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行管理起著舉足輕重的作用。根據(jù)進出水水質(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，運行中在厭氧和缺氧段內(nèi)只需輕緩攪拌，運行費用低。由于厭氧、缺氧和好氧三個區(qū)嚴格分開，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。脫氮和除磷外部環(huán)境條件的要求

是相互矛盾的，脫氮要求有機負荷較低，污泥齡較長，而除磷要求有機負荷較高，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，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，運行費用將增加。

此工藝流程較長，構(gòu)筑物較多，設(shè)備維修不便，操作管理較復雜，投資略高，相對成熟可靠，處理效果穩(wěn)定，一般運用于較大規(guī)模且具有較高運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年就由英國學者Ardern和Locket發(fā)明的水處理工藝。80年代前后，由于自動化、計算機等高新技術(shù)的迅速發(fā)展以及在污水處理領(lǐng)域的普及與應(yīng)用，此項技術(shù)獲得重大進展。使得間歇活性污泥的運行管理也逐漸實現(xiàn)了自動化。由于SBR在運行過程中，各階段的運行時間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化以及運行狀態(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，也可以是鼓風曝氣系統(tǒng)。

SBR類活性污泥法工藝操作靈活，可采用多種運行方式，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行（取決于撇水設(shè)備的能力），但水深加大，浪費的水頭較大，運行能耗較高，同時對運行過程的自控技術(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，在實際運用中發(fā)展成多種型式，能夠同時實現(xiàn)碳有機物氧化、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、低不同負荷條件下運行。一般氧化溝都在低負荷條件下運行，屬于延時曝氣范疇，氧化溝一般具有以下特點：

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、采用的機械設(shè)備種類少，運行管理較方便。

c、耐沖擊負荷，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?，F(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，通過反沖洗再生實現(xiàn)濾池的周期運行。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，因此具有處理負荷高，池體體積小，占地省的特點。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水管進入濾池底部，并向上流經(jīng)填料層的缺氧區(qū)，一方面反硝化細菌利用進水中的有機物將進水中的NO3--N轉(zhuǎn)化為N2，實現(xiàn)反硝化脫氮；另一方面，SS通過一系列復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)處理的污水進入好氧區(qū)，進一步降解有機物和發(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)的有機物和被生物膜吸附的有機物實際被降解的時間接近一個運行周期（通常一個運行周期為1d左右）。隨著過濾的進行，填料層生物膜增厚，截留的SS不斷積累，過濾水頭損失增大，達到一定值后進行反沖洗。反沖洗采用氣水反沖。如果對出水磷要求較高，可在濾池進水中投加藥劑，經(jīng)濾床截流達到除磷的目的。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，強化一級處理以盡量減少進入濾池的SS是必要的。強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。