第三章城市污水處理典型工藝流程

1、第三章 城市污水處理典型工藝流程第一節(jié) 傳統(tǒng)活性污泥工藝一、工藝原理向生活污水中不斷地注入空氣，維持水中有足夠的溶解氧，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，污水即生成一種絮凝體。這種絮凝體是由大量繁殖的微生物構(gòu)成的，易于沉淀分離，使污水得到澄清，這就是“活性污泥”。活性污泥法就是以懸浮生長(zhǎng)在水中的活性污泥為主題，在微生物生長(zhǎng)有利的環(huán)境條件下和污水充分接觸，使污水凈化的一種方法。它的主要構(gòu)筑物是曝氣池和二次沉淀池?；钚晕勰喾P(guān)鍵在于要使曝氣池保持高的反應(yīng)速率，讓曝氣池中的活性污泥處于良好的狀態(tài)，同時(shí)要使曝氣池內(nèi)保持足夠高的活性污泥微生物濃度。為此，沉淀后的活性污泥又回流至曝氣池前端，使之與進(jìn)入曝氣池的廢水混合后充分

2、接觸，以重復(fù)吸附、氧化分解廢水中的有機(jī)物。在正常的連續(xù)生產(chǎn)（連續(xù)進(jìn)水）條件下，活性污泥中微生物不斷利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行新陳代謝，由于合成作用的結(jié)果，活性污泥大量增殖，曝氣池中活性污泥的量愈積愈多，當(dāng)超過(guò)一定的濃度時(shí)，應(yīng)適當(dāng)排放一部分，這部分被排出的活性污泥稱(chēng)作剩余污泥?；钚晕勰嗤ǔ辄S褐色（有時(shí)呈鐵紅色）絮絨狀顆粒，也稱(chēng)為“菌膠團(tuán)”或“生物絮凝體”，其直徑一般為0.022mm；含水率一般為99.2%99.8%，密度因含水率不同而異，一般為1.0021.006g/cm3，活性污泥具有較大的比表面積，一般為20100cm2/mL?；钚晕勰嘤捎袡C(jī)物及無(wú)機(jī)物兩部分組成，組成比例因污泥性質(zhì)不同而異。例

3、如，城市污水處理系統(tǒng)中的活性污泥，其有機(jī)成分占75%85%，無(wú)機(jī)成分占15%25%。活性污泥中有機(jī)物成分主要由生長(zhǎng)在活性污泥中的各種微生物組成，這些微生物群體構(gòu)成了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈，其中以各種細(xì)菌及原生動(dòng)物為主，也存在著真菌、放線菌、酵母菌以及輪蟲(chóng)等后生動(dòng)物。在活性污泥中，細(xì)菌含量一般在107108個(gè)/mL之間，原生動(dòng)物為103個(gè)/mL左右，而原生動(dòng)物中則以纖毛蟲(chóng)為主，因此可以用其作為指示生物，通過(guò)鏡檢法判斷活性污泥的活性。通常當(dāng)活性污泥中有固著型纖毛蟲(chóng)，如鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、蓋纖蟲(chóng)、獨(dú)縮蟲(chóng)、聚縮蟲(chóng)等出現(xiàn)，且數(shù)量較多時(shí)，說(shuō)明活性污泥經(jīng)培養(yǎng)馴化后較為成熟而且活性較好。反之，如果在正常運(yùn)行

4、的曝氣池中發(fā)現(xiàn)活性污泥中固著型纖毛蟲(chóng)減少，而游泳纖毛蟲(chóng)突然增多，說(shuō)明活性污泥活性差，處理效果將變差。二、工藝流程傳統(tǒng)活性污泥法工藝系統(tǒng)主要是由曝氣池、曝氣系統(tǒng)、二次沉淀以及回流系統(tǒng)和污泥消化系統(tǒng)組成，如圖3-1所示。圖3-1 傳統(tǒng)活性污泥工藝流程1.曝氣池曝氣池是由微生物組成的活性污泥與污水中的有機(jī)污染物質(zhì)充分混合接觸，并進(jìn)而將其吸收并分解的場(chǎng)所，它是活性污泥工藝的核心。曝氣池有推流式和完全混合式兩種類(lèi)型。推流式是在長(zhǎng)方形的池內(nèi)，污水和回流污泥從一端流入，水平推進(jìn)，經(jīng)另一端流出。而完全混合式是污水和回流污泥一起進(jìn)入曝氣池就立即與池內(nèi)其他混合液均勻混合。推流式的特點(diǎn)是池子大小不受限制，不易發(fā)生短

5、流，出水質(zhì)量較高；而完全混合式的特點(diǎn)是池子受池型和曝氣手段的限制，池容不能太大，當(dāng)攪拌混合效果不佳時(shí)易產(chǎn)生短流，但它對(duì)入流水質(zhì)的適應(yīng)能力較強(qiáng)。由于以上特點(diǎn)，城市污水處理一般采用推流式，而完全混合式則廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理。2.曝氣系統(tǒng)曝氣系統(tǒng)的作用是向曝氣池供給微生物增長(zhǎng)及分解有機(jī)物所必需的氧氣，并起混合攪拌作用，使活性污泥與有機(jī)污染物質(zhì)充分接觸。曝氣系統(tǒng)總體上可分為鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣兩大類(lèi)。鼓風(fēng)曝氣是將壓縮空氣通過(guò)管道送入曝氣池的擴(kuò)散設(shè)備，以氣泡形式分散進(jìn)入混合液，使氣泡中的氧迅速擴(kuò)散轉(zhuǎn)移到混合液中，供給活性污泥中的微生物。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)主要由空氣凈化系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)、管路系統(tǒng)和空氣擴(kuò)散器組成。城

6、市污水處理廠采用的鼓風(fēng)機(jī)有多種，如羅茨鼓風(fēng)機(jī)和離心鼓風(fēng)機(jī)。國(guó)產(chǎn)羅茨風(fēng)機(jī)單機(jī)風(fēng)量小，適用于中小型污水處理廠；離心風(fēng)機(jī)噪聲小、效率高，適用于大型污水廠。空氣擴(kuò)散器也有很多種，按材質(zhì)分有陶瓷擴(kuò)散器、橡膠擴(kuò)散器和塑料擴(kuò)散器。按擴(kuò)散器形狀分有鐘罩型擴(kuò)散器、長(zhǎng)條板型擴(kuò)散器和圓管式（或筒套式）擴(kuò)散器，另外還有固定雙螺旋、雙環(huán)傘形以及射流曝氣器等特殊形式。擴(kuò)散器在曝氣池內(nèi)的布置形式也有很多種，如池底滿(mǎn)布形式、旋轉(zhuǎn)流形式、半水深布置形式等。風(fēng)管按氣量和風(fēng)速選擇管徑，干管、支管風(fēng)速1015m/s，豎管及小支管45m/s?？諝夤芫€上設(shè)空氣計(jì)量和調(diào)節(jié)裝置，以便控制曝氣量。機(jī)械曝氣則是利用裝設(shè)在曝氣池內(nèi)的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，劇烈

7、地?cái)噭?dòng)水面，使水循環(huán)流動(dòng)，不斷更新液面并產(chǎn)生強(qiáng)烈的水躍，從而使空氣中的氧與水滴或水躍的界面充分接觸，轉(zhuǎn)入到混合液中。因此，機(jī)械曝氣也稱(chēng)作表面曝氣，簡(jiǎn)稱(chēng)表曝。機(jī)械曝氣分為豎軸表曝和臥軸表曝兩種形式，豎軸表曝機(jī)多用于完全混合式的曝氣池，轉(zhuǎn)速一般為20100r/min，并可有兩級(jí)或三級(jí)的速度調(diào)節(jié)。臥軸表曝機(jī)一般用于氧化溝工藝，稱(chēng)為曝氣轉(zhuǎn)盤(pán)（刷）。3.二次沉淀池二次沉淀池的作用是使活性污泥與處理完的污水分離，并使污泥得到一定程度的濃縮。二次沉淀池內(nèi)的沉淀形式較復(fù)雜，沉淀初期為絮凝沉淀，中期為成層沉淀，而后期則為壓縮沉淀，即污泥濃縮。二沉池的結(jié)構(gòu)形式同初沉池一樣，分為平流沉淀池、豎流沉淀池和輻流沉淀池。

8、國(guó)內(nèi)現(xiàn)有城市污水處理廠二沉池絕大多數(shù)都采用輻流式。有些中小處理廠也采用平流式，豎流式二沉池尚不多見(jiàn)。平流式二沉池的構(gòu)造及布置形式與平流初沉池基本一樣，只是工藝參數(shù)不同。平流初沉池的水平?jīng)_刷流速為50mm/s，而二沉池的水平?jīng)_刷流速為20mm/s，當(dāng)水平流速大于20mm/s或吸泥機(jī)的刮板行走速度大于20mm/s時(shí)，下沉的污泥將受擾動(dòng)而重新浮起。除工藝參數(shù)不同以外，輻流式二沉池與輻流式初沉池構(gòu)造形式也基本相似。二沉池的排泥方式與初沉池差別較大。初沉池一般都是先用刮泥機(jī)將污泥將污泥刮至泥斗，再將其間歇或連續(xù)排除。而二沉池一般直接用吸泥機(jī)將污泥連續(xù)排除。這主要是因?yàn)榛钚晕勰嘁讌捬跎细?，?yīng)及時(shí)盡快地從二

9、沉池中分離出來(lái)。另外，曝氣池本身也要求連續(xù)不斷地補(bǔ)充回流污泥。平流二沉池一般采用桁車(chē)式吸泥機(jī)，輻流式二沉池一般采用回轉(zhuǎn)式吸泥機(jī)。常用的排泥方式有靜壓排泥、氣提排泥、虹吸排泥或直接泵吸。4.回流污泥系統(tǒng)回流污泥系統(tǒng)把二沉池中沉淀下來(lái)的絕大部分活性污泥再回流到曝氣池，以保證曝氣池有足夠的微生物濃度。回流污泥系統(tǒng)包括回流污泥泵和回流污泥管道或渠道?；亓魑勰啾玫男问接卸喾N，包括離心泵、潛水泵和螺旋泵。螺旋泵的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)速低，不易打碎活性污泥絮體，但效率較低?；亓魑勰啾玫倪x擇應(yīng)充分考慮大流量、低揚(yáng)程的特點(diǎn)，同時(shí)轉(zhuǎn)速不能太快，以免破壞絮體。回流污泥渠道上一般應(yīng)設(shè)置回流量的計(jì)量及調(diào)節(jié)裝置，以準(zhǔn)確控制及調(diào)節(jié)污泥

10、回流量。5.剩余污泥排放系統(tǒng)隨著有機(jī)污染物質(zhì)被分解，曝氣池每天都凈增一部分活性污泥，這部分活性污泥稱(chēng)為剩余活性污泥，應(yīng)通過(guò)剩余污泥排放系統(tǒng)排出。污水處理廠用泵排放剩余污泥，也可直接用閥門(mén)排放。可以從回流污泥中排放剩余污泥，也可以從曝氣池直接排放。從曝氣池直接排放可減輕二沉池的部分負(fù)荷，但增大了濃縮池的負(fù)荷。在剩余污泥管線上應(yīng)設(shè)置計(jì)量及調(diào)節(jié)裝置，以便準(zhǔn)確控制排泥。三、活性污泥系統(tǒng)的工藝參數(shù)活性污泥工藝是一個(gè)較復(fù)雜的工程化的生物系統(tǒng)，其工藝參數(shù)可分為三大類(lèi)。第一類(lèi)是曝氣池的工藝參數(shù)，主要包括污水在曝氣池內(nèi)的水力停留時(shí)間、曝氣池內(nèi)的活性污泥濃度、活性污泥的有機(jī)負(fù)荷。第二類(lèi)是關(guān)于二沉池的工藝參數(shù)，主要

11、包括混合液在二沉池的停留時(shí)間、二沉池的水力表面負(fù)荷、出水堰的堰板溢流負(fù)荷、二沉池內(nèi)污泥層深度、固體表面負(fù)荷。第三類(lèi)是關(guān)于整個(gè)工藝系統(tǒng)的參數(shù)，包括入流水質(zhì)水量、回流污泥量和回流比、回流污泥濃度、剩余污泥排放量、泥齡。以上工藝參數(shù)相互之間聯(lián)系緊密，任一參數(shù)變化都會(huì)影響到其它參數(shù)。1.入流水質(zhì)水量入流污水量Q必須充分利用所設(shè)置的計(jì)量設(shè)施準(zhǔn)確計(jì)量，它是整個(gè)活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行控制的基礎(chǔ)。入流水質(zhì)也直接影響到運(yùn)行控制。傳統(tǒng)活性污泥工藝的主要目標(biāo)是降低污水中的BOD5，因此，入流污水的BOD5必須準(zhǔn)確測(cè)定，它是工藝調(diào)整的一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2.回流污泥量與回流比回流污泥量是二沉池補(bǔ)充到曝氣池的污泥量，常用Qr表示。

12、Qr是活性污泥系統(tǒng)的一個(gè)重要控制參數(shù)，通過(guò)有效地調(diào)節(jié)Qr可以改變工藝運(yùn)行狀態(tài)，保證運(yùn)行的正常。回流比是回流污泥量與入流污泥量（Q）之比，通常用R表示。保持R的相對(duì)恒定，是一種重要的運(yùn)行方式?；亓鞅纫部梢愿鶕?jù)實(shí)際運(yùn)行需要加以調(diào)整。傳統(tǒng)活性污泥工藝的R一般在25%100%之間。3.懸浮固體和回流污泥懸浮固體懸浮固體是指混合液中懸浮固體的濃度，通常用MLSS表示。MLSS也可近似表示曝氣池內(nèi)活性微生物的濃度，這是運(yùn)行管理的一個(gè)重要控制參數(shù)。當(dāng)入流污水的BOD5增高時(shí)，一般應(yīng)提高M(jìn)LSS，即增大曝氣池內(nèi)的微生物量。實(shí)際測(cè)得的MLSS，是混合液的過(guò)濾性殘?jiān)钚晕勰嘈躞w內(nèi)的活性微生物量、非活性的有機(jī)物和

13、無(wú)機(jī)物都被濾紙截留而包括所測(cè)得的MLSS中，因此MLSS值實(shí)際比活性微生物的濃度值要大。MLVSS是MLSS中的有機(jī)部分，稱(chēng)為混合液的揮發(fā)性懸浮固體，由于不包含無(wú)機(jī)物，它能較好地反應(yīng)活性污泥微生物的數(shù)量，但不是活性微生物的實(shí)際濃度?；亓魑勰鄳腋」腆w是指回流污泥中懸浮固體的濃度，通常用RSS表示，它近似表示回流污泥中的活性微生物濃度。如上所述，運(yùn)行管理中應(yīng)盡量采用RVSS，即回流污泥揮發(fā)性懸浮固體。傳統(tǒng)活性污泥法的MLSS在15003000mg/L之間，而RSS則取決于回流比R的大小，以及活性污泥的沉降性能和二沉池的運(yùn)行狀況。4.活性污泥的有機(jī)負(fù)荷F/M活性污泥的有機(jī)負(fù)荷是指單位質(zhì)量的活性污泥，

14、在單位時(shí)間內(nèi)要保證一定的處理效果所能承受的有機(jī)污染物量，單位為kgBOD5/(kgMLSS·d)。活性污泥的有機(jī)負(fù)荷通常是用BOD5代表有機(jī)污染物進(jìn)行計(jì)算的，因此也成為BOD負(fù)荷。F/M代表了微生物量與有機(jī)污染物之間的一種平衡關(guān)系，它直接影響活性污泥增長(zhǎng)速率、有機(jī)污染物的去除效率、氧的利用率以及污泥的沉降性能。傳統(tǒng)活性污泥工藝的F/M值一般在0.20.4 kgBOD5/(kgMLSS·d)之間，即每1000gMLVSS每天承受0.20.4kgBOD5，這屬于中負(fù)荷范圍。F/M較大時(shí)，由于有機(jī)污染物較充足，活性污泥中的微生物增長(zhǎng)速度較快，有機(jī)污染物被去除的速率也較快，但此時(shí)的

15、活性污泥的沉降性能可能較差。反之，F(xiàn)/M較小時(shí)，由于有機(jī)污染物不太充足，微生物增長(zhǎng)速率較慢或基本不增長(zhǎng)，甚至也可能減少，此時(shí)有機(jī)物被去除的速率也必然較慢，但這時(shí)活性污泥沉降性能往往較好。運(yùn)行管理中應(yīng)選擇合適的F/M值，在有機(jī)物去除速率滿(mǎn)足要求的前提下，污泥的沉降性能最佳。5.溶解氧濃度傳統(tǒng)活性污泥工藝主要采用好氧過(guò)程，因而混合液中必須保持好氧狀態(tài)，即混合液內(nèi)必須維持一定的溶解氧DO濃度。DO是通過(guò)單純擴(kuò)散方式進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)的，因而混合液須有足夠高的DO值，以保持強(qiáng)大的擴(kuò)散推動(dòng)力，將微生物好氧分解所需的氧強(qiáng)制“注入”微生物細(xì)胞體內(nèi)。傳統(tǒng)活性污泥法一般控制曝氣池出口DO大于2.0mg/L。6.剩

16、余污泥排放量和污泥齡剩余活性污泥的排放量用Qw表示。剩余污泥排放是活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行控制中一項(xiàng)最重要的操作，Qw的大小，直接決定污泥齡的長(zhǎng)短。如從曝氣池排放剩余活性污泥，則其濃度為混合液的污泥濃度MLVSS；如果從回流污泥系統(tǒng)內(nèi)排除剩余活性污泥，則其濃度為RSS。絕大部分處理廠都從回流污泥系統(tǒng)排泥，只有當(dāng)二沉池入流固體值嚴(yán)重超負(fù)荷時(shí)，才考慮從曝氣池直接排放。污泥齡是指活性污泥在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的平均停留時(shí)間，一般用SRT表示。因?yàn)榛钚晕⑸锘旧洗嬖谟诨钚晕勰嘈躞w中，因此，污泥齡也就是微生物在活性污泥系統(tǒng)內(nèi)的停留時(shí)間。不同種類(lèi)的微生物，具有不同的世代期?？刂莆勰帻g是選擇活性污泥系統(tǒng)中微生物的種類(lèi)的一種

17、方法。所謂世代期，是指微生物繁殖一代所需要的時(shí)間，如某種微生物群體數(shù)量增加一倍需要2d的時(shí)間，則該種微生物的世代期就是2d。如果某種微生物的世代期比活性污泥系統(tǒng)的泥齡長(zhǎng)，則該類(lèi)微生物在繁殖出下一代微生物之前，就被以剩余污泥的方式排走，該類(lèi)微生物就不會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)繁殖起來(lái)。反之，如果某種微生物的世代期比活性污泥系統(tǒng)的泥齡短，則該種微生物在被以剩余活性污泥的形式排走之前，可繁殖出下一代，因此這種微生物就能在系統(tǒng)內(nèi)繁殖起來(lái)。分解有機(jī)污染物的絕大部分微生物，其世代期都小于3d，因此只要控制污泥齡大于3d，這些微生物就能在活性污泥系統(tǒng)生存下來(lái)并得以繁殖，用于處理污水。而硝化桿菌的世代期一般為5d，因此要在系

18、統(tǒng)內(nèi)培養(yǎng)出硝化桿菌，將NH3N硝化成，則必須控制SRT大于5d。SRT也直接決定著活性污泥系統(tǒng)中微生物的年齡大小。SRT較大時(shí)，年長(zhǎng)的微生物也能在系統(tǒng)中存在。而SRT較小時(shí)，只有年輕的微生物存在，它們的“父輩或祖輩”早已被作為剩余污泥排走。一般而言，年輕的污泥活性高，分解代謝有機(jī)污染物的能力強(qiáng)，但凝聚沉降性能較差，而年長(zhǎng)的污泥有可能已經(jīng)老化，分解代謝能力較差，但凝聚沉降性能較好。通過(guò)調(diào)節(jié)SRT可以選擇合適的微生物年齡，使活性污泥既有較強(qiáng)的分解代謝能力，又有良好的沉降性能。傳統(tǒng)活性污泥工藝一般控制SRT在35d。7.曝氣池和二沉池的水力停留時(shí)間污水在曝氣池內(nèi)的水力停留時(shí)間一般用Ta表示。對(duì)于一定

19、流量的污水，必須保證足夠的池容，以便維持污水在曝氣池內(nèi)足夠的停留，否則有可能將處理尚不徹底的污水排出曝氣池，影響處理效果。Ta有時(shí)也叫污水的曝氣時(shí)間，即污水在曝氣池內(nèi)曝氣的時(shí)間。Ta有兩種計(jì)算方法： （3-1） （3-2） 式中，Va為曝氣池容積；Q和Qr分別為入流污水量和回流污泥量。前一種計(jì)算方法是污水在曝氣池內(nèi)的實(shí)際停留時(shí)間，后一種計(jì)算方法計(jì)算的時(shí)間實(shí)際上比實(shí)際停留的時(shí)間長(zhǎng)，有時(shí)稱(chēng)為名義停留時(shí)間。當(dāng)回流比相對(duì)恒定或較小時(shí)，可采用第二種，但當(dāng)回流比較大時(shí)，應(yīng)用第一種方法核算，檢查污水實(shí)際接受曝氣的時(shí)間是否充足。傳統(tǒng)活性污泥工藝的曝氣池名義停留時(shí)間一般為69d，而實(shí)際停留時(shí)間則取決于回流比?；?/p>

20、合液在二沉池內(nèi)的停留時(shí)間一般用Tc表示。Tc也有名義停留時(shí)間和實(shí)際停留時(shí)間，其計(jì)算如下： （3-3） （3-4） 式中，Vc為二沉池的容積；Q和Qr分別為入流污水量和回流污泥量。Tc要足夠大，以保證足夠的時(shí)間進(jìn)行泥水分離以及污泥濃縮。傳統(tǒng)活性污泥工藝二沉池名義停留時(shí)間一般在23h之間，實(shí)際停留時(shí)間往往取決于回流比的大小。8.二沉池的水力表面負(fù)荷、固體表面負(fù)荷和出水堰溢流負(fù)荷二沉池的水力表面負(fù)荷是指單位二沉池面積在單位時(shí)間內(nèi)所能沉降分離的混合液流量，單位一般為m3/(m2·h)，它是衡量二沉池固液分離能力的一個(gè)指標(biāo)。對(duì)于一定的活性污泥來(lái)說(shuō)，二沉池的水力表面負(fù)荷越小，固液分離效果越好，二

21、沉池出水清澈。此外，控制水力表面負(fù)荷的大小還取決于污泥的沉降性能，沉降性能良好的污泥即使水力表面負(fù)荷較大，也能得到較好的泥水分離效果。如果污泥沉降性能惡化，則必須降低水力表面負(fù)荷。水力表面負(fù)荷可用qh表示： （3-5） 式中，Q為入流污水量；Ac為二沉池的表面積。傳統(tǒng)活性污泥工藝中，qh一般不超過(guò)1.2 m3/(m2·h)。二沉池的固體表面負(fù)荷是指單位二沉池面積在單位時(shí)間內(nèi)所能濃縮的混合液懸浮固體，單位為kg/(·h)。它是衡量二沉池污泥濃縮能力的一個(gè)指標(biāo)。對(duì)于一定的活性污泥來(lái)說(shuō)，二沉池的固體表面負(fù)荷越小，污泥在二沉池的濃縮效果越好，即二沉池排泥濃度越高。對(duì)于濃縮性能良好的

22、活性污泥濃縮性能較差，則必須降低二沉池的固體表面負(fù)荷。固體表面負(fù)荷可用qs表示，計(jì)算如下： （3-6） 式中，Q和Qr分別為入流污水量和回流污泥量；MLSS為混合液污泥濃度；Ac為二沉池的面積。傳統(tǒng)活性污泥工藝的固體表面負(fù)荷最大不超過(guò)150kgMLSS/(·h)。出水堰溢流負(fù)荷是指單位長(zhǎng)度的出水堰板單位時(shí)間內(nèi)溢流的污水量，單位為m3/(m·h)。出水堰溢流負(fù)荷不能太大，否則可能導(dǎo)致出流不均勻，二沉池內(nèi)發(fā)生短流，影響沉淀效果。同時(shí)，溢流負(fù)荷太大，還導(dǎo)致溢流流速太大，出水易挾帶污泥絮體。傳統(tǒng)活性污泥工藝的二沉池堰板溢流負(fù)荷一般控制在510 m3/(m·h)。9.二沉池

23、的泥位和污泥層厚度二沉池的泥位是指泥水界面的水下深度，用Ls表示。如果泥位太高，即Ls太小，便增大了出水溢流漂泥的可能性，運(yùn)行管理中一般控制恒定的泥位。污泥層厚度用Hs表示，Hs和Ls之和等于二沉池的水深。一般控制Hs不超過(guò)Ls的1/3。四、傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的變形工藝傳統(tǒng)活性污泥工藝最早采用的是活性污泥法，有時(shí)也成為標(biāo)準(zhǔn)活性污泥工藝或普通活性污泥工藝。具有以下特點(diǎn)：曝氣池為推流式，采用空氣曝氣且沿池均勻曝氣，有機(jī)負(fù)荷F/M在0.20.5kgBOD5/(kgMLVSS·d)之間。隨著活性污泥工藝的廣泛應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)活性污泥工藝有很多缺點(diǎn)，在對(duì)這些缺點(diǎn)的改進(jìn)過(guò)程中，出現(xiàn)工藝上的一些變

24、形，或稱(chēng)為傳統(tǒng)活性污泥法的變形工藝。1.完全混合活性污泥法這種工藝是在傳統(tǒng)工業(yè)基礎(chǔ)上，將曝氣池由推流式改成完全混合式，以便提高抗沖擊負(fù)荷能力。通過(guò)對(duì)F/M值的調(diào)整，可以將完全混合曝氣池內(nèi)的有機(jī)物講解反應(yīng)控制在最佳狀態(tài)。完全混合活性污泥法適用于處理工業(yè)廢水，特別是高濃度的有機(jī)廢水。完全混合法的一個(gè)缺點(diǎn)是易產(chǎn)生污泥膨脹。2.逐點(diǎn)進(jìn)水工藝曝氣池二沉池進(jìn)水出水回流污泥剩余污泥圖3-2 逐點(diǎn)進(jìn)水活性污泥工藝逐點(diǎn)進(jìn)水工藝，也稱(chēng)階段曝氣工藝，該種工藝是在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上將曝氣池一端進(jìn)水改成延池多點(diǎn)進(jìn)水，如圖3-2所示。傳統(tǒng)工藝曝氣池前端F/M高，可能產(chǎn)生供氧不足，而后段F/M很低，可能產(chǎn)生供氧過(guò)剩。逐點(diǎn)進(jìn)水工

25、藝能使全池F/M基本一致，從而使全池曝氣效果均勻。該工藝另一個(gè)特點(diǎn)是污泥濃度延池長(zhǎng)逐漸降低，曝氣池出口處排入二沉池的混合液MLSS濃度很低，有利于二沉池的固液沉降分離。3.漸減曝氣工藝傳統(tǒng)工藝曝氣量沿池長(zhǎng)均勻分布，但實(shí)際需氧量則沿池長(zhǎng)逐漸降低，造成沿池長(zhǎng)氧量供需的反差。所謂漸減曝氣工藝就是曝氣量沿池長(zhǎng)逐漸降低，與需氧量的變化相匹配，在保證供氧的前提下，降低能耗，如圖3-3所示。實(shí)際上，新建的所有活性污泥工藝處理廠都設(shè)計(jì)成漸減曝氣。對(duì)于典型的城市污水，如把曝氣池等分成三段，則每段占總曝氣量的比例一般分別為50%、35%、15%。曝氣池二沉池空氣出水回流污泥剩余污泥圖3-3 漸減曝氣工藝進(jìn)水4.吸

26、附再生工藝有機(jī)污染物在污水中以懸浮態(tài)、膠態(tài)和溶解態(tài)三種形式存在。傳統(tǒng)工藝對(duì)這三種形式的有機(jī)污染物的去除是在同一池子內(nèi)完成的?；钚晕勰嘈躞w以及絮體內(nèi)微生物對(duì)懸浮態(tài)和膠態(tài)物質(zhì)的吸附過(guò)程是非常快的。對(duì)于懸浮態(tài)和膠態(tài)有機(jī)污染物含量較高的城市污水，可以將曝氣池分成兩部分，一部分為吸附池，另一部分為再生池。在吸附池內(nèi)，活性污泥利用較短的時(shí)間迅速完成對(duì)膠態(tài)和懸浮態(tài)污染物質(zhì)的吸附。在再生池內(nèi)活性污泥將吸附的有機(jī)污染物逐漸分解掉，這就是所謂的吸附再生工藝。與傳統(tǒng)工藝相比，吸附再生工藝的F/M比可適當(dāng)提高，從而減小池容，降低投資。此外，再生池中基本沒(méi)有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，活性污泥處于“空曝”狀態(tài)，這樣一方面活性污泥微生物處

27、于“饑餓”狀態(tài)，進(jìn)入吸附池后會(huì)產(chǎn)生更高的吸附速度，另一方面空曝狀態(tài)能有效抑制絲狀菌，使活性污泥不易產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。吸附池也叫接觸池，再生池也叫穩(wěn)定池，因此吸附再生工藝也稱(chēng)為接觸穩(wěn)定工藝。吸附池和再生池可以合建也可以分建，分別如圖3-4和圖3-5所示。吸附再生工藝對(duì)污水具有一定的承受沖擊負(fù)荷的能力，當(dāng)吸附池的活性污泥受到破壞時(shí)，可以由再生池內(nèi)的污泥進(jìn)行補(bǔ)救。該工藝的缺點(diǎn)是，對(duì)于溶解性有機(jī)物含量較多的污水，圖3-4 分建式吸附再生工藝曝氣池二沉池空氣出水再生池剩余污泥進(jìn)水空氣圖3-5 合建式吸附再生工藝再生池二沉池空氣出水剩余污泥進(jìn)水吸附池處理效果略差。5.延時(shí)曝氣工藝傳統(tǒng)活性污泥工藝屬于中等負(fù)荷，

28、F/M比在0.20.5 kgBOD5/(kgMLVSS·d)之間。延時(shí)曝氣工藝屬于低負(fù)荷或超負(fù)荷活性污泥法，F(xiàn)/M一般在0.15 kgBOD5/(kgMLVSS·d)以下。延時(shí)曝氣工藝的特點(diǎn)是剩余污泥排放量少，臭味小，一般可不設(shè)初沉池，所有懸浮態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)均在曝氣池內(nèi)被氧化分解。但延時(shí)曝氣工藝池容比較大，曝氣時(shí)間長(zhǎng)，電耗相對(duì)較高。主要適用于處理水質(zhì)要求高，而且有不易采用污泥處理的小型城鎮(zhèn)工業(yè)廢水，水量最好不超過(guò)1000m3/h。6.高負(fù)荷活性污泥法高負(fù)荷活性污泥工藝的F/M比一般在0.5 kgBOD5/(kgMLVSS·d)以上，其特點(diǎn)是有機(jī)污染物去除速率較快

29、，因此也稱(chēng)為高速曝氣工藝，缺點(diǎn)是去除效率較低，產(chǎn)泥量較多。當(dāng)F/M大于1.5 kgBOD5/(kgMLVSS·d)時(shí)，則為高負(fù)荷工藝也稱(chēng)為修正曝氣工藝。該工藝主要適用于對(duì)處理水質(zhì)要求不高的污水處理。7.純氧曝氣工藝純氧曝氣工藝是將傳統(tǒng)工藝的空氣供氧改為用氧氣直接供氧。純氧曝氣可使污水中的飽和溶解氧濃度提高幾倍以上，供氧速度不再成為微生物活性的限制因素，曝氣池的MLVSS可以大幅度提高，從而降低F/M，提高處理效果。純氧曝氣工藝總運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的高低主要取決于純氧的來(lái)源。一種方式是由制氧廠集中供氧，污水處理廠內(nèi)儲(chǔ)存液態(tài)氧隨時(shí)使用，這種方式一般適用20000m3/d以下的小型污水處理廠；另一種

30、方式是在處理廠內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)制氧。目前，國(guó)內(nèi)僅在石化行業(yè)的一些污水處理廠采用了純氧曝氣工藝，城市污水處理廠尚未采用。采用純氧曝氣系統(tǒng)的主要效益：氧利用率可達(dá)80%90%，而鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)僅為10%左右；曝氣池內(nèi)混合液的MLSS值可達(dá)40007000mg/L，能夠提高曝氣池的容積負(fù)荷；曝氣池混合液的SVI值較低，一般都低于100，污泥膨脹現(xiàn)象較少發(fā)生；產(chǎn)生的剩余污泥量少。8.其他改進(jìn)方法除上述方法外，活性污泥法還有很多其他的曝氣方法可以提高氧轉(zhuǎn)移的效率，以提高處理效果，比如以下兩種方法。（1）深水曝氣活性污泥法系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要特征是采用深度在7m以上的深水曝氣池，這種曝氣池具有優(yōu)點(diǎn)有：由于水壓增大，加快了

31、氧的傳遞速率，提高了混合液的飽和溶解氧濃度，有利于活性污泥微生物的增殖和對(duì)有機(jī)物的降解；曝氣池向豎向深度發(fā)展，降低了占用的土地面積。該工藝有下列兩種形式曝氣池：深水中層曝氣池，水深在10m左右，但空氣擴(kuò)散裝置設(shè)在深4m左右處，這樣仍可使用風(fēng)壓為5m的風(fēng)機(jī)，為了在池內(nèi)形成環(huán)流和減少底部水層的死角，一般在池內(nèi)設(shè)導(dǎo)流板或?qū)Я魍?；深水底層曝氣池，水深仍?0m左右，空氣擴(kuò)散裝置仍設(shè)于池底部，需使用高風(fēng)壓的風(fēng)機(jī)，但無(wú)需設(shè)導(dǎo)流裝置，自然在池內(nèi)形成環(huán)流。（2）淺層曝氣活性污泥法系統(tǒng) 淺層曝氣曝氣池的空氣擴(kuò)散裝置多設(shè)置在曝氣池的一側(cè)，距水面約0.60.8m的深度。為了在池內(nèi)形成環(huán)流，在池中心處設(shè)導(dǎo)流板。淺層曝

32、氣曝氣池可使用低壓鼓風(fēng)機(jī)，有利于降低電耗。第二節(jié) 生物脫氮除磷工藝傳統(tǒng)活性污泥工藝能有效地去除污水中的BOD5和SS，但不能有效地去除污水中的氮和磷。如果含氮磷較多的污水排到湖泊或海灣等相對(duì)封閉的水體，則會(huì)產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致水體水質(zhì)的惡化或湖泊退化，影響其使用功能。因此，在對(duì)污水中的BOD5和SS進(jìn)行有效去除的同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)需要考慮污水的脫氮除磷。采用化學(xué)或物理化學(xué)方法可以有效地脫氮除磷。例如折點(diǎn)加氯或吹脫工藝可以有效地去除氨和氮；采用混凝沉淀或選擇性離子交換工藝可以去除磷。但這些方法的運(yùn)行費(fèi)用都較高，不適合水量一般都很大的城市污水處理。因此，城市污水的脫氮除磷大量采用的還是生物處理工藝。根據(jù)

33、受納水體的使用功能和水質(zhì)要求，城市污水生物脫氮除磷工藝功能可以分成以下幾種：去除污水中有機(jī)物、有機(jī)氮和氨氮；去除BOD和脫氮，包括有機(jī)氮和氨氮及硝酸鹽；去除污水中BOD和氮、磷，即完全的脫氮除磷。生物脫氮除磷工藝在去除污水中BOD的同時(shí)，也能有效地去除氮和磷，滿(mǎn)足上述脫氮除磷的功能要求，因而愈來(lái)愈受到人們的廣泛重視。一、生物脫氮除磷機(jī)理（一）生物脫氮機(jī)理1.生物脫氮過(guò)程污水中的氮主要以下面幾種形式存在：有機(jī)氮、氨氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮。一般用來(lái)表示氮含量的指標(biāo)有：總氮（TN）、總凱氏氮（TKN）、硝酸鹽氮（）、亞硝酸鹽氮（）以及氨氮（NH3N）。硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮統(tǒng)稱(chēng)為硝態(tài)氮（）。總凱氏氮（T

34、KN）是指有機(jī)氮和氨氮之和。總氮（TN）則包括所有有機(jī)氮、無(wú)機(jī)氮，即脫氮過(guò)程即是各種形態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈴乃忻摮倪^(guò)程。在好氧池中，污水中的有機(jī)氮被細(xì)菌分解成氨，硝化作用使氨進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，然后在缺氧池中進(jìn)行反硝化，硝態(tài)有機(jī)氮（蛋白質(zhì)、尿素）亞硝態(tài)氮（）O2硝化氨氮有機(jī)氮（細(xì)菌細(xì)胞）有機(jī)氮（凈增長(zhǎng)）氨化自溶和自身氧化氨化 細(xì)菌分解和水解O2硝化O2硝化有機(jī)氮（）氨氣反硝化有機(jī)碳圖3-6 各種形態(tài)氮的生物轉(zhuǎn)化氮還原成氨氣溢出。圖3-6較為詳細(xì)地顯示了生物脫氮的過(guò)程。原污水中的氮幾乎全部以有機(jī)氮和氨氮形式存在，首先須通過(guò)生物硝化將其轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，然后利用生物反硝化將其轉(zhuǎn)化成氮?dú)庖莩鑫鬯?，以達(dá)到

35、脫氮的目的。2.生物脫氮機(jī)理（1）氨化作用 生物氨化是指微生物將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為NH3-N的生物過(guò)程。一般的異氧微生物都能進(jìn)行高效的氨化作用，即在細(xì)菌分泌的水解酶的催化作用下，有機(jī)氮化合物水解斷開(kāi)肽鍵，脫除羧基和氨基形成氨。在傳統(tǒng)活性污泥工藝中，伴隨BOD5的去除，95%以上的有機(jī)氮會(huì)被轉(zhuǎn)化成NH3-N。（2）硝化作用 生物硝化作用是利用化能自養(yǎng)微生物將氨氮氧化成硝酸鹽的一種生化反應(yīng)過(guò)程。硝化作用由兩類(lèi)化能自養(yǎng)細(xì)菌參與，亞硝化單細(xì)胞菌首先將氨氮NH3-N氧化成亞硝酸鹽，硝化桿菌再將氧化成穩(wěn)定狀態(tài)的硝酸鹽，反應(yīng)式如下：總反應(yīng)為： （3）反硝化作用 生物反硝化是指污水中的硝酸鹽，在缺氧條件下，被微生物

36、還原為氮?dú)獾倪^(guò)程。參與這一生化反應(yīng)的微生物是反硝化細(xì)菌，這是一類(lèi)大量存在于活性污泥中的兼性異養(yǎng)菌，如產(chǎn)堿桿菌、假單胞菌、無(wú)色桿菌等菌屬均能進(jìn)行生物反硝化。在有氧存在的好氧狀態(tài)下，反硝化菌能進(jìn)行好氧生物代謝，氧化分解有機(jī)污染物，去除BOD5；在無(wú)分子氧但存在硝酸鹽的條件下，反硝化細(xì)菌能利用中的氧（又稱(chēng)為化合態(tài)或硝態(tài)氧），繼續(xù)分解代謝有機(jī)污染物，去除BOD5，并同時(shí)將中的氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)釴2。這個(gè)過(guò)程可以用下式表示：3.生物硝化過(guò)程的主要影響因素（1）溫度 硝化細(xì)菌對(duì)溫度的變化很敏感。在535的范圍內(nèi)，硝化細(xì)菌能進(jìn)行正常的生理代謝活動(dòng)，并隨溫度的升高，生物活性增大。在30左右，其生物活動(dòng)增至最大，而在

37、低于5時(shí)，其生理活動(dòng)會(huì)完全停止。在生物硝化系統(tǒng)的運(yùn)行管理中，當(dāng)污水溫度低于15時(shí)，硝化速率會(huì)明顯下降，當(dāng)溫度低于10時(shí)，已經(jīng)啟動(dòng)的硝化系統(tǒng)可以勉強(qiáng)維持，但如果硝化系統(tǒng)被破壞，在10以下再重新啟動(dòng)，培養(yǎng)硝化菌將是非常困難的。在冬季，為保證一定的硝化效果，可以采用增大泥齡SRT的方法來(lái)應(yīng)付低溫對(duì)硝化的影響。當(dāng)污水溫度在16之上時(shí)，采用810d的泥齡即可；但當(dāng)溫度低于10時(shí)，應(yīng)將泥齡SRT增至1220d。（2）pH 硝化細(xì)菌對(duì)pH反應(yīng)很敏感。在pH為89的范圍內(nèi)，其生物活性最強(qiáng)，當(dāng)pH6.5或pH9.6時(shí)，硝化菌的生物活性將受到抑制并趨于停止。在生物硝化系統(tǒng)中，應(yīng)盡量控制混合液的pH大于7.0，當(dāng)p

38、H7.0時(shí)，硝化速率明顯下降。當(dāng)pH6.5，則必須向污水中加堿。（3）有機(jī)負(fù)荷F/M 生物硝化屬低負(fù)荷工藝，F(xiàn)/M一般都在0.15 kgBOD5/(kgMLVSS·d)以下。負(fù)荷越低，硝化進(jìn)行的越充分，NH3-N向 轉(zhuǎn)化的效率就越高。有時(shí)為了使出水NH3-N非常低，甚至采用F/M為0.05 kgBOD5/(kgMLVSS·d)的超低負(fù)荷。（4）泥齡SRT 生物硝化系統(tǒng)的泥齡SRT一般較長(zhǎng)，主要是由于硝化菌增殖速度較慢，世代期長(zhǎng)，如果不保證足夠長(zhǎng)SRT，硝化細(xì)菌就培養(yǎng)不起來(lái)，也就得不到硝化效果。實(shí)際運(yùn)行中，SRT控制在多少，取決于溫度等因素。但一般情況下，要得到理想的硝化效果

39、，SRT至少應(yīng)在8d以上。（5）溶解氧DO 硝化工藝混合液的DO應(yīng)控制在2.0mg/L以上，一般在2.03.0mg/L之間。當(dāng)DO小于2.0mg/L時(shí)，硝化將受到抑制；當(dāng)DO小于1.0mg/L時(shí)，硝化將受到完全抑制并趨于停止。生物硝化系統(tǒng)需維持高濃度DO，有以下原因：硝化細(xì)菌為專(zhuān)性好氧菌，無(wú)氧時(shí)即停止生命活動(dòng)，不像分解有機(jī)物的細(xì)菌那樣，大多數(shù)為兼性菌；硝化細(xì)菌的攝氧速率較分解有機(jī)物的細(xì)菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化細(xì)菌將“爭(zhēng)奪”不到所需要的氧；絕大多數(shù)硝化細(xì)菌包埋在污泥絮體內(nèi)，只有保持混合液中較高的溶解氧濃度，才能將溶解氧“擠入”絮體內(nèi)，便于硝化細(xì)菌攝取。一般情況下，將每克NH3-N轉(zhuǎn)化

40、成約需要4.57g氧，對(duì)于典型的城市污水，生物硝化系統(tǒng)的實(shí)際供氧量一般較傳統(tǒng)活性污泥工藝高50%以上，具體取決于進(jìn)水中有機(jī)氮和氨氮的濃度。（6）BOD5/TKN 入流污水中的BOD5與TKN之比是影響硝化效果的一個(gè)重要因素。BOD5/TKN越大，活性污泥中硝化細(xì)菌所占的比例越小，硝化速率NR也就越小，在同樣運(yùn)行條件下硝化速率就越低；反之，BOD5/TKN越小，硝化速率越高。典型城市污水的BOD5/TKN大約為56，此時(shí)活性污泥中硝化細(xì)菌的比例約為5%；如果污水的BOD5/TKN增至9，則硝化菌比例將降至3%；如果BOD5/TKN減至3，則硝化細(xì)菌的比例可高達(dá)9%。當(dāng)BOD5/TKN變小時(shí)，由于

41、硝化細(xì)菌比例增大，部分細(xì)菌會(huì)脫離污泥絮體而處于游離狀態(tài)，在二沉池不易沉淀，導(dǎo)致出水混濁。因而，對(duì)某一生物硝化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，存在一個(gè)最佳BOD5/TKN值。很多處理廠的運(yùn)行實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，BOD5/TKN值的最佳范圍為23。（7）有毒物質(zhì) 某些重金屬離子、絡(luò)合陰離子、氰化物以及一些有機(jī)物質(zhì)會(huì)干擾或破壞硝化細(xì)菌的正常生理活動(dòng)。當(dāng)這些物質(zhì)在污水中的濃度較高，便會(huì)抑制生物硝化的正常進(jìn)行。例如，當(dāng)鉛離子大于0.5mg/L、酚大于6.5mg/L、硫脲大于0.076mg/L時(shí)，硝化均會(huì)受到抑制。而當(dāng)NH3-N濃度大于200mg/L時(shí)，也會(huì)對(duì)硝化過(guò)程產(chǎn)生抑制，但城市污水中一般不會(huì)有如此高的NH3-N濃度。4.生物反硝化

42、過(guò)程的影響因素（1）溫度 反硝化細(xì)菌對(duì)溫度變化不如硝化細(xì)菌那樣敏感，但反硝化效果也會(huì)隨溫度變化而變化。溫度越高，硝化速率也越高，在3035時(shí)DNR增至最大。當(dāng)?shù)陀?5時(shí)，反硝化速率將明顯降低；至5時(shí)，反硝化將趨于停止。因此，在冬季要保證脫氮效果，就必須增大SRT，提高污泥濃度或增加投運(yùn)池?cái)?shù)。（2）pH 反硝化細(xì)菌對(duì)pH變化不如硝化細(xì)菌敏感，在pH為69的范圍內(nèi)，均能進(jìn)行正常的生理代謝，但生物反硝化的最佳pH范圍為6.58.0。當(dāng)pH7.3時(shí)，反硝化的最終產(chǎn)物為N2，而當(dāng)pH7.3時(shí)，反硝化最終產(chǎn)物為N2O。（3）BOD5/TKN 因?yàn)榉聪趸?xì)菌是在分解有機(jī)物的過(guò)程中進(jìn)行反硝化脫氮的，所以進(jìn)入缺

43、氧段的污水中必須有充足的有機(jī)物，才能保證反硝化的順利進(jìn)行。從理論上講，當(dāng)污水的BOD5/TKN2.86時(shí)，有機(jī)物即可滿(mǎn)足需要。但由于BOD5中的一些有機(jī)物并不能被反硝化細(xì)菌利用或迅速利用，而且另外一部分細(xì)菌在好氧段不進(jìn)行反硝化時(shí)，也需要有機(jī)物。因此，實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)控制BOD5/TKN4.0，最好在5.7之上。否則，應(yīng)外加碳源，補(bǔ)充有機(jī)物的不足。常用的是工業(yè)用甲醇，因?yàn)榧状际且环N不含氮的有機(jī)物，正常濃度下對(duì)細(xì)菌也沒(méi)有抑制作用。（4）缺氧段溶解氧 在實(shí)際運(yùn)行管理中，當(dāng)DO低于0.5mg/L時(shí)，即可理解為“缺氧狀態(tài)”。對(duì)細(xì)菌的微觀生活環(huán)境而言，例如，在細(xì)胞體內(nèi)，當(dāng)游離的分子態(tài)溶解氧DO為零，而存在足量

44、的時(shí)，反硝化細(xì)菌將只能利用中的化合態(tài)氧分解有機(jī)物，并將中的氮轉(zhuǎn)化成N2。當(dāng)存在一定量的DO時(shí)，反硝化細(xì)菌則將優(yōu)先利用游離態(tài)的DO分解有機(jī)物，只有將DO耗盡以后，才能利用中的化合態(tài)氧。因此，對(duì)反硝化來(lái)說(shuō)，希望DO盡量低，最好是零，這樣反硝化細(xì)菌可以“全力”進(jìn)行反硝化，提高脫氮效率。顯然，在A/O脫氮工業(yè)的缺氧段中，應(yīng)使混合液的DO盡量低。但是，實(shí)際運(yùn)行中使DO過(guò)分降低是非常困難的，大量混合液自好氧段末端回到缺氧段，必然會(huì)帶回一定量DO。但是，即使混合液中存在一定量的DO，也不一定能進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞體內(nèi)被細(xì)菌利用，因?yàn)檎Ｇ闆r下DO是以單純擴(kuò)散形式進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)的，要求混合液中有足夠高的DO濃度，才能將

45、DO“擠入”，而進(jìn)入細(xì)胞的擴(kuò)散速度則較DO快得多。大量處理廠的運(yùn)行實(shí)踐證明：缺氧段混合液的DO值控制在0.5mg/L以下，可以得到良好的脫氮效果，當(dāng)DO高于0.5mg/L時(shí)，脫氮效率明顯下降。（二）生物除磷機(jī)理污水中的磷主要來(lái)自糞便、洗滌劑、農(nóng)藥和含磷工業(yè)污水等。污水中的磷，主要以磷酸鹽（、）、聚磷酸鹽和有機(jī)磷的形式存在。20世紀(jì)70年代中期，人們?cè)趥鹘y(tǒng)活性污泥工藝的運(yùn)行管理中，發(fā)現(xiàn)一類(lèi)特殊的兼性細(xì)菌，在好氧狀態(tài)下能超量地將污水中的磷吸入體內(nèi)，使體內(nèi)的磷含量超過(guò)10%，有時(shí)甚至高達(dá)30%，而一般細(xì)菌體內(nèi)的含磷量只有2%左右。這類(lèi)細(xì)菌后來(lái)被廣泛地用于生物除磷，稱(chēng)為聚磷菌或攝磷菌。最初只發(fā)現(xiàn)不動(dòng)桿

46、菌屬的某些細(xì)菌具有聚磷作用，現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)并分離出60多種細(xì)菌和真菌都具有聚磷作用。生物除磷就是利用這些細(xì)菌、藻類(lèi)等微生物在某種特定條件下在它們體內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)積儲(chǔ)大大超過(guò)合成細(xì)胞所需的磷，并在厭氧條件下釋放出來(lái)的原理，通過(guò)對(duì)微生物的這種過(guò)剩攝取和釋放磷的控制，排除系統(tǒng)中的剩余污泥，達(dá)到生物除磷的目的。生物除磷過(guò)程分為以下兩個(gè)階段（見(jiàn)圖3-7）。圖3-7 生物除磷的基本原理DN反硝化反應(yīng)器（可有可無(wú)）；PHB聚-羥基丁酸鹽（1）厭氧階段 使含磷化合物成溶解性磷，聚磷菌釋放出積儲(chǔ)磷酸鹽。（2）好氧階段 聚磷菌大量吸收并積儲(chǔ)溶解性磷化物中的磷，合成TAP與聚磷酸鹽。聚磷菌是好氧菌，它在活性污泥中不是優(yōu)勢(shì)菌

47、種，但能在厭氧環(huán)境中將聚磷酸水解。由于它在利用基質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)中比其他好氧菌占優(yōu)勢(shì)，從而利用它的大量繁殖，經(jīng)過(guò)厭氧與好氧的交替，進(jìn)行釋磷與吸磷的過(guò)程，處理后的出水在沉淀池與活性污泥分離，從而通過(guò)排除富磷的活性污泥而達(dá)到除磷目的。磷的去除不同于BOD被氧化成H2O和CO2，也不同于NH3-N轉(zhuǎn)變?yōu)镹2，它是通過(guò)攝取與釋放來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，在除磷過(guò)程中應(yīng)盡量減少污泥系統(tǒng)中釋放和污泥回流磷的數(shù)量。二、缺氧好養(yǎng)A1/O生物脫氮工藝（一）工藝流程缺氧池好氧池沉淀池出水回流污泥剩余污泥原污水A1O圖3-8 A1/O工藝流程圖缺氧好氧（Anoxic-Oxic，簡(jiǎn)稱(chēng)A1/O）工藝流程開(kāi)創(chuàng)于20世紀(jì)80年代初，由缺氧池

48、和好氧池串聯(lián)而成（圖3-8）。由于將反硝化反應(yīng)器放置在系統(tǒng)之前，故又稱(chēng)為前置反硝化生物脫氮系統(tǒng)。在反硝化缺氧池中，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有機(jī)物作為碳源，將回流混合液中的大量硝態(tài)氮（）還原成N2，達(dá)到脫氮的目的，然后再在后續(xù)的好氧池中進(jìn)行有機(jī)物的生物氧化、有機(jī)氮的氨化和氨氮的硝化等生化反應(yīng)。O段后設(shè)沉淀池，部分沉淀污泥回流A段，以提供充足的微生物。同時(shí)還將O段內(nèi)混合液回流至A段，以保證A段有足夠的硝酸鹽。A1/O工藝的主要特點(diǎn)：流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少，只有一個(gè)污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，基建費(fèi)用可大大節(jié)省；反硝化池不需外加碳源，降低了運(yùn)行費(fèi)用；A1/O工藝的好氧池在缺氧池之后，可以使反

49、硝化殘留的有機(jī)污染物得到進(jìn)一步去除，提高出水水質(zhì)；缺氧池在前，污水中的有機(jī)碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的有機(jī)負(fù)荷。同時(shí)缺氧池中進(jìn)行的反硝化產(chǎn)生的堿度可以補(bǔ)償好氧池中進(jìn)行硝化反應(yīng)對(duì)堿度的需要的一半左右。A1/O工藝的主要缺點(diǎn)是脫氮效率不高，一般為70%80%。此外，如果沉淀池運(yùn)行不當(dāng)，則會(huì)在沉淀池內(nèi)發(fā)生反硝化反應(yīng)，造成污泥上浮，使處理水水質(zhì)惡化。盡管如此，A1/O工藝仍以它的突出特點(diǎn)而受到重視，該工藝是目前采用比較廣泛的脫氮工藝。（二）A1/O生物除氮系統(tǒng)的主要工藝參數(shù)及影響（1）F/M和SRT 在硝化反應(yīng)中，影響硝化的主要因素是硝化菌的存在和活性，因?yàn)樽责B(yǎng)型硝化菌的最小比增殖速度為0.

50、21/d，而異氧型好氧菌的最小增殖速度為1.2/d，前者比后者的比增殖速度小得多。要使硝化菌存活并占有優(yōu)勢(shì)，成為優(yōu)占菌種，則要求污泥齡應(yīng)大于4.76d，但對(duì)于異氧型好氧菌，則污泥齡只需0.8d。在傳統(tǒng)活性污泥法中，由于污泥齡只有24d，所以硝化菌不能存活并占優(yōu)勢(shì)，故不能完成硝化任務(wù)。對(duì)此，要加大曝氣池容積或增加MLSS的濃度，以降低有機(jī)負(fù)荷，從而增大污泥齡。試驗(yàn)證明，其污泥負(fù)荷率應(yīng)小于0.18 kgBOD5/(kgMLVSS·d)。硝化菌的平均世代時(shí)間約為3.3d（20），為了保證在硝化池內(nèi)保持足夠數(shù)量的硝化菌以進(jìn)行硝化，設(shè)計(jì)的污泥齡應(yīng)為硝化菌世代時(shí)間的3倍，否則硝化菌不能得到大量繁

51、殖，影響硝化效果。（2）混合液回流比R 混合液回流比的大小直接影響反硝化的脫氮效果。一般來(lái)說(shuō)，混合液回流比升高，脫氮率也提高。但混合液回流比太高，工藝過(guò)程動(dòng)力消耗太大，運(yùn)行費(fèi)用大大提高。根據(jù)在好氧池中的缺氧池中的硝化率和反硝化率為100%，并忽略細(xì)菌合成代謝所去除的影響，A1/O工藝系統(tǒng)的脫氮率與混合液回流比可根據(jù)公式來(lái)計(jì)算?；旌弦夯亓鞅仍?00%以下時(shí)，則脫氮率隨回流比增高而顯著上升。但混合液回流比大于200%以后，脫氮率提高就比較緩慢了。一般地，混合液回流比的取值為200%500%，太高則動(dòng)力消耗太大，故A1/O工藝的脫氮率一般為70%80%，難以達(dá)到90%。（3）水力停留時(shí)間 要使脫氮效

52、率達(dá)到70%80%，硝化反應(yīng)的水力停留時(shí)間不應(yīng)小于6h，而反硝化反應(yīng)的水力停留的時(shí)間在2h之內(nèi)即可。一般，硝化與反硝化的水力停留時(shí)間比為3：1，否則，脫氮效率速度下降。（4）DO值 硝化好氧池中的DO值應(yīng)控制在2.0mg/L左右，以保證硝化菌的好氧狀態(tài)，并要滿(mǎn)足其“硝化需氧量”的要求。（5）pH 硝化菌對(duì)pH的變化十分敏感，最佳的pH是8.08.4。隨著硝化反應(yīng)的進(jìn)行，混合液的pH下降。為了保持適宜的pH，就應(yīng)當(dāng)在廢水中保持足夠的堿度，從而起到緩沖作用。通常來(lái)說(shuō)，1g氨態(tài)氮（以N計(jì)）完全硝化約需堿度7.1g（以CaCO3計(jì)）。而反硝化過(guò)程中產(chǎn)生的堿度（3.57g堿度/g）可補(bǔ)償硝化反應(yīng)耗堿度的

53、一半左右。反硝化反應(yīng)最適宜的pH為6.57.5，此時(shí)反硝化速率最高，當(dāng)大于8或低于6時(shí)，則反硝化速率大為下降。（6）溫度 硝化反應(yīng)適宜溫度是2030，在15以下時(shí)，硝化速率下降，5時(shí)則完全停止。而反硝化反應(yīng)的適宜溫度為2040，低于15時(shí)，反硝化菌的增值速率降低，代謝速率隨之也降低，使反硝化速率下降。因此，在冬季低溫季節(jié)，應(yīng)考慮采取提高反硝化的污泥齡、降低負(fù)荷率、提高廢水停留時(shí)間等措施來(lái)保持一定的反硝化速率。（7）BOD5和溶解性BOD5/的比值 進(jìn)入硝化反應(yīng)池（好氧池）的BOD5值在80mg/L以下。當(dāng)BOD5濃度過(guò)高時(shí)，導(dǎo)致異氧型細(xì)菌迅速繁殖，從而使自養(yǎng)型硝化菌得不到優(yōu)勢(shì)而不能稱(chēng)為優(yōu)占種屬

54、，則硝化反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行。污水中的溶解性BOD5/的比值應(yīng)大于4，否則使反硝化速率很快下降。當(dāng)該比值小于4時(shí)，需另投加有機(jī)碳源，如甲醇（CH3OH）。三、厭氧/好養(yǎng)A2/O生物除磷工藝（一）工藝流程出水進(jìn)水格柵厭氧池沉淀池污泥回流剩余污泥圖3-9 A2/O工藝流程好氧池厭氧/好氧（Anaerobic-Oxic，簡(jiǎn)稱(chēng)A2/O）工藝的作用在于去除有機(jī)物的同時(shí)去除污水中的磷，整個(gè)流程由沉砂池、厭氧池、好氧池和二沉池組成，其工藝流程如圖3-9所示。城市污水和回流污泥進(jìn)入?yún)捬醭兀⒔柚峦七M(jìn)式攪拌器的作用使其混合。回流污泥中聚磷菌在厭氧池可吸收去除一部分有機(jī)物，同時(shí)釋放出大量磷。然后混合液流入后段好氧池，

55、污水中的有機(jī)物在其中得到氧化分解，同時(shí)聚磷菌從污水中吸收更多的磷，然后通過(guò)排放富磷剩余污泥而使污水中的磷得到去除。對(duì)于低溫、低有機(jī)物濃度的生活污水，因活性污泥增殖較少，難以通過(guò)排放剩余污泥達(dá)到除磷效果，宜用旁路除磷工藝達(dá)到除磷效果。好氧池在良好的運(yùn)行狀況下，整個(gè)A2/O工藝的BOD5去除率大致與一般活性污泥法相同，傳統(tǒng)活性污泥工藝排放的剩余污泥中，平均僅含有2%左右的磷，而在A2/O除磷工藝排放的剩余污泥中，平均含磷量則在4%6%，最高可達(dá)7%。反應(yīng)池內(nèi)水力停留時(shí)間較短，一般厭氧池12h，好氧池24h，總共36h，厭氧池與好氧池的水力停留時(shí)間之比一般為(1：2)(1：3)。而磷的去除率為70%

56、80%，處理后出水磷的濃度一般都小于1.0mg/L。（二）A2/O生物除磷系統(tǒng)的主要工藝參數(shù)及影響（1）F/M與SRT A2/O生物除磷工藝是一種高F/M低SRT系統(tǒng)。這是因?yàn)榱椎娜コ峭ㄟ^(guò)排放剩余污泥完成的。F/M較高時(shí)，SRT較小，剩余污泥排放量也就較多，因而在污泥含磷量一定的條件下，除磷量也就越多。但SRT不能太低，必須以保證BOD5的有效去除為前提。另外，SRT對(duì)污泥的含磷量也有影響，一般認(rèn)為SRT在710d時(shí)，污泥中的含磷量最高，但并不意味著必須在這個(gè)范圍內(nèi)運(yùn)行，因?yàn)榭偟倪€應(yīng)著眼于總磷量。有的處理廠發(fā)現(xiàn)，當(dāng)SRT大于15d時(shí)，除磷效率在50%以下，而當(dāng)SRT降至6d以下時(shí)，除磷效率升至80%以上。（2）回流比R A2/O除磷系統(tǒng)的R不宜太低，應(yīng)保持足夠的回流比，盡快將二沉池內(nèi)的污泥排出，防止聚磷菌在二沉池內(nèi)遇到厭氧環(huán)境發(fā)生磷的釋放。在保證快速排泥的前提下，應(yīng)盡量降低R，以免縮短污泥在厭氧段的實(shí)際停留時(shí)間，影響磷的釋放。已經(jīng)證明，A2/O除磷系統(tǒng)的污泥沉降性能一般都良好，R想50%70%范圍內(nèi)，即可保證