【正文】 氮兩大類。物理化學(xué)脫氮主要是折點氯化法、選擇性離子交換法、空氣吹脫法等。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。而污水中的NO3—和NO2—量很少。生物除氮是通過硝化、反硝化過程實現(xiàn)。反硝化菌的生長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。因為硝化菌屬于自養(yǎng)菌，其生長率181。h，生物脫氮系統(tǒng)維持硝化的必要條件181。h，即系統(tǒng)必需維持在較低的污泥負(fù)荷條件下運行，使得污泥的泥齡大于維持硝化所需要的最小泥齡。216。常規(guī)二級處理工藝磷的去除率僅為12~19%，達(dá)不到本工程的要求。固液分離可以單獨進(jìn)行，也可以與除沉污泥和二沉污泥的排入相結(jié)合。前置沉淀的藥劑投加點是除池前，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。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)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。對特定的污水，金屬鹽投加量需通過試驗確定，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。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%。采用化學(xué)除磷時還應(yīng)考慮污泥處理與處置的費用。當(dāng)這些聚磷菌進(jìn)入好氧條件下時就講解體內(nèi)儲存的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。缺點是未了避免剩余污泥中的磷再次釋放，對污泥處理工藝的選擇有一定的限制。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。生物除磷工藝的前提是聚磷菌必需在厭氧條件下優(yōu)勢增長，而后進(jìn)入好氧階段才能增大磷的吸收量。；輔以化學(xué)除磷的話。因此，城市污水處理廠一般不推薦采用。我國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現(xiàn)工業(yè)化流程。216。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。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，硝化菌增長速度較緩慢，所以，要有足夠的污泥泥齡。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℃，足夠長的污泥泥齡，合適的PH條件。生物脫氮過程如圖5—1所示。 生物除磷原理 磷常以磷酸鹽（H2POHPO42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。有報道稱，當(dāng)泥齡為30d時，除磷率為40%，泥齡為17d時，除磷率為50%，而當(dāng)泥齡降至5d時，除磷率達(dá)到87%。無效釋放則不伴隨有機(jī)物的吸收和儲存，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。一般來說，污水污泥混合液經(jīng)過2小時厭氧后，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，~，厭氧時間加長，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。 污水生物脫氮除磷工藝類別所有生物除磷脫氮工藝都包含厭氧、缺氧、好氧三個不同過程的膠體循環(huán)。各個系列不斷地發(fā)展、改進(jìn)，形成了目前比較典型的工藝有：A/O工藝，改良A2/O工藝、UCT工藝、改良UCT工藝、CARROUSEL2000氧化溝工藝、雙溝式DE氧化溝工藝、三溝式T型氧化溝工藝、VIP工藝、倒置A2/O工藝、ORBAL氧化溝工藝、CAST工藝、SBR工藝、CASS工藝、MSBR工藝等。除了上面所提到的城市生活污水處理廠的三大系列污水處理工藝外，目前國外采用了一種全新的先進(jìn)工藝技術(shù)，深井曝氣的高效好氧處理法，處理工藝名稱稱作VT工藝，是加拿大諾曼公司在原有深井曝氣的基礎(chǔ)上研究改進(jìn)的一種全新的高效好氧活性污泥法水處理工藝。 氧化溝工藝系列目前在國內(nèi)外較為流行的氧化溝有：卡羅塞爾氧化溝、奧伯爾氧化溝、雙溝式氧化溝、三溝式氧化溝。過去由于其曝氣裝置動力小，使池深及充氧能力收到限制，導(dǎo)致占地面積大，土建費用高，使其推廣及運用收到影響。216。該工藝在曝氣渠道端部裝有低速表面曝氣機(jī)。表曝機(jī)把水推向曝氣區(qū)，水流連續(xù)經(jīng)過幾個曝氣去后經(jīng)堰口排出。最近DHV公司又開發(fā)了卡羅塞爾2000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，改變了原調(diào)節(jié)性差，除磷脫氮效果低的缺點，但水力設(shè)計更為復(fù)雜。也有將卡魯賽爾氧化溝池深設(shè)計為6m或更深的情況，但需采用潛水推流器提供額外動力。 DE型氧化溝和T型氧化溝 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發(fā)的。雙溝式氧化溝是由兩個容積相同，交替進(jìn)行的曝氣溝組成。三溝式氧化溝集曝氣沉淀于一體，工藝更為簡單。由于這兩種氧化溝采用轉(zhuǎn)刷曝氣，池深較淺，占地面積大。216。奧伯爾氧化溝是橢圓形的，通常有三條同心曝氣渠道（也有兩條或更多條渠道）。奧伯爾氧化溝具有同時硝化、反硝化的特性，在氧化溝前面增加一座厭氧選擇池，便構(gòu)成了生物除磷脫氮系統(tǒng)。奧伯爾氧化溝的缺點是池深較淺，占地面積交大，因為池形為橢圓形，對土地的有效利用率較差。 A2/O工藝系列216。常規(guī)生物脫氮除磷工藝呈厭氧（A1）/缺氧(A2)/好氧(O)的布置型式。常規(guī)A2/O工藝存在以下三個缺點：（1）由于厭氧區(qū)居前，回流污泥中的硝酸鹽對厭氧區(qū)產(chǎn)生不利影響；（2）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位置，因而影響了系統(tǒng)的脫氮效果；（3）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際只有一少部分經(jīng)歷了完整的放磷、吸磷過程，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)，這對于系統(tǒng)除磷是不利的。 改良A2/O工藝為了解決A2/O工藝的第一個缺點，即由于厭氧區(qū)居前，回流污泥中的硝酸鹽對厭氧區(qū)產(chǎn)生不利影響，改良A2/O工藝在厭氧池之前增設(shè)缺氧調(diào)節(jié)池，改良A2/O工藝流程如流程圖5—3所示，來自二沉池的回流污泥和10%左右的進(jìn)水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，停留時間為20~30min，微生物利用約10%進(jìn)水中有機(jī)物去除回流硝態(tài)氮，消除硝態(tài)氮對厭氧池的不利影響，從而保證厭氧池的穩(wěn)定性，保證除磷效果。生產(chǎn)性試驗結(jié)果表明，該工藝的處理效果與改良的UCT相同甚至優(yōu)于改良UCT，并節(jié)省一個回流系統(tǒng)。 90% 混合液回流出水二沉池好氧池缺氧池厭氧池10%調(diào)節(jié)池進(jìn)水 活性污泥回流 圖5—3 改良A2/O工藝流程圖216。通過這樣的修正，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。當(dāng)入流污水的BOD5/TKN或BOD5/TP較低時，較適用UCT工藝。 MUCT工藝MUCT工藝的流程如圖5—5所示。因而，MUCT是UCT的改良工藝。MUCT工藝缺點主要有：（1） MUCT工藝比傳統(tǒng)A2/O工藝多了一級污泥回流，因此系統(tǒng)的復(fù)雜程度和自控要求有所提高，耗能有所增加。（3） 與A2/O工藝類似，剩余污泥只有一部分經(jīng)歷了完整的放磷、吸磷過程，部分直接經(jīng)缺氧、好氧后沉淀。 混合液回流 混合液回流缺氧池1厭氧池出水二沉池好氧池缺氧池2進(jìn)水 活性污泥回流 圖5—5 MUCT工藝流程圖216。為避免傳統(tǒng)A2/O工藝回流硝酸鹽對厭氧池放磷的影響，通過吸收改良A2/O工藝優(yōu)點，將缺氧池置于厭氧池前面，來自二沉池的回流污泥和30~50%的進(jìn)水，50~150%的混合液回流均進(jìn)入缺氧段，停留時間為1~3h。由于污泥回流至缺氧段，缺氧段污泥濃度較好氧段高出50%。再根據(jù)不同進(jìn)水水質(zhì)，不同季節(jié)情況下，生物脫氮和生物除磷所需碳源的變化，調(diào)節(jié)分配至缺氧段和厭氧段的進(jìn)水比例，反硝化作用能夠得到有效保證，系統(tǒng)中的除磷效果也有保證。缺氧段、厭氧段設(shè)置水下攪拌器，好氧段設(shè)微孔曝氣系統(tǒng)。 SBR工藝系列216。MSBR是連續(xù)進(jìn)水、聯(lián)系出水的反應(yīng)器，其實質(zhì)是A2/O系統(tǒng)后接SBR，因此具有A2/O的生物除磷脫氮功能和SBR的一體化、流程簡潔、控制靈活等優(yōu)點。SBR池 進(jìn)水 混合液回流好氧池污泥濃縮厭氧缺氧缺氧 SBR反應(yīng)池 出水 圖5—7 MSBR工藝流程圖現(xiàn)將MSBR系統(tǒng)的與運行原理簡介如下：污水進(jìn)入?yún)捬醭兀亓骰钚晕勰嘣谶@里進(jìn)行充分放磷，然后污水進(jìn)入缺氧池進(jìn)行反硝化。回流污泥首先進(jìn)入濃縮區(qū)進(jìn)行濃縮，上清液直接進(jìn)入好氧池，而濃縮污泥則進(jìn)入缺氧池，一方面可以進(jìn)行反硝化，另一方面為先消耗掉回流濃縮污泥中的溶解氧和硝酸鹽，為隨后的厭氧放磷提供更為有力的條件。采用MSBR工藝時需要注意以下幾個問題：1　 設(shè)備的利用率低，這是SBR系列工藝的通病，MSBR工藝雖然經(jīng)多次改進(jìn)，設(shè)備的利用率仍僅有74%。3　 MSBR工藝中的污泥濃縮池，工藝計算中要求在30分鐘內(nèi)將污泥濃度提高近3倍（），由于濃縮池底部布置欠妥，污泥堆積無法避免，因此池內(nèi)MLSS濃度無法平衡。5　 MSBR工藝各池傳動機(jī)械設(shè)備多，相互之間回流泵多，對控制系統(tǒng)依賴性大，如果自控系統(tǒng)中某一部分出故障時，將導(dǎo)致全廠運行困難。 CASS工藝CASS工藝是于1968年由澳大利亞開發(fā)的一種間歇運行的循環(huán)式活性污泥法，是SBR工藝的一種變型。目前，在全世界已建成投產(chǎn)了300多座CASS工藝污水處理廠。1988年，在計算機(jī)技術(shù)的支持下，使該工藝進(jìn)一步得到發(fā)展和推廣，成為目前計算機(jī)控制系統(tǒng)非常先進(jìn)的生物脫氮除磷工藝。污水連續(xù)不斷地進(jìn)入選擇區(qū)，微生物通過酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理，迅速吸附污水中約85%左右的可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個高負(fù)荷的基質(zhì)快速增長過程，對進(jìn)水水質(zhì)、水量、PH值和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，污水再通過隔墻底部的連接口進(jìn)入主反應(yīng)池，經(jīng)歷一個較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過程，并完成泥水分離。從進(jìn)水至出水結(jié)束作為一個周期，每一過程均按所需的設(shè)定時間進(jìn)行切換操作，其每一個周期的循環(huán)操作過程如下：1　 充水/曝氣 在曝氣時同時充水，充水/曝氣時間一般占每一循環(huán)周期的50%，如采用4小時循環(huán)周期，則充水/曝氣為2小時。~，沉淀后可達(dá)到10g/L。4　 閑置在實際運行中，撇水所需時間小于理論時間，在撇水器返回初始位置三分鐘后即開始為閑置階段，此階段可充水。為防止進(jìn)水對沉淀的干擾和出水水質(zhì)的影響，一般在沉淀和撇水時須停止進(jìn)水和曝氣，在設(shè)有四個CSAA池子的系統(tǒng)中，通過選擇各個池子的循環(huán)過程可以產(chǎn)生連續(xù)的近出水。 VT深井曝氣工藝系列216。 它采用的是一個潛置在水下的深井反應(yīng)器，VT技術(shù)與其它深井反應(yīng)器技術(shù)最主要不同之處是其反應(yīng)器經(jīng)重新設(shè)計， 將三個分離的處理區(qū)塊合在一起，從而顯著的減少占地面積、投資成本，節(jié)省能耗、運行費用也大大降低。 反應(yīng)器安裝 VT反應(yīng)器采用傳統(tǒng)的鉆挖工程施工技術(shù)，即可安裝VT反應(yīng)器，通常是75米到110米深，所占面積僅為傳統(tǒng)的曝氣池占地面積的一個零頭，耗氣量僅為傳統(tǒng)耗氣量的10%。 VT工藝流程圖，圖5—8 圖5—8 VT工藝反應(yīng)流程圖216。2　 這個循環(huán)簡歷并穩(wěn)定后，將空氣進(jìn)入點移到混合區(qū)的下部，將待處理的污水則通過進(jìn)流管進(jìn)入反應(yīng)器中并進(jìn)行循環(huán)，其進(jìn)流管在進(jìn)氣口的上方。一級處理區(qū)內(nèi)反應(yīng)速率很高，大部分有機(jī)物在此得到氧化分解。去掉這些微生物呼吸作用產(chǎn)生的氣體，對于防止這些廢氣重新進(jìn)入系統(tǒng)而影響空氣動力學(xué)效率是非常必要的。同時，該區(qū)域的飽和溶解氧也有利于促進(jìn)后續(xù)氣浮澄清池中的固液分