對我國常用污水處理工藝研究

(西安工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院 陜西 西安 710021)

對我國常用污水處理工藝研究

郭強(qiáng)

(西安工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院陜西西安710021)

本文主要對我國常用污水處理工藝(活性污泥法和生物膜法)的各種變形工藝進(jìn)行了分析，闡明了各種工藝的原理及優(yōu)缺點。同時也介紹一種目前污水處理廠升級改造常選工藝—移動床生物膜污水處理工藝，為其他污水處理廠升級改造提供方案。

污水處理；工藝；活性污泥法；生物膜法

一、活性污泥法

現(xiàn)階段，好氧生物處理法被廣泛應(yīng)用于城市污水處理廠工藝選擇中，形成以AO、A2O、倒置A2O以及氧化溝工藝等工藝占據(jù)核心地位，該方法具有工藝相對比較成熟，對溶解態(tài)有機(jī)污染物的去除效率較高，運行成本低，但前期投資大，占地面積多，磷和氮去除率較低。

(一)AO工藝。AO工藝，又稱厭氧好氧工藝，是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要作用是去除污水中有機(jī)物，還兼去除氮、磷等污染物的功能，其中在厭氧池主要進(jìn)行生物脫氮除磷，好氧池作用是去除污水中有機(jī)物。在工藝日常運行控制中要求厭氧池中溶解氧濃度小于0.2mg/L，好氧池中溶解氧濃度維持在2～4mg/L之間。該工藝具有流程簡單，運行費用低等優(yōu)點，常常應(yīng)用于大型活性污泥法污水廠，但對于氮磷去除效果有限。

(二)A2O工藝。A2O工藝，又稱厭氧缺氧好氧工藝。該工藝是在AO工藝基礎(chǔ)上研發(fā)而來的，該工藝具同步生物脫氮除磷效果。厭氧池中發(fā)生釋磷作用，缺氧池的作用主要進(jìn)行反硝化作用，好氧池中進(jìn)行過量吸磷及硝化，以實現(xiàn)生物同步脫氮除磷效果。從碳源方面而言，該工藝除磷效果常優(yōu)于脫氮效果。該工藝被廣泛應(yīng)用于對脫氮除磷具有排放要求的大中型城市生活污水處理廠中。較其他具有同步脫氧除磷的污水處理工藝而言，該工藝流程相對較簡單，總水力停留時間小。其主要缺點就是對污水廠運行控制問題，氮和磷無法同時達(dá)到高效同步去除，這就需要熟悉工況的技術(shù)人員。該工藝對各污染物處理效率一般能達(dá)到：BOD5和SS為90%～95%，總氮為70%以上，總磷為90%左右，一般適用于要求脫氮除磷的大中型城市污水廠[1]。

(三)倒置A2O工藝。倒置A2O工藝，又稱缺氧厭氧好氧工藝。該工藝是將正置A2O工藝的厭氧池和缺氧池進(jìn)行對調(diào)，以減少回流污泥中所攜帶硝態(tài)氮對厭氧池中聚磷菌釋磷影響。由于污水首先進(jìn)入缺氧池，反硝化細(xì)菌對碳源選擇較聚磷菌廣泛，該工藝通常脫氮效果優(yōu)先于除磷效果。同時聚磷菌在厭氧池中進(jìn)行充分釋磷后，由于饑餓效應(yīng)作用，隨之進(jìn)入好氧池后才能更好發(fā)揮吸磷作用。

(四)氧化溝。氧化溝工藝屬于活性污泥法一種變形工藝，池體型狀通常建造成封閉的溝渠型。在溝槽首段安裝表面曝氣設(shè)備，一方面為混合液提供氧氣，另推動混合液以一定流速向前流動。從流態(tài)方面而言，介于推流式和完全混合式之間，獨特水流狀態(tài)有利于微生物的凝聚作用。該工藝的對水溫水質(zhì)水量的變化適應(yīng)性較強(qiáng)。由于剩余污泥多數(shù)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因此無需進(jìn)行消化，減小了污水廠運行費用及基建成本。但考慮到不設(shè)初沉池，進(jìn)入氧化溝污水懸浮固體含量較高。表面曝氣設(shè)備的充氧效率稍低，電能耗稍高；

二、生物膜法

所謂生物膜法就是以一些細(xì)小濾料作為微生物附著生長的載體，載體為微生物的生長附著提供良好的環(huán)境條件，大量微生物附著在載體上形成一層薄的膜狀生物污泥—生物膜，當(dāng)廢水與生物膜進(jìn)行充分接觸后，好氧微生物會以廢水中有機(jī)物作為微生物營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過一系列生物作用，從而對污水進(jìn)行凈化[2]。生物膜法主要包括生物濾池，生物轉(zhuǎn)盤，生物接觸氧化設(shè)備和生物流化床等。

(一)生物濾池。生物濾池就是在濾池內(nèi)充滿填料，通過曝氣利用微生物氧化分解作用，利用濾料的截留作用以及微生物吸附作用，對廢水中的有機(jī)污染物進(jìn)行吸附和降解，從而廢水得到凈化。采用該工藝進(jìn)行處理后的出水水質(zhì)效果較好，運行時抗水力沖擊的能力較強(qiáng)，耐低溫；生物膜易掛膜，啟動時間短。但是需要嚴(yán)格控制濾料的填充率和濾料的選擇等一系列問題，當(dāng)工藝運行參數(shù)控制不當(dāng)時濾料會隨出水或在反沖洗水條件下，濾料會出現(xiàn)流失狀況；

(二)生物轉(zhuǎn)盤。生物轉(zhuǎn)盤就是以一系列可以轉(zhuǎn)動的塑料圓盤來取代固定的濾料，盤片通過機(jī)械傳動，使盤片交替進(jìn)出水面。該工藝能耗低，生物轉(zhuǎn)盤工藝通過空氣的復(fù)氧對污水中有機(jī)物的好氧分解，因此氧化槽無需進(jìn)行曝氣；微生物濃度高，這就使得生物轉(zhuǎn)盤效率高，同時對BOD濃度和水質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng)。生物膜上微生物的食物鏈長，產(chǎn)生污泥量少；同時也存在生物轉(zhuǎn)盤的掛膜受溫度的影響，處理的水量較小，適用于小規(guī)模的污水處理廠

(三)生物接觸氧化工藝。生物接觸氧化工藝又稱“淹沒式生物濾池”，該工藝核心就是在反應(yīng)池內(nèi)充填填料，將曝氣后的污水以一定流速浸沒填料，此刻填料上布滿生物膜，當(dāng)污水與生物膜進(jìn)行充分接觸后，在微生物的新陳代謝作用下，去除污水中有機(jī)物。該工藝具有抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，生物膜中微生物種類類型多，活性生物的微生物數(shù)量多，不會產(chǎn)生污泥膨脹等一系列問題。但也存在反應(yīng)池中曝氣不均勻問題，同時產(chǎn)水率也較低等一系列問題

(四)生物流化床。生物流化床工藝就是以砂，焦炭或活性炭等密度大于1細(xì)小惰性材料為生物膜載體[3]，充氧的廢水自下向上流過濾床使得載體層呈現(xiàn)流動狀態(tài)，加大生物膜表面積與廢水和氧的接觸，提高處理效率。目前，國內(nèi)外實驗研究表明，生物流化床用于污水處理具有BOD—容積負(fù)荷高，處理效果好，占地面積少等優(yōu)點，而且適當(dāng)運行還可取得脫氮效果。

三、污水處理廠常用升級改造工藝—移動床生物膜污水處理工藝(MBBR)

為了滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)》，我國大多數(shù)污水處理廠都面臨著出水水質(zhì)指標(biāo)待提高的問題，反應(yīng)池池容不足的問題。移動床生物膜污水處理工藝就在此條件下應(yīng)運而生，該污水處理工藝兼具活性污泥工藝和生物膜工藝兩者的優(yōu)點，其工藝原理[4]就是通過向反應(yīng)池內(nèi)投加比重接近于水的一定數(shù)量懸浮載體，通過提高反應(yīng)池中微生物的種類和數(shù)量來提高污水處理效率。該工藝具有維護(hù)簡單，由于采用懸浮填料，相比固定式填料而言，維護(hù)比較方便，同時懸浮式填料之間的相互摩擦也有利于提高溶解氧利用率。適合于污水處理廠擴(kuò)容[4]，通過調(diào)整反應(yīng)池中懸浮填料的填充率，提高反應(yīng)池中混合液懸浮固體數(shù)量來彌補(bǔ)反應(yīng)池池容不足問題，從而來提高氮磷處理效果。可應(yīng)用于各種活性污泥工藝改造中，具有極強(qiáng)適用性。

四、結(jié)論

1.活性污泥法變形工藝對有機(jī)物處理效果都很好，但是對于氮磷等去除效果有限，因此以后重點要加強(qiáng)生物脫氮除磷。而生物膜工藝由于只適宜處理小批量水，出現(xiàn)曝氣死區(qū)等自身不足，很難普及于污水處理廠中，通常在廢水處理中常常采用。

2.移動床生物膜污水處理工藝克服了活性污泥法和生物膜法兩者不足，通過投加填料，提高混合液懸浮固體含量，彌補(bǔ)了反應(yīng)池有效容積較小問題，避免了反應(yīng)池擴(kuò)建問題。因此常用于目前我國污水處理廠提標(biāo)改造中。

[1]李楠,王秀衡,任南琪,等.我國城鎮(zhèn)污水處理廠脫氨除磷工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].給水排水,2008,34(3):39-42.

[2]趙曉峰.城市污水處理工藝技術(shù)探析[C],2015科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展與建設(shè)成就研討會.2015.

[3]張磊,郎建峰,牛姍姍.生物膜法在污水處理中的研究進(jìn)展[J].水科學(xué)與工程技術(shù),2010(5):38-41.

[4]牛學(xué)義.MBBR移動床工藝在城市污水處理廠升級改造中的應(yīng)用[C]，2007水業(yè)高級技術(shù)論壇論文集.2007.