趙立軍¹，王懷建¹，劉俊良²?
( 1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院環(huán)境工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究院，河北石家莊　050061；2.河北建筑工程學(xué)院城市建設(shè)系，河北張家口　075024)

　　摘　要：介紹了二段生物接觸氧化法的構(gòu)成、特點(diǎn)、運(yùn)行情況、脫氮除磷效果及生物填料的選擇，并進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，最后總結(jié)了該工藝在城市污水處理廠中的應(yīng)用情況。
　　關(guān)鍵詞：城市污水；二段生物接觸氧化；脫氮除磷
　　中圖分類(lèi)號(hào)：X703.1
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
　　文章編號(hào)：1000-4602(2002)12-0028-03

1　工藝概述

　　二段生物接觸氧化法(略稱二段法)將傳統(tǒng)的生物接觸氧化池分為二段：第一段充分利用微生物處于對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期的吸附特性，以低能耗、高負(fù)荷、快速的生物吸附和合成為主，能夠去除污水中70%～80%的有機(jī)物，稱為吸附合成期；第二段在低負(fù)荷下利用微生物的氧化分解作用，對(duì)污水中殘留的有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，以進(jìn)一步改善出水水質(zhì)，稱為氧化分解階段。由于進(jìn)行了分段，可充分發(fā)揮同類(lèi)微生物種群間的協(xié)同作用，克服不同微生物種群間的拮抗作用，故處理效率大大提高。
　　二段法采用的是四池聯(lián)壁式組合結(jié)構(gòu)，這樣既節(jié)省了占地和土建費(fèi)用，又能方便操作管理和運(yùn)行維護(hù)，并能減少水頭損失，使廠區(qū)總體布局合理、工藝流程簡(jiǎn)潔流暢。
　　二段法在第二段接觸氧化池前后各設(shè)一座接觸沉淀池，能夠截留污水中的懸浮物質(zhì)，并能將一段和二段完全分開(kāi)，使其各自成為獨(dú)立系統(tǒng)以充分發(fā)揮各自的效能。典型的二段法工藝流程及生化組合池水力剖面圖見(jiàn)圖1。

　　污水自初沉池經(jīng)導(dǎo)流墻進(jìn)入一段接觸氧化池底部，在此處經(jīng)曝氣充氧后自下而上流經(jīng)填料層，并經(jīng)頂部集水系統(tǒng)收集后，通過(guò)一沉池的導(dǎo)流墻進(jìn)入一沉池，然后自下而上經(jīng)砂濾層接觸沉淀后進(jìn)入頂部集水系統(tǒng)，再由導(dǎo)流墻導(dǎo)入二段接觸氧化池、二沉池，最后出水進(jìn)入消毒池。?

2　工藝特點(diǎn)

　?、贌o(wú)污泥回流
　　二段法氧化池的填料上棲息著大量的高活性微生物，它們能夠高效快速地吸附合成和氧化分解污水中的有機(jī)物。由于填料上老化的生物膜會(huì)不斷脫落，從而使填料上附著的生物膜能較長(zhǎng)時(shí)間地保持高活性，所以不需污泥回流。又由于生化組合池設(shè)有二次接觸沉淀池，它能夠高效截留和分離污水中的懸浮物質(zhì)，故也無(wú)需再設(shè)二沉池^{［1、2］}。
　?、谖勰喈a(chǎn)量低、無(wú)污泥膨脹、運(yùn)行穩(wěn)定
　　與活性污泥法和氧化溝工藝相比，二段法雖然容積負(fù)荷高，但污泥產(chǎn)量較低，主要是因?yàn)椋篴.氧化池內(nèi)的微生物鏈比較完整和穩(wěn)定；b.微生物內(nèi)源呼吸進(jìn)行得較充分，合成物質(zhì)被進(jìn)一步氧化^［3］；c.生物填料內(nèi)部存在缺氧和厭氧區(qū)，能部分分解、轉(zhuǎn)化有機(jī)物。
　　在活性污泥法中容易產(chǎn)生膨脹的菌種(如絲狀菌)在二段法中不僅不產(chǎn)生膨脹，而且能充分發(fā)揮其分解、氧化能力強(qiáng)的特點(diǎn)，但其沉降性能差，在曝氣池中易隨水流出^［3］。
　　由于二段法的第一段以生物吸附合成為主，且生物負(fù)荷和活性很高，對(duì)第二段起到了緩沖和保護(hù)作用，因此在BOD₅、毒物、pH值沖擊下生物膜受到的影響較小，而且恢復(fù)很快、出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定。
　?、鬯νＡ魰r(shí)間短，具有脫氮功能
　　二段法的生化組合池總停留時(shí)間一般控制在1.0～1.5h，比活性污泥法(4～8h)和氧化溝工藝(15～20h)的要短得多；二段法還具有去除NH₃-N的功能，對(duì)于一般的城市污水其去除率能達(dá)到50%～80%。
　?、芄に嚵鞒毯?jiǎn)潔、設(shè)備少、工程投資低由于二段法沒(méi)有污泥回流，也就不需設(shè)污泥回流泵房；又由于生化組合池除閥門(mén)外沒(méi)有其他設(shè)備，所以整個(gè)二段法工藝流程簡(jiǎn)潔、設(shè)備少、工程投資低。

3　生物填料

　　填料的選擇是二段法的技術(shù)關(guān)鍵，填料質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著處理效能。筆者單位自行研制開(kāi)發(fā)的兩種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、分別適用于不同污水處理廠的生物填料的性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　生物填料性能參數(shù) 項(xiàng)目 比表面積(m²/m³) 空隙率 密度(g/cm³) 堆積密度(g/cm³) 抗壓強(qiáng)度(Pa) 磨損率(%) 使用年限(a) 單價(jià)(元/m³) 礦渣Ⅲ型 200～300 0.3～0.5 1.3～1.5 0.6～0.8 ＞49 ＜3 8～10 150～200 聚丙烯彈性填料 150～200 0.8～0.9 0.65 0.2～0.3 ＞19.6 ＜1 15～20 200～300

4　脫氮除磷效果

　　二段法對(duì)NH₃-N的去除率與進(jìn)水NH₃-N的濃度、水力停留時(shí)間及氣水比的關(guān)系見(jiàn)表2。?

表2　兩段法對(duì)NH₃-N的去除效果 進(jìn)水NH₃-N(mg/L) 水力停留時(shí)間(h) 氣水比 去除率(%) ＞100 1.5 5∶1 10 50～100 1.0 5∶1 35～50 30～50 1.0 5∶1 45～60 15～30 1.5 5∶1 50～70 5～15 1.5 3∶1 60～80 ＜5 1.5 3∶1 75～95

　　二段法的除磷效果不太明顯，雖然生物填料上附著的生物膜內(nèi)部有一定的缺氧、厭氧區(qū)，但由于這些區(qū)域太小，不足以構(gòu)成生物除磷的必備條件，所以污水中的磷主要由生物合成而得到部分去除，故其去除率很低。

5　技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

　　二段法同活性污泥法和氧化溝工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表3。

表3　二段法與活性污泥法和氧化溝工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 項(xiàng)目 活性污泥法 氧化溝工藝 二段法 投資(元/m³) 1400 1600 900 生產(chǎn)成本(元/m³) 1.01(小型污水廠)^［3］
0.77(中型污 水廠) 1.08
(小型污水廠)
0.76(中型污水廠) 0.45(小型污水廠) 運(yùn)行費(fèi)用(元/m³) 0.85(小型污水廠)^［3］0.55 (中型污水廠) 0.81(小型污水廠)^［3］0.50?(中型污水廠) 0.35(小型污水廠) 占地(m²/m³) 100～130 130～150 60～80 電耗［(kW·h)/m³］ 0.4～0.7 0.3～0.8 0.2～0.45 污泥產(chǎn)率 高 高 低 污泥穩(wěn)定性 不穩(wěn)定 較穩(wěn)定 穩(wěn)定 是否污泥回流 是 是 否 水力負(fù)荷 低 低 高 耐沖擊能力 不好 一般 好 水力停留時(shí)間(h) 4～8 15～20 1～1.5 設(shè)備 設(shè)備多 進(jìn)口設(shè)備多 設(shè)備少，無(wú)進(jìn)口設(shè)備 脫氮除磷效果 不好 能脫氮除磷 有去除NH₃-N能力 出水水質(zhì) 一般 好 好 自控程度 一般 自控程度高，費(fèi)用高 自控程度高，費(fèi)用低 運(yùn)行情況 不穩(wěn)定，易污泥膨脹 較穩(wěn)定 穩(wěn)定

6　工程應(yīng)用

　　二段法自20世紀(jì)80年代初應(yīng)用于我國(guó)的城市污水廠至今已有18年的歷史，但其推廣應(yīng)用卻很緩慢，到目前為止只在幾座污水廠應(yīng)用(見(jiàn)表4)。

表4　二段法在我國(guó)的應(yīng)用 污水處理廠名稱 污水性質(zhì) 設(shè)計(jì)規(guī)模(m³/d) 工程投資(萬(wàn)元) 處理費(fèi)用(元/m³) 投產(chǎn)年份 山西五陽(yáng)煤礦污水廠 綜合廢水 2000 63 0.20 1990 石家莊民航機(jī)場(chǎng)污水處理廠^［4］ 綜合廢水 1400 138.4 0.19 1996 燕化梨園新村污水廠 生活污水 20000 1100 0.32 1993 山西古交市鎮(zhèn)城底污水凈化廠 城市污水 2000 387 0.46 1986 山西古交市中心區(qū)污水凈化廠 城市污水 40000 2884 0.45 1986 太原市殷家堡污水凈化廠 城市污水 10000 322 0.544 1983 河南安陽(yáng)聶村污水處理廠 城市污水 設(shè)計(jì)36000實(shí)際18000 1792 0.55 1990 內(nèi)蒙東勝市污水處理廠 城市污水 30000(一期20000) 2557 0.30 2001 河北省正定縣污水處理廠 城市污水 90000(一期60000) 5957 0.42 完成初設(shè)

　　其原因主要有：①對(duì)該工藝的機(jī)理研究尚不夠深入；②該工藝到目前為止還沒(méi)有設(shè)計(jì)規(guī)范；③填料問(wèn)題(包括填料堵塞和使用情況)始終得不到很好的解決。

參考文獻(xiàn)：

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　　收稿日期：2002-04-30