（环境工程专业论文）采用cass工艺的城市污水处理厂提高脱氮效果的试验研究.pdf

合肥工业大学 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学 硕士学位论文质量要求。 答辩委员会签名： ( 工作单位，职称) 委员： 导师： 安徽省环科院教授级高工 合肥工业大学教授 合肥工业大学副教授 合肥工业大学副教授 合肥工业大学副教授 合肥工业大学教授 够删树 ，乱心扩 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得金g 墨工些盔堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签字辛蝴签字日期：妇1 1 年牛月；- 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒g 墨王些态堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权盒蟹王些太 堂一可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名：砻基& 种嗣擎 签字日期：泸1 1 年争月孑。日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师虢俅 签字日期：x m 年v 月日 电话： 邮编： 采用c a s s 工艺的城市污水处理厂提高脱氮效果的试验研究 摘要 水是人类维系生命的基本物质，是工农业生产和城市发展不可缺少的重要 资源。我国综合经济的发展，社会的进步，城市化进程的加快，各地区污水排 放量都在不断的增加，随着城镇污水处理厂污染物排放标准( g b l8 9 18 - 2 0 0 2 ) 的执行，新建的污水处理厂逐步以一级a 标准为出水水质目标，而之前建设的 污水厂改造升级的任务也是势在必行。本文研究的污水厂污水处理厂于2 0 0 3 年6 月开始建设，工程总建设规模为日处理污水1 1 万吨，采用循环式活性污泥 法工艺( c a s s 工艺) ，出水c o d 、氨氮基本达到国家标准，总氮经常在一级 b 标准附近。 本文主要研究的内容和结论有以下几个方面： ( 1 ) 通过对污水处理厂0 7 年的进水水质分析得出，碳源充足、污水的可 生化性较好。 ( 2 ) 通过对小试的试验，在单因素试验中，厌氧前3 0m i n 里，反硝化作用 明显，脱氮效果较好，这为中试试验厌氧时间的确定提供了基础。在典型周期 内，s b r 工艺体现出了比c a s s 工艺更为明显的脱氮效果。 ( 3 ) 在小试试验的基础上，我们对污水厂的c a s s 工艺各运行阶段的时间 进行了调整。调整后为传统s b r 工艺，厌氧为3 0m i n 曝气为9 0m i n 。中试试 验的目的是在不改变处理构筑物、不增加投资的情况下，保持总周期不变，改 进了运行工艺，提高脱氮效果效果。中试试验结果表明，改造后的s b r 工艺处 理的城市污水，出水总氮含量明显减低，平均值约为4 m g l ，且处理效果稳定， 出水水质氮指标可达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) ) 一级a 标准。 s b r 反应的基本流程包括进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水阶段和闲 置阶段。s b r 法反应器中的底物和微生物浓度是变化的，而且是不连续的，因 此，它的运行是典型的非稳定状态。s b r 工艺的反应阶段是一个理想的推流过 程，生化反应推动力大、效率高，在之后的应用中具有更为广阔的应用前景， 本文为相同工艺污水厂的升级改造提供了借鉴。 关键词：c a s s 工艺；s b r 工艺；小试试验；中试试验；脱氮 t h e e x p e r i m e n t a ls t u d yo f t h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n t p l a n to fu s i n gc y c l i ca c t i v a t e ds l u d g es y s t e m ( c a s s ) t oi m p r o v et h er e m o v m e n t e f f e c t i v e n e s so fn i t r o g e n a b s t r a c t w a t e ri st h eb a s i cm a t e r i a lo ft h el i f e ，a n di ti st h ei m p o r t a n tr e s o u r c eo f i n d u s t r i a la n da g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o na n du r b a nd e v e l o p m e n t w i t ht h ec o m p r e h e n s i v e e c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dt h ea c c e l e r a t i o no fu r b a n i z a t i o n ，t h ee m i s s i o n so fw a s t e w a t e r a r ec o n s t a n t l yi n c r e a s i n g w i t h ”u r b a nw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n te m i s s i o ns t a n d a r d s g b18 918 2 0 0 2 ”i si m p l e m e n t e d ，t h en e ws e w a g et r e a t m e n tp l a n t sg o a li sas t a n d a r d ，a n d t h eu p g r a d i n go fp r i o rw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ti si m p e r a t i v e am u n i c i p a lw a s t e w a t e r t r e a t m e n tp l a n ti nt h i sa r t i c l ew a sb u i l ti nj u n e2 0 0 3 ，t h et o t a lp r o je c tc o n s t r u c t i o ns c a l ei s 11m i l l i o nt o n sp e rd a yb yu s i n gc y c l i ca c t i v a t e ds l u d g es y s t e m ( c a s sp r o c e s s ) t h e p l a n tm a k e st h ec o d ，a m m o n i an i t r o g e n o ft h ee f f l u e n tr e a c h i n gt h en a t i o n a l s t a n d a r d ，a n dt o t a ln i t r o g e nh o v e r i n gn e a rp r i m a r yb s t a n d a r d t h em a i nc o n c l u s i o n so ft h i sa r t i c l ea r el i s t e da sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ei n f l u e n td a t ao ft h es e w a g et r e a t m e n tp l a n ti n2 0 0 7i n d i c a t e st h a tt h ec a r b o n i ss u f f i c i e n ta n dt h eb i o d e g r a d a b i l i t yi sv e r yg o o d ( 2 ) d e n i t r i f i c a t i o ni so b v i o u si ns m a l ls c a l ee x p e r i m e n t so ft h es i n g l ef a c t o rt e s ti n t h e 缸s t3 0m i n ，a n dt h i sp r o v i d e sag o o ds u g g e s t i o nt ot h ea n a e r o b i ct i m eo ft h ep i l o t e x p e r i m e n t s i nt h et y p i c a lc y c l e ，t h es b r p r o c e s sr e f l e c t sb e t t e rt h a nt h ec a s s i nn i t r o g e n r e m o v a lp r o c e s s ( 3 ) a c c o r d i n gt ot h es m a l ls c a l ee x p e r i m e n t s ，w ea d j u s tt h eo p e r a t i o nt i m eo ft h e c a s sp r o c e s si nt h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t a f t e rt h ea d j u s t m e n to ft h et r a d i t i o n a l s b rp r o c e s s ，t h ea n a e r o b i ct i m e i s 3 0 m i n ，t h ea e r a t i o nt i m ei s 9 0 m i n t h ep i l o t e x p e r i m e n t sa l ei m p r o v e dt h eo p e r a t i o np r o c e s st oe n h a n c et h er e m o v ee f f e c t i v e n e s s o fn i t r o g e nw i t h o uc h a n g i n gt h ec o n s t r u c t i o na n dr a i s i n gt h ei n v e s t m e n t t h e r e s u l t ss h o w e dt h a ta f t e rt r a n s f o r m a t i o n ，t h et o t a ln i t r o g e nc o n t e n to ft h em u n i c i p a l s e w a g ee f f l u e n tt r e a t e dw i t ht h es b rp r o c e s sw a ss i g n i f i c a n t l yl o w e r ，t h ea v e r a g e w a s4m g l ，a n dt h et r e a t m e n te f f e c tk e e ps t a b l e ，i na d d i t i o n ，t h eq u a l i t yi n d i c a t o r s o fn i t r o g e ni ne f f l u e n tc o u l da c h i e v ep r i m a r ya s t a n d a r da c c o r d i n gt ot h en a t i o n a l t - u r b a nw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n te m i s s i o ns t a n d a r d sg b 18 918 - 2 0 0 2 ” t h eb a s i cp r o c e s s e so fs b rr e a c t i o n si n c l u d e ：f i l l ，r e a c t ，s t e t t l e ，d r a w , i d l e t h ec o n c e n t r a t i o no fs u b s t r a t ea n dm i c r o o r g a n i s mi sc h a n g i n ga n dd i s c o n t i n u o u si n t h es b rr e a c t o r ，s oi ti sat y p i c a ln o n - r u n n i n gs t e a d y s t a t e s b rp r o c e s si sa ni d e a l p l u gf l o wp r o c e s s ，t h ed r i v i n gf o r c eo ft h eb i o c h e m i c a lr e a c t i o ni s s t r o n ga n d e f f i c i e n t t h i sa r t i c l ep r o v i d e sar e f e r e n c et oo t h e rp l a n t sw h i c ha r er e a d yt o u p g r a d et h ew a t e rq u a l i t y k e y w o r d s ：c a s sp r o c e s s ；s b rp r o c e s s ；t h ep i l o te x p e r i m e n t s ；t h es m a l ls c a l e e x p e r i m e n t s ；d e n i t r i f i c a t i o n 致谢 本论文从选题、撰写到修改等各个环节都是在导师熊鸿斌教授的亲切关怀 和悉心指导下完成的。两年来熊老师无论是在学习上还是在生活上，都予我极 大的帮助、关怀和鼓励，研究工作的每一进展都浸透着老师辛勤的汗水。熊老 师丰富的学识、严谨的治学态度、科学的工作方法和一丝不苟的作风给了我极 大的帮助和影响，使我受益匪浅。熊老师的谆谆教诲，我将终身难忘。在此， 衷心感谢熊老师对我的关心和指导。 现场试验工作期间，污水处理厂的领导及化验室的工作人员给予了支持和 帮助，在此向他们表示衷心的感谢。 感谢我的父母，多年来不辞辛劳，对我默默支持，使我能够全身心地投入 到学习研究中并顺利完成我的论文。在此，对您们表示深情的谢意。 最后，谨向所有支持、帮助作者顺利完成学业的老师和亲朋好友致以崇高 的敬意! 同时感谢参加论文评审和答辩的各位专家、学者。 作者：赵娜娜 2 0 1 1 年4 月3 0 日 目录 第一章引言l 1 1 课题的背景及意义1 1 1 1 课题的背景1 1 1 2 课题的意义2 1 2 c a s s 工艺及s b r 工艺国内外现状2 1 2 1 城镇污水处理厂c a s s 工艺的应用现状2 1 2 2 城镇污水处理厂s b r 工艺的应用现状3 1 2 3c a s s 法及s b r 法脱氮除磷试验国内外概况4 1 2 4c a s s 法与s b r 法的比较6 1 3 课题研究的目的及内容7 1 3 1 研究目的一7 1 3 2 研究内容7 第二章生物脱氮除磷的原理及工艺方法。8 2 1 废水生物脱氮除磷原理8 2 1 1 生物脱氮原理8 2 1 2 生物除磷原理1 1 2 2 废水生物脱氮除磷工艺的发展1 2 2 2 1 生物脱氮技术的发展1 2 2 2 2 生物脱氮除磷技术的发展1 6 2 3s b r 生物脱氮除磷技术的发展及方向1 9 2 3 1s b r 运行的运行模式2 0 2 3 2s b r 处理技术的发展2 1 第三章 试验的背景条件分析2 6 3 1 污水处理厂概况2 6 3 3 1 自然环境概况2 6 3 3 2 社会环境概况2 6 3 2 试验进水水质分析2 7 3 2 1 进水可生化性分析2 8 3 2 2 进水碳源分析2 9 3 3 3 进水氨氮和总磷含量2 9 3 3 本章主要结论3 0 第四章脱氮效果的小试试验研究3 1 4 1 活性污泥来源及驯化3 1 4 2 试验方法和试验仪器3 1 4 2 1 试验设计方案3 1 4 2 2 材料及仪器3 1 4 3 氮的去除及转化规律3 2 4 3 1 试验装置及运行方式3 2 4 3 2 单因素对脱氮效果的影响3 2 4 3 3 典型周期内氨氮的去除3 4 4 3 4 典型周期除磷效果的探讨3 8 4 4 本章主要结论及建议3 9 第五章脱氮效果的中试试验研究。4 0 5 1 原有c a s s 生化系统及主要设施、设备及参数4 0 5 1 1 主要构筑物及处理流程4 0 5 1 2c a s s 生化系统4 0 5 2 原有c a s s 生化系统c o d 、脱氮规律试验分析4 0 5 2 1c a s s 生化系统c o d 变化规律及数据分析4 0 5 2 2c a s s 生化系统n 的变化规律及数据分析4 2 5 3 采用c a s s 工艺的城市污水处理厂试验改造方案4 3 5 3 1 试验改造方案一4 4 5 3 2 改造后的的数据以及分析4 5 5 3 3 改造后的1 号池和其他池子的对比及分析4 6 5 4 污水处理厂试验改造方案的能耗对比4 6 5 5 本章结论及建议4 7 第六章脱氮效果试验研究的结论及建议4 8 6 1 主要研究结论4 8 6 2 建议与展望一4 9 插图清单 图2 1 氮可能转化的途径图1 2 图2 2s h a r r o n a n a m m o x 组合工艺图1 5 图2 3b i o d o p p 工艺图15 图2 - 4a a o 工艺图17 图2 5a o 工艺图l7 图2 - 6 倒置a 2 o 工艺图18 图2 7u c t 工艺图18 图2 8d e p h a n o x 工艺图19 图2 - 9s b r 的运行模式图2 0 图2 1 0d a t - i a t 工艺流程图2 2 图2 1 1m s b r 平面布置图2 3 图2 1 2m s b r 系统原理图2 3 图3 10 7 年b o d 5 c o d 。，的比值图2 8 图3 20 7 年进水c n 比和b o d 5 值图一2 9 图3 30 7 年进水氨氮浓度图2 9 图3 4 进水总磷浓度及碳磷比图3 0 图4 1 试验装置简图3 2 图4 2 氮变化曲线图3 3 图4 3厌氧时段硝态氮浓度与反硝化所需时i h j 的关系图3 3 图4 4 曝气时间对脱氮效果的效果图3 4 图4 5 氨氮的去除效果图3 5 图4 6n 的变化曲线图3 5 图4 7o r p 和d 0 曲线图3 6 图4 8 周期数对应的去除百分比图一3 7 图4 - 9 典型周期磷的变化曲线蚓3 8 图5 1 污水处理工艺流程图4 0 图5 2c o d 的变化曲线图4 1 图5 3c a s s 池氮变化曲线图4 2 图5 - 4 推流器4 3 图5 5 设备仪表布置简图4 4 图5 - 6 改造后n 变化曲线图4 5 图5 7 改造1 池和其他池子的对比图4 6 表格清单 表1 1 正常平均进出水水质3 表1 2 工艺调整前后的主要数据5 表2 1 常用生物处理方法的比较2 1 表2 2s b r 法及其延伸工艺的比较2 5 表3 1 水厂设计进水水质2 7 表3 2b o d 5 c o d 。，比值判断废水可生化性的指标一2 8 表4 1 主要仪器和设备3 l 表5 1 进水方式对脱氮除磷效果的影响4 4 第一章引言 1 1课题的背景及意义 1 1 1课题的背景 水是人类维系生命的基本物质，是工农业生产和城市发展不可缺少的重要 资源。随着人口的膨胀和经济的发展，水污染更加剧了水资源的紧张，并对人 类的生命健康形成威胁【1 1 。我国是世界上水资源匮乏的国家之一，并且时空分 布不均。目前在全国6 0 0 多个城市中，有4 0 0 多个缺水，这4 0 0 城市中有1 0 0 多个严重缺水。此外，我国水资源的开发亦存在着问题：1 ) 洪水灾害是社会安 定存在和国民经济发展的潜在威胁；2 ) 水分的利用效率低；3 ) 水资源存在普遍 受到不同程度的污染问题。 1 我国水资源状况 我国水资源总量为2 8 1 2 4 亿立方米【2 1 ，占全球的6 ，一般认为，我国实际 可以利用的水资源总量为8 0 0 0 亿立方米9 5 0 0 亿立方米，只占水资源总量的 3 2 左右，我国水资源的可利用量是有限的。就全国目前情况而言，我国的人 均占有的淡水资源量仅仅只有2 2 0 0 立方米；而就地区而言，长江及其以南地区 约占水资源总量的8 1 ，其中不低于4 0 水资源集中在西南五省区；就人均占 有量而言，南方最高淡水资源占有量和北方的最低占有量能相差十倍，东部比 西部高达五百至六百倍。全国6 0 0 多个城市中4 0 0 多个城市供水不足，其中1 0 0 多个城市严重缺水。从上我们可以看出，我国水资源并不丰富，水环境也十分 严峻。在面临当前的水量危机的同时，近年来我国水资源还面临污染日益严重 的危机【3 1 。 2 我国水资源污染状况 总体上我国水环境有呈现恶化趋势。据 2 0 0 9 年中国环境状况公告1 3 报 道，全国的地表水污染问题仍然较重，其中，七大水系总体为轻度的污染，湖 泊的( 水库) 富营养化问题突出。2 0 3 条河流4 0 8 个地表水国控监测断面中， i 类、v 类和劣v 类水质的断面比例分别为5 7 3 、2 4 3 和1 8 4 。 主要污染指标为高锰酸盐指数、五日生化需氧量和氨氮。在2 0 0 9 年里，氨氮的 排放量为1 2 2 6 万吨，比上年下降了3 5 ；全国废水的排放总量为5 8 9 2 亿吨， 比上年增加了3 o ；化学需氧量的排放量为1 2 7 7 5 万吨，比上年下降了3 3 。 全国地表水总体水质虽然有所好转，但仍然属于中度污染。 我国环境污染的形势比较严峻，水环境的现状较差，随着治理力度的加大， 水污染得到了一定的控制，并且水处理的效率也得到了一定的提高，但是使水 资源往良性循环方向发展，仍然是一项艰巨的任务。 1 1 2 课题的意义 随着我国综合经济的发展，社会的进步，城市化进程的加快，各地区污水 排放量都在不断的增加，各种中小型污水处理设施的需求也在不断的增加，而 所需水量也不断增长，这就迫使城市污水处理厂在去除有机物的同时，也要对 脱氮除磷有所加强，与此相应地，经过深度处理后的城市污水的回用的应用比 开发、建设新水源更加现实可行。城市污水处理进程任重而道远。 随着城镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) 此标准的执行， 新建的污水处理厂以一级a 标准为出水水质的目标，而之前的污水厂的改造升 级任务也是势在必行。 本文研究的是采用c a s s 工艺的城市污水处理厂提高脱氮效果的试验研 究，拟以最经济、最合理的方式改进原污水处理厂的处理工艺，提高出水水质， 使出水c o d 、n h 3 n 、t n 、t p 、s s 达到国家城镇污水处理厂排放标准 ( g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) 中的一级a 标准。通过处理后的污水，氮磷指标均有所提高， 浓度下降，这有利于减轻氮、磷的富营养化问题，保护并且改善了水体的水质、 实现污水回用，在缓解水资源危机等方面具有重大并且深远的意义。此外，改 进试验也可以为其他城市处理污水厂的升级改造提供参考。 1 2c a s s 工艺及s b r 工艺国内外现状 1 2 1城镇污水处理厂c a s s 工艺的应用现状 现阶段污水厂的设计中，脱氮除磷主要采用的工艺有：a o 工艺、a 2 o 工 艺、改进a 2 o 工艺、氧化沟工艺、s b r 及其改进工艺，s b r 及其改进工艺在 我国均有应用，其主要包括i c e a s 工艺、d a t - i a t 工艺、c a s s 工艺、和 u n i t a n k 工艺，为提高效率均在主反应区前增设了一个预反应区，但是除了 u n i t a n k 工艺【4 5 1 。 c a s s 工艺在我国污水处理厂的应用实例较多，取得了较好的脱氮除磷效 果。湖州碧浪污水处理厂采用了c a s s 处理工艺，在其增加了化学混凝剂的系 统，从而保证了污水经处理后总磷小于0 5m g l 6 1 。北京航天城污水处理厂的 废水主要包括生活污水、工业废水和医院污水，各自所占比例分别为8 1 5 、 1 8 0 、o 5 ，设计排放标准为北京市综合废水排放二级标准，进水水质： c o d 。，- - - 7 0m g l 一8 0m g l ，b o d s = 3 0m g l - - 。3 5m g l ，p h = 6 8 7 5 ；出水经常 保持在c o d 。，= 2 0m g l 以下，b o d s = 7m g l 左右，s v i = 8 0m l g 1 0 0m l g ， s v = 1 8 - - 2 0 ，p h = 6 8 7 5 ，优于国家排放标准【7 1 。采用c a s s 工艺的云南丽 江污水处理厂，正常运行进出水水质，见表1 1 所示，其出水水质达到了城 镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) 中的一级标准的b 标准i s 。 2 表1 1 正常平均进出水水质 ( m g l ) c o db o ds s n h 3 一n t p 牛明华等人1 9 】采用c a s s 工艺处理城市污水的运行结果表明，该工艺出水 c o d 。，为9 8m g l ，b o d s 为2 5m g l ，s s 为2 3m g l ，n h 3 一n 为18m g l ，出水 水质稳定，达到污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) - - 级标准。陈谱等人【l o 】 研究重庆市大渡口污水处理厂，亦采用c a s s 工艺，其t n 的去除率基本上能 维持在5 5 以上，n h 3 - n 的去除率都能稳定在7 5 以上，出水水质能达到城 镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 一级b 标准。 c a s s 法最初来源予美国与加拿大，后来逐渐向澳大利亚及欧洲乃至亚洲 推广应用。c a s s 反应器工艺是以生物反应动力学原理及合理的水力条件为基 础而开发的一种具有系统组成简单、运行灵活和可靠性好等优点的废水处理新 工艺，尤其适合于含有较多工业废水的城市污水及要求脱氮除磷的处理，目前 已在欧美等国家得到较多的应用，国内也已开始对此进行研究并逐步在制药、 啤酒、印染和化工等行业废水处理的实际工程中得到应用。g o r o n s z ymc 研究 了c a s s 工艺处理不同规模城市污水时不同的人口当量的主要设计参数。当人 口当量分别为3 7 5 0 0 ，3 0 0 0 0 0 ，6 0 0 0 0 0 时，c a s s 池体个数分别为2 、4 、8 ，最 大设计流量为1 8 5 4 6m 3 d 、8 5 0 0 0m 3 d 、1 9 2 0 0 0m 3 d ，最小充水比分别为0 3 3 、 o 1 9 、o 3 3 ，b o d 5 ( k g d ) 分别为2 2 5 5 、1 5 0 0 0 、3 7 1 4 0 t 1 1 l 。c a s s 工艺通过调 节曝气强度，控制曝气池溶氧小于2 3m g l 时，出水磷浓度小于1m g l t l 2 】。 c a s s 工艺作为一种改良型s b r 工艺，在其运行过程中，基本能达到城 镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 一级b 标准，其也存在着一定 的局限性，需要在理论和实践上对其进行深入的研究以使其进一步完善。熊红 权【1 3 】等人认为问题主要有以下几点：第一，缺乏科学的设计依据，对脱氮除磷 的机理还没有深入了解，在工程实践中大多依靠经验数据；第二，c a s s 工艺 对设备的要求较高，在实际污水处理中，可能关键部件的质量不过关；第三， 由于c a s s 工艺采用的控制方式大多是严格的时间控制，不能适应水量、水质 的变化。 1 2 2城镇污水处理厂s b r 工艺的应用现状 最近二十年，我国才对s b r 污水生物处理工艺经行了研究。在1 9 8 5 年， 我国第一座s b r 污水处理站为上海吴淞肉联厂由上海市政设计院设计，其规模 为2 4 0 0t d 。 郭进等人【1 4 】研究了采用s b r 工艺运行的天津蓟县经济开发区污水处理厂， 其运行结果表明，当b o d 5 c o d 。，为o 3 4 时，整个系统对各水质指标( b o d 5 、 c o d 、n h 3 - n 、t p 、s s ) 的平均去除率均在9 0 以上，并且出水水质稳定，优 于排放标准。深圳市宝安区观澜污水处理厂的s b r 工艺经过调试和试运行结果 表明，进水水质：c o d 。，= 1 6 0 2 4 0m g l ，b o d s = 6 0 - 1 2 0m g l ，p h = 6 8 7 5m g l ， t n = 2 7 - 3 7m g l ，t p = 3 2 - 6 4m g l ；出水经常保持在c o d 。， 5 0m g l ，b o d 5 1 5m g l ，t n s l 0m g l ，t p _ 0 5 m g l ，达到城镇污水处理厂污染物排放标 准( g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) 一级标准a 标准【1 5 1 。此外，在浙江中部某城市其污水处 理厂采用s b r 工艺处理污水，出水c o d 。，浓度平均为3 0m g l ，b o d 5 平均浓 度为6m g l ，n h 3 - n 平均浓度为2 4m g l ，t p 平均浓度达到0 0 6m g l ，达到 并且优于城镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 一级标准a 标 准，该污水厂运行稳定，效果可靠【1 6 1 。 在国外，s b r 法工艺处理城市废水和工业废水的处理厂中得到了广泛的应 用。美国印第安纳州c u l v e r 城市废水处理厂是世界上第一座s b r 废水处理厂， 处理能力约l0 0 0m 3 d ，其中1 j 池低负荷运行b o d 5 ，s s ，t p 出水均值在3m g l 、 4m g l 、0 6m g l ，水质优良。随后，随着s b r 工艺的成熟与发展，s b r 工艺 体现出了稳定的脱氮除磷效果。美国加拿大五大湖流域的废水处理厂亦使用 s b r 法处理城市污水。例如，马萨诸塞州的f l u s h i n g 处理厂，进水b o d 5 平均 浓度为1 2 0m g l ，t s s 平均浓度为1 2 2m g l ，n h 3 n 平均浓度为1 3m g l ，t p 平均浓度2 8m g l ；出水b o d 5 平均浓度为 5m g l ，t s s 平均浓度为 5m g l ， n h 3 n 平均浓度为0 5m g l ，t p 平均浓度o 5m g l 。加拿大的安大略省的 c a s i n o r a m a 污水处理厂，进水b o d 5 平均浓度为2 8 9m g l ，t s s 平均浓度为3 7 5 m g l ，n h 3 一n 平均浓度为1 8 3m g l ，t p 平均浓度9 5m g l ；出水b o d 5 平均 浓度为 4m g l ，t s s 平均浓度为 n 0 2 一一n o 一2 dj 2 ( 2 6 ) 以c 6 h 1 2 0 6 为例说明反硝化的过程如下： 5 c 6 h 1 2 仇+ 2 4 n 0 3 一+ 2 h 2 d 业屿12 2 + 3 0 c 0 2 + 18 h 2 0 + 2 4 0 1 - 1 一r 2 7 、 由上式可知，每还原1g 硝酸氮能提供3 7 4g 碱度( 以c a c 0 3 计) ；转化lg n 0 3 - n 为n 2 ，需要有机物的含量为2 5 6g 【( 3 2 5 ) ( 1 4 4 ) = 2 8 6 】，才可以使反硝 化菌得到充足的碳源。 影响反硝化的环境因素： 温度 反硝化反应的适宜温度为2 0 4 0 ，低于1 5 时，反硝化的增殖速率降 低。在冬季水温低时应提高反硝化反应器内的污泥龄，减低负荷，提高污水停 留时间。 酸碱度( p h ) 反硝化最适宜的p h 值范围是6 5 7 5 ；当p h 值高于8 0 或低于6 0 时，会 影响酶的活性及反硝化的增值，使反硝化都会受到明显的抑制作用。 溶解氧( d o ) 反硝化茵是异样型兼性厌氧菌，只有在无分子氧而同时存在硝酸和亚硝酸 离子的条件下才能利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐进行还原。反硝化 菌以在厌氧、好氧交替的环境中生活为宜，d o 应控制在0 5m g l 以下。 碳源 碳源不同，反硝化的速率也不一样。异养微生物完成反硝化的过程。异养 微生物在d o 极低的条件下( 通常在0 5m g l 以下) 利用硝酸盐为电子受体， 有机物为电子供体和碳源。 l o c n 比 理论上，将lgn 0 3 一n 还原为n 2 需要有机物( 以b o d 5 计) 2 8 6 9 。一般认为 当硝化反应器中污水的c n 比值大于4 6 倍时，可认为碳源充足( c 以b o d 5 计) 。 2 1 2 生物除磷原理 污水中的磷主要由磷酸盐( p 0 4 3 p ) 和有机磷( 聚磷酸酯等) 组成的。生 物法除磷是利用微生物在好养的条件下对污水中溶解性磷酸盐的过量吸收作 用，然后沉淀分离而除磷【。有两种途径可以将系统中的磷去除：( 1 ) 通过聚 磷菌的吸收，然后排泥而去除：( 2 ) 通过排水去除【3 7 】。根据霍尔米( h o l m e r s ) 提 出的化学式，活性污泥的组成是：c 1 1 8 h 1 7 0 0 5 i n l 7 p 或c ：n ：p = 4 6 ：8 ：l ，如 果原污水中n 、p 的含量低于此值，则需要另行从外部投加，如恰等于此值， 则在理论上应当是能够全部摄取n 、p 是可以全被去除的。 在生物除磷的过程中，聚磷菌( p a o 。) 起着至关重要的作用。p a o 。是异养 菌( 包括许多菌属的微生物) ，p a o 。能过量地从系统中吸收磷，以聚合的形式 在其自身体内储存，从而形成高磷污泥，通过排泥将污水中的磷去除。p a o 。 除磷主要有如下几个过程： 1 厌氧释磷 在厌氧的条件下，p a o 。体内的磷被分解，这个过程产生的能量一方面作为 p a o 。生存的能量，剩下的通过主动吸收被转化为p h b ( 聚1 3 羟基丁酸) ，无机 磷由p a o 。分解溶解在污水中，这个过程就是厌氧释磷。 2 过量摄取磷 在好氧的条件下，p a o 。将p h b ( 聚1 3 羟基丁酸) 分解，产生能量用于吸收 存在于污水中的磷酸盐，存在于其体内，这就是好氧吸磷。其过程可表示为： a d p + h 3 p 0 4 + 能量_ a t p + n 2 0 ( 2 8 ) 此外，磷的吸收还存在“磷的过剩摄取”现象，h 3 p 0 4 的来源分为两部分， 一小部分通过p a o 。分解体内的聚磷酸盐得到的，除体内的磷大部分是通过主 动输送从外部获得的，所存在的h 3 p 0 4 用于合成a t p 和聚磷酸盐。 3 生物除磷的影响因素 生物除磷的影响因素主要有：温度、p h 值、溶解氧、基质、污泥龄和硝态 氮。 温度 温度对p a o 。的吸磷和释磷的影响很小，生物除磷工艺在5 3 0 的温度范 围内都能运行。 p h 值 生物除磷适宜的p h 范围在6 5 8 0 左右，当p h 值低于6 5 时，除磷效果 会出现明显降低。 溶解氧 一般情况下，厌氧段的d o 应当控制在o 2m g l 以下，好氧段的d o 控制 在2 0m g l 左右。 在厌氧释磷阶段，必须控制严格的厌氧条件，因为分子态氧和化合态的氧 都会消耗有机物并且会使发酵产酸作用受到抑制；在好氧吸磷阶段，p a o 。分解 含碳物质从而产生能量，合成聚磷【3 8 】。 基质 基质的类型及c o d t p 对生物除磷有影响，通常我们认为，进水 b o d 5 t p = 2 0 的情况下，出水总磷可在1m g l 以下。 当微生物处于系统中的好氧环境中，并且含有一定量的v f a 时，p a o 。一 般表现为释磷；当微生物处于厌氧环境中，并且v f a 含量不太高时，p a o 。一 般表现为吸磷；当污水中v f a 的含量较高时，p a o 。一般会先表现为释磷、然 后再吸磷【3 9 】。在除磷过程中，碳源主要消耗于释磷和异养菌正常代谢等方面， 释磷速率与进水碳源中易降