【正文】 產生的某些物質與消毒劑作用生成“三致”物質，對人群健康構成威脅。工業(yè)生產過程中排放的含氮、磷廢水，人類在生活過程中產生的廢水，農田里氮肥、磷肥隨雨水沖淋流入河道，使水體中含氮、磷量升高。水體中含氮、磷量升高所帶來的危害性主要表現在以下幾個方面：（1）磷是微生物生長所必須的元素。水體中含磷量的增加造成水體富營養(yǎng)化，其結果會使某些種類的藻惡性繁殖，當大量的這些藻類死亡時，會消耗水中大量溶解氧，從而引起水中魚類的大量死亡，水體質量變差。（2）在給水廠制水過程中因水體含氮量高而增加投藥量，增加了給水處理的成本。（3）一些還原態(tài)氮排入水體會因硝化作用而耗去水中大量的氧，造成水體黑臭。（4）水體游離態(tài)NH3 存在會對人和水生生物有毒害作用。常規(guī)活性污泥法能滿足BODCOD、SS的去除率，但對氮、磷的去除是有一定限度的，僅從剩余污泥中排除氮、磷，其去除率氮約10～20%，磷約12～19%，達不到出水要求，且本工程NH3N、TN、TP出水均達到一級A標準，因此設計在常規(guī)二級處理工藝的基礎上采用脫氮除磷污水處理工藝。 脫氮除磷基本原理國外從六十年代就開始系統(tǒng)的脫氮除磷的物化處理方法研究，結果認為物化法具有耗藥量大、污泥多、運行費用高等缺點，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進行物脫氮除磷。我國從八十年代開始研究生物脫氮除磷技術，在八十年代后期逐步實現工業(yè)化流程。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，污水中的含氮有機物轉化成氨氮，而后在好氧條件下，由硝化菌作用變成硝酸鹽氮，該階段稱為好氧硝化；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，使硝酸鹽氮變成氮氣逸出，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，反應能量從有機物獲取。在硝化和反硝化過程中，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，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行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可使反硝化作用順利進行。含氮有機物NH4+N NH3NNO3NN2氨化作用硝化作用反硝化作用生物脫氮系統(tǒng)中硝化與反硝化反應需要具備以下條件：(1)硝化階段：足夠的溶解氧，DO值在2mg/l以上，合適的溫度，最好20℃不能低于10℃，足夠長的污泥齡，合適的pH條件；(2)反硝化階段：硝酸鹽的存在，缺氧條件下，充足碳源，合適的pH條件。生物脫氮過程如上式所示。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，即所謂缺氧/好氧(A/O)系統(tǒng)。A/O系統(tǒng)設計中需要控制的幾個主要參數就是足夠的污泥齡和進水的碳氮比。傳統(tǒng)的脫氮理論認為，硝化反應是由自養(yǎng)型好氧微生物完成，而反硝化反應是在缺氧厭氧條件下完成的。近十年來，國內外大量科研人員對反硝化技術進行了深入的研究，取得了大量的成果，并提出了新的脫氮工藝，如同步硝化反硝化和短程硝化反硝化。同步硝化反硝化，即在同一環(huán)境下完成硝化反硝化過程。其微生物原理：由于氧擴散機理的限制，在微生物絮體內產生溶解氧梯度變化，微生物絮體外表面溶解氧較高，以好氧菌、硝化菌為主；微生物絮體內部氧傳遞受阻及外部氧的大量消耗，產生缺氧區(qū)或者厭氧區(qū)，反硝化菌占優(yōu)勢?？刂葡到y(tǒng)內溶解氧的變化，調整缺氧厭氧微環(huán)境及好氧微環(huán)境所占的比例，從而促進反硝化作用，達到同步硝化反硝化脫氮的目的。采用同步硝化反硝化脫氮還可以克服污水中堿度不足的現象，由于反硝化不斷產生堿度，補充了微生物對有機物和含氮化合物的降解引起水中pH 值下降的過程。目前，工程中應用較多的氧化溝、SBR等工藝均存在同步硝化反硝化，因此其脫氮效果較高。短程硝化反硝化技術，即厭氧氨氧化（ANAMMOX），是厭氧條件氨氮以亞硝酸氮作為電子受體，直接被氧化為氮氣的過程，其分解反應如下式：實現ANAMMOX作用的微生物已被成功地應用在實驗室流化床和SBR反應器中培養(yǎng)、富集，合成培養(yǎng)基氨氮與亞硝酸氮的混合物。ANAMMOX微生物增長率與產率非常低，但氮的轉換率卻與傳統(tǒng)的好氧硝化轉換率相當。目前，ANAMMOX反應僅在20℃以上具有較好的活性。ANAMMOX工藝無需有機碳源，比傳統(tǒng)的完全硝化反硝化節(jié)省25%的氧量，同時以亞硝酸氮為中心的反硝化較傳統(tǒng)反硝化可節(jié)省40%的有機碳源，是脫氮工藝發(fā)展的方向。生物除磷原理磷常以磷酸鹽(H2POHPO42和PO43)、聚磷酸鹽和有機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菌，在厭氧狀態(tài)釋放磷，在好氧狀態(tài)從外部攝取磷，并將其以聚合形態(tài)貯藏在體內，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)，達到從廢水中除磷的效果。生物除磷主要通過排出剩余污泥來完成的，因此剩余污泥多少將決定除磷效果，一般污泥齡短的系統(tǒng)產生的剩余污泥量較多，可以取得較高的除磷效果。污泥在除磷(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，在初始階段出現磷的有效釋放，隨著時間的延長，污水中的易降解有機物被耗完以后，雖然吸收和貯存有機物的過程基本上已經停止，但微生物為了維持基礎生命活動仍將不斷分解聚磷，并把分解產物(磷)釋放出來，雖然此時釋磷總量不斷提高，但單位釋磷菌所產生的吸磷能力隨無效釋放量的加大而降低。一般來說，污水污泥混合液經過2小時厭氧后，磷的釋放已甚微，在有效釋放過程中，磷的釋放量與有機物的轉化量之間存在著良好的相關性，在有效釋放過程中，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1mgP，~，厭氧時間加長，無效釋放逐漸增加，平均厭氧釋放1mgP，所產生的好氧吸磷能力將降至1mgP以下。因此，生物除磷并非厭氧時間越長越好，同時在運行管理中要避免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，會導致細胞結構和功能損壞，細胞內聚磷在酸性條件下被水解，從而導致磷的快速釋放。一般情況下，厭氧區(qū)的水力停留時間1~。化學除磷原理化學除磷主要是向污水中投加藥劑，使藥劑與水中溶解性磷酸鹽形成不溶性磷酸鹽沉淀物，然后通過固液分離將磷從污水中去除。固液分離可單獨進行，也可與初沉污泥或二沉污泥的排入相結合?；瘜W除磷的藥劑主要有鐵鹽、鋁鹽和石灰。以硫酸鋁和三氯化鐵、硫酸亞鐵混凝劑為例，金屬鹽與水中的磷酸鹽的反應可以表示如下：硫酸亞鐵混凝：3Fe2++2PO43=Fe3(PO4)2 ↓ 三氯化鐵混凝：主反應：FeCl3+PO43→ FePO4↓ +3Cl副反應： 2FeCl3+3Ca(HCO3)2 → 2Fe(OH)3 ↓ +3CaCl2+6CO2硫酸鋁混凝：主反應：AL2(SO4)3?14H2O+2PO43→ 2AlPO4+3SO42+14H2O 副反應：AL2(SO4)14H2O+6HCO3→ 2AL(OH)3↓+3SO42+6CO2 +14H2O 可見，鐵鹽和鋁鹽均能與磷酸根離子（PO43）作用生產難溶性的沉淀物，通過去除這些難溶性沉淀物去除水中的磷。按照德國規(guī)范ATVA131 的規(guī)定， 鋁。對特定的污水，金屬鹽投加量需通過試驗確定，進水TP 濃度和期望的除磷率不同，相應的投加量也不同?；瘜W除磷方法的產泥量將增加，除此以外，還要考慮附帶的其它沉淀物，因此，在實際應用按每kg 污泥或每kg 污泥來計算泥量。在初沉池投加化學藥劑，初沉池產泥量將增加50～100%，如設后續(xù)生物處理，則全廠污泥量增加60～70%；在二沉池投藥，活性污泥量增加35～45%， 全廠污泥量將增加10～25%。因此，化學藥劑的投加使沉淀污泥的產量增加、濃度降低、污泥體積增大，使污泥處理的難度增加。采用化學除磷時還應考慮污泥處理與處置的費用?；瘜W法除磷運轉控制靈活，可根據污水中磷的超標程度隨時調整鹽的投加量，效果穩(wěn)定，保證出水達標。 本工程采用生物脫氮除磷工藝的可行性污水生物處理是以污水中所含污染物作為營養(yǎng)源，利用微生物的代謝作用使污染物被降解，污水得以凈化。因此對污水成分的分析以及判斷污水能否采用生物脫氮除磷工藝處理是設計污水生物處理過程的前提。 BOD5/CODBOD5和COD是污水生物處理過程中常用的兩個水質指標，用BOD5/COD值評價污水的可生化性是廣泛采用的一種最為簡易的方法。一般情況，BOD5/COD值越大，說明污水可生物處理性越好。綜合國內外的研究成果。BOD5/COD～～可生化性好較好較難不宜本工程進水BOD5/COD＝，屬于較易生物降解范疇。但由于本工程污水中工業(yè)廢水所占的比例很大，且進水水質存在很大的不確定性。進水CODcr值較高，雖然進水水質確定的BOD5為180mg/L，CODcr為500mg/L，但是當污水CODcr達到500mg/L時，有時BOD5很難同時達到180mg/L，此時BOD5/，污水的可生化性較差?？紤]到進水水質存在此種不利情況，所以污水處理方案中在生化處理前增加水解工藝，以強化污水的可生化性。水解酸化工藝是在厭氧處理技術基礎上發(fā)展起來的一種工藝，即利用厭氧消化過程的水解、酸化階段，在較短的水力停留時間內，利用水解、產酸菌將水中難降解的大分子有機物轉化成小分子有機物，提高污水可生化性。同時，可以將污水中懸浮物吸附，一起沉淀，甚至還可以將部分懸浮物（SS）水解為溶解性的物質，降低污泥產量，并使污泥得到穩(wěn)定化處理，降低污泥處理難度和大幅度消減污泥量。BOD5/TN 該指標是鑒別能否采用生物脫氮的主要指標，由于反硝化菌是在分解有機物的過程中進行反硝化脫氮的，在不投加外來碳源條件下，污水中必須有足夠的有機物（碳源）， 才能保證反硝化的水力進行，一般認為，BOD5/TN～5， 即可認為污水有足夠的碳源供反硝化菌使用，本工程BOD5/TN 為3，屬于碳源缺乏的污水，應考慮外加碳源才能有效保證出水TN達標。BOD5/TP 該指標是鑒別能否采用生物除磷的主要指標，一般認為，較高的BOD5 負荷可以取得較好的除磷效果，進行生物除磷的低限是BOD5/TP＝20，有機基質不同對除磷也有影響。一般低分子易降解的有機物誘導磷釋放的能力較強，高分子難降解的有機物誘導磷釋放的能力較弱。而磷釋放得越充分，其攝取量也就越大，本工程BOD5/TP 為30，可以采用生物除磷工藝。由于7777鎮(zhèn)污水處理廠出水對磷的要求較高，受進水各種水質指標間的比值不恒定的影響，由于本工程TN較高，而脫氮只能采用生物脫氮，且進水碳源較少，因此工藝選擇時碳源應盡可能多的提供給反硝化脫氮單元，因此為有效控制污水處理廠出水中TP的量，本工程在生物處理基礎上須輔以化學除磷。 污水生物脫氮除磷工藝分析所有的生物脫氮除磷工藝都包含厭氧、缺氧、好氧三個不同過程的交替循環(huán)。按照構筑物的組成形式、運行性能以及運行操作方式的不同，又分為懸浮性活性污泥法和固著性生物膜法兩大類，應用于城市污水廠的懸浮性活性污泥法污水處理工藝主要有三個系列：(1)氧化溝系列(2)A/O系列，A/AO系列(3)序批式反應器(SBR)系列；應用于城市污水處理廠的固著性生物膜法工藝主要包括：(1)BAF生物濾池，(2)生物接觸氧化等。A/A/O工藝A/A/O工藝是一種典型的脫氮除磷工藝，其生物反應池由厭氧、缺氧和好氧三段組成。其特點是厭氧、缺氧、好氧三段功能明確、界線分明，可根據進水條件和出水要求，人為的創(chuàng)造和控制三段的時空比例和運轉條件，只要碳源充足(TKN/COD≤≥4)便可根據需要達到比較高的脫氮率。厭氧缺氧好氧二沉剩余污泥回流污泥進水混合液回流A/A/O工藝在系統(tǒng)上是簡單的同步除磷脫氮工藝，總水力停留時間小于其它同類工藝，在厭氧(缺氧)、好氧交替運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，運行中在厭氧和缺氧段內只需輕緩攪拌，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，因此脫氮除磷效果非常好。目前，該法在國內外使用較為廣泛。但傳統(tǒng)A/A/O工藝也存在著以下缺點：A、脫氮和除磷對外部環(huán)境條件的要求是相互矛盾的，脫氮要求有機負荷較低、污泥齡較長，而除磷要求有機負荷較高、污泥齡較短，往往很難平衡；B、由于厭氧區(qū)居前，回流污泥中的硝酸鹽會對厭氧區(qū)產生不利影響；C、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，會影響系統(tǒng)的脫氮效果；D、由于存在內循環(huán)，常規(guī)工藝系統(tǒng)所排放的剩余污泥中只有一部分經歷了完整的放磷、吸磷過程，其余則基本上未經厭氧狀態(tài)而直接由缺氧區(qū)進入好氧區(qū)，這對于系統(tǒng)除磷是不利的。為了彌補常規(guī)A/A/O工藝所存在的缺陷，解決常規(guī)A/A/O工藝因進水水質較淡和回流污泥中硝態(tài)氮對厭氧釋磷的影響，可采取分點進水、增設預選池和厭氧缺氧段倒置等優(yōu)化措施，于是產生了改良A/A/O和倒置A/A/O等改進型的污水生物處理工藝。（1）改良A/A/O工藝改良A/A/O工藝在厭氧池前增加預選池(又稱：預缺氧池、預脫氮池或預選擇池)，以降低回流污泥中硝酸鹽對厭氧釋磷的影響，并抑制絲狀菌生長，為了解決缺氧池反硝化碳源不足的問題，將污水分比例進入厭氧池和缺氧池。預缺氧好氧缺氧污泥回流剩余污泥混合液回流進水出水二沉厭氧10~25%Q90~75%Q改良A/A/O工藝相比于傳統(tǒng)A/A/O工藝，其主要改進措施有：A、回流污泥首先進入預缺氧區(qū)進行反硝化反應，去除其中的溶解氧及硝態(tài)氮，然后再進入厭氧區(qū)，這樣可以保證厭氧區(qū)的厭氧狀態(tài)，提高系統(tǒng)的生物除磷能力；B、回流污泥中硝態(tài)氮的反硝化是靠分配進水中的碳源（BOD5）進行反硝化，其反硝化速率遠遠高于依靠內源呼吸作用進行的反硝化，因此需要的反硝化停留時間較短，容積較??；C、因為預選池只有10~25%的原污水進入，所以預選池內的污泥負荷較低，因此改良A/A/O工藝可以很好地將生物除磷要求高負荷、生物脫氮要求低負荷有機地結合再一起；D、為了提高TN的去除效果，采用內回流措施，強化反硝化作用。但是改良A/A/O工藝也存在一些缺陷：A、污水分點進水的控制