側流富集/主流強化硝化工藝的應用

劉　振，鄭余陽

（1.天津市市政工程設計研究院，天津市 300051；2.杭州開源環保工程有限公司，浙江 杭州 311202；3.天津市基礎設施耐久性企業重點實驗室，天津市 300051）

側流富集/主流強化硝化工藝的應用

劉振1,3，鄭余陽2

（1.天津市市政工程設計研究院，天津市 300051；2.杭州開源環保工程有限公司，浙江 杭州 311202；3.天津市基礎設施耐久性企業重點實驗室，天津市 300051）

氨氮的硝化是污水脫氮處理的重要前提，因此強化硝化對生物脫氮和污水處理都具有重要的意義，近年來側流富集/主流強化硝化工藝越來越受關注。介紹了污泥水富集硝化菌強化硝化工藝、回流污泥曝氣再生強化硝化工藝和閉式雙泥齡活性污泥工藝，論述了三種工藝的工藝流程、運行原理、工藝特點及工程應用，為今后污水處理廠的建設和升級改造提供借鑒。

污水處理；側流富集；強化硝化；工程應用

0　引　言

在污水處理過程中，氨氮的硝化是污水廠脫氮的重要前提，然而硝化能力不足常常成為污水脫氮的制約因素，因此，強化硝化效果、提高氨氮轉化率對生物脫氮和污水處理都具有重要意義。目前，污水處理廠一般通過延長污泥齡、降低污泥負荷或提高溶解氧等措施來提升硝化效果，然而，這些措施會增加投資和運行成本，并且可能會帶來除磷和反硝化效果變差等問題[1,2]。

近年來，在污水處理廠的建設和升級改造過程中，許多強化硝化工藝不斷涌現。側流富集/主流強化硝化工藝是在主流工藝外加一個側流富集池，在富集池內培養富集硝化細菌，并使其連續回流至主流工藝，以提升主流工藝的氨氮轉化率，從而達到強化硝化的效果[2,3]。

側流富集/主流強化硝化工藝是一個廣泛的概念，許多新工藝或改良工藝都類似該工藝，該工藝普遍具有占地面積小、投資成本低、處理效果好和運行操作簡單等優點。本文重點介紹了污泥水富集硝化菌強化硝化工藝、回流污泥曝氣再生強化硝化工藝和閉式雙泥齡活性污泥工藝，論述了三種工藝的工藝流程、運行原理、工藝特點及工程應用，為今后污水處理廠的建設和升級改造提供一種嶄新的思路。

1　污泥水富集硝化菌強化硝化工藝

污泥水主要包括污泥厭氧消化池、濃縮池的上清液及脫水車間的脫水濾液，大多數污水處理廠將其回流至前池再處理。污泥水的水量僅為污水廠總進水量的1%～2%，但是其氮負荷占總負荷的15%～25%，并且污泥水中C/N值較低、有機物較難降解[4,5]。污泥水富集硝化菌強化硝化工藝是將污泥水收集排入側流富集池，在池內用污泥水中高濃度的氨氮培養富集硝化菌。該工藝即能處理污泥水、降低污水廠的氮負荷，也能提升主流工藝的硝化效果。

目前，污泥水富集硝化菌強化硝化工藝在歐美國家得到了廣泛而深入的研究，荷蘭Delft理工大學研發的BABE工藝、美國MalcolmPirnie研究所研發的InNitri工藝、瑞典斯堪維亞環保公司研發的ScanDeN工藝等都成功應用于實踐，并取得了良好的處理效果[4]。

BABE（Bio-AugmentationBatchEnhanced）工藝是典型的污泥水富集硝化菌強化硝化工藝，其工藝流程見圖1，在側流富集池（BABE池）中，用污泥水培養富集硝化菌，并引入部分回流污泥，使硝化細菌以絮凝體形式處于懸浮增長狀態，經富集培養的硝化菌回流至主流工藝，以達到強化硝化的目的。BABE池以間歇（SBR）工作方式運行,分進水、反應、沉淀和排水4個階段，其有效體積是由消化液氮負荷與出流中硝酸鹽氮濃度決定。荷蘭Garmerwolde污水處理廠BABE池中SS為6400mg/L，污泥齡為24d，在沒有外加碳源的情況下,BABE池在完成75%的硝化效率的同時亦實現了66%的反硝化率[2,4,6]。

2　回流污泥曝氣再生強化硝化工藝

回流污泥曝氣再生工藝是由日本Fillos等人于上世紀90年代提出的，其工藝流程見圖2，該工藝的特點是回流污泥先進入曝氣再生池（相當于側流富集池）再生，再生后的污泥再回流至生物反應池，以提升主流工藝的處理效果。

圖1　BABE工藝流程圖

圖2　回流污泥曝氣再生強化硝化工藝流程圖

回流污泥在曝氣再生過程中缺少有機基質，但是異養菌的衰減速率遠遠大于硝化細菌的衰減速率，因此，異養菌衰減產生的氮等物質可以作為硝化菌的生長基質。曝氣一段時間以后，再生污泥的組分發生較大的變化，其硝化菌的數量和比例遠高于回流污泥。此外，由于二沉池底部處于缺氧狀態，活性污泥的代謝和活性受到抑制，并且回流至生物池內以后恢復緩慢，而曝氣再生池可使回流污泥中的微生物進入內源呼吸后期，其活性得到比較徹底的恢復[7,8]，因此，生物反應池的處理效果得到提升。

無錫某污水處理廠在升級改造過程中將原來Orbal氧化溝工藝改造為回流污泥曝氣再生強化硝化工藝，改造后工藝運行穩定可靠，BOD去除率從94.67%提高到97.80%，NH4+-N去除率從89.86%提高到90.65%，TN去除率從61.99%提高到71.69%，TP去除率從93.86%提高到94.82%，SS去除率從95.3l%提高到97.42%，出水水質由原來的一級B標準提升為一級A標準。

3　閉式雙泥齡活性污泥工藝

閉式雙泥齡活性污泥工藝是A/O池（長泥齡）和普通曝氣池（短泥齡）“并聯”，其工藝流程見圖3，污水按3∶7的進水分配比（流量比值）分別進入A/O池和普通曝氣池，然后兩個生物池的出水進入同一個二沉池，二沉池沉淀分離后，回流污泥再按3∶7的比例分別回流至A/O池和普通曝氣池，而剩余污泥排除系統[1,9]。

圖3　閉式雙泥齡活性污泥工藝流程圖

閉式雙泥齡活性污泥工藝類似側流富集/主流強化硝化工藝，A/O池相當于普通曝氣池的“側流硝化菌富集池”，它在處理污水的同時不斷培養擴增硝化菌，并且通過二沉池連續不斷地回流至普通曝氣池，使普通曝氣池在短泥齡的條件下也具有較高的硝化能力，從而達到強化硝化的目的[1,10]。該工藝具有占地面積小、運行成本低、處理效果好等優點，現已工程應用于上海市竹園第二污水處理廠和上海市長興島污水處理廠[11]。目前，竹園第二污水處理廠出水水質全面達到或超過設計出水水質，同時污水單位處理能耗僅為0.12～0.13kWh/m3，節能效果顯著。

4　結　語

目前，我國許多城市污水處理廠存在著運行成本高、處理效果差等問題，隨著環境問題的日益突出，國家對污水廠出水指標和節能減排都提出了更高的要求。優化處理工藝、加強運營管理、提升處理效果、降低運行成本已成為當前污水處理廠的研究熱點。近年來，側流富集/主流強化技術在國外得到了快速發展和應用，本文重點介紹了污泥水富集硝化菌強化硝化工藝、回流污泥曝氣再生強化硝化工藝和閉式雙泥齡活性污泥工藝，雖然它們培養富集硝化菌的“培養基質”不同，分別為污泥水、回流污泥和城市污水，但它們都能達到強化硝化的效果，并且其他水質指標也都符合要求；此外，四種工藝普遍具有占地面積小、投資成本低和運行操作簡單等優點，這為今后污水處理廠的建設和升級改造提供一種嶄新的思路。

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TU992.1

A

1009-7716（2016）11-0084-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.11.023

2016-07-16

劉振（1988-），男，天津人，工程師，從事給排水設計工作。