劉章富¹，熊楊¹，侯鐵¹，劉津蓉²
( 1.深圳市市政工程設(shè)計院, 廣東深圳 518035; 2.深圳市龍崗廣廈建設(shè)監(jiān)理有限公司, 廣東深圳 518116)

　　摘　要：介紹了當(dāng)前城市污水處理中同步生物除磷脫氮的幾種實(shí)用新工藝流程及其特點(diǎn),討論了“工況交替”、“固液分離”和“曝氣形式”等有關(guān)問題。
　　關(guān)鍵詞：除磷脫氮；工況交替；固液分離；曝氣形式
　　中圖分類號：X703
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)09-0065-04

　　近十年來,同步生物除磷脫氮一直是城市污水處理的熱點(diǎn)?，F(xiàn)介紹幾種新工藝流程。

1 工藝流程

1.1 改良 A²/O 工藝
　　改良A2/O工藝如圖1所示。

　　該工藝綜合了A2/O工藝和改良UCT工藝的優(yōu)點(diǎn),即在厭氧池之前增設(shè)厭氧/缺氧池?；亓魑勰嗪鸵徊糠治鬯M(jìn)入該池進(jìn)行反硝化以去除回流污泥中的硝酸鹽,消除(或大大降低)了回流污泥中硝態(tài)氮對后續(xù)厭氧池的不利影響,有利于厭氧池的聚磷菌釋磷同時抑制了絲狀菌的繁殖,改善了泥水分離性能,從而使運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果更好。
1.2 改良UCT工藝
　　改良UCT工藝如圖2所示。
　　UCT工藝的缺氧池分為前、后兩池(即前缺氧池和后缺氧池),好氧液回流至后缺氧池使其中的硝酸鹽進(jìn)行反硝化,加大該回流比可提高脫氮率，從而減少了回流污泥的硝酸鹽含量。在前缺氧池里反硝化菌利用污水中的含碳有機(jī)物作為碳源對回流污泥中的硝酸鹽進(jìn)行反硝化，加大該回流比可提高脫氮率。

　　該工藝采用兩個缺氧池和兩個混合液回流系統(tǒng),因而進(jìn)入?yún)捬醭氐南跛猁}濃度很低，從而提高了除磷效果。如果要使進(jìn)入?yún)捬醭氐南跛猁}含量更低,COD/TKN的最小比宜為9∶1。
1.3 VIP 工藝
　　VIP工藝見圖3。

　　VIP與UCT工藝類似,而不同之處是反應(yīng)(厭氧、缺氧和好氧)池池體形式和運(yùn)行參數(shù)(表1)。
　　反應(yīng)池的分格(每個反應(yīng)池由數(shù)個體積較小的反應(yīng)池串聯(lián)組成)形成了有機(jī)物的梯度分布, 從而提高了厭氧池釋磷和好氧池攝磷的速度。由于大部分反硝化都發(fā)生在前幾格，所以缺氧池的分格也有助于缺氧池實(shí)現(xiàn)完全反硝化。因此,回流到厭氧池的缺氧液中硝酸鹽極少或基本上沒有。

表1 VIP與UCT工藝比較 工藝 池體形式 泥齡(d) 水力停留時間(h) VIP 每個反應(yīng)池(或區(qū))由2～4格組成 24～12 6～7 UCT 每個反應(yīng)池(或區(qū))不分格 13～25，通常泥齡≥20 24

1.4 CASS工藝
　　CASS工藝如圖4所示。

　　CASS工藝(循環(huán)活性污泥法)是SBR(序批式活性污泥法)和ICEAS工藝的更新變型，它在主反應(yīng)區(qū)(SBR池)的前面設(shè)置了生物選擇器并將污泥回流到這里。生物選擇器是容積較小的泥水接觸區(qū),它可在厭氧或缺氧條件下運(yùn)行，在接觸區(qū)形成了明顯的基質(zhì)濃度梯度,活性污泥能快速吸附和水解水中的有機(jī)物，污泥中的硝酸鹽氮經(jīng)反硝化去除，而磷得到釋放。生物選擇器能有效地抑制絲狀菌的繁殖。CASS工藝采用潷水器出水,水力工況好,但水頭損失較大(約10kPa)。
1.5 MSBR 工藝
　　MSBR工藝如圖5所示。MSBR工藝實(shí)質(zhì)上是SBR和A²/O工藝的組合。污水和脫氮后的活性污泥一并進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū),泥水混合液交替進(jìn)入缺氧區(qū)、好氧區(qū)和SBR池，出水由空氣堰排出。厭氧區(qū)有機(jī)物充足、硝酸鹽含量低,這為聚磷菌的釋磷提供了良好的環(huán)境。同時，基質(zhì)梯度大抑制了絲狀菌的繁殖。多次交替的缺氧與好氧工況和三個回流系統(tǒng)使脫氮和吸磷更充分。污泥濃縮區(qū)的設(shè)置既保障了厭氧區(qū)的泥量,又減少了混合液回流量和硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)的機(jī)會。

　　SBR池中間設(shè)底部擋板,它使池前端的水流由下而上。這時，沉淀底泥可作為截流層,該層在截留、過濾混合液過程中不僅提高了底泥的濃度,而且泥內(nèi)還能進(jìn)行碳源反硝化。
1.6 UNITANKS( UNITANK廊道交替池)
　　UNITANKS工藝見圖6。

　　UNITANKS工藝是UNITANK池型的一種，它由三個區(qū)(或格)組成，三者水路相通。兩個邊區(qū)設(shè)有固定出水堰及污泥排出設(shè)施，可交替進(jìn)行缺氧、厭氧、好氧和沉淀工況；中區(qū)進(jìn)行好氧或缺氧、好氧交替工況。污水可分時序進(jìn)入三區(qū)中的任一區(qū)，區(qū)中“三氧”工況的歷時長短則根據(jù)水質(zhì)等因素確定。
　　UNITANKS工藝的運(yùn)行類似于交替三溝式氧化溝。根據(jù)監(jiān)測指標(biāo)(ORP或DO)值調(diào)整曝氣設(shè)備供氧情況及攪拌器的開閉,動態(tài)地(空間和時間)實(shí)現(xiàn)厭氧、缺氧和好氧條件而達(dá)到除磷脫氮的目的。
　　兩個邊區(qū)內(nèi)設(shè)有出水槽,當(dāng)它處于曝氣工況時池中混合液中的懸浮物(即活性污泥)會進(jìn)入槽內(nèi)；當(dāng)邊區(qū)作沉淀池使用時最初幾分鐘的出水(出水槽的漂洗水)要回送到池內(nèi)。
1.7 BIOLAK藝BIOLAK工藝如圖7所示。

　　BIOLAK工藝是20世紀(jì)70年代開發(fā)的一種新處理系統(tǒng),實(shí)質(zhì)上它是同時具有擺動式擴(kuò)散器和帶防滲膜土池特點(diǎn)的低負(fù)荷活性污泥法處理工藝。曝氣頭借助空氣的壓力不停地擺動,系統(tǒng)的缺氧和好氧狀態(tài)通過曝氣鏈的通氣或停氣以及兩條曝氣鏈之間的距離變化來實(shí)現(xiàn)。擺動的曝氣頭克服了固定曝氣器使一部分混合液始終處于充氧過飽和狀態(tài)而另一部分始終處于不飽和狀態(tài)的弊端。由于微氣泡在混合液中的停留時間較長,氧由氣相向液相擴(kuò)散的推動力較大,因此提高了氧的利用率。池體的建造可利用現(xiàn)有地坑(作成帶防滲膜的土池)以節(jié)省投資。
1.8 OCO工藝
　　OCO工藝見圖8。

　　圖8OCO工藝OCO工藝是A²/O工藝的更新變型。污水(經(jīng)格柵和沉砂池處理)進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)后再進(jìn)入缺氧區(qū)，在缺氧區(qū)和好氧區(qū)循環(huán)一定時間后流入沉淀池。為保證缺氧區(qū)反硝化的順利進(jìn)行，必須使好氧區(qū)產(chǎn)生的硝酸鹽進(jìn)入缺氧區(qū)并形成環(huán)流。該工藝以攪拌器產(chǎn)生環(huán)流，好氧區(qū)和缺氧區(qū)攪拌器的分別開、?；蛲瑫r開、停使兩區(qū)的污水混合程度降至最低或進(jìn)行充分混合，以在兩區(qū)實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化。
　　好氧區(qū)、缺氧區(qū)的交換及兩區(qū)容積的改變(適應(yīng)水量、水質(zhì)波動)可通過控制攪拌器和曝氣設(shè)備的運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)。
1.9 氧化溝工藝
　　氧化溝工藝見圖9(a～d)。

　　除磷脫氮氧化溝是常規(guī)氧化溝與其他除磷脫氮工藝的結(jié)合。工藝a將A²/O與氧化溝結(jié)合在一起,稱為卡魯塞爾Bardenpho A?2C(或卡魯塞爾2000)工藝，它由美國EIMCO公司和荷蘭DHV公司聯(lián)合推出。該工藝?yán)昧搜趸瘻系臏系懒魉?不需將混合液提升),可實(shí)現(xiàn)硝化液的高回流比,獲得高的脫氮率，厭氧區(qū)的設(shè)置達(dá)到了同步除磷脫氮的目的。工藝b為五段卡魯塞爾Bardenpho A2C工藝,它在工藝a中的氧化溝末端增設(shè)缺氧區(qū)和好氧區(qū)(再曝氣區(qū)),除磷脫氮效果更好。工藝c(珠海香洲污水處理廠)是在Passevell氧化溝的前端增設(shè)了厭氧區(qū)，多年運(yùn)行表明溝內(nèi)的缺氧區(qū)和好氧區(qū)明顯,同時除磷脫氮效果好。工藝d是在三溝式氧化溝的前面設(shè)置了厭氧/缺氧區(qū)以獲得更好的同步除磷脫氮效果。

2 討論

2.1 工況交替
　　工況交替可分為“空間交替”、“時間交替”和“時空(時間和空間)交替”?！翱臻g交替”(一池完成一個工況)的池體容積固定,池體本身不能改變工況參數(shù)。而“時間交替”(在一個池體里完成兩個以上工況)可通過改變周期長短和周期內(nèi)各工況停留時間的比例以方便地調(diào)整工況參數(shù),從而為除磷脫氮菌提供適宜的生長和繁殖環(huán)境,確保處理效果。“空間交替”的池子數(shù)量多，控制內(nèi)容少，對控制要求不高。而“時間交替”不需混合液回流,池子數(shù)量少,控制內(nèi)容多，對控制要求高。UNITANKS工藝和三溝式氧化溝的運(yùn)行工況是以“時間交替”為主的時空交替。運(yùn)行實(shí)踐表明“時間交替”性能優(yōu)良,隨著控制技術(shù)的快速發(fā)展，在生物除磷脫氮的工況中“時間交替"會逐日增多,并將成為工況的主要變換方式。
2.2 固液分離的設(shè)置
　　沉淀池是固定設(shè)置還是與反應(yīng)池交替使用，哪一種效果更好?實(shí)踐表明交替設(shè)置優(yōu)點(diǎn)多。沉淀與反應(yīng)(好氧、缺氧或厭氧)交替進(jìn)行不僅控制了絲狀菌的大量繁殖,避免了污泥膨脹,還消除了池內(nèi)污泥的局部厭氧問題,能保證混合液的泥水界面清晰,不會產(chǎn)生污泥上浮而影響出水水質(zhì)。而在固定設(shè)置的沉淀池中,由于池體構(gòu)造、水力流態(tài)和運(yùn)行條件變化，泥水分離會出現(xiàn)異常現(xiàn)象而影響處理效果。
2.3 曝氣形式
　　實(shí)踐表明，反應(yīng)池多采用鼓風(fēng)曝氣(占90%以上)。采用鼓風(fēng)曝氣的池體較深,加之先進(jìn)的擴(kuò)散器(具有不易堵塞、產(chǎn)生的氣泡直徑小等特點(diǎn))不斷出現(xiàn),使得空氣與液相的接觸面積多、時間長,氧的傳輸效率高,電耗也更省。擴(kuò)散器在全池池底均布避免了池內(nèi)出現(xiàn)局部“死區(qū)”。通過改變空氣量可實(shí)現(xiàn)池內(nèi)好氧和缺氧工況的轉(zhuǎn)換以及根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化而實(shí)現(xiàn)池內(nèi)溶解氧的調(diào)整。鼓風(fēng)曝氣的缺點(diǎn)是擴(kuò)散器和管道數(shù)量多。機(jī)械曝氣屬于淺層充氧,沒有輸送空氣的管道,但它的氧傳輸效率低,能耗較高,而且由于池體水深較淺，反應(yīng)池占地面積較大。對某污水廠(4×10⁴m³/d)的兩種曝氣方式的測算表明，鼓風(fēng)曝氣的配電功率比機(jī)械曝氣的省30.1%，采用鼓風(fēng)曝氣時的占地比采用機(jī)械曝氣時省33.5%。綜上所述，除磷脫氮工藝應(yīng)優(yōu)先選用鼓風(fēng)曝氣。

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　　收稿日期：2002-04-28