城鎮(zhèn)污水的生物處理工藝比較

張?chǎng)?/p>

（濱海艾思伊環(huán)保有限公司江蘇鹽城224555）

1 引言

城鎮(zhèn)污水是造成我國(guó)水環(huán)境污染的主要原因之一[1]。城鎮(zhèn)污水是排入城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)的污水統(tǒng)稱。合流制排水系統(tǒng)中，還包括生產(chǎn)廢水和截留的雨水。城市污水主要包括生活污水和工業(yè)污水，由城市排水管網(wǎng)匯集并輸送到污水處理廠進(jìn)行處理。我國(guó)現(xiàn)有城鎮(zhèn)2萬(wàn)多個(gè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)城市污水年排放量大約在420萬(wàn)噸，但是城市污水的處理率僅為30%，二級(jí)處理率為15%[2]。

2 城鎮(zhèn)污水的水質(zhì)特點(diǎn)

城市污水水質(zhì)在具有生活污水的一切特征。但在不同的城市之間，由于工業(yè)企業(yè)的性質(zhì)和規(guī)模不同，城市污水的水質(zhì)也有明顯的不同。城市污水的主要污染因子有SS、COD、BOD、氨氮、總磷等。通過(guò)格柵、沉砂池等一級(jí)處理構(gòu)筑物可以去掉大多數(shù)的懸浮物，進(jìn)入污水生物處理系統(tǒng)后可降解的有機(jī)物會(huì)被微生物吸附降解，在此過(guò)程中氨氮、總磷等也被消耗，達(dá)到處理水質(zhì)的效果，如圖1：

圖1 城鎮(zhèn)污水處理的一般流程圖

3 城鎮(zhèn)污水生物處理的傳統(tǒng)方法——活性污泥法

活性污泥法Activated sludge process，是以懸浮在水中的活性污泥為主體，在微生物生長(zhǎng)有利的環(huán)境條件下和污水充分接觸使污水凈化的一種方法。活性污泥法的主要構(gòu)筑物是曝氣池和二次沉淀池。活性污泥去除水中有機(jī)物主要經(jīng)歷3個(gè)階段：吸附階段；氧化階段；絮凝體沉淀階段。傳統(tǒng)的活性污泥處理系統(tǒng)對(duì)污水處理的效果極好，BOD的去除率高達(dá)90%以上。但是傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)也有一些缺點(diǎn)，首先，曝氣池首端有機(jī)物有機(jī)污染物負(fù)荷高，耗氧速度快，為避免由于缺氧或厭氧狀態(tài)，進(jìn)水有機(jī)物負(fù)荷不宜過(guò)高，因此曝氣池容積大，占用的土地較多，基建費(fèi)用高；其次，由于耗氧速度隨池長(zhǎng)逐漸減小，在池前段可能出現(xiàn)耗氧速度高于供氧速度，后段出現(xiàn)溶解氧過(guò)剩的現(xiàn)象；此外傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量的適應(yīng)性較低，運(yùn)行易受水質(zhì)、水量的影響[3]。

通過(guò)工藝的改進(jìn)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)以上的不足，采用階段曝氣活性污泥法系統(tǒng)可以避免耗氧速度不均的現(xiàn)象，一定程度上縮小了耗氧速度與充氧速度之間的差距，有助于能耗的降低，降低運(yùn)行成本；采用完全混合活性污泥法系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)、水量的適應(yīng)性，污水進(jìn)入曝氣池后，立即與池內(nèi)混合液充分混合，污水在曝氣池內(nèi)分布均勻，各部分水質(zhì)相同，適合水量大的污水處理。只是完全混合活性污泥法系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生絲狀膨脹現(xiàn)象，因?yàn)樵谶\(yùn)行時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制運(yùn)行參數(shù)避免絲狀膨脹。

4 活性污泥處理系統(tǒng)的新工藝

活性污泥處理系統(tǒng)在當(dāng)前城鎮(zhèn)污水處理領(lǐng)域是應(yīng)用最為廣泛的處理技術(shù)之一。但是，在當(dāng)前活性污泥處理系統(tǒng)還存在著某些有待解決的問(wèn)題——曝氣池體積大、占地面積大、電耗高、管理復(fù)雜等的問(wèn)題。近年來(lái)，在實(shí)際運(yùn)行中已證實(shí)效果顯著的工藝有氧化溝、間歇式活性污泥法以及AB法污水處理工藝等。

4.1 氧化溝

氧化溝又稱循環(huán)曝氣池，屬于活性污泥法的一種變法，圖2是以氧化溝為生物處理單元的污水處理流程圖。在構(gòu)造方面氧化溝一般呈溝渠狀，總長(zhǎng)可達(dá)幾十米，甚至幾百米，溝深取決于曝氣裝置；在水流混合方面的特征主要具有完全混合式和推流式的特征，這種獨(dú)特的水流狀態(tài)有利于活性污泥的生物絮凝作用，用以進(jìn)行硝化和反硝化；氧化溝在工藝方面可以不設(shè)初沉池，不單設(shè)二沉池使氧化溝與二沉池合建，可省去污泥回流裝置；氧化溝對(duì)水溫、水質(zhì)、水量的變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性；污泥齡一般可達(dá)到15~30d，為傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的3~6倍；此外氧化溝的污泥產(chǎn)率低且多為穩(wěn)定的程度，勿需再進(jìn)行消化處理。

圖2：以氧化溝為生物處理單元的污水處理流程圖

4.2 間歇式活性污泥處理系統(tǒng)

間歇式活性污泥系統(tǒng)（Seqencing Batch Reactor），簡(jiǎn)稱SBR，又稱為序批式活性污泥處理系統(tǒng)。間歇式活性污泥系統(tǒng)的運(yùn)行操作可分為5步，即流入、反應(yīng)、沉淀、排放、待機(jī)。圖3為間歇式活性污泥處理系統(tǒng)的工藝流程。

圖3：間歇式活性污泥處理系統(tǒng)工藝流程

由圖3可見(jiàn)本工藝最主要的特征是采用集有機(jī)污染物降解與混合液沉淀于一體的反應(yīng)器——間歇曝氣曝氣池。間歇式活性污泥法系統(tǒng)具有以下特征：

（1）在大多數(shù)情況下，無(wú)設(shè)置調(diào)節(jié)池的必要；

（2）SVI值較低，污泥易于沉淀，一般情況下，不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象；

（3）通過(guò)對(duì)運(yùn)行方式的調(diào)節(jié)，在單一的曝氣池內(nèi)能夠進(jìn)行脫氮和除磷反應(yīng)；

（4）應(yīng)用電動(dòng)閥、液位計(jì)、自動(dòng)計(jì)時(shí)器及可編程序控制器等自控儀表，可能使本工藝過(guò)程實(shí)現(xiàn)全部自動(dòng)化，而由中心控制室控制；

（5）運(yùn)行管理得當(dāng)，處理水水質(zhì)優(yōu)于連續(xù)式。

SBR處理工藝是一種系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但處理效果好的污水生物處理技術(shù)，同時(shí)它又是一種新型的污水處理工藝，在理論和工程設(shè)計(jì)以及運(yùn)行操作方面，還存在著需要研究、探討的問(wèn)題，如：關(guān)于待機(jī)與進(jìn)水工序與多功能相結(jié)合的問(wèn)題，待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)的情況下，應(yīng)對(duì)其間斷地曝氣，防止作為種污泥而留在反應(yīng)器內(nèi)的混合液被鈍化；關(guān)于好氧與供氧問(wèn)題，SBR工藝是時(shí)間意義上的推流，反應(yīng)器內(nèi)的有機(jī)污染物濃度、微生物增殖速度與耗氧速度等項(xiàng)參數(shù)的工況，都是隨時(shí)間逐漸降低的，對(duì)此，SBR關(guān)于的反應(yīng)器應(yīng)采用隨時(shí)間漸減的曝氣方式。

4.3 AB法污水處理工藝

AB法污水處理工藝，系吸附—生物降解（Adsorption—Biodegration）工藝的簡(jiǎn)稱。A段是吸附階段，連續(xù)不斷地從排水系統(tǒng)中接受污水，同時(shí)也接種在排水系統(tǒng)中存活的微生物種群。在這里不斷地產(chǎn)生微生物種群的適應(yīng)、淘汰、優(yōu)選、增殖等過(guò)程。從而能夠培育、馴化、誘導(dǎo)出與原污水適應(yīng)的微生物種群。B段為生物降解段，B段接受A段的處理水，水質(zhì)、水量比較穩(wěn)定，沖擊負(fù)荷已不再影響B(tài)段，B段的凈化功能得以充分發(fā)揮；去除有機(jī)污染物主要以B段為主。AB法污水處理工藝流程如下圖4.

圖4 AB法污水處理工藝流程

AB法工藝的主要特征是：

（1）全系統(tǒng)共分預(yù)處理段、A段、B段等3段。在預(yù)處理段設(shè)格柵、沉砂池等簡(jiǎn)易處理設(shè)備，不設(shè)初次沉淀池。

（2）A段由吸附池和中間沉淀池組成，B段則是由曝氣池及二沉池所組成。

（3）A段與B段各自擁有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，兩段完全分開(kāi)，每段能夠培育出各自獨(dú)特的，適于本段水質(zhì)特征的微生物種群。

城市污水處理的A段運(yùn)行參數(shù)的建議值：BOD—污泥負(fù)荷（Ns）——2~6kgBOD/（kgMLSS·d），為傳統(tǒng)或許污泥處理系統(tǒng)的10~20倍；污泥齡（θc）——0.3~0.5d；水力停留時(shí)間（t）——30min。城市污水處理的B段運(yùn)行參數(shù)建議值：BOD—污泥負(fù)荷（Ns）——0.15~0.3kgBOD/（kgMLSS·d）；污泥齡（θc）——15~20d；水力停留時(shí)間（t）——2~3h；曝氣池內(nèi)混合液溶解氧含量（DO）——1~2mg/L。

5 結(jié)論

傳統(tǒng)的活性污泥法雖處理效果好，但曝氣池容積大，占用的土地較多，基建費(fèi)用高；容易出現(xiàn)曝氣池前段后端耗氧速度不均的現(xiàn)象；對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量的適應(yīng)性較低，運(yùn)行易受水質(zhì)、水量的影響。經(jīng)濟(jì)成本較高。

完全混合式活性污泥法系統(tǒng)儲(chǔ)量水量大，對(duì)水質(zhì)要求低，可以避免傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)、水量適應(yīng)性不好的影響，但是容易引起污泥絲狀膨脹，工程操作管理不如氧化溝和間歇式活性污泥處理系統(tǒng)。

氧化溝可省去初沉池、二沉池等構(gòu)筑物，通過(guò)控制運(yùn)行條件可以進(jìn)行脫氮除磷處理，處理水質(zhì)效果較好，但是北方冬季容易上凍，不易直接室外建設(shè)氧化溝，可以考慮將氧化溝建設(shè)在廠房?jī)?nèi)避免這一問(wèn)題。

間歇式活性污泥處理系統(tǒng)是城鎮(zhèn)污水處理的眾多方法中較理想的一種，它有能耗小、處理效果好、自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際工程應(yīng)用中操作性能穩(wěn)定性高。

AB法處理工藝是將傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)的吸附階段和生物降解階段分開(kāi)的一種處理工藝，處理效果好，但是構(gòu)筑物比較多，管理不如氧化溝和間歇式活性污泥處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單、方便。

綜上實(shí)際城鎮(zhèn)污水處理工程中應(yīng)用操作較簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的還是氧化溝和間歇式活性污泥處理系統(tǒng)。

[1]董艷君，郭勇.欠發(fā)達(dá)地區(qū)小城鎮(zhèn)污水治理.北方環(huán)境.3013，69—70.

[2]唐月新.對(duì)環(huán)境工程中城市污水處理的探討.科技致富向?qū)В?012（14）.

[3]張自杰.排水工程,中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2000.123.