活性污泥改進工藝

13.0概述

13.1活性污泥的理論基礎

13.2活性污泥的性能指標及其有關參數

13.3活性污泥反應動力學及其應用13.4活性污泥法的各種演變及應用13.5曝氣及曝氣系統(tǒng)13.6活性污泥處理系統(tǒng)的過程控制與運行管理13.7活性污泥法的脫氮除磷原理及應用13.8活性污泥法的發(fā)展與新工藝

GaoJ.F. CEEE;BJUT原理及應用工藝及應用第13章活性污泥法13.7活性污泥法的脫氮除磷原理及應用§§§ § §13.7.1概述13.7.2脫氮原理與工藝技術13.7.3污水生物脫氮理論與技術的新進展

13.7.4除磷原理與工藝技術

13.7.5污水生物除磷理論與技術的新進展

GaoJ.F. CEEE;BJUT13.7.4活性污泥法的除磷原理及應用一般在好氧生物處理過程中形成的生物體，其含磷量占其干重2％～3％，通過剩余污泥的排放可以獲得10％～30％的除磷效果。生物強化除磷（EBPR：EnhancedBiologicalPhosphateRemoval）超量儲存磷（luxuryuptake）剩余污泥的含磷量達到污泥干重的3％～7％，出水中磷含量明顯下降。

GaoJ.F. CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUT除磷技術分為：化學除磷和生物除磷。1.化學除磷技術磷在污水中基本上都是以不同形式的磷酸鹽存在，根據物理特性(0.45μm微孔濾膜)可以將污水中的磷酸鹽物質分成溶解性的和顆粒性的。按化學特性則可以分成正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機磷酸鹽，分別簡稱為正磷、聚磷和有機磷。

溶解性磷酸鹽物質

正磷酸鹽聚合磷酸鹽

有機磷

GaoJ.F. CEEE;BJUT按物理性質

磷酸鹽物質按化學性質}溶解性 大部分 顆粒性顆粒性GaoJ.F.CEEE;BJUT其中正磷、聚磷均為溶解性的，大部分的有機磷是顆粒性的。聚磷可以水解為正磷，大部分溶解性有機磷也降解為正磷。實際上我們對顆粒性磷的組成沒有興趣，而對用各種方法將顆粒性的磷從水中分離更感興趣。GaoJ.F.CEEE;BJUT所有污水除磷方法都包括兩個必要的過程，首先將溶解性含磷物質轉化成不溶性顆粒形態(tài)，然后通過將顆粒固體去除而達到污水除磷的目的。能夠結合磷酸鹽實現除磷的固體包括富磷的生物固體和難溶金屬磷酸鹽化學沉淀。GaoJ.F.CEEE;BJUT化學除磷的基本原理是通過投加化學藥劑形成不溶性磷酸鹽沉淀物，然后通過固液分離將磷從污水中除去。可用于化學除磷的金屬鹽有3種，鈣鹽、鐵鹽和鋁鹽。最常用的是石灰(Ca(OH)2)、硫酸鋁(Al2(SO4)3·18H2O)、鋁酸鈉(NaAlO2)、三氯化鐵(FeCl3)、硫酸鐵(Fe2(SO4)3)、硫酸亞鐵(FeSO4)和氯化亞鐵(FeCl2)。GaoJ.F.CEEE;BJUT1）加二價鈣除磷通過投加Ca(OH)2或CaO來形成磷酸鈣類沉淀物除磷。磷酸鈣類沉淀物多種多樣：羥基磷灰石、磷酸二鈣、碳酸鈣、β－磷酸三鈣等。二價鈣除磷的主反應如下：5Ca2++7OH?+3H2PO4?→Ca5OH(PO4)3+6H2OCa2++CO32?→CaCO3GaoJ.F.CEEE;BJUT實際上必須將pH調節(jié)到較高值才能使殘留的溶解磷濃度降低到較低的水平。這個pH通常在10.5左右，這樣的條件下水中的堿度和二價鈣發(fā)生副反應。污水堿度所消耗的二價鈣通常比形成磷酸鈣類沉淀物所需的二價鈣量要大好幾個數量級。GaoJ.F.CEEE;BJUT

因此二價鈣除磷所需投加的藥劑量基本取決于污水的堿度，而不是污水的含磷量，滿足除磷要求的二價鈣投加量大致為總碳酸鈣堿度的1.5倍。

由于二價鈣除磷的pH值通常控制在10以上，過高的pH會抑制和破壞微生物的增殖和活性。因此二價鈣法不能用于協(xié)同沉淀，只能用于前置沉淀或后置沉淀除磷。2）投加三價鐵鹽和鋁鹽除磷就沉淀而言，Fe3+和Al3+的特點是一樣的。下面以Me3+表示。主反應：副反應：這兩種沉淀反應都伴隨著堿度的減少，因而導致pH值的下降。沉淀過程的本質是使大量的金屬離子以磷酸鹽的形式沉淀。雖然氫氧化物沉淀是一個缺點，但是他們在絮凝方面確實發(fā)揮了作用，膠體粒子為絮凝體吸附而去除，而這一過程中磷化合物也得到去除。

GaoJ.F. CEEE;BJUT

Me3++H2PO4?→MePO4+2H+Me3++3HCO3?→Me(OH)3+3CO2GaoJ.F.CEEE;BJUT3）投加二價鐵鹽除磷亞鐵離子Fe2+，由于它的價格低于三價鐵離子而經常用作沉淀劑。亞鐵離子有效去除磷，有兩條途徑：將亞鐵離子氧化為鐵離子，或與鈣聯合沉淀。將亞鐵離子氧化為鐵離子：在實踐中，把Fe2+加到污水生物處理廠的曝氣池中：反應過程消耗氧和酸度，因而產生堿度。與氧化有機物的需氧量相比，曝氣系統(tǒng)增加的額外負荷并不明顯。Fe2++0.25O2+H+→Fe3++0.5H2OGaoJ.F.CEEE;BJUT4）二價鐵與鈣聯合沉淀通過Fe2+和Ca2+的結合，能夠有效的沉淀磷，沉淀產生的大概是磷酸鈣鐵復合物，碳酸亞鐵為副產物。至今還沒有人能描述這種沉淀物。磷的化學沉淀過程分為4個步驟：沉淀反應、凝聚反應、絮凝作用、固液分離。沉淀和凝聚作用都很迅速，這兩個過程是同時發(fā)生的，在一個混合單元內完成。化學除磷工藝示意如下圖，其中三個池子依次為反應、絮凝、沉淀。關于混凝絮凝的理論知識在給水處理中有詳盡的描述?；瘜W除磷的工藝問題還包括：藥劑的選擇、化學藥劑的投加點、藥劑投加量、化學沉淀污泥的處理等等，此處略。

GaoJ.F. CEEE;BJUT原水混凝反應絮凝處理水剩余污泥沉淀劑沉淀回流污泥GaoJ.F.CEEE;BJUT2.生物除磷原理生物除磷的機理目前還沒有徹底研究清楚，一般認為，生物除磷過程中細菌吸收大量的磷酸鹽，磷酸鹽作為能量的貯備，在厭氧狀態(tài)下用于吸收基質，在好氧以及缺氧條件下形成磷酸鹽貯存物。這是一個循環(huán)的過程，細菌交替釋放和吸收磷酸鹽。聚磷菌PAOs(PhosphateAccumulatingOrganisms)的作用機理如下聚磷酸鹽微粒異染粒

GaoJ.F. CEEE;BJUT沉淀能量

PO43-累積的含碳物質PO43-可生物降解有機物（低分子量的可溶性有機物如乙酸）能量

厭氧反應器溶解性有機物

好氧反應器CO2＋H2O

O2GaoJ.F.CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUTC2H4O2+0.16NH4+1.2O2+0.2PO4C2H4O2+0.16NH4+0.96NO3?+0.2PO4在好氧條件下聚磷的累積可以按簡化的方式描述如下→3?+0.16C5H7NO2+1.2CO2+0.2(HPO3)(聚磷）＋0.44OH?+1.44H2O

在缺氧的條件下，根據同樣的假設，表 達式如下：→3?+0.16C5H7NO2+1.2CO2+0.2(HPO3)(聚磷）＋1.4OH?+0.96H2O+0.48N2

GaoJ.F. CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUT這里所選擇的有機物組成類似于乙酸。厭氧條件下，聚磷菌的降解可以簡示如下：生物除磷是由聚磷菌這一類特殊的微生物完成的。它們在好氧條件下,從外部環(huán)境中可以過量地,攝取超出其生理需要的磷，形成聚磷貯存在菌體內，將這些含磷量高的污泥排出系統(tǒng)，達到從污水中除磷的目的。聚磷菌中最著名的就是不動細菌。(C2H4O2)2(貯存的有機物）＋PO43?+3H+C2H4O2+(HPO3)(聚磷）+H2O→GaoJ.F.CEEE;BJUT生物除磷的環(huán)境因素1)厭氧/好氧條件的交替引入厭氧條件就加強了聚磷菌的優(yōu)勢選擇，結果是大部分的生物量由這類細菌組成。2)厭氧階段不存在硝酸鹽反硝化去除了某些本應貯存在聚磷菌細胞內的易降解有機物。結果是由于易降解的有機物數量的減少，使磷的去除也相應減少了。同時硝酸鹽影響聚磷菌的代謝，因此不再貯存聚磷酸鹽，導致除磷效果低下。GaoJ.F.CEEE;BJUT3)污泥齡生物除磷主要是通過排除剩余污泥來去除磷的，因此剩余污泥的多少會對脫磷效果產生影響，一般污泥齡短的系統(tǒng)產生的剩余污泥較多，可以取得較高的除磷效果。4)溫度與pH在5~30℃，都可以取得較好的除磷效果。除磷過程適宜pH為6～8。5)BOD5負荷一般認為，較高的BOD5負荷可取得較好的除磷效果，進行生物除磷的底限是BOD/TP=20。有機污染物的不同對除磷也會有影響，一般認為易降解的低分子有機物誘導磷釋放的能力較強，高分子難降解的有機物誘導磷釋放的能力較弱，而厭氧段磷釋放越充分，好氧段攝取量越大。

GaoJ.F.CEEE;BJUT

3.生物除磷工藝流程A：Phostrip除磷工藝：曝氣池沉淀池

Ⅰ出水沉淀池Ⅱ除磷池含磷污泥排出體系石灰污泥回流剩余污泥排放

污泥回流混合池進水

無 磷上清液GaoJ.F.CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUT該工藝于1972年開發(fā)，是將生物除磷和化學除磷相結合的—種工藝。(1)本工藝各設備單元的功能如下：1)含磷廢水進入曝氣池，同步進入曝氣池的還有由除磷池回流的脫磷但含有聚磷菌的污泥。曝氣池的功能是：使聚磷菌過量攝取磷，去除有機物(BOD或COD)，還可能出現硝化作用。2)從曝氣池流出的混合液(污泥含磷，廢水已經除磷)進入沉淀池Ⅰ，在這里進行泥水分離，含磷污泥沉淀，已除磷的上清液作為處理水而排放。GaoJ.F.CEEE;BJUT3)含磷污泥進入除磷池，除磷池應保持厭氧狀態(tài)，即DO為0，NOX－為0，含磷污泥在這里釋放磷，并投加沖洗水，使磷充分釋放，已釋放磷的污泥沉于池底，并回流曝氣池，再次用于吸收廢水中的磷。含磷上清液從上部流出進入混合池。4)含磷上清液進入混合池，同步向混合池投加石灰乳，經混合后再進行攪拌反應，使磷與石灰反應，形成磷酸鈣(Ca3(PO4)2)固體物質。GaoJ.F.CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUT5)沉淀池(Ⅱ)為混凝沉淀池，經過混凝反應形成的磷酸鈣固體物質在這里與上清液分離，已除磷的上清液回流曝氣池，而含有大量Ca3(PO4)2的污泥排出，這種含有高濃度PO43-的污泥宜于充作肥料。GaoJ.F.CEEE;BJUT(2)Phostrip除磷工藝的特點Phostrip除磷工藝已有很多應用實例，根據它們的實際運行數據，可對本工藝提出如下各項特征。1)本法是生物除磷與化學除磷相結合的工藝，除磷效果良好，處理水中含磷量一般都低于lmg/L。2)本法產生的污泥中，含磷量(率)約為2.1％～7.1％，是比較高的。污泥回流應經過除磷池。GaoJ.F.CEEE;BJUT3)石灰用量一般介于21～31.8mgCa(OH)2／m3廢水，是比較低的。4)SVI值<100，污泥易于沉淀、濃縮、脫水、污泥肥分高，絲狀菌難于增殖，污泥不膨脹。5)可以根據BOD／P比值來靈活地調節(jié)回流污泥與混凝污泥量的比例。6)本工藝流程復雜，運行管理比較復雜，投加石灰乳，運行費用也有所提高，修建費用高。7)沉淀池I的底部可能形成缺氧狀態(tài)，而產生釋放磷的現象，因此，應當及時地排泥和回流。

GaoJ.F.CEEE;BJUT

B.厭氧—好氧除磷工藝厭氧—好氧除磷工藝，又稱A／O法（即An—O法），其工藝流程如下圖所示沉淀池釋放磷厭氧進水出水含磷剩余污泥

BOD去除 、吸收磷 好氧污泥回流GaoJ.F.CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUT從圖可見，本工藝流程簡單，既不需投藥，也勿需考慮內循環(huán)，因此，建設費用及運行費用都較低，而且由于無內循環(huán)的影響，厭氧反應器能夠保持良好的厭氧(或缺氧)狀態(tài)。本工藝已有實際應用，根據實際應用情況，本工藝具有以下特征：1)在反應器內的停留時間一般從3h到6h，是比較短的。2)反應器(曝氣池)內污泥濃度一般在2700～3000mg／L之間。GaoJ.F.CEEE;BJUT3)BOD的去除率大致與一般的活性污泥系統(tǒng)相同。磷的去除率較好，處理水中磷含量一般都低于1.0mg/L，去除率大致在76％左右。4)沉淀污泥含磷率約為4％，污泥的肥效好。5)混合液的SVI值≤100，易沉淀，不膨脹。

GaoJ.F.CEEE;BJUT同時，經試驗與運行實踐還發(fā)現本工藝存在如下問題：1)除磷率難于進一步提高，因為微生物對磷的吸收，既或是過量吸收，也是有一定限度的，特別是當進水BOD值不高或廢水中含磷量高時，即P／BOD值高時，由于污泥的產量低，將更是這樣。2)在沉淀池內容易產生磷的釋放的現象，特別是當污泥在沉淀池內停留時間較長時更是如此，應注意及時排泥和回流。

GaoJ.F.CEEE;BJUT曝氣池Ⅰ原水曝氣池Ⅱ攪拌第Ⅰ厭氧池N2

4.同步脫氮除磷工藝A.Bardenpho脫氮除磷工藝本工藝是以高效同步脫氮、除磷為目的而開發(fā)的一項技術，其工藝流程示之于下圖：

內循環(huán)攪拌第Ⅱ厭氧池N2污泥回流（含磷污泥）剩余污泥沉淀池出 水GaoJ.F.CEEE;BJUT1）原廢水進入第一厭氧池，本單元的首要功能是脫氮，含硝態(tài)氮的污水通過內循環(huán)來自曝氣池Ⅰ，本單元的第二功能是污泥釋放磷，而含磷污泥來自于沉淀池回流污泥。2)經第一厭氧池處理后的混合液進入曝氣池Ⅰ，它的功能有三：首要功能是去除BOD，去除由原廢水帶入的有機污染物；其次是硝化，但由于BOD濃度還較高，因此，硝化程度較低，產生的NO2--N也較少；第三項功能則是聚磷菌對磷的吸收。按除磷機理，只有在NOx-得到有效的脫出后，才能取得良好的除磷效果，因此，在本單元內，磷吸收的效果不會太好。GaoJ.F.CEEE;BJUT3)混合液進入第二厭氧池，本單元功能與第一厭氧池相同，一是脫氮；二是釋放磷，以前者為主。4)曝氣池Ⅱ，其首要功能是吸收磷，第二項功能是進一步硝化，再其次則是進一步去除BOD。5)沉淀池，泥水分離是它的主要功能，上清液作為處理水排放，含磷污泥的一部分作為回流污泥，回流到第一厭氧池，另一部分作為剩余污泥排出系統(tǒng)。由上可得，無論哪一種反應，在系統(tǒng)中都反復進行兩次或兩次以上。各反應單元都有其首要功能，并兼行其他項功能。因此本工藝脫氮、除磷效果很好，脫氮率達90％～95％，除磷率97％。工藝復雜，反應器單元多，運行繁瑣，成本高是本工藝主要缺點。

B.A-A-O法同步脫氮除磷工藝(1)A-A-O法工藝流程A-A-O工藝，亦稱A2／O工藝，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一個字母的簡稱。按實質意義來說，本工藝應稱為厭氧—缺氧—好氧法，如下圖所示。缺氧厭氧沉淀池污泥回流進水出水剩余污泥內循環(huán)好氧硝化吸磷碳氧化反硝化釋磷有部分NO3-進入厭氧區(qū)

GaoJ.F. CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUT(2)各反應器單元功能與工藝特征1)厭氧池，原廢水進入，同步進入的還有從沉淀池排出的含磷回流污泥，本段的主要功能是釋放磷，同時部分有機物進行氨化。2)廢水經過第一厭氧池進入缺氧池，本段的首要功能是脫氮，硝態(tài)氮是通過內循環(huán)由好氧池送來的，循環(huán)的混合液量較大，一般為2Q（Q:原廢水流量)。3)混合液從缺氧池進入好氧池——曝氣池，這一反應池單元是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等項反應都在本反應器內進行。這三項反應都是重要的，混合液中含有NO3―－N，污泥中含有過剩的磷，而廢水中的BOD(或COD)則得到去除。流量為2Q的混合液從這里回流缺氧池。GaoJ.F.CEEE;BJUT4)沉淀池的功能是泥水分離，污泥的一部分回流厭氧池，上清液作為處理水排放。本工藝具有以下各項特點：1)本工藝在系統(tǒng)上可以稱為最簡單的同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時間少于其他同類工藝。2)在厭氧(缺氧)、好氧交替運行條件下，絲狀菌不能大量增殖，不易發(fā)生污泥膨脹，SVI值一般均小于100。3)污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效。GaoJ.F.CEEE;BJUT4)運行中勿需投藥，厭氧池和缺氧池只用輕緩攪拌，以不增加溶解氧為度，運行費用低。本法也存在如下各項的待解決問題。1)除磷效果難于再提高，污泥增長有一定的限度，不易提高，特別是當P／BOD值高時更是如此。2)脫氮效果也難于進一步提高，內循環(huán)量一般以2Q為限，不宜太高。3)沉淀池要保持一定濃度的溶解氧，減少停留時間，防止產生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現象出現、但溶解氧濃度也不宜過高，以防止循環(huán)混合液對缺氧反應器的干擾。缺氧厭氧污泥回流內循環(huán)1（硝化液回流） 沉淀池好氧硝化吸磷碳氧化反硝化釋磷剩余污泥

C:UCT脫氮除磷工藝（UniversityofCapetown）內循環(huán)2進水回流污泥中的NO3-，由于在缺氧池經過反硝化，使進入厭氧區(qū)的NO3-大大減少。

GaoJ.F. CEEE;BJUT

GaoJ.F.CEEE;BJUT缺氧厭氧沉淀池污泥回流內循環(huán)1（硝化液回流）好氧硝化吸磷碳氧化反硝化釋磷剩余污泥D:改良UCT工藝TheschematicofModifiedUCTprocess內循環(huán)2出水進水缺氧反硝化增加一個

缺氧池最大限度的減少了進入厭氧池的NO3-13.7.5污水生物除磷理論與技術的新進展

隨著除磷研究在微生物學領域的深化，研究者們發(fā)現在傳統(tǒng)生物脫氮除磷的活性污泥系統(tǒng)中有部分聚磷菌既能以溶解氧又能以硝酸鹽作為電子受體，在進行反硝化的同時能完成過量吸磷反應。研究表明這類反硝化聚磷菌（denitrifyingphosphorusremovingbacteria，簡稱DPB）的代謝機理和好氧聚磷菌很相似，即在缺氧段利用NO3-而非O2氧化PHB來獲得能量。反硝化除磷脫氮工藝在處理城市污水時，不僅可節(jié)省曝氣量、減少COD的消耗量，而且也可能減少剩余污泥產量。許多文獻報道該工藝很適合COD／TKN較低的城市污水處理。反硝化聚磷（DenitificationDephosphatation）工藝COD+O2→CO2+H2OCO2

E曝氣NO3-+COD→N2↑+CO2+H2O4-5kgCOD/kgN

2.2kgAl/kgPPO43-+Al3+→AlPO4↓COD生物污泥NH4++O2→NO3-+H++H2O

0.4污泥-COD/kgCOD去除0.6kgO2/kgCODE14MJ/kgCOD4.6kgO2/kgNE

EO2傳統(tǒng)除磷脫氮工藝缺陷

消耗較多的能量(COD氧化與氨氮硝化) 消耗較多的外加化學物質(外加碳源、化學藥劑等)COD+O2→CO2+H2OCH4ENO2-N2↑COD$$€€

$€

$€€$

處理水NH4++O2→NO3-+H++H2O鳥糞石(肥料)最低消耗P可持續(xù)除磷脫氮工藝新概念

技術本身能源與資源消耗最低 處理過程回收能源與資源、處理后循環(huán)使用出水CODPO43-NO3-細胞N2CODPO43-O2細胞H2ONO3-+COD→N2↑+CO2+H2O生物脫氮:生物除磷:CODO2CO2生物污泥最小量反硝化除磷

生物除磷與生物脫氮有機結合 節(jié)省COD與O2使用量，同時減少剩余污泥與CO2生成量

反硝化除磷細菌(DPB)N海創(chuàng)/黑龍江13.8活性污泥法的發(fā)展與新工藝(1)氧化溝

(3)SBR法(2)AB法

(4)MBR法活性污泥法處理系統(tǒng)還存在著某些有待解決的問題反應器—曝氣池的池體 比較龐大,占地面積大電耗高管理復雜等針對以上問題生物處理專家和技術工作者從以下方面進行了大量的研究活性污泥的反應機理降解功能運行方式工藝系統(tǒng)等

在工藝系統(tǒng)方面，開創(chuàng)了多種旨在提高充氧能力、增加混合液污泥濃度、強化活性污泥微生物的代謝功能的高效活性污泥法處理系統(tǒng)。

在凈化功能方面，改變過去以去除有機污染物為主要功能的傳統(tǒng)模式。使活性污泥處理系統(tǒng)在凈化功能和工藝系統(tǒng)方面取得了顯著的進展。(1)氧化溝

轉刷曝氣器處理水（去二沉池）氧化溝平面污水

氧化溝又稱連續(xù)循環(huán) 反應器（Continuous LoopReactor），是20

世紀50年代由荷蘭的公共衛(wèi)生研究所（TNO）開

發(fā)出來的。第一座氧化 溝于1954年開始服務，是由TNO的Pasveer博士 設計的，因此氧化溝又 稱Pasveer氧化溝。

池體狹長，池身較淺，曝氣池一般呈封閉的環(huán)狀溝渠形，污水和活性污泥的混合液在其中作不停的循環(huán)流動，水力停留時間長達10～40h。在曝氣池的溝槽中設有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉動，推動溝內液體迅速流動，取得曝氣和攪拌兩個作用。以氧化溝為生物處理單元的污水處理流程污泥泵房回流污泥

氧化溝是常規(guī)活性污泥法的一種改型和發(fā)展，是延時曝氣法的一種特殊形式。

轉刷 污水 處理水 二沉池污泥處理氧化溝的基本構造和工藝簡況

氧化溝的構造形式多樣化、運行靈活。氧化溝一般呈環(huán)形溝渠狀，平面多為橢 圓形、圓形或馬蹄形，總長可達幾十米，甚至百米以上。氧化溝可是單溝或多溝系統(tǒng)。多溝系統(tǒng)可以是一組互相連通的同心溝渠，也可以是互相平行、尺 寸相同的一組溝渠。

調節(jié)出水堰高度可改變氧化溝的水深，進而改變曝氣裝置的淹沒深度，使其充氧量適應運行的需要，并可對水的流速起一定的調節(jié)作用。

a.氧化溝的基本構造進水

單池的進水裝置比較簡單，只要伸入一根進水管即可，如雙池以上平行工作時，則應考慮均勻配水。出水出水—般采用溢流堰式，宜于采用可升降式的，以調節(jié)池內水深。采用交替工作系統(tǒng)時，溢流堰應能自動啟閉，并與進水裝置相呼應以控制溝內水流方向。酒仙橋污水處理廠b.氧化溝的工藝簡況流態(tài)特征

污水在溝內的流速為0.3～0.5m／s，當氧化溝總長為100～500m時，污水流動完成一個循環(huán)所需時間約為4～20min。如水力停留時間定為24h，則污水在整個停留時間內要作72～360次循環(huán)?？梢哉J為在氧化溝內混合液的水質是幾乎一致的，從這個意義來說，氧化溝內的流態(tài)是完全混合式的，但是又具有某些推流式的特征，如在曝氣裝置的下游，溶解氧濃度從高向低變動，甚至可能出現缺氧段。

氧化溝的這種獨特的水流狀態(tài)，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以將其區(qū)分為富氧區(qū)、缺氧區(qū)，用以進行硝化和反硝化，取得脫氮的效果。

氧化溝BOD負荷低，同活性污泥法的延時曝氣系統(tǒng)類似，對水溫、水質、水量的變動有較強的適應性；污泥齡一般可達15～30d。可以繁殖世代時間長、增殖速度慢的微生物，如硝化菌，在氧化溝內可以發(fā)生硝化反應。如設計、運行得當，氧化溝具有反硝化的效果。

工藝主要優(yōu)點氧化溝工藝流程簡單，構筑物少，運行管理方便。可省去污泥回流裝置?？煽紤]不設初沉池可考慮不單設二次沉淀池，使氧化溝與二次沉淀池合建（如交替工作氧化溝）

由于活性污泥在系統(tǒng)中的停留時間很長，排出的剩余污泥已趨于穩(wěn)定，因此一般只需進行濃縮和脫水處理，可以省去污泥消化池。工藝主要缺點

主要表現在占地及能耗方面。由于溝深的限制以及溝型方面的原因，使得氧化溝工藝的占地面積大于其它活性污泥法；另外，由于采用機械曝氣，動力效率較低，能耗也較高。主要功能是：

氧化溝的曝氣裝置

曝氣裝置是氧化溝中最主要的機械設備，它對處理效率、能耗及運行穩(wěn)定性有很大影響。

①供氧；②保證其活性污泥呈懸浮狀態(tài)，污水、空氣和污泥三 者的充分混合與接觸；③推動水流以一定的流速(不低于0.25m/s)沿池長循環(huán)流 動，這對保持氧化溝的凈化功能具有重要的意義。氧化溝采用的曝氣裝置橫軸曝氣裝置縱軸曝氣裝置

另外，還有在國外采用的自吸螺旋曝氣器、射流曝氣器和提升管式曝氣裝置。曝氣轉刷(轉刷曝氣器)、曝氣轉盤 表面機械曝氣器

常用的氧化溝系統(tǒng)卡羅塞爾(Carrousel)氧化溝

卡羅塞氧化溝（一）1-污水泵站；'-回流污泥泵站；2-氧化溝；3-轉刷曝氣器； 4-剩余污泥排放；5-處理水排放；6-二次沉淀池236145

60年代末由荷蘭DHV公司所開發(fā)，當時開發(fā)這一工藝的主要目的是尋求一種渠道更深、效率更高和機械性能更好的系統(tǒng)設備，來改善和彌補當時流行的轉刷式氧化溝的技術弱點?？_塞氧化溝系統(tǒng)是由多溝串聯氧化溝及二次沉淀池、污泥回流系統(tǒng)所組成311-進水;2-氧化溝； 4-導向隔墻；3-表面機械曝氣器；5-處理水3

2 5卡羅塞氧化溝系統(tǒng)（二）4

六廊道并采用縱軸低速表面曝氣器的卡羅塞爾氧化溝。在每組溝渠的轉彎處安裝一臺表面曝氣器，該表面曝氣器單機功率大，其水深可達5m以上。靠近曝氣器的下游為富氧區(qū)，上游為低氧區(qū)，外環(huán)還可能成為缺氧區(qū)，這樣的氧化溝能夠形成生物脫氮的環(huán)境條件。國內采用卡羅塞氧化溝廠家及其各項特性廠（站）名處理對象

3規(guī)模(m/d)形式與功能特性昆明市蘭花溝污水處理廠城市污水550006廊道用于脫氮除磷桂林市東區(qū)污水處理廠城市污水400004廊道上海市龍華肉聯廢水處理廠肉聯廢水12004廊道山西針織廠廢水處理站紡織廢水5000西安楊森制藥廠廢水處理站制藥廢水1000卡羅塞爾氧化溝系統(tǒng)在國外得到了廣泛應用。規(guī)模大小不等，從200m3／d到650000m3／d，BOD去除率達95％～99％，脫氮效果可達90％以上?？_塞爾氧化溝在我國也得到了應用，處理對象有城市污水也有有機性工業(yè)廢水，其主要應用見下表：兩溝交替工作氧化溝

進水1-沉砂池；2-曝氣轉刷；3-出水堰；4-排泥管；

5-污泥井；6-氧化溝BA交替工作氧化溝系統(tǒng)

出水交替作為曝氣池和沉淀池，勿需設污泥回流系統(tǒng)。該系統(tǒng)處理水質較好，污泥也比較穩(wěn)定。缺點是曝氣轉刷的利用率低。

交替工作氧化溝系統(tǒng)由丹麥Kruger公司所開發(fā)，有二溝（分

為V-R型、D型）和三溝兩種交替 工作氧化溝系統(tǒng)。

D型氧化溝（如右圖）由容積相同的A、B兩池組成，串聯運行，三溝交替工作氧化溝

進水1-沉砂池；2-曝氣轉刷；

3-出水溢流堰；4-排泥井；

5-污泥井；

出水三池交替工作氧化溝（如右圖），應用較廣。兩側的A、C兩池交替地作為曝氣池和沉淀池。中間池B則一直為曝氣池，原污水交替地進入A池或C池，處理水則相應地從作為沉淀池的C池和A池流出。經過適當運行，三池交替氧化溝不但能夠去除BOD，還能完成脫氮和除磷的目的。這種系統(tǒng)勿需污泥回流系統(tǒng)，但其設備利用率也較低。

交替工作的氧化溝系統(tǒng)必須安裝自動控制系統(tǒng)，以控制進、出水的方向，溢流堰的啟閉以及曝氣轉刷的開動與停止。上述各工作階段的時間，則根據水質情況確定。邯鄲市利用丹麥政府貸款，在我國首次引進三溝式氧化溝技術，于1990年建成規(guī)模為6.6萬m3/d的污水處理廠。奧貝爾(Orbal)型氧化溝系統(tǒng)

污水進口中央島二沉池污泥回流

混合液奧貝爾型氧化溝

奧貝爾氧化溝技術最初由南非國家水研究所開發(fā)研制成功，其最主要特點是采用同心圓式的多溝串聯系統(tǒng)，見右圖。污水和回流污泥首先進入最外環(huán)的溝渠，后依次進入下一層溝渠，最后由位于中心的溝渠流出進入二次沉淀池。這種氧化溝系統(tǒng)多采用三層溝渠。外溝的容積最大，約為總容積的60％～70％，主要的生物氧化和脫氮過程在此完成；中溝為20％～30％，內溝則僅占10％左右。在運行時，外、中、內三層溝渠內混合液的溶解氧保持較大的梯度，如分別為0、1及2mg/L，即所謂三溝DO的0-1-2梯度分布。這樣做的目的：外溝道溶解氧濃度接近0，氧的傳遞效率高，既可節(jié)約供氧的能耗，也可為反硝化創(chuàng)造條件。外溝道厭氧條件下，微生物可進行磷的釋放，以便它們在好氧環(huán)境下吸收污水中的磷，達到除磷效果。曝氣設備均采用曝氣轉盤。由于曝氣盤上有大量的楔形突出物，增加了推進混合和充氧效率，水深可達3.5～4.5m。圓形或橢圓形的平面形狀，比長渠道的氧化溝更能利用水流慣性，可節(jié)省推動水流的能耗。相對而言，多渠串聯池中的混合液流態(tài)更傾向于推流式，出水水質好。

奧貝爾型氧化溝系統(tǒng)在我國得到廣泛應用，是采用較多的氧化溝溝型，如山東、山西、河北、浙江、北京、遼寧等地均有污水處理水廠采用這種工藝。奧貝爾(Orbal)氧化溝系統(tǒng)的特點：(2)AB法吸附—生物降解(Adsorption—Biodegration)工藝，簡稱AB法污水處理工藝。這項污水生物處理技術是由德國亞?。ˋachen）工業(yè)大學衛(wèi)生工程學的BothoBohnke（布·伯恩凱）教授為解決傳統(tǒng)的二級生物處理系統(tǒng)，即“預處理—初沉池—曝氣池—二沉池”存在的去除難降解有機物和脫氮除磷效率低及投資運行費用高等問題，開發(fā)的新型污水生物處理工藝。B段回流進水格柵沉砂池曝氣池曝氣池中沉池A段回A段B段二沉池出水

A段與B段各自擁有獨立的污泥回流系統(tǒng)，兩段完全分開，每段能夠培育出適于本段污水水質的微生物種群。

流污泥

污水經過沉砂池進入A段系統(tǒng)，在A段曝氣池中短時間停留（30～60min）,進入中間沉淀池，進行泥水分離。剩余污泥

污泥剩余污泥

污水在B段曝氣池停留時間較長，一般為2～4h，完成微生物對污水中有機物的生物降解作用。

以高負荷運行

A段以高負荷或超高負荷運行（污泥負荷＞2.0kgBOD5/kgMLSS·d），對不同進水水質，可選擇以好氧或缺氧方式運行。A段負荷高，為增殖速度快的微生物種群提供了良好的環(huán)境條件，能夠成活的微生物種群是抗沖擊負荷能力強的原核細菌，而原生動物和后生動物則不能存活。

微生物選擇器

A段連續(xù)不斷地從排水系統(tǒng)中接受污水，同時也接種在排水系統(tǒng)中存活的微生物種群。對此，偌大的排水系統(tǒng)起到“微生物選擇器”和中間反應器的作用。在這里不斷地產生微生物種群的適應、淘汰、優(yōu)選、增殖等過程，從而能夠培育、馴化、誘導出與原污水適應的微生物種群。由于本工藝不設初沉池，使A段能夠充分利用經排水系統(tǒng)優(yōu)選的微生物種群，形成一個開放性的生物動力學系統(tǒng)。

A段工藝主要特點A段污泥產率高，并有一定的吸附能力，對有機物的去除，主要依靠生物污泥的吸附作用。這樣，某些重金屬和難降解有機物質以及氮、磷等植物性營養(yǎng)物質，都能夠通過A段而得到一定的去除，大大地減輕了B段的負荷。A段對BOD的去除率大致介于30％～60％之間。由于A段對有機物質的去除，主要是以物理化學作用為主導的吸附功能，因此，其對負荷、溫度、pH值以及毒性等作用具有一定的適應能力。A段有一定的吸附能力

B段接受A段的處理水，以低負荷運行（污泥負荷一般為0.1～0.3kgBOD5/kgMLSS·d），出水水質較好。去除有機物是B段的主要凈化功能。B段的污泥齡較長，氮在A段得到了部分的去除，BOD/N比值有所降低，因此，B段具有產生硝化反應的條件，有時也可將B段設計成A/O工藝。B段承受的負荷為總負荷的40％一70％，較傳統(tǒng)活性污泥法處理系統(tǒng)，曝氣池的容積可減少40％左右。B段工藝主要設計運行參數A段

B段

BOD污泥負荷Ns=2～6kgBOD／(kgMLSS.d)，為傳 統(tǒng)活性污泥法處理系統(tǒng)的10～20倍；污泥齡

θc=0.3～0.5d；水力停留時間HRT=30min；溶解 氧濃度DO=0.2～0.7mg／L。

BOD污泥負荷Ns=0.15～0.3kgBOD／(kgMLSS.d)；污泥齡θc=15～20d；水力停留時間HRT=2～3h；溶解氧濃度DO=1～2mg／L。(3)SBR法間歇式活性污泥法又稱做序列間歇式〔或序批式〕活性污泥法（SequencingBatchReactor，簡稱SBR法），其運行工況是以間歇操作為主要特征的。所謂序列間歇式有兩種含義：

一、是運行操作在空間上是按序排列的、間歇的。間歇反應器至少為兩個池或多個池，污水連續(xù)按序列進入每個反應器，它們運行時的相對關系是有次序的，也是間歇的

二、是對于每一個SBR來，運行操作在時問上也是按次序排列的間歇的，一般可按運行次序分為進水、反應、沉淀、排水和閑置階段。SBR工藝的基本流程進水階段

(Fill)反應階段

(React)沉淀階段

(Stettle)排水階段

(Draw)閑置階段

(I