【正文】 指 標(biāo) ， 較 高 的 BOD5 負(fù) 荷 可 以 取 得 較 好 的 除磷 效 果 ， 一 般 認(rèn) 為 污 水 中 的 BOD5/TP17， 可 以 采 用 生 物 除 磷 ,有 機(jī) 基 質(zhì) 不 同 對(duì) 除 磷 也 有影 響 。 一 般 低 分 子 易 降 解 的 有 機(jī) 物 誘 導(dǎo) 磷 釋 放 的 能 力 較 強(qiáng) ， 高 分 子 難 降 解 的 有 機(jī) 物 誘 導(dǎo)磷 釋 放 的 能 力 較 弱 。 而 磷 釋 放 得 越 充 分 ， 其 攝 取 量 也 就 越 大 ， 本 工 程 BOD5/TP=33， 適 宜采 用 生 物 除 磷 工 藝 。根據(jù)以上分析，本工程可以采用生物法對(duì)污水進(jìn)行脫氮除磷處理。b. 生物脫氮除磷工藝的必要性東勝區(qū)罕臺(tái)鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報(bào)告中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院33污水處理工藝選擇應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、出水要求、污水廠規(guī)模、污泥處置方法、平面布置及當(dāng)?shù)販囟取⒐こ痰刭|(zhì)等因素作綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)的規(guī)定，可測(cè)算出各項(xiàng)污染物的去除率，如表 35 所示。常規(guī)活性污泥法能滿足 CODcr、BOD SS 的去除率，但對(duì)氮、磷的去除率是有一定限度的，僅從常規(guī)活性污泥法剩余污泥中排除氮、磷，其去除率氮約 10～25%，磷約 12～20%，達(dá)不到上述要求，因此必須對(duì)污水采用生物脫氮除磷工藝。c. 生物脫氮除磷工藝簡(jiǎn)述（1）生物脫氮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，污水中的含氮有機(jī)物轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮，而后在好氧條件下，由硝化菌作用變成硝酸鹽氮，這階段稱為好氧硝化。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，使硝酸鹽氮變成氮?dú)庖莩?，這階段稱為缺氧反硝化。整個(gè)生物脫氮過(guò)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(guò)程中，影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、泥齡、pH 值以及反硝化碳源等。生物脫氮系統(tǒng)中，硝化菌增長(zhǎng)速度較緩慢，所以，要有足夠的污泥泥齡。反硝化菌的生長(zhǎng)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(jiàn)，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℃，不能低于10℃；足夠長(zhǎng)的污泥泥齡；合適的 pH 條件。反硝化階段：硝酸鹽的存在，缺氧條件 DO 值 ，充足的碳源（能源） ，合適的 pH 條件。生物脫氮過(guò)程如下圖所示。東勝區(qū)罕臺(tái)鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報(bào)告中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院342）生物除磷原理磷常以磷酸鹽（H 2PO4－ 、HPO 42－ 和 PO43－ ） 、聚磷酸鹽和有機(jī)磷的形式存在于廢水中，生物除磷就是利用聚磷菌一類的細(xì)菌，在厭氧狀態(tài)，能釋放磷，在好氧狀態(tài)能從外部攝取磷，并將其以聚合形態(tài)貯藏在體內(nèi)，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)，達(dá)到從廢水中除磷的效果。生物除磷主要是通過(guò)排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少將對(duì)除磷效果產(chǎn)生影響，一般污泥齡短的系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥量較多，可以取得較高的除磷效果。大量的試驗(yàn)觀測(cè)資料已經(jīng)完全證實(shí)，在生物除磷工藝中，經(jīng)過(guò)厭氧釋放磷酸鹽的活性污泥，在好氧狀態(tài)下有很強(qiáng)的吸磷能力，也就是說(shuō)，磷的厭氧釋放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厭氧釋放都能增強(qiáng)污泥的好氧吸磷能力。磷的厭氧釋放可以分為二部分：有效釋放和無(wú)效釋放，有效釋放是指磷被釋放的同時(shí)，有機(jī)物被吸收到細(xì)胞內(nèi)，并在細(xì)胞內(nèi)貯存，即磷的釋放是有機(jī)物吸收轉(zhuǎn)化這一耗能過(guò)程的偶聯(lián)過(guò)程。無(wú)效釋放則不伴隨有機(jī)物的吸收和貯存，內(nèi)源損耗，pH 變化，毒物作用引起的磷的釋放均屬無(wú)效釋放。在除磷（脫氮）系統(tǒng)的厭氧區(qū)中，含聚磷菌的回流污泥與污水混合后，在初始階段出現(xiàn)磷的有效釋放，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，污水中的易降解有機(jī)物被耗完以后，雖然吸收和貯存有機(jī)物的過(guò)程基本上已經(jīng)停止，但微生物為了維持基礎(chǔ)生命活動(dòng)，仍將不斷分解聚磷，并把分解產(chǎn)物（磷）釋放出來(lái)，雖然此時(shí)釋磷總量不斷提高，但單位釋磷量所產(chǎn)生的吸磷能力將隨無(wú)效釋放量的加大而降低。一般來(lái)說(shuō)，污水污泥混合液經(jīng)過(guò)2hr 的厭氧后，磷的有效釋放已甚微。在有效釋放過(guò)程中，磷的釋放量與有機(jī)物的轉(zhuǎn)化量之間存在 著 良 好 的 相 關(guān) 性 ， 在 有 效 釋 放 過(guò) 程 中 ， 磷 的 厭 氧 釋 放 可 使 污 泥 的 好 氧 吸 磷 能力 大 大 提 高 ， 每 厭 氧 釋 放 1mg 磷 ， 好 氧 條 件 下 可 吸 收 ～ 磷 ， 厭 氧 時(shí) 間 加 長(zhǎng) ， 無(wú)效 釋 放 逐 漸 增 加 ， 平 均 厭 氧 釋 放 1mgP 所 產(chǎn) 生 的 好 氧 吸 磷 能 力 將 降 至 1mg 磷 以 下 ， 甚 至達(dá) 到 磷 。 因 此 ， 生 物 除 磷 系 統(tǒng) 中 并 非 厭 氧 時(shí) 間 越 長(zhǎng) 越 好 ， 同 時(shí) ， 在 運(yùn) 行 管 理 中 要東勝區(qū)罕臺(tái)鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報(bào)告中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院35盡 量 避 免 低 pH 的 沖 擊 ， 否 則 除 磷 能 力 將 大 幅 度 下 降 ， 甚 至 完 全 喪 失 ， 這 主 要 是 由 于 pH降 低 時(shí) ， 會(huì) 導(dǎo) 致 細(xì) 胞 結(jié) 構(gòu) 和 功 能 損 壞 ， 細(xì) 胞 內(nèi) 聚 磷 在 酸 性 條 件 下 被 水 解 ， 從 而 導(dǎo) 致 磷 的 快速 釋 放 。一般情況下厭氧區(qū)的水力停留時(shí)間 1～2hr 即可滿足要求。d. 二級(jí)生物脫氮除磷工藝的選擇根據(jù)本次工程確定的進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)要求，污水處理工藝應(yīng)采用二級(jí)生物脫氮除磷處理工藝。目前常規(guī)的污水生物處理工藝主要有活性污泥法工藝與生物膜法工藝兩種?；钚晕勰喾üに囍饕ǜ鞣N形式的 A/A/O 工藝、氧化溝工藝和 SBR 工藝。比較典型的除磷脫氮生物膜工藝為 BAF 工藝。BAF 工藝的最大優(yōu)點(diǎn)在于其機(jī)物容積負(fù)荷高，并且采用模塊化設(shè)計(jì)，占地較小。但是缺點(diǎn)是一次性投資高，由于集生物接觸氧化和過(guò)濾于一體，控制、運(yùn)行過(guò)程復(fù)雜，自動(dòng)化程度高，耗藥量大，產(chǎn)泥量高，運(yùn)行費(fèi)用高。并且其在國(guó)內(nèi)真正穩(wěn)定運(yùn)行的具有良好除磷脫氮效果的污水廠工程實(shí)例非常少。因此,本工程不推薦采用 BAF 工藝，只考慮在活性污泥法工藝中優(yōu)選出最佳的處理工藝。根據(jù)本工程的進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)和所要求的處理程度，本工程考慮了以下三種典型的二級(jí)處理工藝進(jìn)行技術(shù)比較：1）氧化溝工藝目前在國(guó)內(nèi)外較為流行的氧化溝有：卡羅塞爾氧化溝、奧貝爾氧化溝、雙溝式氧化溝、三溝式氧化溝。氧化溝是活性污泥法的一種改進(jìn)型，具有除磷脫氮功能，其曝氣池為封閉的溝渠，廢水和活性污泥的混合液在其中不斷循環(huán)流動(dòng)，因此氧化溝又名“連續(xù)循環(huán)曝氣法” 。過(guò)去由于曝氣裝置動(dòng)力小，使池深及充氧能力受到限制，導(dǎo)致占地面積大，土建費(fèi)用高，使其推廣及應(yīng)用受到影響。近十年來(lái)由于曝氣裝置的不斷改進(jìn)、完善及池形的合理設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)了氧化溝過(guò)去的缺點(diǎn)。（1）卡魯塞爾氧化溝是荷蘭 DHV 公司開(kāi)發(fā)的。該工藝在曝氣渠道端部裝有低速東勝區(qū)罕臺(tái)鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報(bào)告中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院36表面曝氣機(jī)。在曝氣渠內(nèi)用隔板分格，構(gòu)成連續(xù)渠道。表曝機(jī)把水推向曝氣區(qū)，水流連續(xù)經(jīng)過(guò)幾個(gè)曝氣區(qū)后經(jīng)堰口排出。為了保證溝中流速，曝氣渠的幾何尺寸和表曝機(jī)的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，DHV 公司往往要通過(guò)水力模型才能確定工程設(shè)計(jì)。最近 DHV公司又開(kāi)發(fā)了卡魯塞爾 2022 型，把厭氧/缺氧/好氧與氧化溝循環(huán)式曝氣渠巧妙的結(jié)合起來(lái)，改變了原調(diào)節(jié)性差，脫氮除磷效果低的缺點(diǎn)，但水力設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。卡魯塞爾氧化溝的缺點(diǎn)是池深較淺，一般為 ，占地面積大，土建費(fèi)用高。也有將卡魯塞爾氧化溝池深設(shè)計(jì)為 6m 或更深的情況，但需要采用潛水推流器提供額外動(dòng)力。（2）雙溝式（DE 型）氧化溝和三溝式（T 型）氧化溝是丹麥克魯格公司開(kāi)發(fā)的。DE 型氧化溝為雙溝組成，氧化溝與沉淀池分建，有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，DE 型氧化溝可按除磷脫氮等多種工藝運(yùn)行。雙溝式氧化溝是由兩個(gè)容積相同，交替運(yùn)行的曝氣溝組成。溝內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器，實(shí)現(xiàn)硝化過(guò)程，由于周期性的變換進(jìn)出水方向（需啟閉進(jìn)出水堰門(mén)）和變換轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器的運(yùn)行狀態(tài)，因此必須通過(guò)計(jì)算機(jī)控制操作，對(duì)自控要求較高。三溝式氧化溝集曝氣沉淀于一體，工藝更為簡(jiǎn)單。三溝交替進(jìn)水，兩外溝交替出水，兩外溝分別作為曝氣池或沉淀池交替運(yùn)行，不需沉淀池及污泥回流設(shè)備，同 DE 型氧化溝相同，需要的自動(dòng)化程度高。由于這兩種氧化溝采用轉(zhuǎn)刷曝氣，池深較淺，占地面積大。雙溝式和三溝式由于各溝交替運(yùn)行，明顯的缺點(diǎn)是設(shè)備利用率低，三溝式的設(shè)備利用率只有 58%，設(shè)備配置多，使一次性設(shè)備投資大。（3）奧貝爾（Orbal）氧化溝是氧化溝類型中的重要形式，此法起初是由南非的休斯曼構(gòu)想，南非國(guó)家水研究所研究和發(fā)展的，該技術(shù)轉(zhuǎn)讓給美國(guó)的 Envirex 公司后得到的不斷的改進(jìn)及推廣應(yīng)用。奧貝爾氧化溝是橢圓型的，通常有三條同心曝氣渠道（也有兩條或更多條渠道） 。污水通過(guò)淹沒(méi)式進(jìn)水口從外溝進(jìn)入，順序流入下一條渠道，由內(nèi)溝道排出。奧貝爾氧化溝具有同時(shí)硝化、反硝化的特性，在氧化溝前面增加一座厭氧選擇池，便構(gòu)成了生物脫氮除磷系統(tǒng)。污水和回流污泥首先進(jìn)入?yún)捬踹x擇池，停留時(shí)間約 1 小東勝區(qū)罕臺(tái)鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報(bào)告中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院37時(shí)，在厭氧池中完成磷的釋放，并改善污泥的沉降性，然后混合液進(jìn)入氧化溝進(jìn)行硝化、反硝化，實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。奧貝爾氧化溝的缺點(diǎn)是池深較淺，一般為 左右，占地面積較大，因?yàn)槌匦蜑闄E圓型，對(duì)地塊的有效利用較差。奧貝爾氧化溝工藝技術(shù)成熟，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，脫氮效率較高，在國(guó)內(nèi)中、小污水處理廠中有廣泛的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。2）A 2/O 法目前在國(guó)內(nèi)外較為流行的 A2/O 工藝包括：常規(guī) A2/O 工藝、UCT 工藝、改良 UCT工藝，環(huán)溝型改良 A2/O 工藝等。（1）常規(guī) A2/O 工藝A2/O 工藝是一種典型的脫氮除磷工藝，其生物反應(yīng)池由 ANAEROBIC (厭氧)、ANOXIC (缺氧) 和 OXIC (好氧)三段組成，其典型工藝流程見(jiàn)圖 31。其特點(diǎn)是厭氧、缺氧、好氧三段功能明確，界線分明，可根據(jù)進(jìn)水條件和出水要求，人為的創(chuàng)造和控制三段的時(shí)空比例和運(yùn)轉(zhuǎn)條件，只要碳源充足（TKN/COD≤ 或 BOD/TKN≥4）便可根據(jù)需要達(dá)到比較高的脫氮率。常規(guī)生物脫氮除磷工藝呈厭氧（A）/缺氧（A）/好氧（O ）的布置形式。該布置在理論上基于這樣一種認(rèn)識(shí)，即：聚磷微生物有效釋磷水平的充分與否，對(duì)于提高系統(tǒng)的除磷能力具有極端重要的意義，厭氧區(qū)在前可以使聚磷微生物優(yōu)先獲得碳源并得以充分釋磷。出水混合液回流 100%進(jìn)水厭氧區(qū)（A）缺氧區(qū)（A）好氧區(qū)（O） 二沉池污泥外回流 100%圖 41 A2/O 工藝流程圖東勝區(qū)罕臺(tái)鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報(bào)告中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院38A2/O 工藝在系統(tǒng)上是簡(jiǎn)單的同步除磷脫氮工藝，總水力停留時(shí)間小于其它同類工藝，在厭氧（缺氧） 、好氧交替運(yùn)行的條件下可抑制絲狀菌繁殖，克服污泥膨脹，SVI值一般小于 100，有利于處理污水與污泥的分離，運(yùn)行中在厭氧和缺氧段內(nèi)只需輕緩攪拌，運(yùn)行費(fèi)用低，由于厭氧、缺氧和好氧三個(gè)區(qū)嚴(yán)格分開(kāi)，有利于不同微生物菌群的繁殖生長(zhǎng)，因此脫氮除磷效果非常好。目前，該法在國(guó)內(nèi)外使用較為廣泛。但常規(guī)A2/O 工藝也存在著以下缺點(diǎn)：（1）脫氮和除磷對(duì)外部環(huán)境條件的要求是相互矛盾的，脫氮要求有機(jī)負(fù)荷較低，污泥齡較長(zhǎng)，而除磷要求有機(jī)負(fù)荷較高，污泥齡較短，往往很難權(quán)衡；（2）由于厭氧區(qū)居前，回流污泥中的硝酸鹽對(duì)厭氧區(qū)產(chǎn)生不利影響；（3）由于缺氧區(qū)位于系統(tǒng)中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影響了系統(tǒng)的脫氮效果；（4）由于存在內(nèi)循環(huán)，常規(guī)工藝系統(tǒng)所排放的剩余污泥中實(shí)際至少有一少部分經(jīng)歷了完整的放磷、吸磷過(guò)程，其余則基本上未經(jīng)厭氧狀態(tài)而直接由缺氧區(qū)進(jìn)入好氧區(qū)，這對(duì)于系統(tǒng)除磷是不利的?？傮w來(lái)說(shuō)，對(duì)于碳源較豐富的情況，這種工藝運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠，除磷脫氮程度高，其出水水質(zhì)很好，在對(duì)出水氮磷要求嚴(yán)格時(shí)，多采用這種方法。（2）UCT 工藝在常規(guī) A2/O 工藝中，回流污泥中的硝酸氮會(huì)優(yōu)先奪取污水中容易生物降解的有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)反硝化，對(duì)除磷造成不利影響，因此如何降低脫氮對(duì)除磷的影響成為了一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。國(guó)外經(jīng)過(guò)研究和實(shí)踐，成功開(kāi)發(fā)了 UCT 工藝，提供了一個(gè)較好的解決辦法。UCT 工藝的流程見(jiàn)圖 32 所示，該工藝與 A2/O 工藝的區(qū)別在于，回流污泥首先進(jìn)入缺氧段，而缺氧段部分流出混合液再回至厭氧段。通過(guò)這樣的修正，可以避免因回流污泥中的 NO3N 回流至厭氧段，干擾磷的厭氧釋放，而降低磷的去除率?；亓魑勰鄮Щ氐?NO3N 將在缺氧段中被反硝化。當(dāng)入流污水的 BOD5/TKN 或 BOD5/TP 較低時(shí)，東勝區(qū)罕臺(tái)鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報(bào)告中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院39較適用 UCT 工藝，獲得這一效果的代價(jià)是增加從缺氧池出流液到厭氧池的回流，增加了電耗。缺氧內(nèi)回流出水混合液回流進(jìn)水厭氧區(qū)（A）缺氧區(qū)（A）好氧區(qū)（O） 二沉池污泥外回流圖 42 UCT 工藝流程圖（3）環(huán)溝型改良 A2/O 工藝環(huán)溝型改良 A2/O 脫氮除磷工藝流程見(jiàn)圖 33。該工藝是江蘇省太湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠除磷脫氮提標(biāo)改造技術(shù)攻關(guān)示范科研項(xiàng)目，對(duì)膜生物反應(yīng)器（MBR）和交替式生物處理池（UNITANK）工藝優(yōu)化運(yùn)行方面進(jìn)行深入探索，環(huán)溝型改良 A2/O 工藝在高效除磷脫氮機(jī)理和工藝研究方面取得創(chuàng)新成果，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。圖 43 環(huán)溝型改良 A2/O 工藝流程圖環(huán)溝型改良 A2/O 工藝采用環(huán)溝型的生物池，設(shè)缺氧段、厭氧段及好氧段，污水可通過(guò)厭