活性污泥法強(qiáng)化與改良工藝

第20章活性污泥法強(qiáng)化與改良工藝

主講教師：余海靜河南城建學(xué)院市政與環(huán)境學(xué)院給水排水教研室

20.1生物脫氮除磷

20.2活性污泥法改良工藝20.1生物脫氮除磷20.1.1生物脫氮原理與工藝20.1.2生物除磷原理與工藝

20.1.3脫氮除磷工藝補(bǔ)充：氮在水中的存在形態(tài)與分類

無機(jī)NTKN(凱氏氮)總N(TN)NO3—NNH3-NNO2—N有機(jī)N（尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)）有機(jī)NNH3-N20.1生物脫氮除磷

20.1.1生物脫氮原理與工藝

N化合物的危害：1、緩流水體的富營(yíng)養(yǎng)化，增加處理成本；

2、農(nóng)業(yè)灌溉用水中，總氮超過1mg/L，某些作物過量吸收氮，會(huì)產(chǎn)生貪青倒伏現(xiàn)象；

3、氨氮對(duì)魚類有毒害作用；

4、硝酸氮和亞硝酸氮可轉(zhuǎn)化成亞硝酸胺（三致物質(zhì)）；

5、水中硝酸氮含量高，可導(dǎo)致嬰兒患變性血色蛋白癥“bluebaby”。脫氮方法：

1、物化法：

a.氨的吹脫處理

b.折點(diǎn)加氯法

c、離子交換法

d、電滲析法

e、反滲透法

f、電解法

2、生物脫氮1、生物脫氮原理

硝化反應(yīng)的條件（1）好氧狀態(tài)：DO≥2mg/L；1gNH3-N完全硝化需氧4.57g——硝化需氧量。（2）消耗廢水中的堿度：1gNH3-N完全硝化需堿度7.1g（以CaCO3計(jì)），廢水中應(yīng)有足夠的堿度，以維持PH值不變。（3）污泥齡θC≥（10-15）d。至少為消化菌最小世代時(shí)間2倍以上；（4）BOD5≤20mg/L。BOD負(fù)荷小于0.15BOD5/gMLSS·d（5）最佳溫度為30℃。反硝化-1反硝化包括異化反消化和同化反消化，以異化反消化為主。反硝化菌在DO濃度很低的環(huán)境中，利用硝酸鹽中的氧（NOX-—O）作為電子受體，有機(jī)物作為碳源及電子供體而得到降解。當(dāng)利用的碳源為甲醇時(shí)：NO3+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7CO2+0.47N2↑+1.68H2O+HCO3–NO2+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H7CO2+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3–

反硝化反應(yīng)可使有機(jī)物得到分解氧化，實(shí)際是利用了硝酸鹽中的氧，每還原1gNO3—N所利用的氧量約2.6g。

反硝化-2當(dāng)缺乏有機(jī)物時(shí)，則無機(jī)物如氫、Na2S等也可作為反硝化反應(yīng)的電子供體（1）反硝化菌屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌，在缺氧條件下，進(jìn)行厭氧呼吸，以NO3—O為電子受體，以有機(jī)物的氫為電子供體（2）反硝化過程中，硝酸態(tài)氮有二種轉(zhuǎn)化途徑——同化反硝化（合成細(xì)胞）和異化反硝化（還原為N2↑），但以異化反硝化為主。（3）反硝化反應(yīng)的條件反硝化反應(yīng)的條件DO<0.5mg/L，一般為0.2~0.3mg/L（處于缺氧狀態(tài)），如果DO較高，反硝化菌利用氧進(jìn)行呼吸，氧成為電子受體，阻礙NO3—O成為電子受體而使N難還原成N2↑。但是反硝化菌體內(nèi)的某些酶系統(tǒng)組分只有在有氧條件下，才能合成。反硝硝化菌以在缺氧—好氧交替的環(huán)境中生活為宜。BOD5/TN≥3~5，否則需另投加有機(jī)碳源，現(xiàn)多采用CH3OH，其分解產(chǎn)物為CO2+H2O，不留任何難降解的中間產(chǎn)物，且反硝化速率高。目前反硝化投加有機(jī)碳源一般利用原污水中的有機(jī)物。還原1g硝態(tài)氮能產(chǎn)生3.57g堿度（以CaCO3計(jì)），而在硝化反應(yīng)中，1gNH3—N氧化為NO3-—N要消耗7.14g堿度，在缺氧——好氧中，反硝化產(chǎn)生的堿度可補(bǔ)償硝化消耗堿度的一半左右。

內(nèi)源反硝化

微生物還可通過消耗自身的原生質(zhì)進(jìn)行所謂的內(nèi)源反硝化C5H7NO2+4NO3-→5CO2+NH3+2H2↑+4OH-

內(nèi)源反硝化的結(jié)果是細(xì)胞物質(zhì)減少，并會(huì)有NH3的生成。廢水處理中不希望此種反應(yīng)占主導(dǎo)地位，而應(yīng)提供必要的碳源。

2.生物脫氮工藝(1)三段活性污泥法生物脫氮工藝該工藝中，有機(jī)物氧化、硝化及反硝化三段分別獨(dú)立，每一段都有各自的沉淀池和污泥回流系統(tǒng)，各段分別控制在適宜的條件下運(yùn)行。

(2)兩段活性污泥法生物脫氮工藝如將三段活性污泥生物脫氮工藝中的前兩段合二為一，就構(gòu)成兩段活性污泥法生物脫氮工藝，如圖20-2所示。

(3)缺氧—好氧生物脫氮工藝(A1/O工藝)該工藝于20世紀(jì)80年代開發(fā)。(1)三段活性污泥法生物脫氮工藝圖20-1三段生物脫氮工藝(2)兩段活性污泥法生物脫氮工藝圖20-2兩段生物脫氮工藝(3)缺氧—好氧生物脫氮工藝(A1/O工藝)該工藝于20世紀(jì)80年代開發(fā)。圖20-3分建式缺氧—好氧活性污泥脫氮系統(tǒng)2、缺氧—好氧活性污泥法A/O工藝

（1）工藝特征80年代開創(chuàng),前置反硝化——不加碳源,外加堿度,降低負(fù)荷設(shè)內(nèi)循環(huán)產(chǎn)生堿度,3.75mg堿度/mgNO3—N勿需建后曝氣池回流水含有NO3—N（沉淀池污泥反硝化生成）要提高脫氮率，要增加回流比（2）影響因素與主要工藝參數(shù)水力停留時(shí)間：3：1；循環(huán)比：200%；MLSS值：大于3000mg/l;污泥齡：30d;N/MLSS負(fù)荷率：0.03gN/gMLSS.d進(jìn)水總氮濃度：小于30mg/l。硝化液一部分回流至反硝化池，池內(nèi)的反硝化脫氮菌以原污水中的有機(jī)物作碳源，以硝化液中NOX-中的氧作為電子受體，將NOX--N還原成N2，不需外加碳源。反硝化池還原1gNOX--N產(chǎn)生3.57g堿度，可補(bǔ)償硝化池中氧化1gNH3-N所需堿度（7.14g）的一半，所以對(duì)含N濃度不高的廢水，不必另行投堿調(diào)pH值。反硝化池殘留的有機(jī)物可在好氧硝化池中進(jìn)一步去除。

(3)缺氧—好氧生物脫氮工藝(A1/O工藝)該工藝于20世紀(jì)80年代開發(fā)。圖20-4合建式缺氧—好氧活性污泥脫氮系統(tǒng)A1/O工藝的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：同時(shí)去除有機(jī)物和氮，流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少，只有一個(gè)污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，節(jié)省基建費(fèi)用。反硝化缺氧池不需外加有機(jī)碳源，降低了運(yùn)行費(fèi)用。因?yàn)楹醚醭卦谌毖醭睾?，可使反硝化殘留的有機(jī)物得到進(jìn)一步去除，提高了出水水質(zhì)（殘留有機(jī)物進(jìn)一步去除）。缺氧池中污水的有機(jī)物被反硝化菌所利用，減輕了其它好氧池的有機(jī)物負(fù)荷，同時(shí)缺氧池中反硝化產(chǎn)生的堿度可彌補(bǔ)好氧池中硝化需要堿度的一半。（減輕了好氧池的有機(jī)物負(fù)荷，堿度可彌補(bǔ)需要的一半）。缺點(diǎn)：脫氮效率不高，一般ηN=（70～80）%好氧池出水含有一定濃度硝酸鹽，如二沉池運(yùn)行不當(dāng)，則會(huì)發(fā)生反硝化反應(yīng)，造成污泥上浮，使處理水水質(zhì)惡化。A1/O工藝的影響因素-11.水力停留時(shí)間tt反硝化≤2h，t硝化≥6h，t硝化：t反硝化=3：1，ηN達(dá)到（70-80）%，否則ηN↓2.進(jìn)入硝化好氧池中BOD5≤80mg/L3.硝化好氧池中DO=2mg/L±4.反硝化缺氧池污水中溶解氧性BOD5/NO3—-N的比值應(yīng)大于4，以保證反硝化過程中有充足的有機(jī)碳源。5.混合液回流比RN：RN不僅影響脫氮效率，而且影響動(dòng)力消耗。

6.MLSS≥3000mg/L，否則ηN↓。7.污泥齡θC（ts）應(yīng)為30d。8.硝化段的污泥負(fù)荷率：BOD5/MLSS負(fù)荷率<0.18kgBOD5/（kgMLSS·d）；硝化段的TKN/MLSS負(fù)荷率<0.05kgTKN/KgMLSS.d。9.溫度：硝化最適宜的溫度20~30℃。反硝化最適宜的溫度20~40℃。10.pH值：硝化最佳pH=8~8.4。反硝化最佳pH=6.5~7.5。11.原污水總氮濃度TN<30mg/L。A1/O工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）BOD5/MLSS負(fù)荷率<0.18kgBOD5/kgMLSS·dTKN/MLSS負(fù)荷率<0.05kgTKN/kgMLSS·d（2）反硝化池進(jìn)水溶解性BOD5濃度與NOX-—N濃度之比值，即S-BOD5/NOX-—N≥4。（3）水力停留時(shí)間t。t缺氧：t好氧=1：（3~4）一般t好氧≥6h，t缺氧≤2h。（4）污泥回流比R=（50~100）%混合液回流比RN=（300~400）%（5）MISS≥3000mg/L（6）θC（tS）≥30d（7）氧化1gNH4-N需氧4.57g，并消耗7.14g堿度；而反硝化1gNOX-—N生成3.57g堿度，并消耗1.72gBOD5，同時(shí)還提供2.6gO2。A1/O工藝設(shè)計(jì)計(jì)算-1（1）選定FS（BOD污泥負(fù)荷率）→SVI→回流污泥濃度XR，r=1（2）確定污泥回流比R→算出曝氣池混合液污泥濃度X（3）混合液回流比（4）生化反應(yīng)池總有效容積V（5）按推流式設(shè)計(jì)，確定反應(yīng)池主要尺寸a.取有效水深H1，一般為3.5～6m；b.反應(yīng)池總表面積；c.每組反應(yīng)池表面積S=S總/n，式中：n——分組數(shù)；d.確定廊道寬(b)和廊道數(shù)m使b/H1=1～2，算出單組曝氣池長(zhǎng)度L1=S/b使L1/b≥10（6）污水停留時(shí)間（7）取A1:O段停留時(shí)間比為1:(3～4)，分別求出A1、O段的停留時(shí)間，從而算出A1、O段的有效容積。（8）每日產(chǎn)生的剩余污泥干量W（kg/d）及其容積量q（m3/d）a.每日產(chǎn)生的剩余污泥干量W（kg/d）b.剩余污泥容積量q（m3/d）（9）污泥齡（10）需氧量O2=aSr+bNr-0.124bXW-CXW

-2.6NDSr=KdQ(So-Se);Nr=KdQ(No-Ne);ND=KdQ▲NO3（11）曝氣系統(tǒng)其它部分計(jì)算同普通活性污泥法（12）缺氧段A1宜分成幾個(gè)串聯(lián)的方格，每格內(nèi)設(shè)置一臺(tái)水下推進(jìn)式攪拌器或水下葉片式漿扳攪拌器，其功率按3~5W/m3計(jì)算。(3)缺氧—好氧生物脫氮工藝(A1/O工藝)1)選定BOD5污泥負(fù)荷Ns，查圖16-6得到對(duì)應(yīng)的污泥指數(shù)SVI，求回流污泥濃度XR

2)確定污泥回流比R，算出曝氣池混合液污泥濃度X(mg/L)

3)計(jì)算總氮TN去除率，算出消化液回流比。4)計(jì)算生化反應(yīng)池總的有效容積V(m3)

5)確定反應(yīng)池主要尺寸。（有效水深3.5-6m）

6)計(jì)算污水停留時(shí)間t(h)

7)按A1∶O段污水停留時(shí)間比為1∶3～1∶4，分別求出A1、O段的污水停留時(shí)間，從而算出A1、O段的有效容積。

8)計(jì)算每日產(chǎn)生的剩余污泥干量W(kg/d)及其容積量q(m3/d)

9)污泥齡θc(d)

10)曝氣系統(tǒng)需氧量(kg/d)。11)曝氣系統(tǒng)其他部分計(jì)算同普通活性污泥法。

12)缺氧段A1宜分成幾個(gè)串聯(lián)的方格，每格內(nèi)設(shè)置一臺(tái)水下推進(jìn)式攪拌器或水下葉片式漿板攪拌器，其功率按3～8W/m3計(jì)算。（2）P<0.5mg/l，能控制藻類的過度生長(zhǎng)；（3）P低于0.05mg/l時(shí)，藻類幾乎停止生長(zhǎng)。2、磷的存在形式（1）有機(jī)磷酸鹽——存在有機(jī)物和原生質(zhì)細(xì)胞如：葡萄糖—6—磷酸，2—磷酸—甘油，大量膠體和顆粒狀，可溶性占30%。（2）磷酸鹽——H2PO4-、HPO4-、PO43-，其中[PO43-]正磷酸鹽（3）聚磷酸鹽——焦磷酸鹽—P2O74-三聚磷酸鹽—P3O105-偏磷酸鹽—PO3-20.1.2生物除磷原理與工藝補(bǔ)充概述1、富營(yíng)養(yǎng)化的限制因素（1）P>0.5mg/l，促進(jìn)富營(yíng)養(yǎng)化；磷---不同于氮，不能形成氧化體和還原體，但有固態(tài)和溶解態(tài)轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)。3、其他

國(guó)內(nèi)外城市污水中的含磷量：2-15mg/l，我國(guó)3-8；其中有機(jī)磷占35%，經(jīng)過二級(jí)處理進(jìn)水中，90%左右的磷以磷酸鹽存在。4、除磷方法概述使磷成為不溶性的固體沉淀物從污水中除去(化學(xué)法)使磷以溶解態(tài)被微生物同化，與微生物一起被分離出去，從而達(dá)到除磷的目的(生物法)。5、化學(xué)法除磷

1鋁鹽除磷Al3++PO43-→AlPO4

2鐵鹽除磷Fe3++PO43-→FePO4

3石灰混凝除磷5Ca2++OH-+3PO43-→Ca5(OH)(PO4)3-聚氯化鋁（PAC），反應(yīng)相同與Al2(SO4)3，但pH值不下降；鋁酸鈉（NaAlO2）

化學(xué)法除磷：使用Al鹽注意事項(xiàng)注意PH值，介于5-7之間無影響，無需調(diào)整PH降低，應(yīng)注意排放水對(duì)PH的要求沉淀污泥回流，污泥中有Al(OH)3，能提高對(duì)磷的去除率1、金屬鹽混凝沉淀（1）鋁鹽除磷Al3++PO43-（正磷酸離子）AlPO4（難溶）

PH值上升，溶解度上升Al2(SO4)3+2PO43-2AlPO4+3SO42-Al2(SO4)3+6HCO3-2Al(OH)3+6CO2+3SO42-pH值，如P<1mg/l，二級(jí)出水PH>9.5；原污水PH>11磷的形式（3）石灰混凝沉淀除磷處理流程由以下三部分組成：快速攪拌池緩慢攪拌池沉淀池（2）除磷效果影響因素正磷酸鹽（PO4）聚磷酸鹽（焦磷酸鹽(P2O74-)<三磷酸鹽(P3O105-)<偏磷酸鹽(PO3-)）（去除難易程度）原水中Ca2+的濃度2、石灰混凝除磷5Ca2++4OH-+3HPO42-Ca5(OH)(PO4)3+3H2OPH升高，P的含量下降，（對(duì)數(shù)降低的趨勢(shì))（1）石灰與磷的反應(yīng)※生物除磷——就是利用聚磷菌一類的的微生物，能夠過量的，在數(shù)量上超過其生理需要，從外部攝取磷，并將磷以聚合形式貯藏在菌體內(nèi)，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)外，達(dá)到從廢水中除磷的效果。1）生物除磷機(jī)理（１）好氧吸收（聚磷菌對(duì)磷的過量吸收）ADP+H3PO4+能量ATP+H2O（2）厭氧釋放厭氧條件下（DO=0，NO3-=0），ATP+H2OADP+H3PO4+能量上述兩反應(yīng)為可逆反應(yīng)1、生物除磷原理霍米爾（Holmers）提出活性污泥的化學(xué)式C118H170O51N17P或C：N：P=46：8：1生物除磷原理聚磷菌（小型革蘭式陰性短桿菌）：該菌在好氧環(huán)境中競(jìng)爭(zhēng)能力很差，然而它卻能在細(xì)胞內(nèi)貯存聚β羥基丁酸（PHB）和聚磷酸菌（Ploy-P）。聚磷菌在厭氧環(huán)境中，它可成為優(yōu)勢(shì)菌種，吸收低分子的有機(jī)酸，并將貯存于細(xì)胞中的聚合磷酸鹽中的磷水解釋放出來。聚磷酸菌在其后的好氧池中，它將吸收的有機(jī)物氧化分解，同時(shí)能從污水中變本加厲地、過量地?cái)z取磷，在數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其細(xì)胞合成所需磷量，降磷以聚合磷酸鹽的形式貯藏在菌體內(nèi)而形成高磷污泥，通過剩余污泥排出。所以除磷效果較好。

ADP

ATP

ATP

ADP

ADP

ADP

ATP

ATP

釋放有機(jī)磷

無機(jī)磷

聚磷

無機(jī)磷

有機(jī)磷

聚磷菌+Poly

聚磷菌合成

降解

PHBPHB無機(jī)物

溶解質(zhì)

進(jìn)水

污泥回流

剩余污泥（高磷）

厭氧段

好氧段

釋放的少

攝取的多

聚磷酸ployPHB：聚—β—羥基酸鹽生物除磷幾乎全為活性污泥法，生物膜法很少2）生物除磷的影響因素（1）溶解氧厭氧段控制在0.2mg/l以下，好氧段控制在2mg/l左右；（2）厭氧區(qū)硝態(tài)氮（3）溫度：影響不如生物脫氮過程明顯，5—30的范圍內(nèi)效果均可；（4）pH:6-8范圍內(nèi)比較穩(wěn)定；（5）BOD負(fù)荷和有機(jī)物性質(zhì)BOD/TP要大于20-30，才能保證聚磷菌有足夠的基質(zhì)需求；（6）污泥齡一般控制在3.5—7天，厭氧段的停留時(shí)間不宜過長(zhǎng)。2、生物除磷工藝A2/O除磷工藝Phostrip除磷工藝A2/O除磷工藝特點(diǎn)1.工藝流程簡(jiǎn)單，無混合液回流，其基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用較低，同時(shí)厭氧池能保持良好的厭氧狀態(tài)。2.在反應(yīng)池內(nèi)水力停留時(shí)間較短，一般為3～6h，其中厭氧池1～2h，好氧池2～4h。3.沉淀污泥含磷率高，一般（2.5～4）％左右，故污泥效好。4.混合液的SVI<100,易沉淀，不膨脹5.ηBOD≥90％；ηP＝（70～80）％；當(dāng)P/BOD5比值高，剩余污泥產(chǎn)量小，使ηP難以提高。6.沉淀池應(yīng)及時(shí)排泥和污泥回流，否則聚磷菌在厭氧狀態(tài)下，產(chǎn)生磷的釋放，降低ηP。7.反應(yīng)池內(nèi)X=2700～3000mg/LA2/O除磷工藝影響因素1.DO:厭氧池DO（0.2～0.3mg/L）→0,NOX－→0,以保證嚴(yán)格的厭氧狀態(tài)。好氧池：DO≥2mg/L。2.在厭氧池BOD5/T-P>（20～30），否則ηP下降。3.在厭氧池NOX－：因?yàn)镹OX－會(huì)消耗水中有機(jī)物而抑制聚磷菌對(duì)磷的釋放，繼而影響在好氧條件下對(duì)磷的吸收。所以NOX－－N<1.5～2mg/L，不會(huì)影響除磷效果。當(dāng)污水中COD/TKN≥10時(shí)，則NOX－－N對(duì)生物除磷影響較小。4.污泥齡ts因?yàn)锳2/O工藝主要是通過排除富磷剩余污泥而去除磷的，所以除磷效果與排放剩余污泥量多少直接有關(guān)。5.NS：NS較高，ηP較好，一般NS>0.1KgBOD5/KgMLSS.d,其ηP較高。6.溫度：5～30℃其除磷效果較好。>13℃時(shí)，聚磷菌對(duì)磷的釋放和攝取與溫度無關(guān)。7.PH＝6～8，聚磷菌對(duì)磷的釋放和攝取都比較穩(wěn)定。

A2/O除磷工藝設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)參數(shù)（1）t－水力停留時(shí)間（h）：厭氧段1～2h；好氧段2～4h總的生化反應(yīng)池停留時(shí)間3～6h。（2）厭氧池：DO→0(0.2～0.3mg/L)；NOX－－O→0,好氧池：DO:2mg/L（3）進(jìn)水中S-P/S-BOD≤0.06（4）反應(yīng)池混合液污泥濃度X＝2700～3000mg/L（5）污泥負(fù)荷率NS:0.18KgBOD5/KgMLSS.d≥NS≥0.1KgBOD5/KgMLSS.d（6）好氧池的TKN/MLSS<0.05KgTKN/KgMLSS·d（7）污泥回流比R=（50～100）％（8）二沉池沉淀污泥中磷的含量在2.5％以上。從污水中去除的磷總量應(yīng)等于排放剩余污泥所帶出的磷量。A2/O除磷工藝設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選定BOD5污泥負(fù)荷率NS和MLSS濃度X（2）計(jì)算生化反應(yīng)池總有效容積VV=KQLa/NSX(m3)式中：La—原污水BOD5濃度，mg/LQ—平均日污水量，m3/dK—污水日變化系數(shù)（3）根據(jù)厭氧段：好氧段＝1：（2～3）來求厭氧池和好氧池的容積（4）按推流式設(shè)計(jì)，確定反應(yīng)池主要出尺寸（5）水力停留時(shí)間t=V/KQ(h)污泥齡ts＝VX/W(日)式中：W—排放剩余活性污泥量Kg/d（6）剩余污泥量計(jì)算同A1/O工藝（7）需氧量O2Kg/d及曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和普通活性污泥法相同。（8）厭氧段的布置與A1/O工藝的缺氧段相同Phostrip除磷工藝概述Phostrip工藝是由Levin在1965年首先提出的。該工藝是在回流污泥的分流管線上增設(shè)一個(gè)脫磷池和化學(xué)沉淀池而構(gòu)成的。該工藝將A2/O工藝的厭氧段改造成類似于普通重力濃縮池的磷解吸池，部分回流污泥在磷解吸池內(nèi)厭氧放磷，污泥停留時(shí)間一般為5~12h，水力表面負(fù)荷應(yīng)小于20m3/（m2·d）。經(jīng)濃縮后污泥進(jìn)入缺氧池，解磷池上清液含有高濃度磷（可高達(dá)100mg/L以上），將此上清液排入石灰混凝沉淀池進(jìn)行化學(xué)處理生成磷酸鈣沉淀，該含磷污泥可作為農(nóng)業(yè)肥料，而混凝沉淀池出水應(yīng)流入初沉池再進(jìn)行處理。Phostrip工藝不僅通過高磷剩余污泥除磷，而且還通過化學(xué)沉淀除磷。該工藝具有生物除磷和化學(xué)除磷雙重作用，所以Phostrip工藝具有高效脫氮除磷功能。

Phostrip除磷工藝流程廢水經(jīng)曝氣好氧池，去除BOD5和COD，并在好氧狀態(tài)下過量地?cái)z取磷。在二沉池中，含磷污泥與水分離，回流污泥一部分回流至缺氧池，另一部分回流至厭氧除磷池。而高磷剩余污泥被排出系統(tǒng)。在厭氧除磷池中，回流污泥在好氧狀態(tài)時(shí)過量攝取的磷在此得到充分釋放，釋放磷的回流污泥回流到缺氧池。而除磷池流出的富磷上清液進(jìn)入混凝沉淀池，投回石灰形成Ca3（PO4）2沉淀，通過排放含磷污泥去除磷。

（2）Phostrip除P工藝的特點(diǎn)1）出水含磷量低于1mg/l；2）SVI值小于100，絲狀菌難于增值，污泥不膨脹；3）可根據(jù)BOD/P調(diào)節(jié)回流污泥與混凝污泥的比例。Phostrip除磷工藝優(yōu)缺點(diǎn)

Phostrip工藝比較適合于對(duì)現(xiàn)有工藝的改造，只需在污泥回流管線上增設(shè)少量小規(guī)模的處理單元即可，且在改造過程中不必中斷處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。總之，Phostrip工藝受外界條件影響小，工藝操作靈活，脫氮除磷效果好且穩(wěn)定。但該工藝流程復(fù)雜、運(yùn)行管理麻煩、處理成本較高等缺點(diǎn)。

20.1.3同步脫氮除磷工藝

1、生物脫氮除磷原理

在厭氧—好氧生物除磷工藝（A2/O工藝）中，加一缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以達(dá)到硝化脫氮的目的，使A2/O工藝同時(shí)具有去除BOD5、SS、N、P的功能。2、同步脫氮除磷工藝1）Bardenpho工藝

2）Phoredox工藝(改良Bardenpho工藝)

3）A2/O工藝

4）UCT工藝

5）MUCT工藝

6）OWASA工藝

7）OCO脫氮除磷工藝

8）BCFS?生物脫氮除磷新工藝

9）其他具有脫氮除磷的工藝1）巴顛普脫氮除磷工藝第一厭氧反應(yīng)器首要功能是脫氮第二功能是污泥釋放磷第二厭氧反應(yīng)器脫氮釋放磷2、同步脫氮除磷工藝去除BOD第一好氧反應(yīng)器硝化吸收磷吸收磷第二好氧反應(yīng)器硝化去除BOD如沉淀池，主要功能是泥水分離綜上，各反應(yīng)單元都有其首要功能,脫氮>90%,除磷率>90%2）Phoredox(巴顛普脫氮除磷改進(jìn)工藝)3)A2/O工藝原理

在首段厭氧池進(jìn)行磷的釋放使污水中P的濃度升高，溶解性有機(jī)物被細(xì)胞吸收而使污水中BOD濃度下降，另外NH3-N因細(xì)胞合成而被去除一部分，使污水中NH3-N濃度下降，但NH3-N濃度沒有變化。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機(jī)物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3--N和NO2--N還原為N2釋放至空氣，因此BOD5濃度繼續(xù)下降，NO3--N濃度大幅度下降，但磷的變化很小。

在好氧池中，有機(jī)物被微生物生化降解，其濃度繼續(xù)下降；有機(jī)氮被氨化繼而被硝化，使NH3-N濃度顯著下降，NO3--N濃度顯著增加，而磷隨著聚磷菌的過量攝取也以較快的速率下降。

A2/O工藝流程

A2/O合建式工藝中，厭氧、缺氧、好氧三段合建，中間通過隔墻與孔洞相連。厭氧段和缺氧段采用多格串連為混合推流式，好氧段則不分隔為推流式。第一期工程設(shè)兩座反應(yīng)池，每池五個(gè)廊道，第一、二廊道分8格，前四格為厭氧段，后四格為缺氧段，均采用水下攪拌器攪拌。第三、四、五廊道不分格為好氧段，采用鼓風(fēng)曝氣。

厭氧反應(yīng)池缺氧反應(yīng)池原污水（釋放磷氨化）沉淀池（脫氮）回流污泥（含磷污泥）好氧反應(yīng)池（硝化吸收磷去除BOD）處理水內(nèi)循環(huán)2Q

N2A2/O工藝影響因素1.污水中可生物降解有機(jī)物的影響2.污泥齡ts的影響3.DO的影響4.NS的影響5.TKN/MLSS負(fù)荷率的影響（凱氏氮－污泥負(fù)荷率的影響）6.R與RN的影響A2/O工藝存在的問題

該工藝流程在脫氮除磷方面不能同時(shí)取得較好的效果。其原因是：回流污泥全部進(jìn)入到厭氧段。好氧段為了硝化過程的完成，要求采用較大的污泥回流比，（一般R為60%～100%，最低也應(yīng)＞40%），NS較低硝化作用良好。但由于回流污泥將大量的硝酸鹽和DO帶回厭氧段，嚴(yán)重影響了聚磷菌體的釋放，同時(shí)厭氧段存在大量硝酸鹽時(shí)，污泥中的反硝化菌會(huì)以有機(jī)物為碳源進(jìn)行反硝化，等脫N完全后才開始磷的厭氧釋放，使得厭氧段進(jìn)行磷的厭氧釋放的有效容積大大減少，使除磷效果↓。如果好氧段硝化不好，則隨回流污泥進(jìn)入?yún)捬醵蔚南跛釡p少，改變了厭氧環(huán)境，使磷能充分厭氧釋放，∴ηP↑，但因硝化不完全，故脫氮效果不佳，使ηN↓.

A2/O工藝改進(jìn)措施1.將回流污泥分兩點(diǎn)加入，減少加入到厭氧段的回流污泥量，從而減少進(jìn)入?yún)捬醵蔚南跛猁}和溶解氧。2.提升回流污泥的設(shè)備應(yīng)用潛污泵代替螺旋泵，以減少回流污泥復(fù)氧，使厭氧段、缺氧段的DO最小。3.厭氧段和缺氧段水下攪拌器功率不能過大（一般為3W/m3）否則產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致混合液DO↑。4.原污水和回流污泥進(jìn)入?yún)捬醵?，缺氧段?yīng)為淹沒入流，減少復(fù)氧A2/O工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要點(diǎn):（1）水力停留時(shí)間t（h）：總共6～8h。厭氧段：缺氧段：好氧段＝1：1：（3～4）（2）總有效容積V=Qt總；而各段按其水力停留時(shí)間的比例來求定。（3）污泥回流比R=（25～100）％；混合液回流比RN≥200（4）BOD5的污泥負(fù)荷率NS好氧段：NS＜0.18KgBOD5/（KgMLSS.d）厭氧段：NS＞0.1KgBOD5/（KgMLSS.d），沉淀池污泥中磷的含量在2.5％以上好氧段：TKN/MLSS≤0.05KgBOD5/（KgMLSS.d）缺氧段：BOD5/NOX－－N＞4（5）厭氧段進(jìn)水：P/BOD5＜0.06（6）反應(yīng)器的污泥濃度MLSS=3000～4000mg/L（7）DO好氧段：DO=2mg/L,缺氧段：DO≤0.5mg/L,厭氧段：DO≤0.2mg/L,NOX－－O=0mg/L,（8）需氧量計(jì)算與A1/O工藝相同，曝氣系統(tǒng)布置與普通活性污泥法相同（9）剩余活性污泥計(jì)算與A1/O工藝相同5.低濃度的城市污水，應(yīng)取消沉淀池，使原污水經(jīng)沉砂后直接進(jìn)入?yún)捬醵?，以便保持厭氧段中C/N比較高，有利于脫氮除磷。6.取消消化池，直接經(jīng)濃縮壓濾后作為肥料使用，避免高磷污泥在消化池中將磷重新釋放和濾出，使ηP↓。7.應(yīng)控制好以下幾個(gè)參數(shù)好氧段：NS≤0.18KgBOD5/（KgMLSS.d），否則異氧菌會(huì)大大超過硝化菌，使硝化反應(yīng)受到抑制厭氧段：NS＞0.1KgBOD5/（KgMLSS.d），要有一定的有機(jī)物量，否則除磷效果會(huì)急劇下降。好氧段：TKN的污泥負(fù)荷率：應(yīng)小于0.05KgBOD5/（KgMLSS.d）缺氧段：S-BOD5/NOX－－N＞4

圖20-9UCT工藝流程4）UCT圖20-10MUCT工藝流程圖5）MUCT(UCT改良工藝）6）OWASA圖20-13OCO操作原理

a)好氧區(qū)攪拌機(jī)開動(dòng)b)好氧、缺氧兩區(qū)攪拌機(jī)開動(dòng)7）OCO圖20-14BCFS?工藝流程示意圖8）BCFS20.2活性污泥法改良工藝20.2.1氧化溝

20.2.2A—B法污水處理工藝

20.2.3序批式活性污泥法氧化溝不同的轉(zhuǎn)刷曝氣器20.2.1氧化溝1.氧化溝的工作原理與特征

2.氧化溝的曝氣裝置

3.常用的氧化溝形式

4.氧化溝脫氮除磷工藝

5.氧化溝的設(shè)計(jì)計(jì)算歷史與現(xiàn)狀自1954年荷蘭建成第一座間歇運(yùn)行的氧化溝以來，氧化溝在歐洲、北美、南非及澳大利亞得到了迅速的推廣應(yīng)用，其工藝和構(gòu)造也有了很大的發(fā)展和進(jìn)步，處理能力不斷地提高，已經(jīng)建成規(guī)模為650,000m3/d的大型的以氧化溝為主要工藝的污水處理廠；同時(shí)處理范圍不斷地?cái)U(kuò)大，不僅能處理生活污水，也能處理工業(yè)廢水，而且在脫氮除磷方面表現(xiàn)了極好的性能。氧化溝(OxidationDitch)是本世紀(jì)50年代由荷蘭工程師發(fā)明的一種新型活性污泥法，屬于延時(shí)曝氣活性污泥法的變種。

我國(guó)近10年來在研究和推廣應(yīng)用氧化溝技術(shù)方面也有了很迅速的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前已有10余座大型氧化溝污水廠在運(yùn)行中，其中邯鄲市東污水廠處理能力(第一期)為66,000m3/d；昆明市第一污水廠處理能力為55,000m3/d；桂林市東區(qū)污水廠處理能力為40,000m3/d；金山水質(zhì)凈化總廠的三槽式氧化溝處理能力已經(jīng)達(dá)到138,800m3/d；另外，有一些小型氧化溝，處理能力為200-1000m3/d不等，主要用于小區(qū)及工業(yè)廢水的處理。氧化溝的構(gòu)造及主要組成部分

曝氣設(shè)備：作用－供氧、混合、推動(dòng)水流前進(jìn)、保證溝內(nèi)活性污泥處于懸浮狀態(tài)。

橫軸曝氣裝置：轉(zhuǎn)刷（轉(zhuǎn)盤）

豎軸曝氣裝置：表面曝氣器射流曝氣：壓力供氣式、自吸空氣式微孔曝氣：多孔性空氣擴(kuò)散裝置進(jìn)出水口位置污水入流口在厭氧區(qū)的始端附近混合液出口應(yīng)在曝氣設(shè)備的好氧位置，并應(yīng)設(shè)出水溢流堰回流污泥入流口應(yīng)在污水流入位置附近入流應(yīng)設(shè)配水井工作原理與特征根據(jù)A/O和A2/O生物脫氮除磷的工藝原理，人們發(fā)現(xiàn)改變氧化溝的構(gòu)造和操作方式就可以在其中形成與A/O和A2/O工藝類似的環(huán)境，從而使其實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的目的。1、結(jié)合推流式和完全混合的特點(diǎn)，有利于克服短流和提高緩沖能力，它具有很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，對(duì)不易降解的有機(jī)物也有較好的處理能力。如果著眼于整體，可以認(rèn)為氧化溝是一個(gè)完全混合池，其中的污水水質(zhì)幾近一致，它因此可以處理高濃度有機(jī)廢水，能夠承受水量和水質(zhì)的沖擊負(fù)荷。

如果著眼于氧化溝中的某一段，就可以發(fā)現(xiàn)某些推流式的特征。這種水流攪動(dòng)情況和溶解氧濃度沿池長(zhǎng)變化的特征，十分有利于活性污泥的生物凝聚作用，且可以利用來進(jìn)行硝化、反硝化作用以及吸磷、釋磷作用，以達(dá)到生物脫氮除磷的效果。2、具有明顯的溶解氧梯度，特別適用于硝化-反硝化生物處理工藝。3、氧化溝內(nèi)功率密度的不均勻配備，有利于氧的傳質(zhì)、液體混合和污泥絮凝。4、氧化溝的整體功率謎底較低，可節(jié)約能源。工藝特點(diǎn)生產(chǎn)實(shí)踐和試驗(yàn)研究表明，氧化溝污水處理技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：處理流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少，一般情況下可不建初沉池和污泥消化池，某些條件下還可以不建二沉池和污泥回流系統(tǒng)，因此基建費(fèi)用較??；分別比普通活性污泥法低40～60％和30～50％處理效果好且穩(wěn)定可靠，出水水質(zhì)不僅可滿足BOD5和SS的排放標(biāo)準(zhǔn)，且可實(shí)現(xiàn)脫氮、除磷等深度處理的要求；采用的機(jī)械設(shè)備少，運(yùn)行管理十分方便，不要求具有高技術(shù)水平的管理人員；對(duì)高濃度工業(yè)廢水有很大的稀釋能力，能承受水量、水質(zhì)的沖擊負(fù)荷，消除其對(duì)活性污泥細(xì)菌的抑制作用，而且對(duì)其中含有的不易降解的有機(jī)物也有較好的處理效果；氧化溝污泥生成量少，且在氧化溝中得到好氧穩(wěn)定，不需要設(shè)污泥消化池，因而使得污泥后處理大大簡(jiǎn)化，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，且便于管理；當(dāng)需要進(jìn)行脫氮除磷處理時(shí)，氧化溝的能耗和運(yùn)行費(fèi)用較傳統(tǒng)的處理流程低。3.常用的氧化溝形式(1)基本型采用轉(zhuǎn)刷曝氣，有效水深H水=1～1.5m，平均流速v=0.3～0.4m/s，如圖20-15所示。

(2)卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝Carrousel氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發(fā)研制的。

(3)三溝式氧化溝它由三條同容積的溝槽串聯(lián)組成，兩側(cè)的A、C池交替作為曝氣池和沉淀池，中間的B池一直為曝氣池，如圖20-18所示。

(4)奧貝爾(Orbal)氧化溝Orbal氧化溝又稱同心圓式氧化溝(圖20-19)。

(5)其他氧化溝如船形一體化氧化溝(圖20-20)、二次沉淀池交替運(yùn)行的氧化溝(圖20-21)等。(1)基本型采用轉(zhuǎn)刷曝氣，有效水深H水=1～1.5m，平均流速v=0.3～0.4m/s，如圖20-15所示。圖20-15氧化溝平面圖及工藝流程圖

a)平面圖b)工藝流程圖(2)卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝Carrousel氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發(fā)研制的。圖20-16卡魯塞爾氧化溝系統(tǒng)(一)

1—污水泵站1′—回流污泥泵站2—氧化溝3—轉(zhuǎn)刷曝氣器4—剩余污泥排放

5—處理水排放6—二次沉淀池(2)卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝Carrousel氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發(fā)研制的。圖20-17卡魯塞爾氧化溝系統(tǒng)(二)

1—來自經(jīng)過預(yù)處理的污水(或不經(jīng)預(yù)處理)2—氧化溝3—表面機(jī)械曝氣器

4—導(dǎo)向隔墻5—處理水去往二次沉淀池(3)三溝式氧化溝它由三條同容積的溝槽串聯(lián)組成，兩側(cè)的A、C池交替作為曝氣池和沉淀池，中間的B池一直為曝氣池，如圖20-18所示。1)整個(gè)運(yùn)行分六個(gè)運(yùn)行階段，工作周期為8h：

2)三溝式氧化溝的特點(diǎn):(3)三溝式氧化溝它由三條同容積的溝槽串聯(lián)組成，兩側(cè)的A、C池交替作為曝氣池和沉淀池，中間的B池一直為曝氣池，如圖20-18所示。圖20-18三溝式氧化溝的基本運(yùn)行方式(4)奧貝爾(Orbal)氧化溝Orbal氧化溝又稱同心圓式氧化溝(圖20-19)。1)由多個(gè)同心的橢圓形或圓形溝渠組成，污水和回流污泥進(jìn)入最外一條溝渠，從內(nèi)溝渠排出。

2)一般由三條溝渠組成，各溝所占的體積比為V外溝＝(60%～70％)V總，V中溝＝(20%～30％)V總；V內(nèi)溝＝10％V總。

3)用曝氣轉(zhuǎn)盤充氧，有效水深h=2～3.6m，水平流速v=0.3～0.9m/s，運(yùn)行時(shí)，外、中、內(nèi)溝渠應(yīng)分別為厭氧、缺氧、好氧狀態(tài)，以使DO保持較大的梯度，有利于提高充氧效率，同時(shí)也有利于去除有機(jī)物和脫氮除磷。(4)奧貝爾(Orbal)氧化溝Orbal氧化溝又稱同心圓式氧化溝(圖20-19)。圖20-19奧貝爾(Orbal)氧化溝(5)其他氧化溝如船形一體化氧化溝(圖20-20)、二次沉淀池交替運(yùn)行的氧化溝(圖20-21)等。圖20-20船形一體化氧化溝

注：槽內(nèi)流速為船式沉淀池部流速的60%(5)其他氧化溝如船形一體化氧化溝(圖20-20)、二次沉淀池交替運(yùn)行的氧化溝(圖20-21)等。圖20-21二次沉淀池交替運(yùn)行的氧化溝4.氧化溝脫氮除磷工藝傳統(tǒng)氧化溝的脫氮，主要是利用溝內(nèi)溶解氧分布的不均勻性，通過合理的設(shè)計(jì)，使溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧區(qū)和缺氧區(qū)，從而達(dá)到脫氮的目的。其最大的優(yōu)點(diǎn)是在不外加碳源的情況下在同一溝中實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和總氮的去除，因此是非常經(jīng)濟(jì)的。但在同一溝中好氧區(qū)與缺氧區(qū)各自的體積和溶解氧濃度很難準(zhǔn)確地加以控制，因此脫氮效果難以得到保證，而對(duì)除磷幾乎不起作用。另外，在傳統(tǒng)的單溝式氧化溝中，微生物在好氧—缺氧—好氧短暫的經(jīng)常性的環(huán)境變化中使硝化菌和反硝化菌群并非總是處于最佳的生長(zhǎng)代謝環(huán)境中，由此也影響單位體積構(gòu)筑物的處理能力。5.氧化溝的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)氧化溝的容積V(m3)

(2)需氧量G的計(jì)算

(3)剩余污泥量

(4)名義曝氣時(shí)間t

(5)污泥回流比R

(6)污泥負(fù)荷NS{kg(BOD5)/［kg(MLSS)·d］}工程實(shí)例－昆明第一污水處理廠昆明第一污水處理廠采用了Carrousel/BarDNP氧化溝，其主要設(shè)計(jì)指標(biāo)如表所示。設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)為：混合液濃度：4g/L;污泥負(fù)荷：0.05kgBOD5/kgMLSSd污泥產(chǎn)率：0.65kgMLSS／kgBOD5;回流污泥濃度：8g/L污泥回流比：100%;污泥齡：＞30d;流速：0.3m/s項(xiàng)目BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)進(jìn)出水153010100.5~1昆明第一污水處理廠該廠于1991年投產(chǎn)以來，大部分出水指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且磷的去除效果十分理想，出水TP能維持在0.5mg/L以下，去除率穩(wěn)定在90%左右。效果較差、且不穩(wěn)定的是TN指標(biāo)。運(yùn)行中主要存在的問題是氧化溝流速不夠，推動(dòng)力不能滿足需要，使得氧化溝中存在污泥沉淀現(xiàn)象，有時(shí)甚至比較嚴(yán)重。再則是氧化溝中供氧不足，這是造成NH4+-N硝化不好、總氮去除效果差的主要原因。工程實(shí)例－東莞市塘廈鎮(zhèn)水質(zhì)凈化廠東莞市塘廈鎮(zhèn)水質(zhì)凈化廠是我國(guó)最早應(yīng)用“除磷脫氮雙溝式氧化溝技術(shù)”的污水處理廠。設(shè)計(jì)規(guī)模為3×104m3/d，一期工程為1.5×104m3/d。該廠于1996年4月通過驗(yàn)收，穩(wěn)定運(yùn)行至今。其主要工藝流程如圖所示。東莞市塘廈鎮(zhèn)水質(zhì)凈化廠處理流程圖氧化溝技術(shù)由于具有以上的潛質(zhì)和靈活機(jī)動(dòng)性，因而越來越受到各國(guó)環(huán)保專家和環(huán)保工作者的重視，不僅在歐洲得到了相當(dāng)程度的普及，也受到了美國(guó)等國(guó)家的歡迎。美國(guó)環(huán)保局(EPA)曾對(duì)氧化溝系統(tǒng)及其它生物處理系統(tǒng)的基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了比較，其報(bào)告結(jié)論是：“氧化溝能夠通過最低限度的操作，穩(wěn)定地達(dá)到BOD5和TSS去除率的要求。同時(shí)，成本數(shù)據(jù)表明，在379m3/d~3,7850m3/d的流量范圍內(nèi)，氧化溝比其他技術(shù)更經(jīng)濟(jì)有效?！睖?及溝2硝化及反硝化交替進(jìn)行，一個(gè)周期循環(huán)時(shí)間240min。硝化階段按溶解氧的要求來控制轉(zhuǎn)刷的開啟(溶解氧設(shè)計(jì)值3mg/L)。反硝化階段雙速轉(zhuǎn)刷(慢速)以停35min、開5min的程序交替進(jìn)行。主要技術(shù)參數(shù)pH值：6.5~7.5;碳氮比值：BOD:TN＞4.8;碳磷比值：BOD:TP＞30;BOD負(fù)荷：0.05~0.15kgBOD5/kgMLSSd;污泥齡：15~20d混合液濃度：4000~5000mg/L;溶解氧：厭氧段DO0.2mg/L，缺氧段DO=0.5~0.8mg/L，好氧段 DO=2~3mg/L氧化溝設(shè)計(jì)注意點(diǎn)（1）目前通常將氧化溝設(shè)計(jì)成卡魯塞爾式或三溝式，并按推流式普通活性污泥法布置MLSS=2000~5000mg/Lts:當(dāng)僅要求降低BOD5時(shí)，為5～8天當(dāng)要求有機(jī)碳氧化和氨氮硝化時(shí)，ts為10～20d當(dāng)要求有機(jī)碳氧化和脫氮時(shí)，ts為30dY:凈污泥產(chǎn)率系數(shù)，對(duì)應(yīng)于上面不同ts則分別為0.6；0.52～0.55；0.48（2）需氧量計(jì)算應(yīng)考慮前面所述的五個(gè)部分，按前面設(shè)計(jì)公式計(jì)算出需氧量計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的需氧量供氣量曝氣設(shè)備（3）曝氣設(shè)備通常采用曝氣轉(zhuǎn)刷和垂直軸表曝機(jī)。其充氧能力由產(chǎn)品說明書提供，確定曝氣設(shè)備數(shù)量及其布置，并應(yīng)核算是否達(dá)到3～5W/m3的功率水平。（4）當(dāng)要求脫氮時(shí)，必須保證溝內(nèi)由足夠的缺氧區(qū)以進(jìn)行反硝化（5）曝氣時(shí)間t≥16h,污泥回流比＝50～100％（6）NS=0.05～0.08KgBOD5/KgMLSS.d（7）氧化溝好氧區(qū)DO＝2mg/L±，缺氧區(qū)DO≤0.5mg/L（8）三溝式氧化溝工藝由于不設(shè)二沉池和污泥回流系統(tǒng)，所以它的曝氣池容積計(jì)算與一般氧化溝不同，具體見下面的設(shè)計(jì)計(jì)算。但需氧量計(jì)算與供氣量計(jì)算與前述相同3、氧化溝的設(shè)計(jì)計(jì)算氧化溝的容積V需氧量G剩余污泥量WX(V)

曝氣時(shí)間t污泥回流比R污泥負(fù)荷率NS

返回氧化溝的容積V

式中：Q—污水平均日流量m3/sY—污泥凈增長(zhǎng)系數(shù)：（KgMLSS/KgBOD5）Lo,Le—分別為進(jìn)、出水BOD5濃度ts——污泥齡（日）：X—混合液懸浮固體濃度（MLSS）,(g/m3)

一般為2500～5000mg/L

返回需氧量G降解BOD5的需氧量：2.硝化需氧量：

3、排放剩余活性污泥Wx所造成減少的BOD5量4、反硝化過程的產(chǎn)氧量：5、排放剩余活性污泥Wx所造成減少的NH3-N式中：Q—污水設(shè)計(jì)流量m3/dWx—剩余活性污泥排放量（Kg/d）—分別為進(jìn)、出水氨氮濃度（mg/L、g/m3）△NO3—還原的NO3濃度（mg/L、g/m3）將G折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的需氧量，再來選曝氣設(shè)備

返回剩余污泥量WX(V)推導(dǎo)：∵1/ts=aNrs-b即1/θc=YNrs-Kd

式中：Q——設(shè)計(jì)污水流量m3/dLr＝(Lo-Le),去除的BOD5濃度mg/Lts——污泥齡（d）a——污泥產(chǎn)率系數(shù)：KgMLSS/KgBOD5，對(duì)于城市污水，a一般為0.5～0.65b——污泥自身氧化率（d-1）,對(duì)于城市污水，b一般為0.05～0.1d-1

返回曝氣時(shí)間tt=V/Q

返回污泥回流比RR=X/(XR-X)×100％式中：X——氧化溝混合液污泥濃度mg/LXR——二沉池底流污泥濃度mg/L返回污泥負(fù)荷率NS（KgBOD5/KgMLVSS.d）返回氧化溝設(shè)計(jì)注意點(diǎn)與三溝式氧化溝的設(shè)計(jì)氧化溝設(shè)計(jì)注意點(diǎn)三溝式氧化溝的設(shè)計(jì)返回氧化溝設(shè)計(jì)注意點(diǎn)（1）目前通常將氧化溝設(shè)計(jì)成卡魯塞爾式或三溝式，并按推流式普通活性污泥法布置MLSS=2000~5000mg/Lts:當(dāng)僅要求降低BOD5時(shí)，為5～8天當(dāng)要求有機(jī)碳氧化和氨氮硝化時(shí)，ts為10～20d當(dāng)要求有機(jī)碳氧化和脫氮時(shí)，ts為30dY:凈污泥產(chǎn)率系數(shù)，對(duì)應(yīng)于上面不同ts則分別為0.6；0.52～0.55；0.48（2）需氧量計(jì)算應(yīng)考慮前面所述的五個(gè)部分，按前面設(shè)計(jì)公式計(jì)算出需氧量計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的需氧量供氣量曝氣設(shè)備（3）曝氣設(shè)備通常采用曝氣轉(zhuǎn)刷和垂直軸表曝機(jī)。其充氧能力由產(chǎn)品說明書提供，確定曝氣設(shè)備數(shù)量及其布置，并應(yīng)核算是否達(dá)到3～5W/m3的功率水平。（4）當(dāng)要求脫氮時(shí)，必須保證溝內(nèi)由足夠的缺氧區(qū)以進(jìn)行反硝化（5）曝氣時(shí)間t≥16h,污泥回流比＝50～100％（6）NS=0.05～0.08KgBOD5/KgMLSS.d（7）氧化溝好氧區(qū)DO＝2mg/L±，缺氧區(qū)DO≤0.5mg/L（8）三溝式氧化溝工藝由于不設(shè)二沉池和污泥回流系統(tǒng)，所以它的曝氣池容積計(jì)算與一般氧化溝不同，具體見下面的設(shè)計(jì)計(jì)算。但需氧量計(jì)算與供氣量計(jì)算與前述相同返回三溝式氧化溝設(shè)計(jì)計(jì)算-1（1）氧化溝總?cè)莘e的計(jì)算a.有機(jī)碳氧化、氨氮硝化所需容積V1式中：Q——污水平均日流量Lr=Co-Ce;Co-Ce分別為進(jìn)出水BOD5濃度ts——污泥齡（d），一般為10～20dX——氧化溝MLSS濃度(g/m3)Y——污泥凈增長(zhǎng)系數(shù)KgMLSS/KgBOD5b.缺氧反硝化區(qū)容積V2反硝化區(qū)脫氮量W(KgN/d)的計(jì)算式中：Q——污水平均日流量(m3/d)——分別為進(jìn)出水中總氮濃度(KgN/d)Y——污泥凈產(chǎn)率系數(shù)Lr=Co-Ce;Co、Ce分別為進(jìn)出水BOD5濃度KgBOD5/m30.124——微生物細(xì)胞分子式C5H7NO2中N占12.4％反硝化區(qū)需要的污泥量G(Kg)

式中：W——反硝化區(qū)脫氮量(KgN/d)VDN——反硝化速率，當(dāng)水溫8℃，氧化溝中X為4000mg/L時(shí)，VDN＝0.026gNO3-_N/(gMLSS.d)0.026KgNO3-_N/(KgMLSS.d)反硝化區(qū)容積V2(m3)V2=G/X(m3)式中：X——硝化污泥濃度，一般取4(g/L)c.澄清沉淀區(qū)容積三溝式氧化溝的二條邊溝時(shí)輪換作澄清沉淀用的當(dāng)三條溝平均污泥濃度取4g/L，工作周期8h，假設(shè)在澄清沉淀過程中活性污泥無活性，由此推算出具有活性作用的污泥占總污泥量的比例，K一般取0.55比例K＝(V1+V2)/V=0.55V:總污泥所占容積V1+V2：具有活性作用的污泥所占容積d.氧化溝總?cè)莘eV(m3)V=(V1+V2)/K(m3)當(dāng)分成兩組三溝式氧化溝，則每組溝容積為V/2，取水深H＝3～3.5m，則每組平面面積為V/2.H,則每條溝的平面面積為V/2×H×3(m3)（2）需氧量O2的計(jì)算其計(jì)算方法與計(jì)算公式與前面其他氧化溝計(jì)算相同（3）供氧量RO計(jì)算與前相同為保證氧化溝五年不沉積，曝氣轉(zhuǎn)刷輸入能量為安全見，為10W/m3三溝式氧化溝設(shè)計(jì)計(jì)算-2返回A-B生物脫氮除磷工藝A—B法的工藝流程A—B工藝流程類型A—B工藝的機(jī)理A—B工藝特點(diǎn)A—B工藝的設(shè)計(jì)返回SBR工藝流程及工作過程2.SBR工藝特點(diǎn)(1)工藝簡(jiǎn)單，可省略二沉池和污泥回流設(shè)備(2)反應(yīng)推動(dòng)力大，效率高(3)沉淀效果好(4)不易發(fā)生污尼膨脹(5)通過運(yùn)行方式調(diào)節(jié)(前加缺氧，厭氧時(shí)間)可脫N除P(6)便于自動(dòng)控制(時(shí)間參數(shù))(7)適用于中小型污水處理裝置(1)工藝系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回流設(shè)備；(2)耐沖擊負(fù)荷，在一般情況下（包括工業(yè)污水處理）無需設(shè)置調(diào)節(jié)池；(3)反應(yīng)推動(dòng)力大,易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì);(4)運(yùn)行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達(dá)到脫氮除磷的效果；(5)污泥沉淀性能好,SVI值較低,能有效地防止絲狀菌膨脹;(6)該工藝的各操作階段及各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)可通過計(jì)算機(jī)加以控制，便于自控運(yùn)行，易于維護(hù)管理。序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝與連續(xù)流活性污泥工藝相比的優(yōu)點(diǎn)(1)容積利用率低；(2)水頭損失大；(3)出水不連續(xù)；(4)峰值需氧量高；(5)設(shè)備利用率低；(6)運(yùn)行控制復(fù)雜；(7)不適用于大水量。序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝的缺點(diǎn)SBR工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）污泥溶劑負(fù)荷率NV=0.5KgBOD5/（m3·d）±（2）MLSS為3000mg/L±操作周期為6～8h：進(jìn)水2h，曝氣4h，沉淀1h，排水與待機(jī)各0.5h（8h）（3）總需氧量的計(jì)算與普通活性污泥法相同，當(dāng)要求脫氮時(shí)，應(yīng)考慮硝花需氧量。（4）剩余污泥量的計(jì)算與普通活性污泥法相同。（5）反應(yīng)池排水采用伸縮式浮動(dòng)排水口，其排水口距池底應(yīng)保證沉淀污泥不會(huì)排走。（6）反應(yīng)池超高為：0.5m?；钚晕勰喾òl(fā)展方向①提高氧利用率②減少占地面積③減少運(yùn)行費(fèi)用④提高運(yùn)行管理自動(dòng)化⑤深度凈化功能（脫N除P）1.氧化溝的工作原理與特征1)氧化溝結(jié)合推流和完全混合的特點(diǎn)，有利于克服短流和提高緩沖能力，通常在氧化溝曝氣區(qū)上游安排入流，在入流點(diǎn)的再上游點(diǎn)安排出流。

2)氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度，特別適用于硝化—反硝化生物處理工藝。

3)氧化溝溝內(nèi)功率密度的不均勻配備，有利于氧的傳質(zhì)、液體混合和污泥絮凝。

4)氧化溝的整體功率密度較低，可節(jié)約能源。2.氧化溝的曝氣裝置1)橫軸曝氣裝置，可分為轉(zhuǎn)刷和轉(zhuǎn)盤兩種。

2)豎軸式表面曝氣機(jī)。

3)射流曝氣。

4)微孔曝氣。

5)其他曝氣設(shè)備，包括一些新型的曝氣推動(dòng)設(shè)備。3.常用的氧化溝形式(1)基本型采用轉(zhuǎn)刷曝氣，有效水深H水=1～1.5m，平均流速v=0.3～0.4m/s，如圖20-15所示。

(2)卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝Carrousel氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發(fā)研制的。

(3)三溝式氧化溝它由三條同容積的溝槽串聯(lián)組成，兩側(cè)的A、C池交替作為曝氣池和沉淀池，中間的B池一直為曝氣池，如圖20-18所示。

(4)奧貝爾(Orbal)氧化溝Orbal氧化溝又稱同心圓式氧化溝(圖20-19)。

(5)其他氧化溝如船形一體化氧化溝(圖20-20)、二次沉淀池交替運(yùn)行的氧化溝(圖20-21)等。20.2.1氧化溝1.氧化溝的工作原理與特征

2.氧化溝的曝氣裝置

3.常用的氧化溝形式

4.氧化溝脫氮除磷工藝

5.氧化溝的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)基本型采用轉(zhuǎn)刷曝氣，有效水深H水=1～1.5m，平均流速v=0.3～0.4m/s，如圖20-15所示。圖20-15氧化溝平面圖及工藝流程圖

a)平面圖b)工藝流程圖(2)卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝Carrousel氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發(fā)研制的。圖20-16卡魯塞爾氧化溝系統(tǒng)(一)

1—污水泵站1′—回流污泥泵站2—氧化溝3—轉(zhuǎn)刷曝氣器4—剩余污泥排放

5—處理水排放6—二次沉淀池(2)卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝Carrousel氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發(fā)研制的。圖20-17卡魯塞爾氧化溝系統(tǒng)(二)

1—來自經(jīng)過預(yù)處理的污水(或不經(jīng)預(yù)處理)2—氧化溝3—表面機(jī)械曝氣器

4—導(dǎo)向隔墻5—處理水去往二次沉淀池(3)三溝式氧化溝它由三條同容積的溝槽串聯(lián)組成，兩側(cè)的A、C池交替作為曝氣池和沉淀池，中間的B池一直為曝氣池，如圖20-18所示。1)整個(gè)運(yùn)行分六個(gè)運(yùn)行階段，工作周期為8h：

2)三溝式氧化溝的特點(diǎn):(3)三溝式氧化溝它由三條同容積的溝槽串聯(lián)組成，兩側(cè)的A、C池交替作為曝氣池和沉淀池，中間的B池一直為曝氣池，如圖20-18所示。圖20-18三溝式氧化溝的基本運(yùn)行方式(4)奧貝爾(Orbal)氧化溝Orbal氧化溝又稱同心圓式氧化溝(圖20-19)。1)由多個(gè)同心的橢圓形或圓形溝渠組成，污水和回流污泥進(jìn)入最外一條溝渠，從內(nèi)溝渠排出。

2)一般由三條溝渠組成，各溝所占的體積比為V外溝＝(60%～70％)V總，V中溝＝(20%～30％)V總；V內(nèi)溝＝10％V總。

3)用曝氣轉(zhuǎn)盤充氧，有效水深h=2～3.6m，水平流速v=0.3～0.9m/s，運(yùn)行時(shí)，外、中、內(nèi)溝渠應(yīng)分別為厭氧、缺氧、好氧狀態(tài)，以使DO保持較大的梯度，有利于提高充氧效率，同時(shí)也有利于去除有機(jī)物和脫氮除磷。(4)奧貝爾(Orbal)氧化溝Orbal氧化溝又稱同心圓式氧化溝(圖20-19)。圖20-19奧貝爾(Orbal)氧化溝(5)其他氧化溝如船形一體化氧化溝(圖20-20)、二次沉淀池交替運(yùn)行的氧化溝(圖20-21)等。圖20-20船形一體化氧化溝

注：槽內(nèi)流速為船式沉淀池部流速的60%(5)其他氧化溝如船形一體化氧化溝(圖20-20)、二次沉淀池交替運(yùn)行的氧化溝(圖20-21)等。圖20-21二次沉淀池交替運(yùn)行的氧化溝4.氧化溝脫氮除磷工藝傳統(tǒng)氧化溝的脫氮，主要是利用溝內(nèi)溶解氧分布的不均勻性，通過合理的設(shè)計(jì)，使溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧區(qū)和缺氧區(qū)，從而達(dá)到脫氮的目的。其最大的優(yōu)點(diǎn)是在不外加碳源的情況下在同一溝中實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和總氮的去除，因此是非常經(jīng)濟(jì)的。但在同一溝中好氧區(qū)與缺氧區(qū)各自的體積和溶解氧濃度很難準(zhǔn)確地加以控制，因此脫氮效果難以得到保證，而對(duì)除磷幾乎不起作用。另外，在傳統(tǒng)的單溝式氧化溝中，微生物在好氧—缺氧—好氧短暫的經(jīng)常性的環(huán)境變化中使硝化菌和反硝化菌群并非總是處于最佳的生長(zhǎng)代謝環(huán)境中，由此也影響單位體積構(gòu)筑物的處理能力。5.氧化溝的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)氧化溝的容積V(m3)

(2)需氧量G的計(jì)算

(3)剩余污泥量

(4)名義曝氣時(shí)間t

(5)污泥回流比R

(6)污泥負(fù)荷NS{kg(BOD5)/［kg(MLSS)·d］}20.2.2A—B法污水處理工藝1.A—B法工藝流程

2.A—B工藝的機(jī)理

3.A—B工藝特點(diǎn)

4.A—B法工藝設(shè)計(jì)1.A—B法工藝流程圖20-22A—B法工藝流程圖2.A—B工藝的機(jī)理1)進(jìn)入A段的污水，一般來自排水管網(wǎng)，回流污泥中含有大量的細(xì)菌和微生物群落，具有絮凝性和粘附力，污水中難沉降的懸浮物、膠體物質(zhì)被絮凝、吸附、沉淀，使A段的ηss達(dá)到60%～80%，比初次沉淀池的ηss大大提高。

2)進(jìn)入B段的水質(zhì)水量較穩(wěn)定，B段的NS較低0.15～0.30kg(BOD5)/，水力停留時(shí)間為2～3h，污泥齡θC為15～20d，DO=1～2mg/L，在B段進(jìn)一步去除有機(jī)污染物。

3)B段NS低，θC較長(zhǎng)，為硝化菌創(chuàng)造了存活繁殖的條件，因此B段可具有硝化作用。

4)如果要提高A—B工藝的ηTN、ηP，則可將B段設(shè)計(jì)成A1/O、A2/O或。3.A—B工藝特點(diǎn)1)不設(shè)初次沉淀池，A段由曝氣吸附池和中沉淀池組成，B段由曝氣池和二次沉淀池組成，A、B段有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，兩段分別有各自獨(dú)特的微生物群體，故處理效果穩(wěn)定。

2)A段污泥負(fù)荷高達(dá)2～6kg(BOD5)/［kg(MLSS)·d］，約為普通活性污泥負(fù)荷的10～20倍，水力停留時(shí)間短(約30min)，污泥齡短0.3～0.5d。

3)A段活性污泥吸附能力強(qiáng)，能吸附污水中某些重金屬、難降解有機(jī)物以及N、P等植物性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)可通過剩余污泥的排除得到去除。

4)A—B工藝對(duì)BOD5、COD和SS的去除率一般高于普通活性污泥法。

5)由于A段對(duì)有機(jī)物的高效絮凝吸附作用，使A—B工藝中通過絮凝吸附由排放剩余污泥途徑去除的BOD量大大提高，從而使A—B工藝比普通活性污泥法節(jié)省投資20%左右，降低運(yùn)行費(fèi)用15%左右。

6)A—B工藝適宜采用分步建設(shè)方案，首先建設(shè)A段，然后建設(shè)B段。

7)該工藝的主要缺點(diǎn)是產(chǎn)泥量高，有兩個(gè)污泥回流系統(tǒng)。4.A—B法工藝設(shè)計(jì)(1)如果大量工業(yè)廢水未達(dá)標(biāo)而進(jìn)入城市排水管網(wǎng)，微生物生存條件一般較差，微生物含量下降，且微生物絮凝性差，導(dǎo)致A段處理效率下降，此情況不宜采用A—B工藝。

(2)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(3)計(jì)算20.2.3序批式活性污泥法1.概述

2.SBR工藝的工作過程

3.SBR工藝的影響因素

4.SBR工藝優(yōu)點(diǎn)

5.SBR系統(tǒng)的適用范圍

6.SBR工藝設(shè)計(jì)7.設(shè)計(jì)舉例8.SBR改進(jìn)工藝1.概述序批式活性污泥法(SBR——SequencingBatchReactor)是早在1914年就由英國(guó)學(xué)者Ardern和Locket發(fā)明的水處理工藝。20世紀(jì)70年代初，美國(guó)NatreDame大學(xué)的R.Irvine教授采用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模對(duì)SBR工藝進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，