周 雹
(天津市市政工程設(shè)計研究院，天津300051) 摘 要： 介紹了幾種污水生物處理新工藝的工藝流程、特點及在國內(nèi)的應(yīng)用情況，包括將傳統(tǒng)活性污泥法與氧化溝相結(jié)合產(chǎn)生的OOC、OCO、AOR、AOE及改進(jìn)A2／O工藝，特種形式的活性泥法——VT工藝，將生物膜法與活性污泥法相結(jié)合產(chǎn)生的投料曝氣、BIOFOR、BIOSTYR工藝。
關(guān)鍵詞： 污水生物處理； OOC； OCO； AOR； AOE； VT； BIOFOR； BIOSTYR
中圖分類號：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1000—4602(2003)12—0036—04 在污水生物處理領(lǐng)域，由各種工藝間的有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生了多種新型處理工藝，它們各具特點，并已逐漸應(yīng)用于工程實踐。
1 傳統(tǒng)活性污泥法與氧化溝結(jié)合
法國得利滿公司把傳統(tǒng)活性污泥工藝與氧化溝結(jié)合起來，采用同心圓結(jié)構(gòu)布置好氧區(qū)、缺氧區(qū)、厭 氧區(qū)，使每個區(qū)形成循環(huán)流態(tài)，并且在功能分區(qū)安排上設(shè)計出不同組合，以實現(xiàn)不同要求，從而開發(fā)出多 種A／O脫氮工藝和A２／O脫氮除磷工藝，其中OOC、OCD、AOR、AOE已在我國應(yīng)用。
1.1 OOC工藝
OOC工藝流程見圖1。內(nèi)圈是強(qiáng)氧化區(qū)，曝氣強(qiáng)度大，外圈是好氧、缺氧交替區(qū)，曝氣強(qiáng)度小且間歇運行，具有脫氮功能，由于是循環(huán)流態(tài)，不存在混合液內(nèi)回流問題，故不需設(shè)置內(nèi)回流泵。 
規(guī)模為10X104 m3／d的南寧市瑯東污水處理廠已于1999年建成投產(chǎn)，出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
1.2 OCO工藝
OCO工藝流程見圖2。 
OCO工藝是一種A2／O脫氮除磷工藝，污水先進(jìn)人厭氧區(qū)(內(nèi)圈)，再進(jìn)人缺氧區(qū)(中圈)，然后進(jìn)入好氧區(qū)(外圈)，各圈均呈循環(huán)流態(tài)，其顯著特點是缺氧區(qū)與好氧區(qū)有一半是合二為一的，它們之間的隔墻呈C字形，三圈隔墻的形狀就像OCO，由此命名。
好氧區(qū)與缺氧區(qū)的相通部分起到混合液交換作用，同時解決了從缺氧區(qū)向好氧區(qū)的液流和從好氧區(qū)向缺氧區(qū)的混合液內(nèi)回流，內(nèi)回流的大小依靠控制攪拌器的開停實現(xiàn)，當(dāng)攪拌器運行時湍流增強(qiáng)，好氧區(qū)與缺氧區(qū)混合程度增強(qiáng)，當(dāng)攪拌器停運時兩區(qū)之間混合程度降低，好氧區(qū)與缺氧區(qū)分區(qū)明顯，這種形式保證了混合液的高回流比。
OCD工藝在我國已有應(yīng)用，目前處于設(shè)計階段。
1.3 AOR工藝
AOR工藝流程見圖3。 
圖3中內(nèi)圈分為兩個區(qū)，有曝氣設(shè)備的是污泥活性恢復(fù)區(qū)(R區(qū))，回流污泥先進(jìn)入該區(qū)適當(dāng)充氧恢復(fù)活性，然后進(jìn)入缺氧區(qū)與原水混合發(fā)生反硝化反應(yīng)，混合液回流從外圈好氧區(qū)用設(shè)備(泵或攪拌器)提升并通過隔墻上的洞進(jìn)入缺氧區(qū)，外圈布置曝氣設(shè)備。
規(guī)模為40X104 m3／d的沈陽市北部污水處理廠50％的污水采用AOR工藝進(jìn)行生物脫氮處理，已運行數(shù)年，出水達(dá)標(biāo)。
1.4 AOE工藝
AOE工藝流程見圖4。 
內(nèi)圈是前置缺氧段，也叫第一缺氧段，中圈是好氧段，外圈是內(nèi)源反硝化段，也叫第二缺氧段(代號為E)，它利用內(nèi)源呼吸階段微生物的死亡自溶所釋放出的有機(jī)碳源進(jìn)行反硝化，以提高脫氮率。當(dāng)污水C／N值<4時該工藝脫氮效率較高。A、O段與其他工藝相同，E段采用間歇曝氣和攪拌來控制氧化還原電位，混合液內(nèi)回流方式與AOR工藝相同，可節(jié)省能耗。
成都市污水處理廠二期工程(30X104 m3／d)即采用AOE工藝，已建成投產(chǎn)。
1.5 改進(jìn)型A2／O工藝
改進(jìn)型A2／O工藝流程見圖5。 
該工藝主要特點是將好氧區(qū)設(shè)計為氧化溝式的循環(huán)流態(tài)，從好氧區(qū)向缺氧區(qū)的內(nèi)回流不用泵提升，而是通過好氧區(qū)與缺氧區(qū)之間的連通渠道，借助缺氧區(qū)內(nèi)水下推動器的動力將好氧區(qū)的混合液引至缺氧池，然后再將缺氧池液推送人好氧池。為了減少占地，加大池深，好氧池充氧可不采用機(jī)械曝氣而是采用鼓風(fēng)曝氣。這種組合方式節(jié)省了混合液的回流電耗，提高了系統(tǒng)耐沖擊負(fù)荷能力，是對普通A2／O工藝的重大改進(jìn)。目前此工藝尚存在混合液內(nèi)回流量不便控制和計量問題，有待于進(jìn)一步完善。規(guī)模
為20X104 m3／d的洛陽市澗西污水處理廠即采用該工藝，已建成投產(chǎn)兩年多，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，并節(jié)省了能耗。
2 特種形式的活性污泥法
20世紀(jì)80年代，東北制藥總廠曾采用深井曝氣處理制藥廢水，但未得到推廣。20年后，加拿大一個公司開發(fā)出第二代深井曝氣工藝并開始用于市政污水處理，這就是VT工藝(Vertreat工藝)，其工藝流程見圖6。
第一代深井曝氣工藝的主要缺點是：①在頭部水箱至下降管布?xì)恻c間可能出現(xiàn)缺氧；②進(jìn)水點和出水點都在頭部水箱內(nèi)，可能出現(xiàn)短流；③下降管空氣量大于上升管中的空氣量，在條件改變時井內(nèi)液體可能發(fā)生倒流現(xiàn)象而導(dǎo)致事故。 
VT工藝做了以下改進(jìn)：①采用中部進(jìn)水、底部出水以避免短流。同時由于底部出水，水中氣壓的迅速降低有利于后續(xù)氣浮池污泥上浮，固液分離不需另加藥劑；②反應(yīng)器頂部設(shè)有專門脫氣裝置以釋放水中的殘留氣體，從而降低整個系統(tǒng)的循環(huán)阻力，減少供氣量；③深井從上到下分氧化區(qū)、混合區(qū)和深度氧化區(qū)，污水在其中依次完成氣水混合、氧化分解、深度氧化三個過程，停留時間增加，BOD去除率提高。
VT工藝的深井反應(yīng)器一般深為75～110m，直徑為0.7—6m。主要配套設(shè)施是后續(xù)氣浮池，其處理效果、運行成本均優(yōu)于第一代深井曝氣，突出特點是占地省、衛(wèi)生條件好、耗電省，但不能脫氮除磷，如要求脫氮除磷還需另外采取措施。目前我國尚無VT工藝的工程實例。
3 生物膜法與活性污泥法結(jié)合
3.1 投料曝氣工藝
與填料曝氣不同，投料曝氣工藝中的生物載體是在池中自由浮動的，它們的表面長滿生物膜，在隨水流動的互相碰撞中老化的生物膜脫落，使生物膜不斷更新，微生物的活性始終保持良好狀態(tài)。顯然這種形式的載體不會造成生物膜堵塞和填料互相纏結(jié)等問題，是一種理想的填料方式，多年來一直是業(yè)界研究的方向，20年前天津就曾立項研究以砂粒為生物載體的投料曝氣，但由于砂粒密度太大、浮動困難而達(dá)不到實用要求。后來轉(zhuǎn)向人工填料，德國LINPOR工藝就是一種實用化的投料曝氣工藝。
LINPOR工藝是德國LINPOR公司的專利技術(shù)，其核心技術(shù)是LINPOR載體，這是一種微孔泡沫塑料立方體，它的孔隙度、比表面積、顆粒尺寸、密度、均勻度、吸濕度以及機(jī)械、化學(xué)、生物穩(wěn)定性都有嚴(yán)格要求，能在生化池中隨水流動而又不會流失，能附著生物膜又能自動脫落，互相碰撞時不會破碎，在污水中長期浸泡不變形。此外它還有一個特性，就是可以同時形成好氧和缺氧微環(huán)境，它的外層生物膜處于好氧狀態(tài)，內(nèi)層生物膜處于缺氧狀態(tài)，可同時發(fā)生硝化反硝化反應(yīng)，具有一定的脫氮功能。
通常在生化池中投加的LINPOR載體量為15％～30％，增加載體量即增加了生物量，提高了污泥濃度，所以當(dāng)需要增加處理量或提高處理標(biāo)準(zhǔn)時，可通過增加載體量而不是增大生化池的容積來實現(xiàn)。
LINPOR工藝在國外已有10多年的歷史，現(xiàn)在開始進(jìn)入我國。大連春柳河污水處理廠改造后(規(guī)模由6X104 m3／d增加到8X104 m3／d)即采用LINPOR工藝，現(xiàn)已投產(chǎn)且出水達(dá)標(biāo)。鐵嶺市污水處理廠也采用該工藝。
3.2 BIOFOR
BIOFOR工藝(DENSANDEG+BIOFOR工藝)以物化法為預(yù)處理單元，以生化法為深度處理單元，其出水水質(zhì)優(yōu)于一般的二級出水，可以達(dá)到低質(zhì)回用水標(biāo)準(zhǔn)。其工藝流程見圖7。 
DENSANDEG是化學(xué)強(qiáng)化一級處理裝置，它將旋流沉砂、快速混凝、慢速反應(yīng)及斜板沉淀等多項功能集于一體，SS和BOD去除率可分別達(dá)到85％和60％，為后續(xù)深度處理創(chuàng)造了條件。
BIOFOR是工藝的技術(shù)核心，它的結(jié)構(gòu)不像曝氣池，更像是濾池(構(gòu)造見圖8)。其特點是：①起到反應(yīng)池和濾池的雙重作用，既降解了有機(jī)物又截留了懸浮固體，比二沉池的固液分離效果更好，出水直接達(dá)標(biāo)排放，相當(dāng)于一體化處理構(gòu)筑物。②可實現(xiàn)生物脫氮，圖7中的N濾池是好氧池(發(fā)生硝化反應(yīng))，C／N濾池是缺氧池(發(fā)生反硝化反應(yīng))，相當(dāng)于前置缺氧脫氮工藝，但一般需外加碳源。③必須定時進(jìn)行反沖洗，以去除脫落的生物膜和殘留固體雜質(zhì)，避免濾池系統(tǒng)堵塞，這是對傳統(tǒng)接觸氧化法的重大改進(jìn)。④濾料是用火山灰燒結(jié)制成，具有很大的空隙率、比表面積及適宜的密度、良好的機(jī)械性能，且耐腐蝕，可以附著大量生物膜，使濾池有很高的生物量，從而實現(xiàn)高速過濾。 
該工藝是得利滿一個子公司的專利技術(shù)，規(guī)模為12X104 m3／d的大連馬欄河污水處理廠即采用該工藝，已建成投產(chǎn)，在業(yè)界引起較大反應(yīng)。
3.3 BIOSTYR
BIOSTYR也是曝氣生物濾池，它是法國威立雅水務(wù)系統(tǒng)的專利技術(shù)。它的基本原理與BIOFOR相同，整個流程由預(yù)處理和生物濾池兩個單元組成，這兩個單元都是成套的組合設(shè)備，布置非常緊湊，占地省，出水水質(zhì)很好，可滿足低質(zhì)回用水的要求。
BIOSTYR的預(yù)處理單元叫Multiflo，其構(gòu)造和作用與BIOFOR的DENSANDEG相似。生物濾池單元叫BIOSTYR，其構(gòu)造見圖9。
BIOSTYR與BIOFOR在結(jié)構(gòu)、濾料和過濾方式上都有一些明顯的不同: 
?、?BIOFOR是從下向上進(jìn)行過濾和反沖洗，兩者同向，而BIOSTYR是過濾時從下向上，但反沖洗時(水洗)是從上向下，利用連通的出水渠中其他濾池的出水在重力作用下反向沖洗，省去了反沖洗泵，氣反沖則是利用曝氣鼓風(fēng)機(jī)，不需另外設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)。
?、?可以在一個池子中同時實現(xiàn)硝化反硝化。這種濾池的曝氣管放置在濾料層中部，曝氣管以上的生物膜處于好氧狀態(tài)，發(fā)生硝化；曝氣管下部的生物膜處于缺氧狀態(tài)，發(fā)生反硝化，所需硝酸鹽則從上部出流液回流到下部。與此同時濾料上不同部位出現(xiàn)不同的微環(huán)境，生物膜外層好氧，發(fā)生硝化反應(yīng)，內(nèi)層缺氧，發(fā)生反硝化反應(yīng)，存在著同步硝化反硝化機(jī)制。
?、?特制濾料BIOSTYRENE是一種均勻、輕質(zhì)(密度<1 g／mL)、小粒徑的球狀顆粒，具有較大的比表面積。為了防止濾料隨出水流失，在濾料上部設(shè)置濾板阻攔，濾板上安裝濾頭，處理后的水通過濾頭流出，濾料被阻隔在池內(nèi)。
正在建設(shè)中的廣東南海污水處理廠(規(guī)模為8X104m3／d)即采用BIOSTYR工藝。
電話：(022)27838693
收稿日期：2003—08—07 | 
