【正文】 ，并不存在所謂的最先進技術。應用于城市污水處理廠采用活性污泥法的脫氮除磷工藝主要有三類： ① A2/O 系列； ② 氧化溝系列； ③ SBR 系列。 A2/O系列 A2/O 法是 70 年代在厭氧一缺氧工藝上開發(fā)出來的同步降磷脫氮工藝，因此具有生物除磷和脫氮的能力。流程簡圖見圖 31。 進水 → 厭氧池 (An) → 缺氧池 (O) → 好氧池 (O) → 二沉池 → 出 水 混合液回流 活性污泥回流 圖 31 A2/O流程簡圖 本工藝在系統(tǒng)上是最簡單的同步除磷脫氮工藝，總的水力停留時間小于其它同類工藝 (如巴登甫除磷脫氮工藝 )；在厭氧 (缺氧 )、好氧交替運行的條件下，絲狀菌不 能大量繁殖，無污泥膨脹之虞， SVI 值一般小于100，利于處理后污水與污泥的分離；運行中在厭氧和缺氧段只需輕緩攪拌，運行費用低。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。 A2/O 系列工藝還有 UCT、VIP 等，為了解決回流污泥中過多的硝酸鹽對厭氧放磷的影響，強化生物 33 除磷 (EBPR)，還派生出改良 UCT(MUCT)，改良 A2/O 等工藝。 A2/O 系列的缺點是流程復雜，必須設置單獨的二沉池和鼓風機房，通常也需要前置初沉池，占地面積大，系統(tǒng)水頭損失高；同時還需專門的回流 設備和回流構(gòu)筑物，管理水平要求較高。盡管如此，但該工藝相對成熟可靠，處理效果穩(wěn)定一般適用于具有較高運行管理水平的大型污水廠，如廣州大坦沙污水廠 (30 萬 m3/d)、青島市團島污水廠 (10 萬 m3/d)、昆明市第二污水處理廠 (10 萬 m3/d)。 氧化溝系列 氧化溝屬于活性污泥法處理工藝的一種變型，其曝氣池呈封閉的溝渠型，污水和活性污泥混合液在其中循環(huán)流動 ，因此被稱為“氧化溝”又稱“環(huán)形曝氣池”，其有機負荷一般在 ~d 左右，屬于延時曝氣法。 氧化溝工藝可以不設初沉池。 由于氧化溝工藝的泥齡通常較長，負荷低，剩余污泥得到了一定程度的好氧穩(wěn)定，剩余污泥量也較少，污泥不再需要進行厭氧消化處理，從而簡化了污泥處理的流程。 從氧化溝的水流特性看，既具備完全混合式反應器的特點，也具有推流式反應器的特點。污水通常在封閉的溝渠中循環(huán)流動多次，并且曝氣裝置在溝中布置的特點使氧化溝中溶解氧呈分區(qū)變化。氧化溝中的溶解氧濃度在遠離曝氣裝置的某一點會接近于零，使氧化溝中某一段會出現(xiàn)缺氧區(qū)，這樣在氧化溝內(nèi)溶解氧、有機物和氨氮濃度梯度十分有利于活性污泥的生物絮凝和生物脫氮。 氧化溝的形式具有多樣性，既 有呈圓形和橢圓形的，也可以是單溝或多溝系統(tǒng)。多溝系統(tǒng)可以是互相平行、尺寸相同的一組溝（如二溝或三溝式氧化溝），也可以是一組同心的互相連通的環(huán)形溝（如 orbal 氧化 34 溝）；有與二沉池分建的氧化溝，也有合建的氧化溝。對于中、小型城鎮(zhèn)污水處理廠，在滿足出水水質(zhì)要求的前提下，一般宜采用較簡單的結(jié)構(gòu)型式。 工程中常用的氧化溝根據(jù)其構(gòu)造特征、曝氣方式和運行方式的不同，主要分為以下幾種。 ① 采用立式表曝機的氧化溝 這一類氧化溝以卡魯塞爾氧化溝為代表，傳統(tǒng)的 Carrousel 氧化溝沒有生物除磷功能，也沒有設置專門的缺氧池， 脫氮是在各個曝氣器之間形成的缺氧區(qū)域進行，因此脫氮能力也有限。新型的 Carrousel 氧化溝，例如 EIMCO 的 CarrouseldenitIRA2/C 型氧化溝，在氧化溝前端增設了厭氧池，在溝體內(nèi)增加了缺氧池，因此具有生物除磷脫氮功能。流程簡圖見圖 32。 厭 缺 進水 氧 氧 氧化溝 → 出水 池 池 活性污泥回流 圖 32 CarrouseldenitIR A2/C氧化溝流程簡圖 由流程圖可以看出， CarrouseldenitIR A2/C 氧化溝與 A2/O 很相似，只不過將曝氣器由傳統(tǒng)的鼓風曝氣改為表面曝氣。 CarrouseldenitIR A2/C 氧化溝的優(yōu)點還在于采用了獨特的水力構(gòu)造，可以取消由好氧池至缺氧池的混合液回流設備。因而節(jié)約用于混合液回流的能耗。 因為增加了獨立的厭氧池和缺氧池，使 CarrouseldenitIR A2/C 氧化溝的出水指標可以達到的較高水平。 二沉池 35 CarrouseldenitIR A2/C 氧化溝的缺點是需要設置單獨的 (專門的 )二次沉淀池，使得占地面積較大，同時該池形盡管有“專門的水力數(shù)學模型作為技術保障”之說，但能否達到理想的流態(tài)和流速仍存疑問。由于單臺表曝機數(shù)量少，溝內(nèi)混合液自由流程很長，由紊流導致的流速不均有可能引起污泥沉淀，影響運行效果。溝內(nèi)水深不宜超過 ，否則應增加水下推進器，投資及成本會有所增加。通常情況下，單溝內(nèi)難以形成穩(wěn)定的缺氧段，不利于脫氮。國內(nèi)浙江黃巖污水廠利用國外貸款采用此工藝。 ② 交替工作式氧化溝 交替式氧化溝主要有雙溝 (DE 型 )和 三溝 (T 型 )兩種，均是由丹麥克魯格公司開發(fā)。 DE 型氧化溝是由兩個容積相同，交替運行的曝氣溝組成，氧化溝與二沉池分建，有獨立的污泥回流系統(tǒng)，可按除磷脫氮 (或脫氮 )等多種工藝運行。溝內(nèi)設有轉(zhuǎn)碟和水下攪拌器，兩溝分別以缺氧 /進水、好氧 /排水周期性地交替運行，缺氧時關閉轉(zhuǎn)碟啟動水下攪拌器，實現(xiàn)反硝化過程。好氧時啟動轉(zhuǎn)碟關閉水下攪拌器，實現(xiàn)硝化過程；由于周期性的變換進、出水方向 (需啟閉進出水堰門 )和變換轉(zhuǎn)碟和水下攪拌器的運行狀態(tài)，因此運動機械較多，維護工作量大，對控制要求較高。三溝式氧化溝集曝氣沉淀于一體，工藝更為簡 單。三溝交替運行，中溝始終曝氣，兩外溝交替出水，并分別作為曝氣或沉淀交替運行。不需設二沉池及污泥回流設備。同 DE 型氧化溝相同，需要的自動化程度高。雙溝式和三溝式由于各溝交替運行，明顯的缺點是設備利用率低。設備配置多，使一次性設備投資較大。如無專門的厭氧區(qū)，生物除磷效果差如另設前置厭氧區(qū)則增大整個生化池容積。 36 圖 33 DE 氧化溝示意圖 ③ “ O”型氧化溝 178。“ O”型氧化溝是 Orbal 氧化溝的簡稱。溝體一般由三個相互嵌套的橢圓組成，流程簡圖見圖 34。 進水 二沉池 出水 活性污泥回流 圖 34 “ O”型氧化溝流程簡圖 “ O”型氧化溝的特點大部分 BOD 和氨氮在氧化溝的第一溝中被氧化。由于第一溝發(fā)生高度的生物氧化作用，耗氧較大，同時設計時使輸入的的氧量略低于生物需氧量，因此第一溝呈一定的虧氧狀態(tài)。在靠近轉(zhuǎn)盤附近的區(qū)域有硝化作用出現(xiàn)。因存在易利用的碳源，稍遠離轉(zhuǎn)盤的區(qū)域存在反硝化作用。系統(tǒng)所有的反硝化反應都在第一溝發(fā)生。即使在負荷變化的情況下，第一溝中 DO 也幾乎接近于零（ ）。第二溝中 DO 呈波動狀態(tài)（ ～ ），這種情況是因負荷變化而出現(xiàn)。第一溝中未被氧化完的 BOD 和氨氮進入第二溝繼續(xù)進行氧化作用。最后一溝中的平均 DO 一般為 3～ 4mg/L，以保證氧化溝的出水水質(zhì)和足夠的溶解氧。因此有人形象的稱呼外、中、內(nèi)三條溝為工作溝、過渡溝、精煉 37 溝。 近年的研究和實際工程實測證明“第一溝內(nèi)同時存在的硝化 /反硝化機理占主導地位”使整個 orbal 氧化溝處理效果很好， COD、 NH3N 去除率可達 90%以上，總磷的去除率也 可達 75%以上。對現(xiàn)有采用 orbal 氧化溝的含磷數(shù)據(jù)分析表明：均具有較低的總磷出水濃度，磷的去除超過用于合成生物細胞所需的磷，此種現(xiàn)象除了生物池“大環(huán)境”外還可用 orbal外溝道氧化溝中低 DO 濃度導致“微環(huán)境”產(chǎn)生了生物除磷所必需的厭氧條件來解釋。 Orbal 氧化溝抗沖擊負荷能力強，對有工業(yè)廢水中難降解有機物有很高的去除率。 “ O”型氧化溝的內(nèi)溝容積小，且這里有機物量很少，氧的吸收率極低，只需相對較小的充氧量可以將溶解氧水平維持在 3～ 4mg/L 水平，容積較大的外、中溝因溶解氧濃度較低，氧的傳質(zhì)效率較高，充 氧效率也較高，因此“ O”型氧化溝的總能耗較低。比常規(guī)硝化 /反硝化系統(tǒng)供氧能耗節(jié)約 20%以上。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。 近幾年，奧伯爾氧化溝技術在國內(nèi)也得到廣泛采用，如濰坊市污水處理廠（ 萬 m3/d），北京大興縣污水處理廠（ 4 萬 m3/d）、燕山石化?？谟鬯幚韽S（ 6 萬 m3/d）、山東文登市污水處理廠（ 8 萬 m3/d）、青島所屬萊西市污水處理廠、廈門市集美污水廠（ 萬 m3/d）、杏林污水廠（ 萬 m3/d）等采用了 Orbal 氧化 溝工藝。 SBR 系列 傳統(tǒng)的 SBR 是一個間歇式的活性污泥系統(tǒng)，曝氣池與沉淀池合二為一。 SBR 工藝的一個完整的操作過程，亦即每個間歇反應器在處理廢水 38 時的操作過程包括如下五個階段：①進水期 (或充水期 )②反應期；③沉淀期④排水排泥期⑤閑置期。圖 35 為 SBR 處理工藝一個運行周期內(nèi)的操作過程。 圖 35 SBR 一個運行周期內(nèi)的操作過程 SBR 工藝的特點如下： ①生物反應和沉淀均在一個構(gòu)筑物內(nèi)完成，節(jié)省占地，造價低； ②具有完全混合式和推流式曝氣池的雙重優(yōu)勢，承受水量，水質(zhì)沖擊負荷能力較強； ③污 泥沉降性能好，極不易發(fā)生污泥膨脹； ④對有機物和氮的去除效果好。 但傳統(tǒng)的 SBR 工藝用于生物的同時脫氮、除磷時，效果并不理想，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：對脫氮除磷處理要求而言，傳統(tǒng) SBR 工藝的基本運行方式雖充分考慮了進水基質(zhì)濃度及有毒有害物質(zhì)對處理效果的影響而采取了靈活的進水方式，如非限量曝氣等，提高了工藝對沖擊負荷的適應性，但由于這種考慮與脫氮或除磷所需的環(huán)境條件相左，因而在實際運行中往往削弱脫氮或除磷的效果。就除磷而言，采用非限量或半限量曝氣進水方式，將影響磷的釋放；對脫氮而言，則將影響硝態(tài)的氮的反硝 化作用而影響脫氮效果。 為解決上述問題，派生出一系列 SBR 的改型如 CASS、 IDEA 等。 178。 CASS (Cyclic Activated Sludge System Modified) CASS 反應器工藝是以生物反應動力學原理及合理的水力條件為基礎而開發(fā)的一種具有系統(tǒng)組成簡單、運行靈活和可靠性好等優(yōu)良特點的 39 廢水處理新工藝。 CASS 的整個工藝為一間歇式反應器，在此反應器中進行交替的曝氣— 不曝氣過程的不斷重復，將生物反應過程及泥水的分離過程結(jié)合在一個池子中完成。因此，它是 SBR 工藝及 ICEAS 工藝 的一種最新型。 圖 36 CASS 工藝的循環(huán)操作過程 (1 生物選擇器 兼氧區(qū) 主反應區(qū) ) CASS 反應器由三個區(qū) 域 組成：生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和主反應區(qū)。生物選擇區(qū)是設置在 CASS 前端的小容積區(qū)，通常在厭氧或兼氧條件下運行。兼氧區(qū)不僅具有輔助厭氧或兼氧條件下運行的生物選擇區(qū)對進水水質(zhì)水量變化的緩沖作用，同時還具有促進磷的進一步釋放和強化反硝化作用。主反應區(qū)則是最終去除有機物的場所。 圖 36 所示為 CASS 工藝的循環(huán)運行操作過程。每一個運行周期的標準時間為 4h，其中曝氣 2h，沉淀和潷水各 1h。 CASS 工藝脫氮除磷的原理為：除磷是靠厭氧捕捉選擇區(qū) (預反應區(qū) )和曝氣反應區(qū) (主反應區(qū) )完成。硝化和反硝化在主反應區(qū)完成。從充水 /曝氣開始，溶解氧 (DO)濃度從 0mg/L 逐漸增加到 ，大