淺析靈石縣污水處理廠污水處理工藝

溫彩芳

(山西省靈石縣環境保護局，山西 靈石031300)

1 引言

隨著我國社會和經濟的高速發展，城鎮生活污水的排放量逐年增加，城市環境污染特別是水污染日趨嚴重。許多地方都在通過建設污水處理廠來解決水污染問題。而污水處理工藝的選擇對建廠土建、設備投資以及日后的管理、運行成本、運行效果都有重要的影響［1］。

靈石縣污水處理廠于2009年6月開始運營，污水處理采用較為成熟的工藝。本文以該廠污水處理工藝為例進行分析，以期對一些尚未建設的污水處理廠水處理工藝的選擇提供些許借鑒。

2 污水處理工藝及流程

2.1 污水處理工藝

污水處理工藝的選用是與污水處理廠進水水質、要求達到的處理污水的出水水質標準等密切相關［2］。靈石縣污水處理廠進水水質指標BOD5/CODCr約為0.57，表明進水的可生化性較好，可以采用生化處理工藝;設計出水標準執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918－2002)一級標準A標準;通過分析當地的氣候、溫度、地質條件等，綜合考慮該廠污水處理選用A2/O二級生化處理工藝，污水深度處理采用BAF曝氣生物濾池處理工藝。

2.2 污水處理工藝流程

污水處理工藝流程見圖1。

圖1 污水處理工藝流程

2.2.1 一級處理

基本上用物理方法，將污水加以機械攔截、過濾、沉降，去除污水中可沉淀的固體、水面懸浮物等［3］。

粗格柵安裝在污水泵進水渠道內，用以截留廢水中較大的漂浮物，以減輕后續處理構筑物的處理負荷，是污水處理的首要處理環節。通過粗隔柵的污水進入細格柵，進一步去除污水中細小的漂浮雜質，保障后續處理構筑物的正常運行。細格柵來的污水沿切線方向進入旋流沉砂池，利用一種機械外力控制水流的流態和流速，在重力和離心力的作用下，砂沿池壁呈螺旋線加速沉降，沉入池底的砂經砂泵提升，與少量的污水進入分離器進行分離后排出。沉砂池的水進入初次沉淀池，初次沉淀池的作用主要是去除污水中以無機物為主體的比重較大、顆粒較小的固體，及格柵未攔截下來的漂浮物質。

2.2.2 二級處理

在一級處理的基礎上，主要利用各種微生物的作用，生化處理，去除大量的有機污染物。生物池(即A2O池)和二沉池構成了生物處理系統二級處理單元，是該工藝的中心環節。

A2/O工藝亦稱A－A－O工藝，是英文Anaerobic－Anoxic－Oxic第一個字母的簡稱。A2/O工藝是在AO工藝基礎上增設厭氧區而具有脫氮和除磷能力的新型污水處理工藝。它能夠在去除有機物的同時去除氮和磷等營養物質［4，5］。A2/O工藝生物反應分為3段，第1段為厭氧段(A1段)，第2段為缺氧段(A2段)，第3段為好氧段(O段)。在厭氧段主要是兼性厭氧菌將污水中可生物降解的有機物轉化為短鏈脂肪酸等小分子發酵中間產物，而聚磷菌可將其存儲在體內;聚磷酸鹽分解，所釋放的能量可供好氧的聚磷菌在厭氧的環境下維持生存，另一部分能量還可供聚磷菌主動吸收環境中的低分子有機物，并以PHB(聚β羥丁酸)的形式在其體內存儲起來。在缺氧段，反硝化菌就利用好氧區回流混合液帶來的硝態氮，以及污水中可生化降解有機物作碳源進行反硝化，達到同時降低BOD5與脫氮的目的。在好氧區，聚磷菌在吸收、利用污水中殘剩可生化降解有機物的同時，主要通過分解體內儲存的PHB釋放能量來維持自身的生長繁殖;同時攝取周圍環境中的超過其生長所需的磷，并以聚磷的形式在體內儲存起來，使出水中溶解性磷濃度達到最低，過量攝取的磷通過排泥的方式排出系統;這樣，有機物經過厭氧段、缺氧段分別被聚磷菌、反硝化菌等微生物利用后，好氧段的有機物濃度已相當底，從而有利于自養型硝化菌的生長繁殖，并通過硝化作用將氨氮轉化為硝態氮。生物脫氮除磷工藝如圖2。

圖2 生物脫氮除磷工藝流程

來自A2/O池的混合液在二次沉淀池內沉淀，所沉淀的污泥一部分回到A2/O池，另一部分作為剩余污泥排到污泥處理系統進行處理。

2.2.3 深度處理

在二級處理的基礎上，進一步用化學法或物理法進行深度處理，以滿足一些回用水水質要求。該廠深度處理工藝采用向上流曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter，簡稱BAF)工藝，BAF工藝是近年新開發的一種污水生物處理技術［6］。

曝氣生物濾池主要由濾池池底、布水系統、曝氣系統、出水系統、反沖洗系統、管道等組成。運行時進水水流向上，同時空氣距濾料20～30cm處通入，氣水接觸，有利于氧的轉移，同時還有利于發揮上層濾料表面生物膜的氧化降解作用。

曝氣生物濾池充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設計思路，將生物降解與吸附過濾兩種處理過程合并于同一工藝單元中。以濾池中填裝的粒狀填料為載體，在濾池內部進行曝氣，使濾料的表面生長著大量生物膜，當待處理的水流經時，充分發揮生物膜中微生物的生物絮凝、生物代謝，以及填料的物理吸附和截留功能，實現了污染物的高效去除，同時利用膜反應器內好氧、缺氧區域的存在，實現脫氮除磷的功能［7，8］。運行一段時間后，因生物膜積累，水頭損失增加，需對濾池進行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜。

3 A2/O工藝和BAF工藝特點及存在的問題

3.1 A2/O工藝特點及存在的問題

3.1.1 A2/O 工藝特點

(1)厭氧、缺氧、好氧3種不同的環境條件和不同種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷。

(2)在同時脫氧除磷去除有機物的工藝中，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時間也少于同類其他工藝。

(3)在厭氧—缺氧—好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖，污泥體積指數(SVI)一般小于100，不會發生污泥膨脹。

(4)運行管理方面，連續進水，可實現供氧量和回流比的自動調節自動化程度較高。

3.1.2 A2/O 工藝存在的問題

(1)土建工程、征地費用、設備及儀表費用等方面同SBR工藝、氧化溝工藝、BAF工藝相比投資費用最大;存在混合液回流和污泥回流，工程運行能耗高。

(2)露天面積較大，處理效果受低溫影響較大。冬天溫度較低，活性污泥活性降低，處理效果明顯低于夏季。

(3)廠區面積大，設備分散，曝氣頭易堵塞，維護巡視量大;大修需停一條線，對處理水量和出水水質影響較大。

(4)敞開式，對周圍環境影響較大;占地很大，無法覆蓋，視覺和景觀效果差。

3.2 BAF 工藝

3.2.1 BAF 工藝特點

(1)BAF占地面積小，靈石縣污水處理廠BAF池的占地面積約有A2/O池的1/4，基建投資省。BAF反應時間短，具有同步去除BOD5及懸浮物的功能，可不設二次沉淀池。

(2)菌群結構合理。傳統的活性污泥法微生物的分布相對均勻，而在BAF中沿污水流程能形成不同的優勢生物菌種，可使有機物降解、硝化和反硝化能在同一個池子中發生，簡化了工藝流程。

(3)曝氣生物濾池實現了微生物停留時間和水力停留時間的分離，載體填料的存在，對水流起到了強制紊動的作用，同時也可促進水中污染物質與微生物細胞的充分接觸，從實質上強化了傳質過程。

3.2.2 BAF 工藝存在的問題

(1)對進水的懸浮物(SS)要求較高。進水SS較多時容易堵塞，運行周期短，反沖洗頻繁。如果進水的SS較高，會使濾池在很短時間內達到設計的水頭損失，這樣必然導致頻繁的反沖洗，增加運行費用。根據經驗，進水的SS一般不超過100mg/L，最好控制在60mg/L以下，這樣對曝氣生物濾池的前處理工藝提出了較高的要求。

(2)生物除磷效果不好。在濾池中只是微生物自身生長需要少量的磷，所以生物除磷作用很弱，為使出水達標排放，多輔以化學除磷以解決磷的達標問題。

(3)采用曝氣生物濾池水頭損失較大，而且由于停留時間較短，消化不充分，產泥量較大。

4 結語

靈石縣污水處理廠采用兩種工藝聯合處理的方法，在實際運行中取得了較好的處理效果，有效地遏制了汾河地表水的進一步惡化。但也存在一定問題，如運行中耗能較高，進水水質波動較大時，耐沖擊能力較差。

每一項污水處理的技術方法都有自身的優缺點和限制條件，不能一概而論。合理的工程技術選擇要求技術先進，對污水處理能力強;用電量低，體積小，操作簡單，便于管理。為了降低處理污水成本，在選擇方案時必須要綜合考慮各方面的因素，進行方案的比較、選擇，在技術上、經濟上選擇出好的合理的工藝［9］，使處理系統高效低耗的完成污水凈化作用。

［1］程明亮，笪 玲.小城鎮污水處理工藝選擇實證研究——以江蘇省如皋市丁堰鎮為例［J］.河南城建學院學報，2012，21(1):27～30.

［2］龍 萍.中小城鎮污水處理工藝流程的探討［J］.企業技術開發.2011，30(14):61 ～62.

［3］林榮忱，喬壽鎖，王家廉.污廢水處理設施運行管理［M］.北京:北京出版社，2006.

［4］張 杰.A2/O工藝的固有缺欠和對策研究［J］.給水排水，2003，29(3):22～25.

［5］金虎子，王 韜，楊永哲，等.西安市污水處理廠改良A2/O工藝的運行效果分析［J］.中國給水排水，2008，24(22):84 ～88.

［6］張 薇，史開武，孔 惠.曝氣生物濾池(BAF)的發展與現狀［J］.北京石油化工學院學報，2005，13(3):24～29.

F Rogalla，A Lamouche.High Rate Aerated Biofilters for plant Upgrading［J］.Water Science＆ Technology，1994，29(12):207～216.

［8］齊兵強，王占生.曝氣生物濾池在污水處理中的應用［J］.給水排水，2000，26(10):5～8.

［9］陳 明，徐曉雯，毛曉偉，等.影響小城鎮污水處理廠正常運行的因素分析與研究［J］.西南給排水，2011，33(4):4 ～7.