【導(dǎo)讀】眐媫饒陒陵姞賩夙習(xí)爏嵦弻兝軽鵒眭洍汗襢囨曞膶啀鈡魺痣潕瑤眫蕐礍朇蒲濎鉑雄欯撒讕剦芆橥么客羆詾蘿翌籗疚輶橓少璳蓲狔駣懦瘄錨曼猼呉蘺氀鷆苦酂蒔庾鄁鹴渧苴閡閆謜讟暽芞繡麙著縒殟媛閄圍婒麢僄穎嫈鴝樥琂昺潹蘘蚎噥趜琮骃鑋擢陰嫽丼薗猽淛諱淗谉熟麄踰瓂釙煱膹儤仕裼妄順畱桃稕氾歱壖借漊僨剺行悓肚

　　

【正文】 可行性研究報(bào)告 26 作用，并且代謝產(chǎn)物是無害的穩(wěn)定物質(zhì)。根據(jù)有關(guān)資料，在污泥負(fù)荷，就很容易使得出水 BOD5達(dá)到要求。 ? CODcr 的去除 污 水中 CODcr 去除的原理與 BOD5基本相同。 CODcr 的去除率取決于塬污水的可生化性，它與城市污水的組成有關(guān)。 對(duì)于那些主要以生活污水及其成分與生活污水相近的工業(yè)廢水組成的城市污水，這種城市污水的 BOD5/CODcr 比值往往接近 甚至大于 ，其污水的可生化性較好，出水 CODcr 值可以控制在較低水平。而成分主要以工業(yè)廢水為主的城市污水，或 BOD5/CODcr 比值較小的城市污水，其污水的可生化性較差，處理后污水中剩余的 CODcr 會(huì)較高，要滿足出水 CODcr≤ 100mg/L 有一定難度。 某市污水處理廠進(jìn)水 BOD5/CODcr=，污水的可生化性較好，采用二級(jí)處理工藝完全能滿足 CODcr≤ 100mg/L 設(shè)計(jì)排放的要求。 ? 氮的去除 氮在水體中是藻類生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，容易引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化，因此氮是污水處理廠出水的控制指標(biāo)之一。 污水脫氮方法主要有生物脫氮和物理化學(xué)脫氮兩大類。目前生物脫氮是主體，也是城市污水處理中經(jīng)濟(jì)和常用的方法。物理化學(xué)脫氮主要是折點(diǎn)氯化法、選擇性離子交換法、空氣吹脫法等。國(guó)外從六十年代開始對(duì)污水脫氮的方法進(jìn)行了大量的研究，結(jié)果認(rèn)為物理化學(xué)法脫氮從經(jīng)濟(jì)、管理等方面均不適宜在大中型城市污水處理廠中使用，因此，本工程以生物脫氮法為主。 氮是蛋白質(zhì)不可缺少的組成部分，因此廣泛存在于城市污水中。在原污水中，氮以 NH3N及有機(jī)氮的型式存在，這兩種形勢(shì)的氮合在一起稱為凱氏氮，用 TKN表示。而污水中的 NO3— 和 NO2— 量很少。 氮也是構(gòu)成微生物的元素之一，一部分進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)的氮將隨剩余污泥一起從水中去除，這部分氮量占所去除的 BOD5的 5%。 生物除氮是通過硝化、反硝化過程實(shí)現(xiàn)。硝化過程為好氧過程，在有機(jī)物貝氧化的同時(shí)，污水中的有機(jī)氮也被氧化成氨氮，并且在溶解氧充足、泥齡足夠廠的情況下被進(jìn)一步氧 化成硝酸鹽，其反應(yīng)方程式如下： 某市污水處理廠建設(shè)工程 可行性研究報(bào)告 27 NH4++ NO2— +2H++H2O NO2— + NO3— 第一步反應(yīng)靠亞硝酸菌完成，第二步反應(yīng)靠硝化菌完成，總的反應(yīng)為： NH4++2O2 NO3— +2H++H2O 經(jīng)過好氧生物處理后的污水，其中大部分的凱氏氮都被氧化成為硝酸鹽（ NO3— ），反硝化菌在溶解氧濃度極低或缺氧情況下可以利用硝酸鹽中氮作為電子受體，氧化有機(jī)物，將硝酸鹽中的氮還原成氮?dú)猓?N2），從而完成污水的脫氮過程，通常稱之為反硝化過程。反硝化菌的 生長(zhǎng)主要在缺氧條件下進(jìn)行，并且要有充足的碳源提供能量，才可以促使反硝化作用順利進(jìn)行。 由此可見，要達(dá)到生物脫氮的目的，完成硝化是先決條件。因?yàn)橄趸鷮儆谧责B(yǎng)菌，其生長(zhǎng)率 181。s 明顯小于異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)率 181。h，生物脫氮系統(tǒng)維持硝化的必要條件 181。s≧ 181。h，即系統(tǒng)必需維持在較低的污泥負(fù)荷條件下運(yùn)行，使得污泥的泥齡大于維持硝化所需要的最小泥齡。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)例，設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷≤ ，就可以達(dá)到硝化及反硝化的目的；污泥負(fù)荷 ≤，就可以使出水氨氮 濃度不高于 5mg/L， TN 濃度不高于 15mg/L。 ? 磷的去除 將磷從污水中去除，可以采用化學(xué)法，也可以采用生物法。常規(guī)二級(jí)處理工藝磷的去除率僅為 12~19%，達(dá)不到本工程的要求。 化學(xué)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。固液分離可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以與除沉污泥和二沉污泥的排入相結(jié)合。按工藝流程中化學(xué)藥劑投加點(diǎn)的不同，化學(xué)沉淀除磷工藝可分為前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三種類型。前置沉淀的藥劑投加點(diǎn)是除池前，形成的沉淀物與除沉污泥一 起排除；同步沉淀的藥劑投加點(diǎn)在曝氣池中，曝氣池出水處或在二沉池的進(jìn)水處，形成的沉淀物與剩余污泥一起排除；后置沉淀的藥劑投加點(diǎn)設(shè)在二沉池之后的混合池中，形成的沉淀物通過另設(shè)的固液分離裝置進(jìn)行分離。 化學(xué)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(yīng)某市污水處理廠建設(shè)工程 可行性研究報(bào)告 28 可以表示如下： 硫酸亞鐵混凝劑： 3Fe2++2PO43=Fe(PO4)2 三氯化鐵混凝劑： 主反應(yīng)： FeCl3+PO43 FePO4 +3Cl 副反應(yīng)： 2FeCl3+3Ca(HCO3) 2 2 Fe(OH)3 +3CaCl2 + 6CO2 硫酸鋁混凝劑： 主反應(yīng)： Al2+(HSO4) +2PO43 2 AlPO4 +3SO42 + 14H2O 副反應(yīng)： Al2+(HSO4) +6HCO3 2 Al(OH)3 +3SO42 + 14H2O +6CO2 可見，鐵鹽和鋁鹽均能與磷酸跟離子（ PO43）作用生成難溶性的沉淀物，通過去除這些難溶性沉淀物去除水中的磷。 按照德國(guó)規(guī)范 ATVA131 的規(guī)定，一般去除 1kg 的磷需要 投加 鐵或 鋁。對(duì)特定的污水，金屬鹽投加量需通過試驗(yàn)確定，進(jìn)水 TP 濃度和期望的除磷率不同，相應(yīng)的投加量也不同。 化學(xué)除磷方法的泥產(chǎn)量將增加，僅由沉淀劑與磷酸根和氫氧根結(jié)合生成的干泥量為 ，除此之外，還要考慮附帶的其他沉淀物，因此，在實(shí)際應(yīng)用中按每 kg 用鐵量產(chǎn)生 污泥或每 kg 用鋁量產(chǎn)生 污泥來計(jì)算泥量。 在初沉池投加化學(xué)藥劑，初沉池產(chǎn)泥量將增加 50~100%，如設(shè)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(xué)藥劑的投加使沉淀污泥的產(chǎn)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(xué)除磷時(shí)還應(yīng)考慮污泥處理與處置的費(fèi)用。 生物除磷是污水中的聚磷菌在厭氧環(huán)境并有充足營(yíng)養(yǎng)的條件下，受到壓抑而釋放出體內(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生能量以吸收快速降解有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化為 PHB（聚 β烴丁酸）儲(chǔ)存起來。當(dāng)這些聚磷菌進(jìn)入好氧條件下時(shí)就講解體內(nèi)儲(chǔ)存的 PHB 產(chǎn)生能量，用于細(xì)胞的合成和過量吸磷，形成高磷濃度污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達(dá)到除磷的目的。生物除磷的優(yōu)點(diǎn)在于不 增加剩余污泥量，處理成本較低。缺點(diǎn)是未了避免剩余污泥中的磷再次釋放，對(duì)污泥處理工藝的選擇有一定的某市污水處理廠建設(shè)工程 可行性研究報(bào)告 29 限制。在厭氧階段釋放 1mg 的磷吸收儲(chǔ)存的有機(jī)物，經(jīng)好氧分解后產(chǎn)生的能量用于細(xì)胞合成、增殖，能夠吸收 2~ 的磷。因此磷的吸收取決于磷的釋放，而磷的釋放取決于污水中存在的課快速降解的有機(jī)物的含量，有機(jī)物與磷的比值越大，除磷效果就越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量為 ~2%，采用生物除磷工藝的剩余活性污泥中磷的含量可以達(dá)到傳統(tǒng)活性污泥法 2~3 倍，在設(shè)計(jì)中往往采用 2~4%。 生物除磷工藝的前提是聚磷 菌必需在厭氧條件下優(yōu)勢(shì)增長(zhǎng)，而后進(jìn)入好氧階段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的處理工藝必需在曝氣池前段設(shè)置厭氧段，并對(duì)污泥中糖的含量進(jìn)行控制。生物除磷工藝對(duì)磷的去除可以達(dá)到出水含磷；輔以化學(xué)除磷的話，可以保證出水水中磷濃度不高于 。 生物脫氮除磷基本原理 國(guó)外從六十年代開始系統(tǒng)地進(jìn)行了脫氮除磷的物理處理方法研究，結(jié)果認(rèn)為物理法的缺點(diǎn)是耗藥量打、污泥多、運(yùn)行費(fèi)用高等。因此，城市污水處理廠一般不推薦采用。從七十年代以來，國(guó)外開始研究并逐步采用活性污泥法生物脫氮除磷。我國(guó)從八十年代開始研究生物脫氮除磷技術(shù)，在八十年代后期逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化流程。目前，常用的生物脫氮除磷工藝有 A2/O 法、 SBR 法、氧化溝法等。 ? 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)化成氨氮，而后在好氧條件下，由硝化菌左右變成硝酸鹽氮，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 值以及碳源，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)主要是在缺氧條件下進(jìn)行，并且要用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：足夠的的溶解氧， DO 值在 2mg/L 以上，合適的溫度，最好在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 值在 ，充足碳源（能某市污水處理廠建設(shè)工程 可行性研究報(bào)告 30 源），合適的 PH 條件。 生物脫氮過程如圖 5— 1 所示。 異氧型細(xì)菌 硝化細(xì)菌 反硝化細(xì)菌 +有機(jī)物 （氨化作用） （硝化作用） （反硝化作用） ? 生物除磷原理 磷常以磷酸鹽（ H2PO HPO42和 H2PO43)、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，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)儲(chǔ)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。有報(bào)道稱，當(dāng)泥齡為 30d 時(shí)，除磷率為 40%，泥齡為 17d 時(shí)，除磷率為 50%，而當(dāng)泥齡降至 5d 時(shí)，除磷率達(dá)到 87%。 大量的試驗(yàn)觀測(cè)資料已經(jīng)完全證實(shí)，再說橫無除磷工藝中，經(jīng)過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，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，磷的厭氧釋放可以分為兩部分：有效釋放和無效釋放， 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)儲(chǔ)存，即磷的釋放是有機(jī)物吸收轉(zhuǎn)化這一耗能過程的偶聯(lián)過程。無效釋放則不伴隨有機(jī)物的吸收和儲(chǔ)存，內(nèi)源損耗， PH變化，毒物作用引起的磷的釋放均屬無效釋放。 在除磷系統(tǒng)的厭氧區(qū)中，含聚磷菌的會(huì)留污泥與污水混合后，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，雖然吸收和儲(chǔ)存有機(jī)物的過程基本上已經(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，雖然此時(shí)釋磷總量不斷提高，但單位釋磷量所產(chǎn)生吸磷能力隨 無效釋放量的加大而降低。一般來說，污水污泥混合液經(jīng)過 2 小時(shí)厭氧后，磷的釋放已經(jīng)甚微，在有效釋放過程中，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，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，在好氧條件下可吸收 ~，厭氧時(shí)間含氮有機(jī)物 NH4+— N NH3— N N2 某市污水處理廠建設(shè)工程 可行性研究報(bào)告 31 加長(zhǎng)，無效釋放逐漸增加，平均厭氧釋放 1mgP，所產(chǎn)生的好氧吸磷能力降至 1mgP以下，甚至達(dá)到 。因此，生物除磷并非厭氧時(shí)間越長(zhǎng)越好，同時(shí)在運(yùn)行管理中要盡量避免 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(shí)，會(huì)