陳立1，楊坤1，鮑憲枝2
(1.中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究院，天津300074；2.大連市排水管理處，遼寧大連116021)

　　摘　要：在總結(jié)高濃度難降解的城市污水處理工程技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過試驗(yàn)提出了二段法改良工藝，并在高濃度難降解城市污水處理中硝化菌的難以存活、有機(jī)物的去除及化學(xué)除磷等技術(shù)上有所突破。二段法改良工藝一方面具有耐沖擊負(fù)荷，更適宜于處理城市污水中化工廢水比例高、廢水成分復(fù)雜、處理難度大的特點(diǎn)，另一方面在難以實(shí)施生物除磷的條件下，更易于布置成多點(diǎn)投藥，實(shí)現(xiàn)化學(xué)除磷。
　　關(guān)鍵詞：污水處理；二段法；城市污水
　　中圖分類號(hào)：X703.1
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)08-0050-03

　　我國一些中小城鎮(zhèn)的市政污水中工業(yè)廢水所占比例偏高，一般在50%以上，導(dǎo)致了這些城鎮(zhèn)污水處理廠的污水處理十分困難，一般的生物處理工藝無法將這類高濃度難降解的城市污水處理達(dá)標(biāo)。以浙江省椒江市為例，該城市污水中工業(yè)廢水所占比例為52%左右，其中難降解化工廢水的比例又占了一半以上，造成該城市污水以工業(yè)廢水為主的事實(shí)，其可生化性極差，或基本不可生化(BOD5/COD為0.06～0.29)，且具有總?cè)芙庑怨腆w和磷酸鹽偏高的特點(diǎn)。

1　水質(zhì)特點(diǎn)與工藝選擇

　　在泰安、宣化和椒江的城市污水處理廠的設(shè)計(jì)中都遇到了城市污水中工業(yè)廢水所占比例偏大、難降解物質(zhì)濃度偏高、可生化性差的問題。其中，泰安城市污水中不可降解COD的比例為0.15；宣化城市污水中工業(yè)廢水的比例約為70%，不可降解COD的比例為0.15。應(yīng)該說這類高濃度難降解城市污水的特點(diǎn)是工業(yè)廢水的沖擊比較嚴(yán)重，可生化性差，選擇處理工藝應(yīng)首先著眼于其抗沖擊負(fù)荷的能力。
　　泰安污水處理廠采用的工藝是AB法的變種，即A+A2O工藝流程(見圖1)。

　　該工藝的COD、SS、TN和TP去除率分別可達(dá)81%～94%、90%～99%、61%～91%和87%～97%，適宜于污水含懸浮物、有機(jī)物濃度高的情況，但對(duì)付工業(yè)廢水的沖擊負(fù)荷能力不足，這在椒江污水處理的試驗(yàn)中也得到了佐證，其原因在于A段的泥齡和停留時(shí)間過短，不足以緩沖工業(yè)廢水中溶解性成分對(duì)微生物的有害沖擊。試驗(yàn)期間也曾以A2O工藝與之進(jìn)行平行對(duì)比，在不存在強(qiáng)烈沖擊的條件下，A+A2O的工藝效果不如A2O工藝，但在工業(yè)廢水比例高的條件下，A+A2O的工藝對(duì)于絲狀菌的生長具有較強(qiáng)的抑制作用。
　　泰安污水處理廠的進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。

表1　泰安污水處理廠的進(jìn)、出水水質(zhì)(1988年) 項(xiàng)目 CODCr
(mg/L) BOD₅
(mg/L) TP
(mg/L) NO₃-N
(mg/L) 氨氮
(mg/L) 有機(jī)氮
(mg/L) SS
(mg/L) 堿度
(mg/L) pH 進(jìn)水 均值 650 290 6.45 2.0 31.8 14.5 263 317 7.5 波動(dòng)值 ±311 ±139 ±1.9 ±1.7 ±21.7 ±10.1 ±108 ±24 ±0.4 出水 范圍 57～80 4～10 0.21～1.9 2.9～10.1 0～17.4 0～2.7 6～20 　

　宣化污水處理廠采用的工藝是接觸器+普通曝氣活性污泥法(工藝流程如圖2)，接觸器的設(shè)置是為了抑制絲狀菌的生長。結(jié)果表明，COD、SS、TN和TP的去除率分別可達(dá)85%～89%、71%～93%、40%～72%和62%～82%。與泰安污水處理廠的工藝相比，SS、TN和TP的去除率有所下降，分析其原因，可能是由于工業(yè)廢水影響了活性污泥的沉降性能，導(dǎo)致SS去除率下降；缺乏除磷脫氮的生物專項(xiàng)功能，導(dǎo)致TN和TP的去除率下降。試驗(yàn)期間曾以延時(shí)曝氣工藝與之進(jìn)行平行對(duì)比，結(jié)果差別不大，因此單純從抗沖擊負(fù)荷的角度講，延時(shí)曝氣工藝的作用不大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上二段法中第一段的作用。

　　宣化污水處理廠的進(jìn)、出水水質(zhì)見表2。

表2　宣化污水處理廠的進(jìn)、出水水質(zhì)(1993年) 項(xiàng)目 進(jìn)水 一級(jí)處理出水 二級(jí)處理出水 CODCr(mg/L) 600～900 290～600 60～140 BOD₅(mg/L) 120～300 70～210 4～15 SS(mg/L) 460～600 170～330 30～110

　　椒江污水處理廠采用的是改良后的二段法(工藝流程如圖3)。結(jié)果表明，不投藥時(shí)COD、SS、TN和TP去除率可達(dá)76%、92%、43%和17%左右；投藥時(shí)，COD、SS和TP的去除率可達(dá)85%、89%和88%左右。與泰安、宣化污水處理廠的工藝相比，二段法改良工藝在不投藥時(shí)的COD、SS、TN和TP去除率明顯降低，分析其原因，可能是由于工業(yè)廢水的影響，使其可生化性極差，可用碳源不足，導(dǎo)致整體去除效果下降；投藥時(shí)，COD和TP的去除率有大幅度提高，這是由于化學(xué)絮凝劑對(duì)有機(jī)物和磷的去除作用所致。試驗(yàn)期間曾以單段法工藝與之進(jìn)行平行對(duì)比，結(jié)果表明，在工業(yè)廢水比例高、可生化性差的條件下，單段法的效果不如二段法。

　　椒江污水處理廠的進(jìn)、出水水質(zhì)見表3。

表3　椒江污水處理廠的進(jìn)、出水水質(zhì)(2000年) 項(xiàng)目 pH CODCr
(mg/L) SCOD
(mg/L) BOD₅
(mg/L) SS
(mg/L) VSS
(mg/L) NH₃-N
(mg/L) NOX-N
(mg/L) TKN
(mg/L) PO₄-P
(mg/L) TP
(mg/L) 堿度
(mg/L) 進(jìn)水平均值 8.57 398 240 110 320 168 50.17 6.0
2 73.24 3.62 6.05 396 進(jìn)水最大值 10.26
746 395 178 1136 725 104.72 15.10 96.10 12.80 18.00 527 進(jìn)水最小值 7.20 132 39 2 65 12 12.40 2.48 56.26 0.24 0.81 269 不加藥出水 7.05 111 93 11 26 　 14.56 9.63 25.01
4.8 5.43 92 加藥出水 7.00 62 58 　 25 　 3 　 　 0.58 0.94 76

　　應(yīng)該說，處理此類污水，業(yè)內(nèi)人士嘗試過的延時(shí)曝氣、AB法、奧貝爾氧化溝、二段法等工藝都具有不同程度的抗沖擊負(fù)荷的能力，具體采用哪種工藝，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)特點(diǎn)，靈活選擇并適當(dāng)改良。

2　二段法改良工藝的原理與特點(diǎn)

　　將二段法改良工藝應(yīng)用于高濃度、難降解城市污水的處理，無疑具有很大的優(yōu)勢，這主要體現(xiàn)在：
　?、俣畏ǜ牧脊に嚨牡谝欢危煌贏B法的A段，也不同于經(jīng)典的二段法中的第一段。從停留時(shí)間看，在1～2 h之間，它可以抑制活性污泥中絲狀菌的生長；對(duì)工業(yè)廢水的有害沖擊可以起到緩解作用，這可能是由于短泥齡的微生物對(duì)大分子物質(zhì)有裂解和分解作用(停留時(shí)間過短，不足以“裂解”或“分解”；停留時(shí)間過長，小分子物質(zhì)在第一段降解，會(huì)使第二段微生物因營養(yǎng)物質(zhì)的不足而無法維持生存)而間接地改善了后續(xù)工藝的可生化性；調(diào)節(jié)第一段呈缺氧狀態(tài)，還可進(jìn)一步改善后續(xù)工藝的可生化性。
　?、诟邼舛取㈦y降解城市污水處理的最大問題是硝化菌的難以存活，而二段法改良工藝的第一段中短泥齡的微生物對(duì)工業(yè)廢水的沖擊負(fù)荷有極佳的緩沖作用，對(duì)難降解的大分子有分解作用，使得工業(yè)廢水中的毒性物質(zhì)得到降解或化解，從而解決了硝化菌難以存活的問題。第二段可采用延時(shí)曝氣工藝，較長的停留時(shí)間使第二段得以保持微生物的多樣性，使生長緩慢的硝化菌和降解特殊有機(jī)物的“基質(zhì)專一性”微生物得以充分生長；也可不拘泥于一種工藝形式，根據(jù)除磷脫氮的要求，進(jìn)行內(nèi)部工藝形式的變化，以滿足出水要求。
　?、鄹邼舛?、難降解城市污水處理的第二大問題是有機(jī)物的去除。由于第一段中短泥齡的微生物對(duì)工業(yè)廢水中難降解的大分子有分解作用，使得毒性物質(zhì)得到降解或化解，因此加強(qiáng)了第二段的協(xié)同降解作用；將10%的進(jìn)水引入第二段，從根本上改善了第二段活性污泥的營養(yǎng)，解決了第二段碳氧化不足的問題。
　　④高濃度、難降解城市污水處理的第三大問題是生物除磷的先天不足與化學(xué)除磷的合理實(shí)施。在難降解城市污水中，由于易生物降解物質(zhì)的缺乏，抑制了嗜磷菌的生長（為解決硝化與碳氧化問題而采用的二段法工藝更強(qiáng)化了這種抑制，這是由于第一段將可能存在的易生物降解物質(zhì)消耗掉了），因此需要合理實(shí)施化學(xué)除磷。絮凝劑的投加，一方面可以作為出水有機(jī)物與懸浮物指標(biāo)的把關(guān)措施，另一方面也可增加除磷工藝的靈活性（即在不具備生物除磷的條件時(shí)，可以采用化學(xué)除磷）；化學(xué)除磷在二段法工藝中更易于布置成多點(diǎn)投加，當(dāng)沖擊負(fù)荷嚴(yán)重時(shí)，可以超越第二段，進(jìn)行一級(jí)強(qiáng)化處理即可。

3　二段法改良工藝參數(shù)

　　二段法改良工藝推薦運(yùn)行控制參數(shù)如下：
　　除磷藥劑為聚鋁或聚鐵；
　　第一段生物池的停留時(shí)間為1～2 h，污泥濃度為4～8 g/L，污泥齡為1～2 d左右；
　　第二段生物池的停留時(shí)間為15～20 h，污泥濃度為3～6 g/L，污泥齡為100～200 d；
　　投藥點(diǎn)設(shè)在第一段生物池、第一段沉淀池前、第二段生物池、第二段沉淀池前(可依據(jù)不同情況進(jìn)行單點(diǎn)或多點(diǎn)投加的組合，常規(guī)投加點(diǎn)為第二段生物池和第二段沉淀池前的同時(shí)投加)。

4　存在的問題與今后的課題

　　研究結(jié)果表明，對(duì)于工業(yè)廢水比例高，特別是難降解工業(yè)廢水比例高的城市污水的可生化性指示值似乎用可生化COD與總COD比值來表述更為合理，即采用可生化性試驗(yàn)來確定污水的可生化性，此數(shù)值與生物處理中的COD去除率大致呈線性關(guān)系。
　　利用常規(guī)的計(jì)算參數(shù)進(jìn)行這類高濃度、難降解污水處理的工藝設(shè)計(jì)，其結(jié)果無法與試驗(yàn)結(jié)果相符，這主要是由于常規(guī)工藝設(shè)計(jì)中，將進(jìn)水中的惰性物質(zhì)看作是不變的，但相關(guān)研究表明，這一成分隨工藝條件的不同，變化劇烈。因此在有條件時(shí)利用實(shí)測的污泥產(chǎn)率進(jìn)行工藝計(jì)算更符合實(shí)際情況。在沒有實(shí)測污泥產(chǎn)率的條件時(shí)，也應(yīng)對(duì)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚云诘玫捷^為合理的工藝設(shè)計(jì)。
　　化學(xué)除磷應(yīng)用于延時(shí)曝氣，顯然不同于一般的生物化學(xué)同時(shí)除磷。由于其活性污泥本身的沉降性能較差，將助凝劑投加于出水之前可能有希望改善出水水質(zhì)并節(jié)省絮凝所需的藥劑。

5　結(jié)語

　　工業(yè)廢水經(jīng)過企業(yè)內(nèi)部處理后與生活污水混合，進(jìn)入城市污水處理廠進(jìn)行生物處理是可行的，工業(yè)廢水內(nèi)部的難生物降解物質(zhì)隨同生活污水中易生物降解物質(zhì)，通過所謂的“協(xié)同降解”作用一起降解掉了。
　　高濃度、難降解的城市污水處理的最大問題是硝化菌的難以存活，第二大問題則是有機(jī)物的去除，第三個(gè)問題是化學(xué)除磷的實(shí)施。因此，相關(guān)的處理工藝應(yīng)圍繞著這三點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)上的突破。
　　奧貝爾氧化溝、二段法、AB法和延時(shí)曝氣法都具有一定的耐沖擊負(fù)荷的能力，但經(jīng)過改進(jìn)的二段法工藝一方面具有耐沖擊負(fù)荷，更適宜于處理城市污水中化工廢水比例高、廢水成分復(fù)雜、處理難度大的特點(diǎn)，另一方面在難以生物除磷的條件下，更易于布置成多點(diǎn)投藥，實(shí)現(xiàn)化學(xué)除磷。

參考文獻(xiàn)：

　?。?］Mogens Henze，et al.Wastewater Treatment［M］.New York:Springer Verlag Berlin Heidelberg,1995.
　?。?］鄭興燦，李亞新.污水除磷脫氮技術(shù)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.
　?。?］橋本獎(jiǎng).新活性污泥法［M］.北京：學(xué)術(shù)書刊出版社，1990.
　?。?］宗宮功.污水除磷脫氮技術(shù)［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1987.
　　［5］?？腺M(fèi)爾德W W，馬斯特曼J L.工業(yè)廢水的活性污泥處理法［M］.姜文焯，朱光譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.

---

　　電　話：(022)23342168×2028
　　收稿日期：2001-03-26