中小城鎮污水處理廠生物除磷脫氮工藝的選擇

時間：2007-06-20 來源： 作者：

一　概述

　　改革開放以來，在我國的大中型城市中，建設了一批污水處理設施，對于保護大中型城市的環境，治理水污染起到了很大作用。隨著我國城鄉經濟的發展，人民生活水平的顯著提高，我國農村城市化的速度將大大加快，大量的小城鎮將迅速興起，預計到本世紀末，全國設市城市將達1200個左右，建制鎮25000～3O000個左右，全國城鎮人口達6.8億左右，城市化水平約為45%，其中小城鎮人口所占比例達65%左右。從發展眼光看，今后我國的大部分人口將生活在中小城鎮。
　　目前全國共有1700O個建制鎮，絕大多數沒有排水和污水處理設施，而且，由于二十幾年來，鄉鎮企業的蓬勃發展，造成一些中小城鎮尤其是經濟比較發達的中小城鎮，污染嚴重，已經影響到人民的生活和健康。
　　從另一方面講，中小城鎮和大中城市在水系上是相通的，而且往往處于大中城市的上游，中小城鎮的污水治理工作做不好，大中城市水環境的質量也不會有明顯改善，因此，中小城市的環境保護問題越來越引起人們的重視。針對目前的情況，國家提出至2010年我國污水處理率要達到4O%，因此，未來一段時間內我國將會集中在中小城鎮建設一大批污水處理廠，這些污水處理廠的規模，小的只有每日幾十噸，大的每日幾萬噸，因此在規模上和大型污水處理廠相差較大，而且，由于這些中小城鎮和大中城市經濟發展水平、排水體制，基礎資料，融資渠道有很大不同，因此以往建設大型污水處理廠的經驗只有借鑒的意義，不可能也不應該把大中城市的污水治理工藝、技術裝備等搬用到城鎮級的污水處理廠中去，否則目前在大中城市中出現的“建的起，用不起”的局面將會在中、小城鎮更加強烈的表現出來，甚至會演變成“既建不起，更用不起”的局面，因此探索適合中小城鎮的經濟實用的污水處理工藝，以較少的投資建成污水處理廠，以較低的運行費用運轉污水處理廠，達到消除污染、保護環境的目的是擺在給排水工作者面前的一個挑戰。
　　考慮到1998年1月1日之后，已經開始實行《污水排放綜合標準》(GB8978-1996)，因此中小城鎮的污水處理廠在選擇處理工藝時都要考慮除磷脫氮，本文謹就適合于中小城鎮城市污水處理廠的生物除磷脫氮工藝談一些粗淺的看法，供大家參考，不妥之處請指正。

二　可供選擇的工藝

　　各種除磷脫氮工藝一般都是除碳、除氮、除磷三種流程的有機組合，得利滿公司提出了“SARAOE”概念，來描述用于除磷脫氮的不同區域。
　　1.選擇區(Selectorzone)
　　設置選擇區的目的主要是為了避免污泥膨脹。
　　2.厭氧區(Anaerobiczone)
　　設置厭氧區是為了提供一個使聚磷菌釋放磷的環境，為后續的好氧吸磷創造條件。
　　3.再活化區(Reactivationzone)
　　設置再活化區用于再活化回流污泥。
　　4.缺氧區(Anoxiczone)
　　設置缺氧區，提供一個缺氧環境，使硝酸鹽氮被還原為氮氣。
　　5.好氧區(Oxidationzone)
　　該區為主反應區，在該反應區內完成碳的氧化和氨氮的硝化。
　　6.內源呼吸區(Endogenouszono)
　　在該區內進一步完成硝酸鹽氮的反硝化。
　　在實際的工程設計中，根據受納水體的要求和其它一些實際情況，生物除磷脫氮工藝可以分成以下幾個層次：
　　1、去除有機物、氨氮和硝酸鹽氮，因對總氮無要求，可以采用生物硝化工藝，生物硝化工藝與傳統活性污泥法工藝流程完全相同，不過采用延時曝氣。
　　2、去除有機物和總氮(包括有機氮、氨氮及硝酸鹽氮)，因要去除總氮，因此應該采用生物反硝化工藝，需要在反應池前增設一個缺氧段，將好氧段中含有硝酸鹽的混合夜回流到缺氧段，在缺氧的條件下，將硝酸鹽反硝化成氮氣。
　　3、去除有機物、氨氮和有機氮，磷。這時，應該采用除磷的硝化工藝，在反應地前增設一個厭氧段，在厭氧段內完成磷的釋放，在好氧段內實現磷的超量吸收、有機物的氧化、有機氮及氨氮的硝化。
　　4、去除有機物、總氮和磷。對于這種情況，應該采用完全的生物除磷脫氮工藝。在反應池前既要增設一個厭氧段又要增設一個缺氧段，以同時實現生物除磷脫氮。

三　適合于中小型污水處理廠的除磷脫氧工藝

　　A/O工藝、A2/O工藝、各種氧化溝工藝、SBR工藝這些從活性污泥法派生出來的工藝都可以實現除碳、除氮、除磷三種流程的組合，都是比較實用的除磷脫氮工藝。
　　由于磷的去除是通過排放剩余污泥實現的。SRT小，剩余污泥排放量也就多，在污泥含磷量一定的情況下，除磷量也就越多。生物硝化工藝需要較低的負荷，較長的泥齡，因此，除磷脫氮對某些工藝參數的要求是互相矛盾的，為實現同時除磷脫氮，研究者開發了不少新工藝，如Bardenphor工藝(四區工藝)、Phoredox工藝(改良BardenPhor工藝)，UCT工藝，MUCT工藝等，這些工藝克服了除磷脫氮的一些沖突，可以同時取得較好的除磷脫氮效果，但這些工藝的缺點也是顯而易見的，處理單元多，流程長，操作管理復雜，運轉費用高，在應用于中小規模污水處理廠時應該慎重。
　　進水水質濃度和對出水水質的要求是選擇除磷脫氮工藝的一個重要因素。對于大部分城市污水，為了達到排放標準，應該選用具有除磷和硝化功能的二級處理，對于二級排放標準，可以采用生物除磷方式；對于一級排放標準，可以采用生物除磷與化學除磷相結合的方式。對于某些低濃度或超低濃度污水，單獨生物除磷效果不好，須采用生物除磷和化學除磷相結合的方式。
　　在上述各種除磷脫氮工藝中，對中小污水廠來講，比較有發展前途的工藝是SBR工藝、氧化溝工藝。因為這兩種工藝一般都不設初沉地，SBR工藝和合建式氧化溝工藝也不需要二沉地、污泥回流設施，因此，水、泥處理流程大為簡化，可以達到占地少、能耗低、投資省。運行管理方便的目的，符合當前污水處理工藝合建、簡化發展的總趨勢。采用延時曝氣的SBR工藝和氧化溝工藝產生的剩余污泥已經基本達到好氧穩定，剩余污泥經過濃縮脫水后就可以直接應用于農田、填埋或者焚燒，不需要搞污泥消化，因此建設、運轉的費用大為減少，這一點對中小城鎮污水廠來說，是非常有吸引力的。

四　氧化溝工藝的特點、各種形式和適用情況

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