生物處理工藝方案的選擇

生物處理段是污水廠的核心部分，生物處理工藝的選擇對污水廠的投資以及運(yùn)行管理起著舉足輕重的作用。根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)要求，所選工藝應(yīng)具有除磷脫氮功能。目前常用的污水處理除磷脫氮工藝大多是在傳統(tǒng)生物處理工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其種類及形式較多，如傳統(tǒng)的A2/O及其改良工藝（如UCT工藝）、SBR類及其變型工藝（CAST工藝等）、各種氧化溝工藝等，但不外乎活性污泥法工藝和生物膜法工藝兩種。目前活性污泥法占有優(yōu)勢，僅有少數(shù)污水廠采用生物膜法工藝。

1.1傳統(tǒng)A2/O及其改良工藝

傳統(tǒng)A2/O法即厭氧/缺氧/好氧活性污泥法。污水流經(jīng)三個不同的功能分區(qū)，在不同微生物菌群的作用下，去除污水中的有機(jī)物、氮和磷。

該工藝在系統(tǒng)上是zui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(yùn)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，有利于處理后污水與污泥的分離，運(yùn)行中在厭氧和缺氧段內(nèi)只需輕緩攪拌，運(yùn)行費(fèi)用低。由于厭氧、缺氧和好氧三個區(qū)嚴(yán)格分開，有利于不同微生物菌群的繁殖生長，因此除磷脫氮效果非常好。目前，該法在國內(nèi)外使用較為廣泛。

但傳統(tǒng)A2/O工藝也存在本身固有的缺點(diǎn)。脫氮和除磷外部環(huán)境條件的要求

是相互矛盾的，脫氮要求有機(jī)負(fù)荷較低，污泥齡較長，而除磷要求有機(jī)負(fù)荷較高，污泥齡較短，往往很難權(quán)衡。

為了克服傳統(tǒng)A2/O工藝的缺點(diǎn)，出現(xiàn)了多種改良型A2/O工藝，其中一種就是UCT工藝。

與傳統(tǒng)A2/O法相比，UCT工藝不同之處在于污泥先回流至缺氧池，而不是厭氧池，再將缺氧池部分混合液回流至厭氧池，從而減少了回流污泥中過多的硝酸鹽對厭氧放磷的影響。但是UCT工藝增加了一次回流，多一次提升，運(yùn)行費(fèi)用將增加。

此工藝流程較長，構(gòu)筑物較多，設(shè)備維修不便，操作管理較復(fù)雜，投資略高，相對成熟可靠，處理效果穩(wěn)定，一般運(yùn)用于較大規(guī)模且具有較高運(yùn)行管理水平的城市污水廠。

1.2 SBR法及其變型工藝

序批式活性污泥法（SBR）又稱間歇式活性污泥法，早在1914年就由英國學(xué)者Ardern和Locket發(fā)明的水處理工藝。80年代前后，由于自動化、計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)的迅速發(fā)展以及在污水處理領(lǐng)域的普及與應(yīng)用，此項(xiàng)技術(shù)獲得重大進(jìn)展。使得間歇活性污泥的運(yùn)行管理也逐漸實(shí)現(xiàn)了自動化。由于SBR在運(yùn)行過程中，各階段的運(yùn)行時間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化以及運(yùn)行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)、出水質(zhì)量與運(yùn)行功能要求等靈活變化。對于SBR的反應(yīng)來說，只是時序控制，無空間控制障礙，所以可以靈活控制。因此，SBR工藝發(fā)展速度極快，近幾年來，已發(fā)展成多種改良型，主要有：ICEAS法、CAST法、Unitank法和DAT-IAT法。

CAST工藝和SBR不同，在循環(huán)式活性污泥法中結(jié)合有生物選擇器、生物反應(yīng)池二個區(qū)域，容積較小的*區(qū)作為生物選擇器，第二區(qū)為主反應(yīng)區(qū)。*

區(qū)和第二區(qū)在水力上是相通的。用泵將主反應(yīng)區(qū)的活性污泥回流到選擇器中。

UNITANK的工藝思想、池子布置和運(yùn)行方式與三溝式氧化溝相類似，但在池體構(gòu)型、曝氣方法、出水方式等方面有所不同，一般由一矩形池子組成，內(nèi)分三格，三格在水力上是相通的。池子外側(cè)二格交替作為曝氣池和沉淀池，中間池始終作為曝氣池，在每一格池子中設(shè)置曝氣裝置，可以為表面曝氣設(shè)備，也可以是鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)。

SBR類活性污泥法工藝操作靈活，可采用多種運(yùn)行方式，但是單池處理能力較小，在較大規(guī)模的城市污水廠中采用，分組數(shù)多，控制點(diǎn)多，給操作管理帶來了不便。為減少平面占地，該工藝也可在較大水深下運(yùn)行（取決于撇水設(shè)備的能力），但水深加大，浪費(fèi)的水頭較大，運(yùn)行能耗較高，同時對運(yùn)行過程的自控技術(shù)要求較高。

故國內(nèi)僅有十余座城市污水廠采用該工藝。

1.3各種氧化溝工藝

氧化溝是上世紀(jì)中期發(fā)展起來的一種污水處理技術(shù)，因其構(gòu)筑物呈封閉溝渠而得名，屬于活性污泥法的一種，在實(shí)際運(yùn)用中發(fā)展成多種型式，能夠同時實(shí)現(xiàn)碳有機(jī)物氧化、氮硝化以及生物脫氮是氧化溝的基本特征。

常規(guī)氧化溝相當(dāng)于普通活性污泥法中的曝氣池，氧化溝可以在高、中、低不同負(fù)荷條件下運(yùn)行。一般氧化溝都在低負(fù)荷條件下運(yùn)行，屬于延時曝氣范疇，氧化溝一般具有以下特點(diǎn)：

a、處理流程簡捷，構(gòu)筑物少，一般不設(shè)初沉池、污泥消化系統(tǒng)。

b、采用的機(jī)械設(shè)備種類少，運(yùn)行管理較方便。

c、耐沖擊負(fù)荷，出水水質(zhì)穩(wěn)定，一般不發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象。

d、產(chǎn)生的污泥量少，并且污泥得到一定程度的穩(wěn)定，簡化了污泥處理流程。

e、采用氧化溝工藝的污水處理廠總占地和其它工藝的二級處理廠相比，氧化溝單體體量較大。

氧化溝工藝形式較多，主要有Orbal氧化溝、T型三溝式氧化溝、DE型氧化溝、Carrousel氧化溝等。近年來以Orbal、DE氧化溝和三溝式為主導(dǎo)的氧化溝工藝在污水處理工程中得到廣泛的應(yīng)用。

1.4 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池屬于生物膜法的范疇。現(xiàn)代曝氣生物濾池是在生物接觸氧化工藝的基礎(chǔ)上引入飲用水處理中過濾的構(gòu)思而產(chǎn)生的一種好氧廢水處理工藝。其突出的特點(diǎn)是將生物氧化和過濾結(jié)合在一起，濾池后部不設(shè)沉淀池，通過反沖洗再生實(shí)現(xiàn)濾池的周期運(yùn)行。其核心技術(shù)是采用多孔性的濾料作為生物載體，單位體積的生物量數(shù)倍于活性污泥法，因此具有處理負(fù)荷高，池體體積小，占地省的特點(diǎn)。此外，曝氣過程中氣泡行程長，氣液接觸時間長，經(jīng)濾料多次剪切，氧的利用率高，能耗低。

生物濾池運(yùn)行的基本原理如下：經(jīng)預(yù)處理后的污水與經(jīng)過硝化后的濾池出水混合后通過濾池進(jìn)水管進(jìn)入濾池底部，并向上流經(jīng)填料層的缺氧區(qū)，一方面反硝化細(xì)菌利用進(jìn)水中的有機(jī)物將進(jìn)水中的NO3--N轉(zhuǎn)化為N2，實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮；另一方面，SS通過一系列復(fù)雜的物化過程被填料及其上面的生物膜吸附截流在濾床內(nèi)。經(jīng)過缺氧區(qū)處理的污水進(jìn)入好氧區(qū)，進(jìn)一步降解有機(jī)物和發(fā)生硝化作用，同時繼續(xù)去除SS。以SS形態(tài)被截留在濾床內(nèi)的有機(jī)物和被生物膜吸附的有機(jī)物實(shí)際被降解的時間接近一個運(yùn)行周期（通常一個運(yùn)行周期為1d左右）。隨著過濾的進(jìn)行，填料層生物膜增厚，截留的SS不斷積累，過濾水頭損失增大，達(dá)到一定值后進(jìn)行反沖洗。反沖洗采用氣水反沖。如果對出水磷要求較高，可在濾池進(jìn)水中投加藥劑，經(jīng)濾床截流達(dá)到除磷的目的。國內(nèi)已有污水廠采用生物濾池技術(shù)。

為延長濾池的過濾周期，強(qiáng)化一級處理以盡量減少進(jìn)入濾池的SS是必要的。強(qiáng)化一級處理大致有兩類方法，一是投加藥劑絮凝沉淀，另一類是利用生物的絮凝吸附作用。