城市污水处理典型基本工艺作业流程

1、第三章 都市污水解决典型工艺流程第一节 老式活性污泥工艺一、工艺原理向生活污水中不断地注入空气，维持水中有足够的溶解氧，通过一段时间后，污水即生成一种絮凝体。这种絮凝体是由大量繁殖的微生物构成的，易于沉淀分离，使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。活性污泥法就是以悬浮生长在水中的活性污泥为主题，在微生物生长有利的环境条件下和污水充足接触，使污水净化的一种措施。它的重要构筑物是曝气池和二次沉淀池。活性污泥法核心在于要使曝气池保持高的反映速率，让曝气池中的活性污泥处在良好的状态，同步要使曝气池内保持足够高的活性污泥微生物浓度。为此，沉淀后的活性污泥又回流至曝气池前端，使之与进入曝气池的废水混合后充足

2、接触，以反复吸附、氧化分解废水中的有机物。在正常的持续生产（持续进水）条件下，活性污泥中微生物不断运用废水中的有机物进行新陈代谢，由于合成作用的成果，活性污泥大量增殖，曝气池中活性污泥的量愈积愈多，当超过一定的浓度时，应合适排放一部分，这部分被排出的活性污泥称作剩余污泥。活性污泥一般为黄褐色（有时呈铁红色）絮绒状颗粒，也称为“菌胶团”或“生物絮凝体”，其直径一般为0.022mm；含水率一般为99.2%99.8%，密度因含水率不同而异，一般为1.0021.006g/cm3，活性污泥具有较大的比表面积，一般为20100cm2/mL。活性污泥由有机物及无机物两部分构成，构成比例因污泥性质不同而异。例

3、如，都市污水解决系统中的活性污泥，其有机成分占75%85%，无机成分占15%25%。活性污泥中有机物成分重要由生长在活性污泥中的多种微生物构成，这些微生物群体构成了一种相对稳定的生态系统和食物链，其中以多种细菌及原生动物为主，也存在着真菌、放线菌、酵母菌以及轮虫等后生动物。在活性污泥中，细菌含量一般在107108个/mL之间，原生动物为103个/mL左右，而原生动物中则以纤毛虫为主，因此可以用其作为批示生物，通过镜检法判断活性污泥的活性。一般当活性污泥中有固着型纤毛虫，如钟虫、等枝虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等浮现，且数量较多时，阐明活性污泥经培养驯化后较为成熟并且活性较好。反之，如果在正常运营

4、的曝气池中发现活性污泥中固着型纤毛虫减少，而游泳纤毛虫忽然增多，阐明活性污泥活性差，解决效果将变差。二、工艺流程老式活性污泥法工艺系统重要是由曝气池、曝气系统、二次沉淀以及回流系统和污泥消化系统构成，如图3-1所示。图3-1 老式活性污泥工艺流程1.曝气池曝气池是由微生物构成的活性污泥与污水中的有机污染物质充足混合接触，并进而将其吸取并分解的场合，它是活性污泥工艺的核心。曝气池有推流式和完全混合式两种类型。推流式是在长方形的池内，污水和回流污泥从一端流入，水平推动，经另一端流出。而完全混合式是污水和回流污泥一起进入曝气池就立即与池内其她混合液均匀混合。推流式的特点是池子大小不受限制，不易发生短

5、流，出水质量较高；而完全混合式的特点是池子受池型和曝气手段的限制，池容不能太大，当搅拌混合效果不佳时易产生短流，但它对入流水质的适应能力较强。由于以上特点，都市污水解决一般采用推流式，而完全混合式则广泛应用于工业废水解决。2.曝气系统曝气系统的作用是向曝气池供应微生物增长及分解有机物所必需的氧气，并起混合搅拌作用，使活性污泥与有机污染物质充足接触。曝气系统总体上可分为鼓风曝气和机械曝气两大类。鼓风曝气是将压缩空气通过管道送入曝气池的扩散设备，以气泡形式分散进入混合液，使气泡中的氧迅速扩散转移到混合液中，供应活性污泥中的微生物。鼓风曝气系统重要由空气净化系统、鼓风机、管路系统和空气扩散器构成。都

6、市污水解决厂采用的鼓风机有多种，如罗茨鼓风机和离心鼓风机。国产罗茨风机单机风量小，合用于中小型污水解决厂；离心风机噪声小、效率高，合用于大型污水厂。空气扩散器也有诸多种，按材质分有陶瓷扩散器、橡胶扩散器和塑料扩散器。按扩散器形状分有钟罩型扩散器、长条板型扩散器和圆管式（或筒套式）扩散器，此外尚有固定双螺旋、双环伞形以及射流曝气器等特殊形式。扩散器在曝气池内的布置形式也有诸多种，如池底满布形式、旋转流形式、半水深布置形式等。风管按气量和风速选择管径，干管、支管风速1015m/s，竖管及小支管45m/s。空气管线上设空气计量和调节装置，以便控制曝气量。机械曝气则是运用装设在曝气池内的叶轮转动，剧烈

7、地搅动水面，使水循环流动，不断更新液面并产生强烈的水跃，从而使空气中的氧与水滴或水跃的界面充足接触，转入到混合液中。因此，机械曝气也称作表面曝气，简称表曝。机械曝气分为竖轴表曝和卧轴表曝两种形式，竖轴表曝机多用于完全混合式的曝气池，转速一般为20100r/min，并可有两级或三级的速度调节。卧轴表曝机一般用于氧化沟工艺，称为曝气转盘（刷）。3.二次沉淀池二次沉淀池的作用是使活性污泥与解决完的污水分离，并使污泥得到一定限度的浓缩。二次沉淀池内的沉淀形式较复杂，沉淀初期为絮凝沉淀，中期为成层沉淀，而后期则为压缩沉淀，即污泥浓缩。二沉池的构造形式同初沉池同样，分为平流沉淀池、竖流沉淀池和辐流沉淀池。

8、国内既有都市污水解决厂二沉池绝大多数都采用辐流式。有些中小解决厂也采用平流式，竖流式二沉池尚不多见。平流式二沉池的构造及布置形式与平流初沉池基本同样，只是工艺参数不同。平流初沉池的水平冲刷流速为50mm/s，而二沉池的水平冲刷流速为20mm/s，当水平流速不小于20mm/s或吸泥机的刮板行走速度不小于20mm/s时，下沉的污泥将受扰动而重新浮起。除工艺参数不同以外，辐流式二沉池与辐流式初沉池构造形式也基本相似。二沉池的排泥方式与初沉池差别较大。初沉池一般都是先用刮泥机将污泥将污泥刮至泥斗，再将其间歇或持续排除。而二沉池一般直接用吸泥机将污泥持续排除。这重要是由于活性污泥易厌氧上浮，应及时尽快地

9、从二沉池中分离出来。此外，曝气池自身也规定持续不断地补充回流污泥。平流二沉池一般采用桁车式吸泥机，辐流式二沉池一般采用回转式吸泥机。常用的排泥方式有静压排泥、气提排泥、虹吸排泥或直接泵吸。4.回流污泥系统回流污泥系统把二沉池中沉淀下来的绝大部分活性污泥再回流到曝气池，以保证曝气池有足够的微生物浓度。回流污泥系统涉及回流污泥泵和回流污泥管道或渠道。回流污泥泵的形式有多种，涉及离心泵、潜水泵和螺旋泵。螺旋泵的长处是转速低，不易打碎活性污泥絮体，但效率较低。回流污泥泵的选择应充足考虑大流量、低扬程的特点，同步转速不能太快，以免破坏絮体。回流污泥渠道上一般应设立回流量的计量及调节装置，以精确控制及调节

10、污泥回流量。5.剩余污泥排放系统随着有机污染物质被分解，曝气池每天都净增一部分活性污泥，这部分活性污泥称为剩余活性污泥，应通过剩余污泥排放系统排出。污水解决厂用泵排放剩余污泥，也可直接用阀门排放。可以从回流污泥中排放剩余污泥，也可以从曝气池直接排放。从曝气池直接排放可减轻二沉池的部分负荷，但增大了浓缩池的负荷。在剩余污泥管线上应设立计量及调节装置，以便精确控制排泥。三、活性污泥系统的工艺参数活性污泥工艺是一种较复杂的工程化的生物系统，其工艺参数可分为三大类。第一类是曝气池的工艺参数，重要涉及污水在曝气池内的水力停留时间、曝气池内的活性污泥浓度、活性污泥的有机负荷。第二类是有关二沉池的工艺参数，

11、重要涉及混合液在二沉池的停留时间、二沉池的水力表面负荷、出水堰的堰板溢流负荷、二沉池内污泥层深度、固体表面负荷。第三类是有关整个工艺系统的参数，涉及入流水质水量、回流污泥量和回流比、回流污泥浓度、剩余污泥排放量、泥龄。以上工艺参数互相之间联系紧密，任一参数变化都会影响到其他参数。1.入流水质水量入流污水量Q必须充足运用所设立的计量设施精确计量，它是整个活性污泥系统运营控制的基本。入流水质也直接影响到运营控制。老式活性污泥工艺的重要目的是减少污水中的BOD5，因此，入流污水的BOD5必须精确测定，它是工艺调节的一种基本数据。2.回流污泥量与回流比回流污泥量是二沉池补充到曝气池的污泥量，常用Qr表

12、达。Qr是活性污泥系统的一种重要控制参数，通过有效地调节Qr可以变化工艺运营状态，保证运营的正常。回流比是回流污泥量与入流污泥量（Q）之比，一般用R表达。保持R的相对恒定，是一种重要的运营方式。回流比也可以根据实际运营需要加以调节。老式活性污泥工艺的R一般在25%100%之间。3.悬浮固体和回流污泥悬浮固体悬浮固体是指混合液中悬浮固体的浓度，一般用MLSS表达。MLSS也可近似表达曝气池内活性微生物的浓度，这是运营管理的一种重要控制参数。当入流污水的BOD5增高时，一般应提高MLSS，即增大曝气池内的微生物量。实际测得的MLSS，是混合液的过滤性残渣，活性污泥絮体内的活性微生物量、非活性的有机

13、物和无机物都被滤纸截留而涉及所测得的MLSS中，因此MLSS值实际比活性微生物的浓度值要大。MLVSS是MLSS中的有机部分，称为混合液的挥发性悬浮固体，由于不涉及无机物，它能较好地反映活性污泥微生物的数量，但不是活性微生物的实际浓度。回流污泥悬浮固体是指回流污泥中悬浮固体的浓度，一般用RSS表达，它近似表达回流污泥中的活性微生物浓度。如上所述，运营管理中应尽量采用RVSS，即回流污泥挥发性悬浮固体。老式活性污泥法的MLSS在15003000mg/L之间，而RSS则取决于回流比R的大小，以及活性污泥的沉降性能和二沉池的运营状况。4.活性污泥的有机负荷F/M活性污泥的有机负荷是指单位质量的活性污

14、泥，在单位时间内要保证一定的解决效果所能承受的有机污染物量，单位为kgBOD5/(kgMLSSd)。活性污泥的有机负荷一般是用BOD5代表有机污染物进行计算的，因此也成为BOD负荷。F/M代表了微生物量与有机污染物之间的一种平衡关系，它直接影响活性污泥增长速率、有机污染物的清除效率、氧的运用率以及污泥的沉降性能。老式活性污泥工艺的F/M值一般在0.20.4 kgBOD5/(kgMLSSd)之间，即每1000gMLVSS每天承受0.20.4kgBOD5，这属于中负荷范畴。F/M较大时，由于有机污染物较充足，活性污泥中的微生物增长速度较快，有机污染物被清除的速率也较快，但此时的活性污泥的沉降性能也

15、许较差。反之，F/M较小时，由于有机污染物不太充足，微生物增长速率较慢或基本不增长，甚至也也许减少，此时有机物被清除的速率也必然较慢，但这时活性污泥沉降性能往往较好。运营管理中应选择合适的F/M值，在有机物清除速率满足规定的前提下，污泥的沉降性能最佳。5.溶解氧浓度老式活性污泥工艺重要采用好氧过程，因而混合液中必须保持好氧状态，即混合液内必须维持一定的溶解氧DO浓度。DO是通过单纯扩散方式进入微生物细胞内的，因而混合液须有足够高的DO值，以保持强大的扩散推动力，将微生物好氧分解所需的氧强制“注入”微生物细胞体内。老式活性污泥法一般控制曝气池出口DO不小于2.0mg/L。6.剩余污泥排放量和污泥

16、龄剩余活性污泥的排放量用Qw表达。剩余污泥排放是活性污泥系统运营控制中一项最重要的操作，Qw的大小，直接决定污泥龄的长短。如从曝气池排放剩余活性污泥，则其浓度为混合液的污泥浓度MLVSS；如果从回流污泥系统内排除剩余活性污泥，则其浓度为RSS。绝大部分解决厂都从回流污泥系统排泥，只有当二沉池入流固体值严重超负荷时，才考虑从曝气池直接排放。污泥龄是指活性污泥在整个系统内的平均停留时间，一般用SRT表达。由于活性微生物基本上存在于活性污泥絮体中，因此，污泥龄也就是微生物在活性污泥系统内的停留时间。不同种类的微生物，具有不同的世代期。控制污泥龄是选择活性污泥系统中微生物的种类的一种措施。所谓世代期，

17、是指微生物繁殖一代所需要的时间，如某种微生物群体数量增长一倍需要2d的时间，则该种微生物的世代期就是2d。如果某种微生物的世代期比活性污泥系统的泥龄长，则该类微生物在繁殖出下一代微生物之前，就被以剩余污泥的方式排走，该类微生物就不会在系统内繁殖起来。反之，如果某种微生物的世代期比活性污泥系统的泥龄短，则该种微生物在被以剩余活性污泥的形式排走之前，可繁殖出下一代，因此这种微生物就能在系统内繁殖起来。分解有机污染物的绝大部分微生物，其世代期都不不小于3d，因此只要控制污泥龄不小于3d，这些微生物就能在活性污泥系统生存下来并得以繁殖，用于解决污水。而硝化杆菌的世代期一般为5d，因此要在系统内培养出硝

18、化杆菌，将NH3N硝化成，则必须控制SRT不小于5d。SRT也直接决定着活性污泥系统中微生物的年龄大小。SRT较大时，年长的微生物也能在系统中存在。而SRT较小时，只有年轻的微生物存在，它们的“父辈或祖辈”早已被作为剩余污泥排走。一般而言，年轻的污泥活性高，分解代谢有机污染物的能力强，但凝聚沉降性能较差，而年长的污泥有也许已经老化，分解代谢能力较差，但凝聚沉降性能较好。通过调节SRT可以选择合适的微生物年龄，使活性污泥既有较强的分解代谢能力，又有良好的沉降性能。老式活性污泥工艺一般控制SRT在35d。7.曝气池和二沉池的水力停留时间污水在曝气池内的水力停留时间一般用Ta表达。对于一定流量的污水

19、，必须保证足够的池容，以便维持污水在曝气池内足够的停留，否则有也许将解决尚不彻底的污水排出曝气池，影响解决效果。Ta有时也叫污水的曝气时间，即污水在曝气池内曝气的时间。Ta有两种计算措施： （3-1） （3-2） 式中，Va为曝气池容积；Q和Qr分别为入流污水量和回流污泥量。前一种计算措施是污水在曝气池内的实际停留时间，后一种计算措施计算的时间事实上比实际停留的时间长，有时称为名义停留时间。当回流比相对恒定或较小时，可采用第二种，但当回流比较大时，应用第一种措施核算，检查污水实际接受曝气的时间与否充足。老式活性污泥工艺的曝气池名义停留时间一般为69d，而实际停留时间则取决于回流比。混合液在二沉

20、池内的停留时间一般用Tc表达。Tc也有名义停留时间和实际停留时间，其计算如下： （3-3） （3-4） 式中，Vc为二沉池的容积；Q和Qr分别为入流污水量和回流污泥量。Tc要足够大，以保证足够的时间进行泥水分离以及污泥浓缩。老式活性污泥工艺二沉池名义停留时间一般在23h之间，实际停留时间往往取决于回流比的大小。8.二沉池的水力表面负荷、固体表面负荷和出水堰溢流负荷二沉池的水力表面负荷是指单位二沉池面积在单位时间内所能沉降分离的混合液流量，单位一般为m3/(m2h)，它是衡量二沉池固液分离能力的一种指标。对于一定的活性污泥来说，二沉池的水力表面负荷越小，固液分离效果越好，二沉池出水清澈。此外，控

21、制水力表面负荷的大小还取决于污泥的沉降性能，沉降性能良好的污泥虽然水力表面负荷较大，也能得到较好的泥水分离效果。如果污泥沉降性能恶化，则必须减少水力表面负荷。水力表面负荷可用qh表达： （3-5） 式中，Q为入流污水量；Ac为二沉池的表面积。老式活性污泥工艺中，qh一般不超过1.2 m3/(m2h)。二沉池的固体表面负荷是指单位二沉池面积在单位时间内所能浓缩的混合液悬浮固体，单位为kg/(h)。它是衡量二沉池污泥浓缩能力的一种指标。对于一定的活性污泥来说，二沉池的固体表面负荷越小，污泥在二沉池的浓缩效果越好，即二沉池排泥浓度越高。对于浓缩性能良好的活性污泥浓缩性能较差，则必须减少二沉池的固体表

22、面负荷。固体表面负荷可用qs表达，计算如下： （3-6） 式中，Q和Qr分别为入流污水量和回流污泥量；MLSS为混合液污泥浓度；Ac为二沉池的面积。老式活性污泥工艺的固体表面负荷最大不超过150kgMLSS/(h)。出水堰溢流负荷是指单位长度的出水堰板单位时间内溢流的污水量，单位为m3/(mh)。出水堰溢流负荷不能太大，否则也许导致出流不均匀，二沉池内发生短流，影响沉淀效果。同步，溢流负荷太大，还导致溢流流速太大，出水易挟带污泥絮体。老式活性污泥工艺的二沉池堰板溢流负荷一般控制在510 m3/(mh)。9.二沉池的泥位和污泥层厚度二沉池的泥位是指泥水界面的水下深度，用Ls表达。如果泥位太高，即

23、Ls太小，便增大了出水溢流漂泥的也许性，运营管理中一般控制恒定的泥位。污泥层厚度用Hs表达，Hs和Ls之和等于二沉池的水深。一般控制Hs不超过Ls的1/3。四、老式活性污泥系统的变形工艺老式活性污泥工艺最早采用的是活性污泥法，有时也成为原则活性污泥工艺或一般活性污泥工艺。具有如下特点：曝气池为推流式，采用空气曝气且沿池均匀曝气，有机负荷F/M在0.20.5kgBOD5/(kgMLVSSd)之间。随着活性污泥工艺的广泛应用，人们发现老式活性污泥工艺有诸多缺陷，在对这些缺陷的改善过程中，浮现工艺上的某些变形，或称为老式活性污泥法的变形工艺。1.完全混合活性污泥法这种工艺是在老式工业基本上，将曝气池

24、由推流式改成完全混合式，以便提高抗冲击负荷能力。通过对F/M值的调节，可以将完全混合曝气池内的有机物解说反映控制在最佳状态。完全混合活性污泥法合用于解决工业废水，特别是高浓度的有机废水。完全混合法的一种缺陷是易产生污泥膨胀。2.逐点进水工艺曝气池二沉池曝气池二沉池进水出水回流污泥剩余污泥图3-2 逐点进水活性污泥工艺3.渐减曝气工艺老式工艺曝气量沿池长均匀分布，但实际需氧量则沿池长逐渐减少，导致沿池长氧量供需的反差。所谓渐减曝气工艺就是曝气量沿池长逐渐减少，与需氧量的变化相匹配，在保证供氧的前提下，减少能耗，如图3-3所示。事实上，新建的所有活性污泥工艺解决厂都设计成渐减曝气。对于典型的都市污

25、水，如把曝气池等提成三段，则每段占总曝气量的比例一般分别为50%、35%、15%。曝气池二沉池曝气池二沉池空气出水回流污泥剩余污泥图3-3 渐减曝气工艺进水有机污染物在污水中以悬浮态、胶态和溶解态三种形式存在。老式工艺对这三种形式的有机污染物的清除是在同一池子内完毕的。活性污泥絮体以及絮体内微生物对悬浮态和胶态物质的吸附过程是非常快的。对于悬浮态和胶态有机污染物含量较高的都市污水，可以将曝气池提成两部分，一部分为吸附池，另一部分为再生池。在吸附池内，活性污泥运用较短的时间迅速完毕对胶态和悬浮态污染物质的吸附。在再生池内活性污泥将吸附的有机污染物逐渐分解掉，这就是所谓的吸附再生工艺。与老式工艺相

26、比，吸附再生工艺的F/M比可合适提高，从而减小池容，减少投资。此外，再生池中基本没有营养物质，活性污泥处在“空曝”状态，这样一方面活性污泥微生物处在“饥饿”状态，进入吸附池后会产生更高的吸附速度，另一方面空曝状态能有效克制丝状菌，使活性污泥不易产生膨胀现象。吸附池也叫接触池，再生池也叫稳定池，因此吸附再生工艺也称为接触稳定工艺。吸附池和再生池可以合建也可以分建，分别如图3-4和图3-5所示。吸附再生工艺对污水具有一定的承受冲击负荷的能力，当吸附池的活性污泥受到破坏时，可以由再生池内的污泥进行补救。该工艺的缺陷是，对于溶解性有机物含量较多的污水，图3-4 分建式吸附再生工艺曝气池图3-4 分建式

27、吸附再生工艺曝气池二沉池空气出水再生池剩余污泥进水空气图3-5 合建式吸附再生工艺再生池二沉池空气出水剩余污泥进水吸附池5.延时曝气工艺老式活性污泥工艺属于中档负荷，F/M比在0.20.5 kgBOD5/(kgMLVSSd)之间。延时曝气工艺属于低负荷或超负荷活性污泥法，F/M一般在0.15 kgBOD5/(kgMLVSSd)如下。延时曝气工艺的特点是剩余污泥排放量少，臭味小，一般可不设初沉池，所有悬浮态的有机污染物质均在曝气池内被氧化分解。但延时曝气工艺池容比较大，曝气时间长，电耗相对较高。重要合用于解决水质规定高，并且有不易采用污泥解决的小型城乡工业废水，水量最佳不超过1000m3/h。6

28、.高负荷活性污泥法高负荷活性污泥工艺的F/M比一般在0.5 kgBOD5/(kgMLVSSd)以上，其特点是有机污染物清除速率较快，因此也称为高速曝气工艺，缺陷是清除效率较低，产泥量较多。当F/M不小于1.5 kgBOD5/(kgMLVSSd)时，则为高负荷工艺也称为修正曝气工艺。该工艺重要合用于对解决水质规定不高的污水解决。7.纯氧曝气工艺纯氧曝气工艺是将老式工艺的空气供氧改为用氧气直接供氧。纯氧曝气可使污水中的饱和溶解氧浓度提高几倍以上，供氧速度不再成为微生物活性的限制因素，曝气池的MLVSS可以大幅度提高，从而减少F/M，提高解决效果。纯氧曝气工艺总运转费用的高下重要取决于纯氧的来源。一

29、种方式是由制氧厂集中供氧，污水解决厂内储存液态氧随时使用，这种方式一般合用0m3/d如下的小型污水解决厂；另一种方式是在解决厂内现场制氧。目前，国内仅在石化行业的某些污水解决厂采用了纯氧曝气工艺，都市污水解决厂尚未采用。采用纯氧曝气系统的重要效益：氧运用率可达80%90%，而鼓风曝气系统仅为10%左右；曝气池内混合液的MLSS值可达40007000mg/L，可以提高曝气池的容积负荷；曝气池混合液的SVI值较低，一般都低于100，污泥膨胀现象较少发生；产生的剩余污泥量少。8.其她改善措施除上述措施外，活性污泥法尚有诸多其她的曝气措施可以提高氧转移的效率，以提高解决效果，例如如下两种措施。（1）深

30、水曝气活性污泥法系统 系统的重要特性是采用深度在7m以上的深水曝气池，这种曝气池具有长处有：由于水压增大，加快了氧的传递速率，提高了混合液的饱和溶解氧浓度，有助于活性污泥微生物的增殖和对有机物的降解；曝气池向竖向深度发展，减少了占用的土地面积。该工艺有下列两种形式曝气池：深水中层曝气池，水深在10m左右，但空气扩散装置设在深4m左右处，这样仍可使用风压为5m的风机，为了在池内形成环流和减少底部水层的死角，一般在池内设导流板或导流筒；深水底层曝气池，水深仍在10m左右，空气扩散装置仍设于池底部，需使用高风压的风机，但无需设导流装置，自然在池内形成环流。（2）浅层曝气活性污泥法系统 浅层曝气曝气池

31、的空气扩散装置多设立在曝气池的一侧，距水面约0.60.8m的深度。为了在池内形成环流，在池中心处设导流板。浅层曝气曝气池可使用低压鼓风机，有助于减少电耗。第二节 生物脱氮除磷工艺老式活性污泥工艺能有效地清除污水中的BOD5和SS，但不能有效地清除污水中的氮和磷。如果含氮磷较多的污水排到湖泊或海湾等相对封闭的水体，则会产生富营养化，导致水体水质的恶化或湖泊退化，影响其使用功能。因此，在对污水中的BOD5和SS进行有效清除的同步，还应根据需要考虑污水的脱氮除磷。采用化学或物理化学措施可以有效地脱氮除磷。例如折点加氯或吹脱工艺可以有效地清除氨和氮；采用混凝沉淀或选择性离子互换工艺可以清除磷。但这些措

32、施的运营费用都较高，不适合水量一般都很大的都市污水解决。因此，都市污水的脱氮除磷大量采用的还是生物解决工艺。根据受纳水体的使用功能和水质规定，都市污水生物脱氮除磷工艺功能可以提成如下几种：清除污水中有机物、有机氮和氨氮；清除BOD和脱氮，涉及有机氮和氨氮及硝酸盐；清除污水中BOD和氮、磷，即完全的脱氮除磷。生物脱氮除磷工艺在清除污水中BOD的同步，也能有效地清除氮和磷，满足上述脱氮除磷的功能规定，因而愈来愈受到人们的广泛注重。一、生物脱氮除磷机理（一）生物脱氮机理1.生物脱氮过程污水中的氮重要如下面几种形式存在：有机氮、氨氮、亚硝态氮和硝态氮。一般用来表达氮含量的指标有：总氮（TN）、总凯氏氮

33、（TKN）、硝酸盐氮（）、亚硝酸盐氮（）以及氨氮（NH3N）。硝酸盐氮和亚硝酸盐氮统称为硝态氮（）。总凯氏氮（TKN）是指有机氮和氨氮之和。总氮（TN）则涉及所有有机氮、无机氮，即脱氮过程即是多种形态的氮转化为氮气从水中脱除的过程。在好氧池中，污水中的有机氮被细菌分解成氨，硝化作用使氨进一步转化为硝态氮，然后在缺氧池中进行反硝化，硝态有机氮（蛋白质、尿素）亚硝态氮（有机氮（蛋白质、尿素）亚硝态氮（）O2硝化氨氮有机氮（细菌细胞）有机氮（净增长）氨化自溶和自身氧化氨化 细菌分解和水解O2硝化O2硝化有机氮（）氨气反硝化有机碳图3-6 多种形态氮的生物转化原污水中的氮几乎所有以有机氮和氨氮形式存在

34、，一方面须通过生物硝化将其转化成硝酸盐，然后运用生物反硝化将其转化成氮气逸出污水，以达到脱氮的目的。2.生物脱氮机理（1）氨化作用 生物氨化是指微生物将有机氮转化为NH3-N的生物过程。一般的异氧微生物都能进行高效的氨化作用，即在细菌分泌的水解酶的催化作用下，有机氮化合物水解断开肽键，脱除羧基和氨基形成氨。在老式活性污泥工艺中，随着BOD5的清除，95%以上的有机氮会被转化成NH3-N。（2）硝化作用 生物硝化作用是运用化能自养微生物将氨氮氧化成硝酸盐的一种生化反映过程。硝化作用由两类化能自养细菌参与，亚硝化单细胞菌一方面将氨氮NH3-N氧化成亚硝酸盐，硝化杆菌再将氧化成稳定状态的硝酸盐，反映

35、式如下：总反映为： （3）反硝化作用 生物反硝化是指污水中的硝酸盐，在缺氧条件下，被微生物还原为氮气的过程。参与这毕生化反映的微生物是反硝化细菌，这是一类大量存在于活性污泥中的兼性异养菌，如产碱杆菌、假单胞菌、无色杆菌等菌属均能进行生物反硝化。在有氧存在的好氧状态下，反硝化菌能进行好氧生物代谢，氧化分解有机污染物，清除BOD5；在无分子氧但存在硝酸盐的条件下，反硝化细菌能运用中的氧（又称为化合态或硝态氧），继续分解代谢有机污染物，清除BOD5，并同步将中的氮转化为氮气N2。这个过程可以用下式表达：3.生物硝化过程的重要影响因素（1）温度 硝化细菌对温度的变化很敏感。在535的范畴内，硝化细菌能

36、进行正常的生理代谢活动，并随温度的升高，生物活性增大。在30左右，其生物活动增至最大，而在低于5时，其生理活动会完全停止。在生物硝化系统的运营管理中，当污水温度低于15时，硝化速率会明显下降，当温度低于10时，已经启动的硝化系统可以勉强维持，但如果硝化系统被破坏，在10如下再重新启动，培养硝化菌将是非常困难的。在冬季，为保证一定的硝化效果，可以采用增大泥龄SRT的措施来应付低温对硝化的影响。当污水温度在16之上时，采用810d的泥龄即可；但当温度低于10时，应将泥龄SRT增至1220d。（2）pH 硝化细菌对pH反映很敏感。在pH为89的范畴内，其生物活性最强，当pH6.5或pH9.6时，硝化

37、菌的生物活性将受到克制并趋于停止。在生物硝化系统中，应尽量控制混合液的pH不小于7.0，当pH7.0时，硝化速率明显下降。当pH6.5，则必须向污水中加碱。（3）有机负荷F/M 生物硝化属低负荷工艺，F/M一般都在0.15 kgBOD5/(kgMLVSSd)如下。负荷越低，硝化进行的越充足，NH3-N向 转化的效率就越高。有时为了使出水NH3-N非常低，甚至采用F/M为0.05 kgBOD5/(kgMLVSSd)的超低负荷。（4）泥龄SRT 生物硝化系统的泥龄SRT一般较长，重要是由于硝化菌增殖速度较慢，世代期长，如果不保证足够长SRT，硝化细菌就培养不起来，也就得不到硝化效果。实际运营中，S

38、RT控制在多少，取决于温度等因素。但一般状况下，要得到抱负的硝化效果，SRT至少应在8d以上。（5）溶解氧DO 硝化工艺混合液的DO应控制在2.0mg/L以上，一般在2.03.0mg/L之间。当DO不不小于2.0mg/L时，硝化将受到克制；当DO不不小于1.0mg/L时，硝化将受到完全克制并趋于停止。生物硝化系统需维持高浓度DO，有如下因素：硝化细菌为专性好氧菌，无氧时即停止生命活动，不像分解有机物的细菌那样，大多数为兼性菌；硝化细菌的摄氧速率较分解有机物的细菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化细菌将“争夺”不到所需要的氧；绝大多数硝化细菌包埋在污泥絮体内，只有保持混合液中较高的溶解氧浓度，才

39、干将溶解氧“挤入”絮体内，便于硝化细菌摄取。一般状况下，将每克NH3-N转化成约需要4.57g氧，对于典型的都市污水，生物硝化系统的实际供氧量一般较老式活性污泥工艺高50%以上，具体取决于进水中有机氮和氨氮的浓度。（6）BOD5/TKN 入流污水中的BOD5与TKN之比是影响硝化效果的一种重要因素。BOD5/TKN越大，活性污泥中硝化细菌所占的比例越小，硝化速率NR也就越小，在同样运营条件下硝化速率就越低；反之，BOD5/TKN越小，硝化速率越高。典型都市污水的BOD5/TKN大概为56，此时活性污泥中硝化细菌的比例约为5%；如果污水的BOD5/TKN增至9，则硝化菌比例将降至3%；如果BOD

40、5/TKN减至3，则硝化细菌的比例可高达9%。当BOD5/TKN变小时，由于硝化细菌比例增大，部分细菌会脱离污泥絮体而处在游离状态，在二沉池不易沉淀，导致出水混浊。因而，对某毕生物硝化系统来说，存在一种最佳BOD5/TKN值。诸多解决厂的运营实践发现，BOD5/TKN值的最佳范畴为23。（7）有毒物质 某些重金属离子、络合阴离子、氰化物以及某些有机物质会干扰或破坏硝化细菌的正常生理活动。当这些物质在污水中的浓度较高，便会克制生物硝化的正常进行。例如，当铅离子不小于0.5mg/L、酚不小于6.5mg/L、硫脲不小于0.076mg/L时，硝化均会受到克制。而当NH3-N浓度不小于200mg/L时，

41、也会对硝化过程产生克制，但都市污水中一般不会有如此高的NH3-N浓度。4.生物反硝化过程的影响因素（1）温度 反硝化细菌对温度变化不如硝化细菌那样敏感，但反硝化效果也会随温度变化而变化。温度越高，硝化速率也越高，在3035时DNR增至最大。当低于15时，反硝化速率将明显减少；至5时，反硝化将趋于停止。因此，在冬季要保证脱氮效果，就必须增大SRT，提高污泥浓度或增长投运池数。（2）pH 反硝化细菌对pH变化不如硝化细菌敏感，在pH为69的范畴内，均能进行正常的生理代谢，但生物反硝化的最佳pH范畴为6.58.0。当pH7.3时，反硝化的最后产物为N2，而当pH7.3时，反硝化最后产物为N2O。（3

42、）BOD5/TKN 由于反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的，因此进入缺氧段的污水中必须有充足的有机物，才干保证反硝化的顺利进行。从理论上讲，当污水的BOD5/TKN2.86时，有机物即可满足需要。但由于BOD5中的某些有机物并不能被反硝化细菌运用或迅速运用，并且此外一部分细菌在好氧段不进行反硝化时，也需要有机物。因此，实际运营中应控制BOD5/TKN4.0，最佳在5.7之上。否则，应外加碳源，补充有机物的局限性。常用的是工业用甲醇，由于甲醇是一种不含氮的有机物，正常浓度下对细菌也没有克制作用。（4）缺氧段溶解氧 在实际运营管理中，当DO低于0.5mg/L时，即可理解为“缺氧状态”

43、。对细菌的微观生活环境而言，例如，在细胞体内，当游离的分子态溶解氧DO为零，而存在足量的时，反硝化细菌将只能运用中的化合态氧分解有机物，并将中的氮转化成N2。当存在一定量的DO时，反硝化细菌则将优先运用游离态的DO分解有机物，只有将DO耗尽后来，才干运用中的化合态氧。因此，对反硝化来说，但愿DO尽量低，最佳是零，这样反硝化细菌可以“全力”进行反硝化，提高脱氮效率。显然，在A/O脱氮工业的缺氧段中，应使混合液的DO尽量低。但是，实际运营中使DO过度减少是非常困难的，大量混合液自好氧段末端回到缺氧段，必然会带回一定量DO。但是，虽然混合液中存在一定量的DO，也不一定能进入细菌细胞体内被细菌运用，由

44、于正常状况下DO是以单纯扩散形式进入细胞体内的，规定混合液中有足够高的DO浓度，才干将DO“挤入”，而进入细胞的扩散速度则较DO快得多。大量解决厂的运营实践证明：缺氧段混合液的DO值控制在0.5mg/L如下，可以得到良好的脱氮效果，当DO高于0.5mg/L时，脱氮效率明显下降。（二）生物除磷机理污水中的磷重要来自粪便、洗涤剂、农药和含磷工业污水等。污水中的磷，重要以磷酸盐（、）、聚磷酸盐和有机磷的形式存在。20世纪70年代中期，人们在老式活性污泥工艺的运营管理中，发现一类特殊的兼性细菌，在好氧状态下能超量地将污水中的磷吸入体内，使体内的磷含量超过10%，有时甚至高达30%，而一般细菌体内的含磷

45、量只有2%左右。此类细菌后来被广泛地用于生物除磷，称为聚磷菌或摄磷菌。最初只发现不动杆菌属的某些细菌具有聚磷作用，目前已发现并分离出60多种细菌和真菌都具有聚磷作用。生物除磷就是运用这些细菌、藻类等微生物在某种特定条件下在它们体内的细胞内积储大大超过合成细胞所需的磷，并在厌氧条件下释放出来的原理，通过对微生物的这种过剩摄取和释放磷的控制，排除系统中的剩余污泥，达到生物除磷的目的。生物除磷过程分为如下两个阶段（见图3-7）。图3-7 生物除磷的基本原理DN反硝化反映器（可有可无）；PHB聚-羟基丁酸盐（1）厌氧阶段 使含磷化合物成溶解性磷，聚磷菌释放出积储磷酸盐。（2）好氧阶段 聚磷菌大量吸取并

46、积储溶解性磷化物中的磷，合成TAP与聚磷酸盐。聚磷菌是好氧菌，它在活性污泥中不是优势菌种，但能在厌氧环境中将聚磷酸水解。由于它在运用基质的竞争中比其她好氧菌占优势，从而运用它的大量繁殖，通过厌氧与好氧的交替，进行释磷与吸磷的过程，解决后的出水在沉淀池与活性污泥分离，从而通过排除富磷的活性污泥而达到除磷目的。磷的清除不同于BOD被氧化成H2O和CO2，也不同于NH3-N转变为N2，它是通过摄取与释放来实现的，因此，在除磷过程中应尽量减少污泥系统中释放和污泥回流磷的数量。二、缺氧好养A1/O生物脱氮工艺（一）工艺流程缺氧池好氧池沉淀池出水回流污泥剩余污泥原污水A缺氧池好氧池沉淀池出水回流污泥剩余污

47、泥原污水A1O图3-8 A1/O工艺流程图A1/O工艺的重要特点：流程简朴，构筑物少，只有一种污泥回流系统和混合液回流系统，基建费用可大大节省；反硝化池不需外加碳源，减少了运营费用；A1/O工艺的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步清除，提高出水水质；缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所运用，可减轻其后好氧池的有机负荷。同步缺氧池中进行的反硝化产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反映对碱度的需要的一半左右。A1/O工艺的重要缺陷是脱氮效率不高，一般为70%80%。此外，如果沉淀池运营不当，则会在沉淀池内发生反硝化反映，导致污泥上浮，使解决水水质恶化。尽管如此，A1/O工艺

48、仍以它的突出特点而受到注重，该工艺是目前采用比较广泛的脱氮工艺。（二）A1/O生物除氮系统的重要工艺参数及影响（1）F/M和SRT 在硝化反映中，影响硝化的重要因素是硝化菌的存在和活性，由于自养型硝化菌的最小比增殖速度为0.21/d，而异氧型好氧菌的最小增殖速度为1.2/d，前者比后者的比增殖速度小得多。要使硝化菌存活并占有优势，成为优占菌种，则规定污泥龄应不小于4.76d，但对于异氧型好氧菌，则污泥龄只需0.8d。在老式活性污泥法中，由于污泥龄只有24d，因此硝化菌不能存活并占优势，故不能完毕硝化任务。对此，要加大曝气池容积或增长MLSS的浓度，以减少有机负荷，从而增大污泥龄。实验证明，其污

49、泥负荷率应不不小于0.18 kgBOD5/(kgMLVSSd)。硝化菌的平均世代时间约为3.3d（20），为了保证在硝化池内保持足够数量的硝化菌以进行硝化，设计的污泥龄应为硝化菌世代时间的3倍，否则硝化菌不能得到大量繁殖，影响硝化效果。（2）混合液回流比R 混合液回流比的大小直接影响反硝化的脱氮效果。一般来说，混合液回流比升高，脱氮率也提高。但混合液回流比太高，工艺过程动力消耗太大，运营费用大大提高。根据在好氧池中的缺氧池中的硝化率和反硝化率为100%，并忽视细菌合成代谢所清除的影响，A1/O工艺系统的脱氮率与混合液回流比可根据公式来计算。混合液回流比在200%如下时，则脱氮率随回流比增高而明

50、显上升。但混合液回流比不小于200%后来，脱氮率提高就比较缓慢了。一般地，混合液回流比的取值为200%500%，太高则动力消耗太大，故A1/O工艺的脱氮率一般为70%80%，难以达到90%。（3）水力停留时间 要使脱氮效率达到70%80%，硝化反映的水力停留时间不应不不小于6h，而反硝化反映的水力停留的时间在2h之内即可。一般，硝化与反硝化的水力停留时间比为3：1，否则，脱氮效率速度下降。（4）DO值 硝化好氧池中的DO值应控制在2.0mg/L左右，以保证硝化菌的好氧状态，并要满足其“硝化需氧量”的规定。（5）pH 硝化菌对pH的变化十分敏感，最佳的pH是8.08.4。随着硝化反映的进行，混合

51、液的pH下降。为了保持合适的pH，就应当在废水中保持足够的碱度，从而起到缓冲作用。一般来说，1g氨态氮（以N计）完全硝化约需碱度7.1g（以CaCO3计）。而反硝化过程中产生的碱度（3.57g碱度/g）可补偿硝化反映耗碱度的一半左右。反硝化反映最合适的pH为6.57.5，此时反硝化速率最高，当不小于8或低于6时，则反硝化速率大为下降。（6）温度 硝化反映合适温度是2030，在15如下时，硝化速率下降，5时则完全停止。而反硝化反映的合适温度为2040，低于15时，反硝化菌的增值速率减少，代谢速率随之也减少，使反硝化速率下降。因此，在冬季低温季节，应考虑采用提高反硝化的污泥龄、减少负荷率、提高废水

52、停留时间等措施来保持一定的反硝化速率。（7）BOD5和溶解性BOD5/的比值 进入硝化反映池（好氧池）的BOD5值在80mg/L如下。当BOD5浓度过高时，导致异氧型细菌迅速繁殖，从而使自养型硝化菌得不到优势而不能称为优占种属，则硝化反映无法进行。污水中的溶解性BOD5/的比值应不小于4，否则使反硝化速率不久下降。当该比值不不小于4时，需另投加有机碳源，如甲醇（CH3OH）。三、厌氧/好养A2/O生物除磷工艺（一）工艺流程出水进水格栅厌氧池出水进水格栅厌氧池沉淀池污泥回流剩余污泥图3-9 A2/O工艺流程好氧池都市污水和回流污泥进入厌氧池，并借助水下推动式搅拌器的作用使其混合。回流污泥中聚磷菌

53、在厌氧池可吸取清除一部分有机物，同步释放出大量磷。然后混合液流入后段好氧池，污水中的有机物在其中得到氧化分解，同步聚磷菌从污水中吸取更多的磷，然后通过排放富磷剩余污泥而使污水中的磷得到清除。对于低温、低有机物浓度的生活污水，因活性污泥增殖较少，难以通过排放剩余污泥达到除磷效果，宜用旁路除磷工艺达到除磷效果。好氧池在良好的运营状况下，整个A2/O工艺的BOD5清除率大体与一般活性污泥法相似，老式活性污泥工艺排放的剩余污泥中，平均仅具有2%左右的磷，而在A2/O除磷工艺排放的剩余污泥中，平均含磷量则在4%6%，最高可达7%。反映池内水力停留时间较短，一般厌氧池12h，好氧池24h，总共36h，厌氧

54、池与好氧池的水力停留时间之比一般为(1：2)(1：3)。而磷的清除率为70%80%，解决后出水磷的浓度一般都不不小于1.0mg/L。（二）A2/O生物除磷系统的重要工艺参数及影响（1）F/M与SRT A2/O生物除磷工艺是一种高F/M低SRT系统。这是由于磷的清除是通过排放剩余污泥完毕的。F/M较高时，SRT较小，剩余污泥排放量也就较多，因而在污泥含磷量一定的条件下，除磷量也就越多。但SRT不能太低，必须以保证BOD5的有效清除为前提。此外，SRT对污泥的含磷量也有影响，一般觉得SRT在710d时，污泥中的含磷量最高，但并不意味着必须在这个范畴内运营，由于总的还应着眼于总磷量。有的解决厂发现，

55、当SRT不小于15d时，除磷效率在50%如下，而当SRT降至6d如下时，除磷效率升至80%以上。（2）回流比R A2/O除磷系统的R不适宜太低，应保持足够的回流比，尽快将二沉池内的污泥排出，避免聚磷菌在二沉池内遇到厌氧环境发生磷的释放。在保证迅速排泥的前提下，应尽量减少R，以免缩短污泥在厌氧段的实际停留时间，影响磷的释放。已经证明，A2/O除磷系统的污泥沉降性能一般都良好，R想50%70%范畴内，即可保证迅速排泥。而有的解决厂将R降至25%，也未发现磷在二沉池大量释放。（3）水力停留时间 污水在厌氧段的水力停留时间一般在1.52.0h的范畴内。停留时间过短，一是不能保证磷的有效释放，二是污水中

56、的兼性酸化菌不能充足地将污水中的大分子有机物（如葡萄糖）分解成低档脂肪酸（如乙酸），以供聚磷菌摄取，影响磷的释放。停留时间太长，不仅没有必要，还也许产生某些负作用。污水在好氧段的停留时间一般在46h，即可保证磷的充足吸取。（4）溶解氧DO 厌氧段应尽量保持严格的厌氧状态，实际运营中应控制DO在0.2mg/L如下。由于聚磷菌只有在严格的厌氧状态下，才进行磷的释放，如果存在DO，则聚磷菌将一方面运用DO吸取磷或进行好氧代谢，显然会大大影响其在好氧段对磷的吸取。大量实践证明，只有保证聚磷菌在厌氧段有效地释放磷，才干使之在好氧段充足地吸取磷，从而保证应有的除磷效果。放磷越多，则吸磷越多，吸磷量与放磷量

57、成正比。厌氧状态下，聚磷菌每多释放1mg磷，进入好养状态后就可多吸取2.02.4mg磷。好氧段的DO应保持在2.0mg/L之上，一般控制在2.03.0mg/L之间。这是由于聚磷菌只有在绝对好氧的环境中才干大量吸取磷。此外，保持好氧段的高氧环境，还可以避免聚磷菌进入二沉池后，由于厌氧而产生磷的释放。（5）BOD5/TP 要保证除磷效果，应控制进入厌氧段的污水中的BOD5/TP不小于20，以保证聚磷菌对磷的有效释放。聚磷菌大多为不动菌属，其生理活动较弱，只能摄取有机物中极易分解的部分，即只能吃到“极可口”的食物，例如乙酸等挥发性脂肪酸，对于BOD5中的大部分有机物，例如固态的BOD5部分、胶态的B

58、OD5部分，聚磷菌是不能吸取的，甚至对已溶解的葡萄糖，聚磷菌也“懒”得摄取。因而在运营控制中，如能测得BOD5中极易分解的那部分有机物量，将是非常有用的，但实际中很难办得到。国外某些解决厂运营控制中，常将SBOD5/TP作为控制指标，SBOD5是溶解性BOD5或过滤性BOD5。根据以上分析，采用SBOD5/TP控制运营要比单纯采用BOD5/TP精确的得多。有些解决厂运营发现，要使出水TP1mg/L，应控制SBOD5/TP10，而要出水TP0.5mg/L，应控制SBOD5/TP20。（6）pH pH对磷的释放和吸取有不同的影响。在pH=4.0时，磷的释放速率最快，当pH4.0时，磷释放速率减少，

59、pH8.0时，释放速率将非常缓慢。在厌氧段，其她兼性菌将部分有机物分解为脂肪酸，会使污水的pH减少，对磷释放也是有利的。在pH为6.58.5的范畴内，聚磷菌能在好氧状态下有效地吸取磷，且在pH=7.3左右吸取速率最快。因此，低pH有助于磷的释放，而高pH有助于磷的吸取，而除磷效果是磷释放和吸取的综合。因此在生物除磷系统中，宜将混合液的pH控制在6.58.0范畴内，当pH6.5时，应向污水中投加石灰，调节pH值。四、厌氧/缺氧/好养（A/A/O）生物脱氮除磷工艺（一）工艺流程图3-10 A2/O生物脱氮除磷工艺流程A1厌氧段二沉池出水回流污泥（外回流）剩余污泥进水曝气池A2图3-10 A2/O生

60、物脱氮除磷工艺流程A1厌氧段二沉池出水回流污泥（外回流）剩余污泥进水曝气池A2缺氧段O好氧段混合液回流（内回流）A2/O生物除磷工艺的重要特点：厌氧池在前、好氧池在后，有助于克制丝状菌的生长，混合液的SVI不不小于100，污泥易沉淀，不易发生污泥膨胀，并能减轻好氧池的有机负荷；活性污泥含磷率高，一般为2.5%以上，故污泥肥效号；工艺流程简朴。该工艺合用于TP/BOD较低的污水，当TP/BOD值很高时，BOD负荷过低会使得剩余污泥量少，这时就难以达到较为满意的解决效果。此外，由于都市污水一天内的进水量变化（高下缝）会导致沉淀池内污水的停留时间长，导致聚磷菌在厌氧状态下产生磷的释放，会减少该工艺的