【文章內(nèi)容簡介】 置，這五個過程組成一個循環(huán)，并不斷重復進行。循環(huán)開始時向池內(nèi)注水，池中的水位從某一最低水位開始上升至某一設定水位，并進行曝氣；在經(jīng)過一定時間的曝氣后，停止曝氣，以使活性污泥進行絮凝并在一個靜止的環(huán)境中沉淀；在完成沉淀后由一個移動式的潷水器排出已處理達標的上清液，使水位下降至池子所設定的最低水位。完成上述操作階段后，系統(tǒng)進入下一循環(huán)過程，并重復以上操作。歸納起來，SBR法具有以下主要特征和優(yōu)點。(1)工藝流程簡單，布置緊湊，運行靈活，處理效果好。(2)無需設置二沉池，土建和設備投資相應減少。(3)不需大規(guī)模的污泥回流系統(tǒng)，可節(jié)省大量能耗。(4)整個工藝系統(tǒng)的操作完全自動化，可減輕勞動強度。(5)具有一定的抗沖擊負荷能力。(6)占地面積比氧化溝工藝稍少。除上述優(yōu)點外，SBR法還具有以下缺點。(1)由于工藝過程對自控系統(tǒng)要求較高，所以自控儀表、元件質量的好壞直接影響到工藝的正常運行，并對操作和維護人員的技術水平要求很高。(2)由于工藝要求間隙式運行，所以正常運行時總有部分反應池和設備處于待機狀態(tài)，使反應池和設備閑置率較高。(3)潷水器的水頭損失較大。2)CASS處理工藝簡介CASS工藝（Cycling Activated Sludge System）是序批式活性污泥法（SBR法）基礎上的一種改進工藝，目前是國際公認的生活污水及工業(yè)污水處理的先進工藝。該方法是美國川森維柔污水處理公司1975年研究成功的。CASS工藝在美國的明尼蘇達州草原市污水處理廠、俄亥俄州托萊多污水處理站、密執(zhí)安州地區(qū)污水處理站應用均獲得了良好的處理效果。COD去除率達90%以上，BOD去除率達95%，并達到良好的除磷脫氮效果。目前，該方法應用比較廣泛，美國、加拿大、澳大利亞已有270家污水處理廠應用該工藝，其中城鎮(zhèn)污水處理廠200家，工業(yè)污水處理站70家。我國上海、昆明、北京等地也開始應用該工藝處理生活污水及工業(yè)污水。其中規(guī)模最大的是昆明市第三污水處理廠，設計污水處理量1六萬噸項目/天，高峰流量20萬噸/天，已運行2年，該工程被建設部評為優(yōu)質工程。我公司已成功地應用于十幾個污水處理工程中。CASS工藝的主要原理是：在序批式活性污泥法(SBR)的基礎上，將反應池沿長度方向設計為兩部分，前部設置了生物選擇區(qū)(也稱預反應區(qū))，后部為主反應區(qū)。在主反應區(qū)后部安裝了可升降的自動撇水裝置，曝氣、沉淀和排水在同一池子內(nèi)周期性地循環(huán)進行，取消了常規(guī)活性污泥法的二沉池。相應的，CASS池的主要結構組成如下：216。 預反應區(qū)在反應器的前段設置預反應區(qū)，這是CASS工藝與SBR工藝的重要區(qū)別之一。在預反應區(qū)中，污水中的溶解性有機物能通過酶反應機理迅速去除。通過維持預反應區(qū)的缺氧狀態(tài)，可有效防止污泥膨脹，同時通過主反應區(qū)污泥回流到預處理區(qū)，進行反硝化過程，達到生物脫氮的目的。主反應區(qū)完成污水中絕大部分有機物、氨氮及磷的去除，保障出水全面達標。污泥回流/剩余污泥排放系統(tǒng)利用回流泵完成主反應區(qū)到預反應區(qū)的污泥回流過程（回流量約20%），同時，利用閥門控制，定期完成的剩余污泥排放。潷水裝置潷水器是CASS工藝中的關鍵設備，設置在CASS反應池的末端設有可升降的潷水器，以實現(xiàn)處理達標水的外排。每次潷水階段開始時，潷水器以設定的速度首先由原始位置降至水面，然后隨水面緩慢下降，上清液通過潷水器排出。潷水器排水均勻，不會擾動已沉淀的污泥層。潷水器設計獨特，可有效防止浮渣進入系統(tǒng)出水，充分保證了處理效果。潷水器出水水質良好，當出現(xiàn)意外情況時，出水設旁路回進水池重新進行處理。CASS工藝每一操作循環(huán)由下列五個階段組成：曝氣階段由曝氣系統(tǒng)向反應池內(nèi)供氧，此時有機污染物被微生物氧化分解，同時污水中的NH3N通過微生物的硝化作用轉化為NO3－N。沉淀階段此時停止曝氣，微生物利用水中剩余的DO進行氧化分解。反應池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉化，開始進行反硝化反應。污泥逐漸沉到池底，上層水變清。潷水階段沉淀結束后，置于反應池末端的潷水器開始工作，自上而下逐層排出上清液。閑置階段閑置階段即是潷水器上升到原始位置階段。為了保持適當?shù)奈勰酀舛?，系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)生的污泥量排出相應數(shù)量的剩余污泥。這樣，通過反復循環(huán)操作完成污水的連續(xù)處理過程。CASS工藝具有以下特點：對原水的水質水量的變化有較強的適應能力，處理效果穩(wěn)定，出水水質好，可回用于污水處理廠內(nèi)的如綠化、澆地、洗車等有關雜用用途；在CASS工藝中，能同時進行有機物的降解、硝化和反硝化以及生物除磷過程，在不增加投資和運行能耗的條件下，能達到深度處理的目的；在CASS工藝中設置有生物選擇區(qū)（即預反應區(qū)），能有效避免絲狀性微生物的生長繁殖，防止污泥膨脹，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到進一步的提高；工藝流程簡單，投資費用低；處理效果好，工藝穩(wěn)定性高，具有很高的緩沖進水水質水量沖擊的能力；污泥產(chǎn)量低，為常規(guī)活性污泥法污泥產(chǎn)量的1/3～2/3。眾所周知，微生物降解有機污染物的機理是利用水中的有機污染物作為碳源進行新陳代謝，將有機污染物降解為CO2和水等簡單的無機物質，完成對水體的凈化。而微生物的生長主要分為對數(shù)生長期、減速生長期和內(nèi)源呼吸期。在對數(shù)生長期，微生物的生長速率很快，污泥的吸附和降解能力強，但污泥的產(chǎn)量高；減速生長期時，微生物的生長速率減慢，是一般生化處理系統(tǒng)中利用的微生物的生長階段，其污泥的沉降性能較好，產(chǎn)量較低；而內(nèi)源呼吸期主要發(fā)生在微生物生長需要的有機物相對匱乏的環(huán)境中，微生物生長缺乏碳源，所以只有消耗自身的碳源進行新陳代謝（因為其自身細胞主要由C、N等組成），所以會造成污泥的產(chǎn)量降低。CASS工藝在主反應區(qū)主要利用了其內(nèi)源呼吸階段，所以污泥的產(chǎn)量低，且污泥穩(wěn)定。自動化程度高，所需機械設備少，日常維護簡單；設備安裝簡便，施工周期短，具有較好的耐水、防腐能力，設備使用壽命長；CASS系統(tǒng)采用8小時一個周期，其中曝氣段為375分鐘，沉淀45分鐘，潷水60分鐘。即系統(tǒng)連續(xù)進水，先曝氣375分鐘；然后停止曝氣，進行靜止沉淀；沉淀45分鐘，開啟潷水器，開始潷水，潷水時間需60分鐘；完成一個運行周期。然后再進行曝氣，開始進行第二個運行周期操作。整個運行切換由自動化控制系統(tǒng)來完成。除上述優(yōu)點外，CASS法基本具有SBR法的缺點。3)上向流曝氣生物濾池方案“上向流曝氣生物濾池處理污水新工藝”是國家環(huán)?？偩至ν频闹行⌒臀鬯幚韽S的處理工藝。上向流曝氣生物濾池(BIOFOR)(Biological Aerated Filter)是80年代末最先在歐美發(fā)展起來的一種新型污水生物處理技術。曝氣生物濾池是由滴濾池發(fā)展而來，屬于生物膜法范疇，最初用作三級處理，后發(fā)展成直接用于二級處理，自90年代初在歐洲建成第一座城市污水處理廠后，已在歐美和日本等發(fā)達國家廣為流行，目前世界上已有數(shù)百座大大小小的污水處理廠應用了這種技術。隨著研究的深入，曝氣生物濾池已經(jīng)由單一的工藝發(fā)展成了系列綜合工藝。該工藝綜合了過濾、吸附和生物代謝等多種凈化作用，使其具有體積小、占地面積省、處理效率高、出水水質好、流程簡單、操作管理方便并可省去二沉池等優(yōu)點。它的最大特點是使用一種新型的球形陶粒填料，在其表面及內(nèi)腔空間生長有微生物膜，污水由下向上流經(jīng)濾料層時，微生物膜吸收污水中的有機污染物作為其自身新陳代謝的營養(yǎng)物質，并在濾料層下部提供曝氣供氧的條件下，氣、水為同向上向流態(tài)，使污水中的有機物得到好氧降解，并進行硝化脫氮。它定期利用處理后的出水對濾池進行反沖洗，排除濾料表面增殖的老化微生物膜，以保證微生物的活性。該工藝技術具有以下幾個優(yōu)點。①較小的池容和占地面積 曝氣生物濾池的BOD5容積負荷大，是常規(guī)二級生物處理的5～10倍，所以它的池容積和占地面積較常規(guī)二級生物處理工藝要小得多，同時在濾池后不需設二次沉淀池，大大節(jié)省了占地面積和大量的土建費用。采用曝氣生物濾池工藝的城市污水處理廠總占地面積只有氧化溝工藝的1/3。濾池內(nèi)高比表面積和粗糙多孔的粒狀填料，其比表面上可以積累較高的微生物量，微生物量可達10～15g/L。高濃度的微生物量使得曝氣生物濾池的容積負荷大大增加，所以池容和占地面積可大大降低。池容和占地面積小對擬建的城市污水處理設施具有很大意義。由于曝氣生物濾池對污水中懸浮物的生物截留作用，使出水中的SS很少，完全達到國家所要求的排放標準，故濾池后面不需設置二沉池。②抗沖擊負荷能力強，處理效果穩(wěn)定，處理出水水質好 由于整個濾池中分布著較高濃度的微生物，使反應速率高，并可通過控制供氣量使濾池中存在好氧和缺氧環(huán)境，使得濾池組合可實現(xiàn)硝化、反硝化。同時由于高濃度的微生物以膜狀存在于濾池的陶粒表面；其本身就耐水量的沖擊，而高濃度的固定生物膜使得濾速增大而不會使微生物流失，所以對水量、水質具有較強的抗沖擊能力。③簡化處理流程由于曝氣生物濾池的生物截流作用，處理后水中SS很少，故不需設置二沉池和污泥回流泵房，處理流程簡化，使占地面積進一步減少。④基建費用、運轉費用節(jié)省在國外，曝氣生物濾池工藝被廣泛應用于各種污水處理，包括市政綜合污水、生活污水和工業(yè)污水處理，日處理規(guī)模從幾百立方米到41萬立方米。由于該工藝流程短、池容積小和占地省，使基建費用大大低于常規(guī)二級生化處理。同時，采用濾池專用曝氣系統(tǒng)并利用粒狀填料對氣泡的切割作用，以及濾料對氣泡的阻擋作用，使得氣泡在濾池內(nèi)的停留時間大大增加，同時使得空氣與微生物膜的接觸面積也大大增加，上述原因導致濾池總體充氧效率大大提高，氧的利用率達到30%以上，可節(jié)省大量能源消耗。其填料為無機燒結材料，經(jīng)久耐用且不需更換，所以設備維護費用較低。⑤自動化程度高，運行管理簡單 曝氣生物濾池具有很強的抗沖擊負荷的能力，沒有污泥膨脹問題，微生物也不會流失，能保持較高的微生物濃度，因此，日常運行管理簡單，處理效果穩(wěn)定。BIOFOR系統(tǒng)可以對進水水質、水量以及污水中溶解氧濃度的在線檢測，并通過PLC控制系統(tǒng)可方便地調(diào)整曝氣時間的長短，控制風機的供氧量，做到優(yōu)化運行。⑥脫氮除磷效果好通過不同功能的濾池組合或同一濾池中的不同功能區(qū)分布，使濾池在除碳的同時可進行硝化和反硝化。其原理是通過對兩組濾池或同一座濾池內(nèi)分別人為地造成好氧、厭氧的生物環(huán)境，不僅能去除一般有機物和懸浮固體，而且還能去除營養(yǎng)物質——氮和部分磷(，需進行部分化學除磷)，在降解污水中有機物的同時，去除污水中的氮和部分磷，因為氮和磷是維持水生物生長的主要營養(yǎng)物，其處理效果主要取決于供氧條件和曝氣與非曝氣階段的比例。值得注意的是，根據(jù)我院的實際工程運行情況及國外城市污水處理工程運行情況表明，在曝氣生物濾池運行過程中，濾料中存在厭氧或缺氧的微環(huán)境，使得濾池內(nèi)部存在大量厭氧或兼性微生物，在濾池進行除碳、硝化的過程中，濾料上的厭氧或兼性微生物同步進行硝化和反硝化，反硝化效率達50%以上。⑦受氣候、水量、水質影響小 由于大量的微生物生長在粒狀填料粗糙多孔的內(nèi)部和表面，一方面微生物不會流失，即使長時間不運轉也能保持其菌種，使其運行管理非常簡單，如長時間停止不用后再使用，其設施可在幾天內(nèi)恢復正常運行；另一方面，高濃度的微生物量使得濾池對氣候和水量、水質的波動適應性強。⑧構筑物模塊化，有利于今后的擴建 曝氣生物濾池單元為模塊化結構，可較好滿足城市污水處理廠分期建設的要求。⑨主要設備和材料均可國內(nèi)配套生產(chǎn)，不需利用進口工藝中所需的絕大部分設備和材料均可在國內(nèi)生產(chǎn)和采購，而只有少量的檢測儀表需進口。4)生物接解除氧化法方案生物接觸氧化法是在池內(nèi)設置填料，污水浸沒全部填料，并以一定的速度流經(jīng)填料，同時充氧。填料上長滿生物膜，污水與生物膜接觸，在生物膜微生物作用下污水得到凈化。其特點是：處理效率較高；工藝適用范圍較廣；沒有或少量污泥回流，管理方便。較耐沖擊，適應性較強；掛膜簡單，啟動快。其缺點是：填料上生物膜實際數(shù)量隨BOD而變化；負荷過高填料易堵塞，易產(chǎn)生污泥膨脹；填料選用不當，會嚴重影響接觸氧化法工藝的正常使用。表33 BIOFOR與SBR、生物接觸氧化法工藝處理生活的比較項 目生物接觸氧化法SBR(CASS\CAST)工藝BIOFOR生物濾池工藝好氧處理部分BOD容積負荷—?d一般以1kg/m3?d考慮—?d?d考慮2—12kg/m3?d一般以4kg/m3?d考慮處理該污水擬采用的BOD容積負荷0．5kg/m3?d?d1kg/m3?d污泥膨脹容易產(chǎn)生可能產(chǎn)生不會產(chǎn)生二沉池需要不需要不需要充氧利用率2—5%1—3%20—30%技術經(jīng)濟指標總投資最大適中最小運行費用中等最高最低出水水質最差中間最好其它要求曝氣頭要求微孔曝氣要求微孔曝氣可直接使用穿孔管曝氣堵塞現(xiàn)象采用蜂窩填料易堵采用半軟性填料易產(chǎn)生污泥膨脹不易堵塞定期反沖洗不易堵塞污泥齡較長(視填料而定)較長最長污泥回流不需要或少量不需要不需要生物膜厚，易產(chǎn)生厭氧反應活性污泥薄膜生物反應器影響因素流量變化影響受沉淀速度限制有一定影響受每個處理單元的可接納的容積限制有一定影響影響很小，抗沖擊負荷能力強溫度變化影響露天面積大，處理效果受低溫影響最大處理效果受低溫影響較大濾池從底部進水，上部出水，水溫波動小，低溫運行穩(wěn)定運行管理自動化程度自動化程度低序批式進水系統(tǒng)，可實現(xiàn)供氧量和回流比的自動調(diào)節(jié)連續(xù)進水系統(tǒng)，可實現(xiàn)供氧量和回流比的自動調(diào)節(jié)日常維護廠區(qū)面積大，設備分散，膜式曝氣頭易堵，維護巡視量最大設備閑置較多，膜式曝氣頭易堵，維護量大采用穿孔管曝氣，不堵塞，維護巡視簡單大修需停一個生物接觸氧化池進行依次大修，對處理水量和出水水質有影響需停一個SBR池進行依次大修，對處理水量和出水水質有影響濾池數(shù)量較多，停一個濾池進行依次大修對出水水質和出水水量影響很小管理操作人員較多較多較少環(huán)