【正文】 和常用的方法。物理化學脫氮主要是折點氯化法、選擇性離子交換法、空氣吹脫法等。國外從六十年代開始對污水脫氮的方法進行了大量的研究，結(jié)果認為物理化學法脫氮從經(jīng)濟、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及有機氮的型式存在，這兩種形勢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入細胞體內(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、反硝化過程實現(xiàn)。硝化過程為好氧過程，在有機物貝氧化的同時，污水中的有機氮也被氧化成氨氮，并且在溶解氧充足、泥齡足夠廠的情況下被進一步氧化成硝酸鹽，其反應方程式如下：NH4++ NO2—+2H++H2ONO2—+ NO3—第一步反應靠亞硝酸菌完成，第二步反應靠硝化菌完成，總的反應為：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，氧化有機物，將硝酸鹽中的氮還原成氮氣（N2），從而完成污水的脫氮過程，通常稱之為反硝化過程。反硝化菌的生長主要在缺氧條件下進行，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行。由此可見，要達到生物脫氮的目的，完成硝化是先決條件。因為硝化菌屬于自養(yǎng)菌，其生長率181。s明顯小于異養(yǎng)菌的生長率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。根據(jù)大量的實驗數(shù)據(jù)和運轉(zhuǎn)實例，設計污泥負荷≤，就可以達到硝化及反硝化的目的；污泥負荷≤，就可以使出水氨氮濃度不高于5mg/L，TN濃度不高于15mg/L。216。 磷的去除將磷從污水中去除，可以采用化學法，也可以采用生物法。常規(guī)二級處理工藝磷的去除率僅為12~19%，達不到本工程的要求。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。固液分離可以單獨進行，也可以與除沉污泥和二沉污泥的排入相結(jié)合。按工藝流程中化學藥劑投加點的不同，化學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在二沉池之后的混合池中，形成的沉淀物通過另設的固液分離裝置進行分離?；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：硫酸亞鐵混凝劑：3Fe2++2PO43=Fe(PO4)2三氯化鐵混凝劑：主反應：FeCl3+PO43 FePO4 +3Cl副反應：2FeCl3+3Ca(HCO3) 2 2 Fe(OH)3 +3CaCl2 + 6CO2硫酸鋁混凝劑：主反應：Al2+(HSO4) +2PO43 2 AlPO4 +3SO42 + 14H2O副反應：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。按照德國規(guī)范ATVA131的規(guī)定。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除磷方法的泥產(chǎn)量將增加，除此之外，還要考慮附帶的其他沉淀物，因此。在初沉池投加化學藥劑，初沉池產(chǎn)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(chǎn)量增加、濃度降低、污泥體積增大，使污泥處理的難度增加。采用化學除磷時還應考慮污泥處理與處置的費用。生物除磷是污水中的聚磷菌在厭氧環(huán)境并有充足營養(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物，并轉(zhuǎn)化為PHB（聚β烴丁酸）儲存起來。當這些聚磷菌進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)，從而達到除磷的目的。生物除磷的優(yōu)點在于不增加剩余污泥量，處理成本較低。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。在厭氧階段釋放1mg的磷吸收儲存的有機物，經(jīng)好氧分解后產(chǎn)生的能量用于細胞合成、增殖，能夠吸收2~。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物的含量，有機物與磷的比值越大，除磷效果就越好。一般的活性污泥法，~2%，采用生物除磷工藝的剩余活性污泥中磷的含量可以達到傳統(tǒng)活性污泥法2~3倍，在設計中往往采用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)勢增長，而后進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置厭氧段，并對污泥中糖的含量進行控制。；輔以化學除磷的話。 生物脫氮除磷基本原理 國外從六十年代開始系統(tǒng)地進行了脫氮除磷的物理處理方法研究，結(jié)果認為物理法的缺點是耗藥量打、污泥多、運行費用高等。因此，城市污水處理廠一般不推薦采用。從七十年代以來，國外開始研究并逐步采用活性污泥法生物脫氮除磷。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(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。216。 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(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是在缺氧條件下進行，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行。由此可見，生物脫氮系統(tǒng)中硝化與反硝化反應需要具備如下條件：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。反硝化階段：硝酸鹽的存在，充足碳源（能源），合適的PH條件。生物脫氮過程如圖5—1所示。N2NH3—NNH4+—N含氮有機物 異氧型細菌 硝化細菌 反硝化細菌+有機物 （氨化作用） （硝化作用） （反硝化作用）216。 生物除磷原理 磷常以磷酸鹽（H2POHPO42和H2PO43)、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，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。有報道稱，當泥齡為30d時，除磷率為40%，泥齡為17d時，除磷率為50%，而當泥齡降至5d時，除磷率達到87%。大量的試驗觀測資料已經(jīng)完全證實，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，有機物被吸收到細胞內(nèi)，并在細胞內(nèi)儲存，即磷的釋放是有機物吸收轉(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。在除磷系統(tǒng)的厭氧區(qū)中，含聚磷菌的會留污泥與污水混合后，在初始階段出現(xiàn)磷的有效釋放，隨著時間的延長，污水中的易降解有機物被耗完以后，雖然吸收和儲存有機物的過程基本上已經(jīng)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(chǎn)物（磷）釋放出來，雖然此時釋磷總量不斷提高，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，磷的釋放量與有機物的轉(zhuǎn)化量之間存在著良好的相關性，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。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，會導致細胞結(jié)構(gòu)和功能損壞，細胞內(nèi)聚磷在在酸性條件下被水解，從而導致磷的快速釋放。 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)。按照構(gòu)筑物的組成形式、運行性能以及運行操作方式的不同，又分為懸浮型活性污泥法和固著型生物膜法兩大類，應用于城市污水廠的懸浮型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）A2/O系列；(3)序批式反應器（SBR）系列。各個系列不斷地發(fā)展、改進，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。應用于城市污水處理廠的固著型生物膜法工藝主要包括：（1）BAF生物濾池；（2）BIOFOR生物濾池。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工藝技術，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上研究改進的一種全新的高效好氧活性污泥法水處理工藝。該工藝以其處理效果好、占地面積小、維修及與運行費用低以及環(huán)保等優(yōu)勢已經(jīng)在西方國家大量采用，并取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。 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。氧化溝是活性污泥法的一種改進型，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的循環(huán)流動，因此氧化溝又名“連續(xù)循環(huán)曝氣法”。過去由于其曝氣裝置動力小，使池深及充氧能力收到限制，導致占地面積大，土建費用高，使其推廣及運用收到影響。近十年來由于曝氣裝置的不斷改進、完善及池型的合理設計，彌補了氧化溝過去的缺點。216。 卡羅塞爾氧化溝 卡羅塞爾氧化溝是荷蘭DHV公司開發(fā)的。該工藝在曝氣渠道端部裝有低速表面曝氣機。在曝氣渠內(nèi)用隔板分格，構(gòu)成連續(xù)渠道。表曝機把水推向曝氣區(qū)，水流連續(xù)經(jīng)過幾個曝氣去后經(jīng)堰口排出。為了保證溝中流速，曝氣渠的幾何尺寸和表曝機的設計是至關重要的，DHV公司往往要通過水力模型才能確定工程設計。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，但水力設計更為復雜?？斮悹栄趸瘻系娜秉c是池深較淺，占地面積大，土建費用高。也有將卡魯賽爾氧化溝池深設計為6m或更深的情況，但需采用潛水推流器提供額外動力。216。 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。DE型氧化溝為雙溝組成，氧化溝與二沉池分建，有獨立的污泥回流系統(tǒng)，DE型氧化溝可按除磷脫氮（或脫氮）等多種工藝進行。雙溝式氧化溝是由兩個容積相同，交替進行的曝氣溝組成。溝內(nèi)設有轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器，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)刷和水下攪拌器的運行狀態(tài)，因此必需通過計算機控制操作，對自控要求較高。三溝式氧化溝集曝氣沉淀于一體，工藝更為簡單。三溝膠體進水，兩外溝交替出水，兩外溝分別作為曝氣或沉淀交替運行，不需設二沉池和回流污泥設備，同DE型氧化溝相同，需要的自動化程度高。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進行，明顯的缺點是設備利用率低，三溝式的設備利用率只有58%，設備配置多，使一次性設備投資大。216。 奧伯爾氧化溝奧伯爾氧化溝是氧化溝類型中的重要形式，此法起初是由南非的修斯曼構(gòu)想，南非國家水研究所研究和發(fā)展的，該技術轉(zhuǎn)讓給美國的Envirex公司后得到的不斷的改進及推廣應用。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）。污水通過淹沒式進水口從外溝進入，順序流入下一條渠道，由內(nèi)溝道排出。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)。污水和回流污泥首先進入?yún)捬踹x擇池，停留時間約1小時，在厭氧池中完成磷的釋放，并改善污泥的沉降性，然后混合液進入氧化溝內(nèi)進行硝化、反硝化，實現(xiàn)除磷脫氮。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。綜上所述，氧化溝具有池深淺，占地面積大的缺點；又因采用表面曝氣，具有充氧效率較低的缺點。 A2/O工藝系列216。 傳統(tǒng)A2/O工藝A2/O工藝是一種典型的除磷脫氮工藝，其生物反應池由ANAEROBIC（厭氧）、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三段組成，其典型工藝流程見圖5—2，其特點是厭氧、缺氧和好氧三段功能明確，界限分明，可根據(jù)進水條件和出水要求，人為地創(chuàng)造和控制三段的時空比例和運轉(zhuǎn)條件，只要碳源充足（TKN/COD≤≧4），便可根據(jù)需要達到表較高脫氮率。常規(guī)生物脫氮除磷