水处理几种主要工艺

脱氮除磷技术

城市污水都含有一定量的氮磷污染物，当这些营养物未经去除而直接排入受纳水体后，会导致藻类和其它水生植物的异常生长，消耗水中的氧，使水质恶化，严重影响水体的经济价值和社会效益。在我国，去除城市污水中的氮磷多采用A/O、A2/O工艺、序批式工艺传统SBR法、氧化沟系列工艺、生物接触氧化法等。以下就城市污水脱氮除磷几种工艺作一些简单的介绍及比较。

1、A/O法

A/O工艺是Anoxic/Oxic（兼氧/好氧）或Anerabic/Oxic（厌氧/好氧）工艺的缩写，是为污水生物除磷脱氮而开发的污水处理技术。

A/O法不能同时脱氮除磷。但只要控制一定的回流比和泥龄，系统便可达到较好的脱氮效果或除磷效果。A/O法在除磷方面的推广受到以下几个因素的制约。第一，生物除磷是将液相中的污染物转移到固相中予以去除。A/O法的特点之一是泥龄短、污泥量多，剩余污泥含磷率高于传统活性污泥法，污泥在浓缩消化过程中会将吸收的磷释放出来，要彻底去除系统中的磷，还需要增加后续处置设施。当温度低、进水负荷低时，微生物代谢能力减弱，污泥生长缓慢，除非

污泥含磷量特别高，否则只排少量污泥，磷的去除率必然很低。第二，厌氧池的厌氧条件难以保证。理论计算认为当污泥龄大于5天时，硝化菌便能在系统中停留。当曝气池水力停留时间偏长时，废水中的氨氮在硝化菌的作用下转化成NO2-和NO3-，回流污泥中就不可避免的混入了NOx.原污水和回流污泥混合，反硝化菌优先获得碳源进行脱氮，聚磷菌竞争不到碳源，不能有效释放，因而也不能过量吸收磷，系统除磷能力下降。第三，受水质波动影响大。磷的厌氧释放分有效和无效两部分，聚磷菌在释磷的过程中同时吸收原污水中的低分子有机物，合成细胞内贮物，我们把这一过程成为有效释磷。聚磷菌只有有效释磷后，才能在随后的好氧段过量摄磷。

当废水中可供聚磷菌利用的低分子有机物量很少时，聚磷菌便发生无效释磷，即在释磷过程中不合成细胞内贮物。无效释放出来的磷在系统中是不能被去除的。因此，A/O工艺除磷效果受进水水质影响很大，不够稳定。

2、A2/O法

2.1 传统A2/O法

传统A2/O法是目前普遍采用的同时脱氮除磷的工艺，它是在传统活性污泥法的基础上增加一个缺氧

段和一个厌氧段。

污水首先进入厌氧池与回流污泥混合，在兼性厌氧发酵菌的作用下，废水中易生物降解的大分子有机物转化为VFAs这一类小分子有机物。聚磷菌可吸收这些小分子有机物，并以聚β羟基丁酸（PHB）的形式贮存在体内，其所需要的能量来自聚磷链的分解。随后，废水进入缺氧区，反硝化菌利用废水中的有机基质对随回流混合液而带来的NO3－进行反硝化。废水进入好氧池时，废水中有机物的浓度较低，聚磷菌主要是通过分解体内的PHB而获得能量，供细菌增殖，同时将周围环境中的溶解性磷吸收到体内，并以聚磷链的形式贮存起来，经沉淀以剩余污泥的形式排出系统。好氧区的有机物浓度较低，这有利于好氧区中自养硝化菌的生长，从而达到较好的硝化效果。2.2 倒置A2/O工艺

倒置A2/O工艺即缺氧/厌氧/好氧的工艺流程，是对传统A2/O工艺的改进，其脱氮除磷效果更好，其原因在于：缺氧区位于厌氧区之前，有利于微生物形成更强的吸磷动力，微生物厌氧释磷后直接进入好氧环境充分吸磷；所有参与回流的污泥都经历了完整的释磷、吸磷过程，故在除磷方面具有群体效应优势；缺氧池位于厌氧池前，允许反硝化菌优先获得碳源，

因而加强了系统的脱氮能力。常州的城北污水处理厂和清潭污水处理厂均将原设计调整为倒置的A2/O工艺，COD、SS、TN、TP的去除率均有了不同程度的提高，尤以TP去除率提高最多。

2.3 氮氧化物对A2/O法除磷的影响

影响生物除磷效果的因素有很多，其中厌氧池内氮氧化物浓度便是关键因素之一。传统A2/O工艺和环境倒置A2/O工艺都存在氮氧化物的控制问题。传统A2/O工艺中，从沉淀池回流至厌氧池的污泥或多或少地携带了一定量的NOx.我们只能通过调节污泥回流量来控制厌氧池中的NOx，回流量过大、携入的NOx多，会抑制厌氧池中聚磷菌进行磷的释放从而影响整个系统的除磷效果；回流量过小，进入厌氧池的聚磷菌相应少，同样影响系统的除磷能力。因此，需严格控制污泥回流量。国内较多采用的污泥回流量为进水流量Q的0.5倍～1.0倍。环境倒置A2/O工艺中，回流污泥与原污水混合进入缺氧区，反硝化菌利用原污水中的有机物进行脱氮，随后进厌氧池，聚磷菌在该池内进行磷的释放。当NOx在缺氧池内没有完全完成硝化时，就不可避免地进入了厌氧池，从而抑制厌氧释磷，降低系统除磷效果。

3、序批式工艺传统的SBR法

序批式曝气法(SBR) 是一种古老的工艺,最初是在一个池中间歇进水、间歇曝气,然后沉淀、排水、排泥,处理工序相当简化。如采用延时曝气的SBR 法,还可省去污泥消化、沼气贮存利用工序,整个污水厂只需要几个构筑物。

SBR法工艺简单、节省费用，理想的推流过程使生化反应推力大、效率高，运行方式灵活，脱氮除磷效果好，没有污泥膨胀，耐冲击负荷、处理能力强。其主体工艺流程为：原污水→调节池→SBR反应池→消毒池→出水。

它的缺点是进水、曝气倒换频繁,且由于排出装置,国内尚未形成该工艺,发展有一定限制,一直未能推广。但仍是两种很有潜势的工艺,逐渐受到重视。SBR工艺近年来发展很快,已出现多种改型,目前常用的有以下几种型式: ①传统间歇进水,间歇曝气,这种型式对水量水质变化适应性强,水量变化很大,水型污水厂最为适用。

②连续进水,间歇曝气,对进水不加控制,但必须使其不影响沉淀。③双池串联,连续进水,前池连续曝气,后池间歇曝气,从后池往前池回流混合液以保持污泥浓度。后两种形式均为连续进水,可用于较大型污水处理厂。

4、生物接触氧化法

生物接触氧化法，是一种介于活性污泥法和生物

膜法的污水生物处理技术，兼备两者的优点。其主要构筑物为生物接触氧化池，池内充填填料。已经充氧的污水以一定的流速流经被其浸没的填料，在填料上形成生物膜。污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的作用下，有机污染物得到去除，污水得到净化。由于池内具备适于微生物栖息增殖的良好环境条件，因此，生物膜上生物相丰富、食物链长、微生物浓度高、活性强，不产生污泥膨胀，污泥生成量少，且易于沉淀。生物接触氧化法具有多种净化功能，除有效地去除有机物外，如运行得当，还能够脱氧和除磷。生物接触氧化法的关键部位是填料。传统的蜂窝状塑料管较易堵塞，现在常采用吊挂式软性填料和悬浮或半悬浮球形填料，能有效地防止堵塞，且面积较大，处理效果好。生物接触氧化法是住宅小区生活污水处理较早的采用的技术之一，其主体工艺流程为：原污水→初沉池→接触氧化池→二沉池→消毒池→排放初沉池、二沉池均为竖流式沉淀池，上升流速分别为0.6～0.8mm/s和0.3~0.4mm/s。采用梯形直管填料，池中心廊道式射流曝气，气水比为10：1~12：1，停留时间为2.5~3.3h。设计进水平均BOD5=200mg/L，出水BOD5=20mg/L。

5、氧化沟工艺

氧化沟工艺是一种延时曝气的活性污泥法，由于负荷很低，耐冲击负荷强，出水水质较好，污泥产量少且稳定，构筑物少，氧化沟可以按脱氮设计，也可以略加改进实现脱氮除磷。

20世纪90年代中期，氧化沟工艺因其良好的脱氮效果并且无需沉淀池开始被推广，此时期建设的大型污水处理厂项目基本上采用氧化沟工艺。近几年来，国内对各种类型氧化沟工艺的除磷脱氮效果、设计、充氧设备及运行控制等方面进行了大量的研究。对多种氧化沟都进行了一定的革新，如carrousel氧化沟由第一代的普通的carrousel氧化沟发展为具有脱氮除磷功能的carrousel2000型氧化沟，后又发展为第三代的carrousel3000型氧化沟。国内许多污水处理厂使用的情况证明，氧化沟工艺是一种工艺流程简单、管理方便、投资省、运行费用低、工艺稳定性高的污水处理技术，目前国内较多采用的氧化沟主要有Orbal氧化沟、Carrousel氧化沟、T型氧化沟、DE型氧化沟、一体化氧化沟等。

6、小结

随着污水处理事业的发展，已有多种污水处理工艺在我国污水处理厂中得到了应用，其中以A/O，A2/O及

其变型工艺、SBR及其变型工艺、氧化沟工艺为主。同时，随着我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的实施，以及我国污水处理事业所面临的如下问题：如污水处理厂建设与运行费用高的问题、小城镇的水污染问题以及污泥处理问题。使我国的污水处理工艺向着具有脱氮除磷功能、高效低能、成熟可靠、适用于小城镇污水处理厂、污泥量少且能使污泥达到稳定的方向发展。