【文章內(nèi)容簡介】 理工藝選擇應(yīng)充分考慮污水量和污水水質(zhì)以及經(jīng)濟(jì)條件和管理水平，優(yōu)先選用技術(shù)合理先進(jìn)、安全可靠、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟處理工藝。常規(guī)活性污泥法能滿足COD、BODSS的去除率，但對氮、磷的去除率是有一定限度的，采用常規(guī)的好氧曝氣僅從剩余污泥中排除氮、磷，其去除率分別為10～25%和12～19%，均達(dá)不到污水廠出水要求，因此本項(xiàng)目必須采用具有較強(qiáng)脫氮除磷功能的工藝方案。污水的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(xué)法二大類。物理化學(xué)法由于需投加相當(dāng)數(shù)量的化學(xué)藥劑，有運(yùn)行費(fèi)用高、殘?jiān)看箅y處置等缺陷，因此，城市污水處理一般不推薦采用。而一般污水處理又可分為活性污泥法和生物膜二種。生物膜法采用填料或?yàn)V料掛膜提高微生物單位體積的密度可大大提高容積負(fù)荷，占地面積小，但在實(shí)際運(yùn)行控制過程中廣泛存在池型復(fù)雜、控制困難、膜易積存、濾料流失、水流短路以及氧化池底布?xì)夤軝z修不便、填料堵塞、板結(jié)等問題?；钚晕勰喾ㄍ锬しㄏ啾龋哂刑幚硇矢?、處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)豐富、環(huán)境良好等優(yōu)點(diǎn)，因此，對城市污水進(jìn)行脫氮除磷，生物活性污泥法是其中的首先方案，在國內(nèi)外亦被普遍采用。1)生物脫氮除磷工藝的歷史從60年代開始，美國曾系統(tǒng)地進(jìn)行了氮磷物化處理方法研究，結(jié)果認(rèn)為用物化法的缺點(diǎn)是耗藥量大，污泥多，處理大量城市污水經(jīng)濟(jì)上不合算，因此著手研究生物法脫氮除磷。從70年代開始，采用活性污泥法脫氮已逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化流程，1977年正式命名為A/O法。A/A/O法是在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究開發(fā)而成的生物脫氮除磷工藝流程。我國從80年代初開始開展生物脫氮除磷研究，在80年代后期實(shí)現(xiàn)工業(yè)化流程，目前常用的生物脫氮除磷處理工藝有氧化溝法、A/A/O法、SBR法等，均取得較好效果。氧化溝是活性污泥法的一種變型，其曝氣池呈封閉的溝渠型，所以它在水力流態(tài)上不同于傳統(tǒng)的活性污泥法，它是一種首尾相連的循環(huán)流曝氣溝渠，污水滲入其中得到凈化。因?yàn)槲鬯突钚晕勰嘣谄貧馇乐胁粩嘌h(huán)流動，因此有人稱其為“循環(huán)曝氣池”、“無終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時間長，有機(jī)負(fù)荷低，其本質(zhì)上屬于延時曝氣系統(tǒng)。氧化溝法改良為帶有沉淀槽的三槽式氧化溝、AC氧化溝及2000型氧化溝等等，氧化溝改良型也可通過增加厭氧段、單獨(dú)隔離開缺氧段來更好地實(shí)現(xiàn)生物脫氮除磷。A/A/O法是由傳統(tǒng)活性污泥法(普曝法)發(fā)展起來的工藝，是一種典型的具有既除磷又脫氮的工藝，其生物反應(yīng)池由厭氧、缺氧和好氧三段組成，其特點(diǎn)是厭氧、缺氧和好氧三段功能明確，界限分明，可根據(jù)進(jìn)水條件和出水要求，人為地創(chuàng)造和控制三段的時空比例和運(yùn)轉(zhuǎn)條件，達(dá)到較好的除磷脫氮的效果。SBR是序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。傳統(tǒng)的充、放水SBR法逐漸發(fā)展演變成多種形式：如ICEAS(間歇循環(huán)延時曝氣法)；DATIAT(需氧池、間歇曝氣池)；CASS(循環(huán)活性污泥系統(tǒng))；UNITANK（運(yùn)行與三槽式氧化溝相似）、改良型SBR等。典型的SBR及其變種均可通過控制污泥負(fù)荷、厭氧缺氧好氧分配實(shí)現(xiàn)生物脫氮除磷。2)生物脫氮工藝基本原理生物脫氮是利用自然界氮的循環(huán)原理，采用人工方法予以控制。首先，污水中有機(jī)氮、蛋白氮等在好氧條件下轉(zhuǎn)化成氨氮，而后有消化菌變成硝酸鹽氮，這個階段稱為好氧消化。隨后在缺氧條件下，有反消化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸鹽氮變成氮?dú)庖莩?，這階段稱為缺氧反硝化。整個生物脫氮過程就是氮的分解還原反應(yīng)，反應(yīng)能量從有機(jī)物中獲取。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值以及反硝化碳源等。生物脫氮系統(tǒng)中，硝化菌增長速度緩慢，所以，要有足夠的污泥泥齡。反硝化菌的生長主要在缺氧條件下進(jìn)行，并且要有充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用順利進(jìn)行。由此可見，生物脫氮系統(tǒng)中硝化與反硝化反應(yīng)需要具備如下條件：硝化階段：足夠的溶解氧DO值2mg/L以上，合適的溫度，最好20℃,不低于10℃，足夠長的污泥泥齡，合適的pH條件。反硝化階段：硝酸鹽的存在，充足的碳源(能源)，合適的PH條件。通過上述原理，可組成缺氧與好氧池，即所謂A/O系統(tǒng)。A/O系統(tǒng)設(shè)計中需要控制的幾個主要參數(shù)就是足夠的污泥泥齡與進(jìn)水的碳氮比。3)生物脫磷工藝基本原理利用活性污泥中聚磷菌,這種菌的特點(diǎn)是能貯存磷酸鹽，又能貯存碳源(以β羥丁酸形式貯存，即PHB形式貯存)，在厭氧條件，進(jìn)水中有機(jī)物與細(xì)菌體內(nèi)磷酸鹽作用，由菌體內(nèi)磷酸鹽分解后提供能量，合成PBH，并放出磷，在好氧條件下，利用體內(nèi)的PHB，吸收液體中的磷，形成磷酸鹽形式，貯存在細(xì)胞內(nèi)，因此，生物除磷僅指液相中的磷酸鹽轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中去，所以污泥的含磷量很高，可達(dá)8～10%(%)，影響生物除磷的因素是要厭氧條件DO=0，同時要有快速降解COD，即P/COD比值恰當(dāng)。希望含磷污泥盡快從系統(tǒng)中排出。也就是說，污泥泥齡要短，否則泥中的磷又會解析到液體中。按照上述原理，在生物碳氮系統(tǒng)前再設(shè)置一個厭氧池，這樣就形成所謂A/A/O系統(tǒng)，即厭氧/缺氧/好氧系統(tǒng)。本工程擬對下列三個工藝進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：改良A/A/O工藝、改良Carrousel氧化溝、改良型SBR工藝，各處理工藝的機(jī)理簡述如下： 改良A2/O工藝(方案一) A2/O法系（厭氧/缺氧/好氧）工藝的簡寫。A2/O工藝是為污水生物脫氮除磷而開發(fā)的污水處理技術(shù)。根據(jù)生化反應(yīng)原理，生物脫氮必須經(jīng)過硝化（好氧反應(yīng)），把NH3N氧化成硝酸鹽；再經(jīng)過反硝化（厭氧反應(yīng)）把硝酸鹽還原成氮?dú)?，氮?dú)馊芙舛群艿停萑氪髿?，污水得以凈化。典型A2/O工藝是把厭氧及缺氧工藝提前到好氧工藝段之前，利用原水中的有機(jī)物作為有機(jī)碳源，故稱為前置反硝化流程。將污泥回流至最前端的厭氧段，優(yōu)先利用碳源滿足厭氧釋磷的需要、再通過混合液回流把硝酸鹽帶入到厭氧段后的缺氧工藝段，利用剩下的碳源進(jìn)行反硝化；要取得滿意的脫氮率，必須保證足夠大的混合液回流比，一般回流比為200～300%，脫氮效率在80%以上。A2/O工藝的優(yōu)點(diǎn)：（1）處理效果好且穩(wěn)定，不但能去除含碳有機(jī)污染物，還能在好氧區(qū)完成較徹底的硝化，在缺氧區(qū)內(nèi)完成較徹底的反硝化，具有較高的生物脫氮功能。（2）A2/O生物池內(nèi)循環(huán)的混合液量是進(jìn)水時流量的3～4倍，因此有較大稀釋均化能力，較能承受水質(zhì)水量的沖擊負(fù)荷。（3）由于生物污泥泥齡長，污泥負(fù)荷低，合成污泥在A2/O池內(nèi)趨于好氧穩(wěn)定，污泥產(chǎn)量少，降低了污泥處理的費(fèi)用。（4）采用氧轉(zhuǎn)移效率較高的微空曝氣系統(tǒng)，有效降低了動力消耗，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。A2/O工藝的缺點(diǎn):（1）典型A2/O工藝流程長，設(shè)備數(shù)量多，工程資金投入較大，在當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件有限的情況下，會給資金籌措帶來很大的困難。（2）典型A2/O工藝要取得滿意的脫氮效率，必須保證足夠大的混合液回流比（300～400％），動力能耗較高，運(yùn)行費(fèi)用相對較高。（3）設(shè)備維護(hù)管理要求較高，因此對操作管理人員的專業(yè)素質(zhì)要求較高，設(shè)備如得不到妥善的維護(hù)管理，系統(tǒng)將無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，投資不能真正的發(fā)揮效益。（4）采用微孔曝氣設(shè)備，其設(shè)備維修管理不便，如果某一曝氣頭損壞，需將整池放空才能維修。為發(fā)揮A2/O工藝的優(yōu)點(diǎn)，并克服傳統(tǒng)A2/O工藝存在的缺點(diǎn)進(jìn)行如下改進(jìn)。在傳統(tǒng)A2/O工藝基礎(chǔ)上，引入先進(jìn)的改良A2/O工藝的概念。其目的是充分利用改良A2/O工藝顯著的氮磷脫除功能。這種工藝在厭氧池、缺氧池、好氧池中分別添加酶浮填料，其優(yōu)點(diǎn)如下：在厭氧水解系統(tǒng)中： 1. 設(shè)立在反應(yīng)分離過渡區(qū)能有效攔截較輕的游離厭氧污泥，并使其吸附固定在 填料上，增加厭氧池內(nèi)微生物總量，尤其是適應(yīng)該類廢水水質(zhì)的有益微生物量； 2. 填料以一定的傾角布置，起到增加分離區(qū)分離面積的作用，有效降低水力負(fù) 荷。前期污水以垂向流穿過填料，使得填料層及所附污泥層對進(jìn)入分離區(qū)的污水起到過濾、吸附作用；當(dāng)填料上生物膜層達(dá)到一定厚度，垂向流阻力增加時，填料層起到斜板作用，增加分離區(qū)表面積，有效降低水力負(fù)荷，提升出水水質(zhì)； 3. 填料上老化的生物膜在較長周期后會剝落，由于生物膜較為密實(shí)，剝落后的生物膜將沉降到池底，有效增加反應(yīng)區(qū)生物量。在好氧系統(tǒng)中：，微生物量多，處理能力大，凈化功能顯著提高；同時固定微生物，減輕膜分離負(fù)擔(dān)，減少膜清洗的周期，更好的保證膜的分離效果。 2． 具有較強(qiáng)的生物降解能力，同時可使工程占地面積減少40%以上，土建投資減少30%以上。 3． 污泥沉降性能好，易于固液分離；剩余污泥量少，降低污泥處理與處置費(fèi)用。 ，仍可達(dá)到較好的分離效果，體系內(nèi)剩余污泥量比常規(guī)活性污泥法減少50%。4． 耐沖擊負(fù)荷，對水質(zhì)、水量變動具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。 5． 易于運(yùn)行管理，減少污泥膨脹問題，無需污泥回流及對填料進(jìn)行反沖洗。 6． 安裝方便，易于施工，且不影響池內(nèi)設(shè)施檢修。其工藝流程見下圖：進(jìn)水粗格柵進(jìn)水泵房深度處理沉淀池缺氧池沉砂池細(xì)格柵出水厭氧池好氧池水解池污泥回流混合液 改良型Carrousel氧化溝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、處理效率穩(wěn)定、操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)，同時，也能滿足生物脫氮要求。氧化溝布置有多種形式，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)碟型曝氣器的奧貝爾氧化溝。同時，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。在間歇運(yùn)行的氧化溝基礎(chǔ)上，丹麥又發(fā)展了一種新型的氧化溝，即三溝式氧化溝。在運(yùn)行穩(wěn)定可靠的前提下，操作更趨靈活方便。早期的氧化溝工藝占地面積大，僅用于小型污水處理廠，隨著對氧化溝工藝的充分認(rèn)識和改進(jìn)。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，曝氣型式的多樣化和不斷改進(jìn)，使氧化溝工藝迅速得到推廣?？斎麪栄趸瘻系钠貧庠O(shè)備是表曝機(jī)，它安裝在溝道轉(zhuǎn)彎處。表曝機(jī)的轉(zhuǎn)動將水流提升向四周擴(kuò)散，形成旋渦流并向前推進(jìn)，它同時發(fā)揮著充氧、攪拌和推流的功能，其中大部分能量用于充氧和攪拌，一小部分用于推流。在表曝機(jī)推動下，整個氧化溝形成一道循環(huán)流動的水流，混合液的溶解氧濃度沿溝長變化，形成缺氧環(huán)境，就會出現(xiàn)反硝化工況。目前全世界已建成卡魯塞爾氧化溝近千座，最大的在德國一個化工廠，全廠有5個單元，安裝了110臺曝氣葉輪，每臺功率132Kw，總處理水量200萬m3/d?？斎麪栄趸瘻铣哂幸话阊趸瘻系奶攸c(diǎn)外，還有以下特點(diǎn)：（1）采用葉輪曝氣，單臺功率可達(dá)160Kw，而轉(zhuǎn)刷最大功率只有45Kw，這就減少了設(shè)備臺數(shù)，便于維護(hù)管理。（2）由于曝氣設(shè)備攪拌能力強(qiáng)，溝深可增大到5m以上，如果采用雙層式葉片式曝氣機(jī)溝深可加大到6m以上，有利于減少占地和保持水溫。（3）運(yùn)行管理十分簡單，一般不需要自動控制，如果采用自控，是為了降低能耗和脫氮。（4）由于反應(yīng)池與二沉池分建，使用起來十分靈活，可以替代其他工藝，也可以與其他工藝結(jié)合只作為反應(yīng)池使用。（5）溝形式可靈活變化，渠道數(shù)可多可少（但必須雙數(shù)），形狀可以是傳統(tǒng)的溝形，也可是方形、同心圓形，根據(jù)地形條件決定。最初的普通carrousel氧化溝的工藝中污水直接與回流污泥一起進(jìn)入氧化溝系統(tǒng)。表面曝氣機(jī)使混合液中溶解氧DO的濃度增加到大約2～3mg/l。在這種充分摻氧的條件下，微生物得到足夠的溶解氧來去除BOD；同時，氨也被氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，此時，混合液處于有氧狀態(tài)。在曝氣機(jī)下游，水流由曝氣區(qū)的湍流狀態(tài)變成之后的平流狀態(tài)，水流維持在最小流速，保證活性污泥處于懸浮狀態(tài)（平均流速）。微生物的氧化過程消耗了水中溶解氧，直到do值降為零，混合液呈缺氧狀態(tài)。經(jīng)過缺氧區(qū)的反硝化作用，混合液進(jìn)入有氧區(qū)，完成一次循環(huán)。該系統(tǒng)中，BOD降解是一個連續(xù)過程，硝化作用和反硝化作用發(fā)生在同一池中。由于結(jié)構(gòu)的限制，這種氧化溝雖然可以有效的去除BOD，但除磷脫氮的能力有限。為了取得更好的除磷脫氮的效果，改良型Carrousel氧化溝在普通Carrousel氧化溝前增加了一個厭氧區(qū)和缺氧區(qū)?；亓魑勰嗪臀鬯M(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，聚磷菌在厭氧環(huán)境下能充分釋磷。利用內(nèi)回流泵將好氧區(qū)內(nèi)的硝化混合液回流至缺氧區(qū)，在缺氧區(qū)內(nèi)完成反硝化脫氮。缺氧區(qū)后接普通Carrousel氧化溝系統(tǒng)，進(jìn)一步完成去除BOD、硝化和除磷功能。最后，混合液在好氧區(qū)排出，在富氧環(huán)境下聚磷菌過量吸磷，將磷從水中轉(zhuǎn)移到污泥中，隨剩余污泥排出系統(tǒng)。這樣，在改良Carrousel氧化溝內(nèi)較好的同時完成了去除BOD、COD和脫氮除磷功能。改良Carrousel氧化溝工藝流程框圖：回流及剩余污泥泵房粗格柵進(jìn)水泵房深度處理二沉池沉砂池細(xì)格柵回流污泥進(jìn)水厭氧池缺氧池卡魯塞爾氧化溝內(nèi)回流 SBR是序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。改良型SBR工藝分為預(yù)處理、生物處理和污泥處理三部分，所不同的是生物處理以改良型SBR反應(yīng)池為主，反應(yīng)池連續(xù)進(jìn)水，兩個序批池交替運(yùn)行。改良型SBR的流程示意見圖，流程的實(shí)質(zhì)與傳統(tǒng)A2/O工藝一樣，但它強(qiáng)化了各反應(yīng)區(qū)的功能，為各優(yōu)勢菌種創(chuàng)造了更優(yōu)越的環(huán)境和水力條件，無論從理論上分析，或者實(shí)際的運(yùn)行結(jié)果看，改良SBR工藝是較理想的污水生物除磷脫氮工藝，同時，改良SBR工藝的厭氧區(qū)還可作為系統(tǒng)的厭氧酸化段，對進(jìn)水中的高分子難降解有機(jī)物起到厭氧水解作用，聚磷菌釋磷過程中釋放的能量，可供聚磷菌主動吸收乙酸、H+、和e、使之以PHB形式貯存在菌體內(nèi)，從而促進(jìn)有機(jī)物的酸化過程，提高污水的可生化性和好氧過程的反應(yīng)速率，厭