝酸鹽對厭氧放磷的影響而又不增加提升的次數(shù)，可將回流污泥進行兩點回流，大部分污泥回流至缺氧池，少部分污泥回流至厭氧池。
（b）氧化溝法
氧化溝工藝是五十年代初期發(fā)展起來的一種污水處理工藝形式，原始氧化溝呈間隙式運轉(zhuǎn)，集進水、處理、污泥好氧消化于一溝。60年代發(fā)展為動態(tài)的過流式，繼而派生多種型式。其共同特點為：混合液流態(tài)系無終端循環(huán)流動，稀釋能力強，采用表面曝氣(轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟、曝氣葉輪等)，維護管理簡單，污泥負荷低，曝氣時間長，耐沖擊，污泥量少且穩(wěn)定，很快得到廣泛應用。氧化溝池型兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系統(tǒng)，氧化溝若采用機械表面曝氣，水深則不宜過大，充氧動力效率較低，能耗較高，占地面積較大。到目前為止已發(fā)展成為多種形式，主要有：Passveer單溝型、Orbal同心圓型、Carrousel循環(huán)折流型、D型雙溝式和T型三溝式等。 Orbal氧化溝，由外到內(nèi)分別形成厭氧、缺氧和好氧三個區(qū)域，采用轉(zhuǎn)碟曝氣。由于從內(nèi)溝（好氧區(qū)）到中溝（缺氧區(qū)）之間沒有回流設施，所以總的脫氮效率較差。在厭氧區(qū)采用表面攪拌設備，不可避免地會帶入相當數(shù)量的溶解氧，使得除磷效率較差。D型氧化溝為雙溝交替工作式氧化溝，由池容完全相同的兩個氧化溝組成，兩溝串聯(lián)運行，交替地作為曝氣池和沉淀池，不單設二沉池。D型氧化溝的缺點主要是池容積和曝氣設備利用率低。為了達到脫氮目的，在D型氧化溝的基礎上又發(fā)展了半交替工作式的DE型氧化溝，該溝設有獨立的二沉池和回流污泥系統(tǒng)，兩溝交替進行硝化和反硝化。T型三溝式氧化溝集缺氧、好氧和沉淀于一體，兩條邊溝交替進行反應和沉淀，無需單獨的二沉池和污泥回流，流程簡潔，具有生物脫氮功能。由于無專門的厭氧區(qū)，生物除磷效果差。而且，由于交替運行，總的容積利用率低(約55%)，設備總數(shù)量多。為了達到除磷脫氮目的，提高設備利用率，結(jié)合DE型氧化溝的特點，可以組合成半交替工作式的DT型氧化溝，該溝具有獨立的二沉池和回流污泥系統(tǒng)，三條溝根據(jù)進水水質(zhì)、水量的變化，交替進行硝化和反硝化。為提高磷的去除率，以Orbal氧化溝為原型，外增設1條厭氧溝，共四條溝，由4條同心環(huán)形溝組成。四溝式氧化溝的特點是從外到內(nèi)的三條溝的溶解氧濃度由低到高遞增，稱之為“0、0、2”（外溝溶解氧為零，中間兩溝溶解氧分別為0mg/L、1mg/L，內(nèi)溝溶解氧為2mg/L）工藝，由外到內(nèi)形成厭氧、缺氧及好氧區(qū)域，以滿足生物脫氮除磷的要求。污水及回流污泥由外溝進入，處理后出水從內(nèi)溝流入二沉池。四溝式氧化溝的優(yōu)點是內(nèi)溝容積小，只需相對較小的充氧量就可以將溶解氧水平維持在2mg/L水平，容積較大的中溝因溶解氧較低，氧的傳質(zhì)效率較高，充氧效率也較高，外溝為厭氧區(qū)域，只需很少的攪拌能量，因此四溝式氧化溝的總能耗較低；對于合流制排水系統(tǒng)，在暴雨期間水力負荷增大時，可以將污水由中溝甚至內(nèi)溝引入，外溝只作“悶曝”可以避免活性污泥的流失。（c）AB法AB法是一種生物吸附——降解兩段活性污泥法，A段負荷高，曝氣時間短，污泥負荷高達26kgBOD5/，B段污泥負荷較低， kgBOD5/。該法對有機物、氮和磷都有一定的去除率，適用于處理濃度較高、水質(zhì)水量變化較大的污水，通常在原污水BOD5≥250mg/L，AB法才有明顯的優(yōu)勢。本工程設計進水BOD5為120mg/L，采用AB法顯然不太合適。2）按時間分割的間歇式活性污泥法序批式活性污泥法，又稱間歇式活性污泥法，近幾年來，己發(fā)展成多種改良型，主要有：傳統(tǒng)SBR法、ICEAS法、CAST法、Unitank法、MSBR法等。（a）傳統(tǒng)SBR法 其反應是在同一容器中進行。在同一容器中進水時形成厭氧（此時不曝氣）、缺氧，而后停止進水，開始曝氣充氧，完成脫氮除磷過程，并在同一容器中沉淀，再通過撇水器出水，完成一個程序。這種方法與以空間進行分割的連續(xù)流系統(tǒng)有所不同，它不需要回流污泥，也無專門的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)，而是在同一容器中，分時段進行攪拌、曝氣、沉淀，形成厭氧、缺氧、好氧、沉淀過程。這種方法，總?cè)莘e利用率低，一般小于50%，因此適用于較小污水量場合。 （b）ICEAS法及CAST法 ICEAS、CAST工藝即連續(xù)進水、間歇操作運轉(zhuǎn)的活性污泥法。與傳統(tǒng)SBR法不同之處在于通過設置多座池子, 盡管單座池子為間歇操作運行，但使整個過程達到連續(xù)進水、連續(xù)出水。其進水、反應、沉淀、出水和待機在一座池子中完成，常用四座池子組成一組，輪流運轉(zhuǎn)，一池一池的間歇處理。ICEAS法雖有它的優(yōu)點，可在一組池中完成脫氮、去除BOD5全過程，但每座池子都需安裝曝氣設備、用于沉淀的潷水器及控制系統(tǒng)，間歇排水，水頭損失大，設備的閑置率較高、利用率低，投資大，要求自動化程度高。 目前，國內(nèi)昆明第三污水處理廠采用了 ICEAS工藝，設計規(guī)模為15萬m3/d，已建成投入運行。 （c）Unitank法 Unitank工藝，又稱單池系統(tǒng)，是SBR法的另一種形式，為八十年代后期比利時的史格斯公司所開發(fā)，其專利權(quán)屬比利時Wespelear Sehgers工程公司所有。由三個矩形池組成，三個池水力相通，每個池內(nèi)均設有供氧設備，在外邊兩側(cè)矩形池設有固定出水堰和剩余污泥排放口。連續(xù)分池進水，具有脫氮除磷效果。其優(yōu)點是不需回流、無二沉池、布置緊湊、占地面積小。但由于無專門的厭氧區(qū)，因此生物除磷效果差。其總的容積利用率為67%。（d）MSBR法 MSBR法是一種改良型序批式活性污泥法，是八十年代后期發(fā)展起來的技術(shù)，目前專利技術(shù)歸美國芝加哥附近的Aqua Aerobic System，Inc所有。其實質(zhì)是 A2/O系統(tǒng)后接SBR，具有A2/O生物除磷脫氮效果好和SBR的一體化、流程簡潔、不需二沉池、占地面積小和控制靈活等特點。缺點是需要污泥回流和混合液回流，所需潛污泵較多，總?cè)莘e利用率僅為73%，而且其技術(shù)不是很成熟。（2）新型生物生態(tài)污水處理工藝：IBR酶促深床濕地工藝1）技術(shù)來源和背景本技術(shù)源自華中科技大學主持的國家“十五”863重大科技專項中的高技術(shù)研究課題“城鎮(zhèn)污水生物生態(tài)處理技術(shù)與示范”的成果。該項成果通過示范工程的完善與發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)成為適合中小城市污水處理的成熟技術(shù)。該工藝具有投資低、運行費用低、管理要求低，污泥量少的特點。同時，生態(tài)處理部分也容易與武當山規(guī)劃的濕地景觀融為一體，與旅游區(qū)生態(tài)環(huán)境相應生輝。2）工藝流程和基本原理（a）工藝流程該項組合技術(shù)將IBR生物反應池與酶促濕地系統(tǒng)通過技術(shù)集成和優(yōu)化組合，形成城市污水處理與回用的高效率低運行成本的生物/生態(tài)組合工藝。工藝流程詳見圖43。圖43 IBR酶促深床濕地工藝圖（b）基本原理IBR生物反應池：IBR（Intermission Biological Reactor）是一種集反應與沉淀于一體的生物反應池。該池利用設置于兩區(qū)底部交界處的三相