污水处理新技术第七章.docx
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污水处理新技术第七章
7、改良的活性污泥
7.1.氧化沟活性污泥法
氧化沟技术处理城市废水的效果显著，这已由中国、美国、英国、丹麦等国家对这一技术的实际使用结果所证实。
将氧化沟工艺用已工业废水的处理更进一步，推动了？
工艺的发展。
目前氧化沟工艺已用于化工废水、造纸废水、印染废水、石油化工、食品加工废水、屠宰废水、乳品废水、酿酒废水、家畜废水、甜菜制糖废水、马铃薯加工废水、脂肪提炼与加工废水、制药废水等的处理。
随着氧化沟技术的不断完善和配套设施的进步更新，这项工艺的适用范围越来越大。
过去氧化沟处理量多为3000m3/d以下，而目前处理量在10*104m3/d以上的氧化沟处理厂已比较普遍。
唐山东郊污水处理厂15*104
合肥王小郢污水处理厂15*104
西安市北石桥污水处理厂15*104
7.1.1.氧化沟的基本原理与特征
（1）氧化沟通常以延时曝气的方式运行，水力停留时间为10～24h,污泥龄为20～30d，h:
0.9～5.5m，渠内的水流速度为0.25～0.35m/s。
（2）氧化沟的技术特征
氧化沟工艺结合了推流和完全混合两种流态；
氧化沟具有明显的溶解氧梯度；
氧化沟的整体体积功率密度较低；
据国外的一些研究报告，氧化沟比常规的活性污泥法的能耗低20%～30%。
氧化沟工艺采用的处理流程十分简单；
氧化沟处理效果稳定，出水水质好；
基建费用、运行费用低。
7.1.2.氧化沟的工艺流程类型与设计
（1）氧化沟的工艺流程类型（常用的）
Carrousel型氧化沟
Carrousel型氧化沟为一多沟串联系统，……
Orbal型氧化沟
由几条同心圆或椭圆形的沟渠组成，沟渠之间采用隔墙分开，形成多条环形渠道。
每一条渠道相当于单独的反应器。
一体化氧化沟
一体化氧化沟又称为合建式氧化沟，集曝气，沉淀，泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独的二沉池。
交替式氧化沟
交替式氧化沟是SBR工艺与传统氧化沟工艺组合的结果，目前主要应用的三种交替式氧化沟是UR型、DE型和T型。
有的具有脱氮除磷功能。
其他氧化沟系统
常见的其他氧化沟系统还包括导管式氧化沟系统和射流曝气氧化沟系统。
导管式氧化沟一导管式曝气器替代
射流曝气氧化沟是以曝气设备采用射流曝气器。
……
（2）氧化沟的工艺设计
设计参数和选择
对于城市污水，氧化沟系统通常的预处理采用粗细格栅和沉砂池。
混合液在沟内的循环速度为0.25～0.35m/s，以确保混合液呈悬浮状态。
氧化沟污泥回流比R采用60%～200%（污泥回流比），设计污泥浓度为1500～5000mgMLSS/L，氧化沟中的氧转移效率为1.5～2.1kg/（kW·h）。
设计参数与进出水水质密切相关，也与是否脱N除P密切相关。
氧化沟工艺的重要设计参数及相应取值范围：
a.泥龄：
4～48d，通常的泥龄取值为10～30d。
泥龄与温度、脱氮、除磷的要求密切有关。
b.有机负荷：
氧化沟常用的设计有机负荷取值0.16～0.35BOD5kg/（m3·d）
污泥负荷：
0.05～0.12kgBOD5/（kgMLSS·d）
c.水力停留时间：
对于城市污水，采用6～30h。
氧化沟的工艺系统的设计：
水质、脱氮、除磷等因素。
7.2.A-B活性污泥法
A-B活性污泥法废水生物处理技术，即吸附生物氧化法（absorption-bio-oxidationprocess）。
在20世纪70年代由法国亚琛大学（AachenUniversity）B.Bohnke教授开发的，是80年代推广应用的废水处理新工艺、新技术。
A-B法的技术核心可追溯到原来的两段活性污泥及高负荷活性污泥法，通过吸收二者的优点，推出更合理，具有创新意义的A-B活性污泥法。
A-B法能有效地去除废水中的BOD5、COD、SS也能改进为具有脱氮除磷功能的新工艺。
与常规活性污泥法相比：
基建费用可节省20%，节省能耗15%。
A-B法由于A段的生物群落与排水管中废水的生物群落相似，故可不设置初级沉淀池，使进水中生物群落能接种至A段，故对A段十分有利且大大简化了预处理，节省了投资和成本。
A段抗冲击负荷的能力强，对进水中pH值得波动及毒物的忍受能力强。
B段可与其它工艺技术组合，除活性污泥法外，还有氧化沟、生物膜法等工艺组合，获得良好的出水水质。
A-B法不仅能应用于新处理厂的建设，还特别适宜于老废水处理厂的改造和扩建，如将老厂的初级沉淀池改造A段活性污泥法等。
7.2.1.A-B法的基本工艺流程和原理
（1）工艺流程（略）
（2）A-B法的基本原理
A段：
活性污泥对进入的废水中的污染物，如BOD5、COD、SS等，进行生物絮凝、生物吸附、吸收以及生物降解，特别对去除废水中的非溶解性有机污染物，包括悬浮的、胶体的物质起重要作用；对废水中的氮、磷也有一定的去除效果，重金属和一些难降解物质也或多或少地能被去除掉。
此阶段污泥产率高，吸附能力强。
因此，A段的实质功能为生物吸附，即以细菌生物絮凝作用为主。
活性污泥以细菌为主，世代周期短，繁殖快（20min）。
A段污泥有机负荷可达2～6kgBOD5/kgMLSS*d，为常规活性污泥法的10～20倍。
A段对BOD5的降解在40%～60%，其中26%～39%由絮凝吸附去除，14%～21%由增殖去除。
即A段去除BOD5总量的65%左右是通过生物絮凝和生物吸附去除的。
35%左右是通过增殖去除的。
（污泥龄：
0.3～0.5d，HRT：
30min，DO：
0.2～0.7mg/L）
从微生物的特性看，A段污泥中，占优势的微生物种属是原核生物，它们以细菌为代表，个小、比表面积大、代谢生长迅速、世代繁殖时间短，约20min，数量众多，为常规活性污泥法的20倍，其活性高，比常规活性污泥法高出40%～50%，专一性不强，适应性强，变异性好，变异能力强，能耐受一些毒物及pH值变化的冲击。
B段：
为生物氧化段。
活性污泥中菌胶团最少，以原生动物为主，特别是后生动物。
如钟虫、？
？
。
此类动物生长期长，能吞食、消除A段常类的有机？
耗与残渣，使出水水质改善，变为清澈。
B段的污泥有机负荷为0.15～0.30kgBOD5/kgMLSS•d，污泥龄15~20d.HRT>2h.DO：
1～2mg/L.
7.2.2A-B法的脱N除P功能
（1）是有硝化-反硝化功能的A-B法
①A-B法的A段加上A-O系统（缺氧—好氧）的B段组成了具有硝化—反硝化功能的A—B法。
②在A段后，将B段的改为设有前置反硝化过程的生物脱氮工艺
（2）A—B除磷
①A—B法中A段的除磷
由于A段中微生物的大量增殖，增加了对磷的吸收，此外，由于聚磷菌的存在，对磷进行吸收，这是溶解氧对聚磷菌的吸收具有显著影响
②将B段改成A—O系统，组成具有较强除磷功能的A-B法工艺
为了使A-B法工艺进一步除磷，需要在A段后将B段改成A-O系统。
将B段改为A—O系统后，能是污泥中含磷量显著提高，脱磷效率可高到70%～80%（常规活性污泥法仅为20%～30%）。
（3）具有同时脱氮除磷功能的A-B法
将A-B法工艺的B段设为A—A—O（厌氧—缺氧—好氧）复合的工艺，连同A段即构成具有同时脱氮除磷功能的A-B法工艺。
7.2.3国内应用特点
（1）精华，采用A—B法处理的？
？
水
中科院成都生物所采用的A—B法处理肉联屠宰场废水
上海同济大学采用的A—B法处理造纸黑液与生活污水的混合废水
东南大学对饮料业废水采用该法
上海市政院采用的A—B法处理石油化工废水
（2）应用
①山东淄博废水处理厂Q=14*10＾4m3/d工业废水占85%以上COD：
500～600BOD5：
200～225ppm
②山东泰安城市废水处理厂，该污水厂由奥地利SGP公司与中国市政华北设计院共同设计，将A段+A—A—O工艺，具有脱氮除磷功能。
③青岛市海湖河污水处理厂
④上海市彬江污水处理厂嘉定污水处理厂
7.3序批式活性污泥法
7.3.1SBR法的基本原理
SBR法的重要工艺过程分为五个操作工序，形成一次循环：
流入——进水过程反应——反应过程沉淀——沉淀过程
外排——排放过程闲置——待机过程
7.3.2SBR的生物脱氮除磷功能
（1）SBR法的生物除磷
①进水过程：
废水进入时进行搅拌：
搅拌混合，不曝气，池内呈厌氧状态，聚磷菌进行生物释磷
②曝气过程：
对混合液进行曝气，反应器呈好氧状态，微生物对含碳有机物进行好氧生物降解，同时，聚磷菌吸收磷。
③沉淀过程：
伴有排泥过程，将吸收磷的聚磷菌随污泥在释磷并以剩余污泥形式排出反应池，以确保一定的除磷效果
④排水：
将分离的上清液排出
通过以上程序，SBR的除磷效果一般可达90%以上
（2）SBR法的生物脱氮
①进水过程：
不搅拌，不曝气。
池内反硝化菌进行反硝化生物反应，进水中的含碳有机物作为电子供体，有利于反硝化菌对？
氧的需求
②曝气过程：
此时池内的DO﹥2.0mg/L（2.0～3.0）HRT﹥4h
③搅拌过程：
对混合液进行搅拌，停止曝气
④沉淀过程⑤排水过程⑥排泥过程
（3）SBR法的生物脱氮除磷
①进水：
搅拌，在厌氧条件下，聚磷菌释放磷，DO﹤0.2
②曝气：
搅拌，在好氧条件下，对聚磷菌进行好氧生物氨化反应，同时，对有机氮及氨氮进行硝化反应，聚磷菌好氧吸磷。
DO﹥2.0HRT﹥4h
③停止曝气，进行搅拌过程，主要也进行反硝化脱氮过程
④沉淀与排泥过程
⑤排水过程
7.4序批式生物反应器法的吧变型与应用
近十年来，科技界在分析传统活性污泥法与SBR法的种种优点与不足之处后，希望并致力于能开发出一些活性污泥法系统，既能结合、吸收上述两种系统的优点，又能克服它们各自不足之处，于是在？
？
的十几年间不断卡发出了一些新工艺，新方法，新系统：
？
？
ICEAS法（间歇循环延时曝气发）、CASS（循环活性污泥法）等。
改进的SBR法系统力图做到工艺流程？
？
简约、占地面积少、节能高效、工艺优化、自动调控运行操作，将活性污泥法系统发展到一个新的阶段，成为当今废水生物处理的主流工艺之一。
7.4.1ICEAS法
ICEAS法即间歇循环延时曝气法（该工艺于1980年代初于澳大利亚开发），有的名为IDEA法，即间歇排水延时曝气发，及IDA法，即间歇排水曝气塘法，亦居于此类型系统是SBR法变型的一种，该工艺还能用于生物脱氮除磷。
原水
排放
泥饼
活性污泥
ICAS法工艺流程图
由上图可见，废水经格栅后连续流入预反应池，在该池内废水中大部分可溶性有机物被溶活性污泥中的微生物所吸附，而后从中部进入主反应池，遵循“曝气、搅拌、沉淀、滗水、闲置”诸工序的安排及其时间确定的程序进行周期运行，使废水？
在好氧、缺氧、厌氧或好氧—缺氧、好氧—厌氧—缺氧等状态下运行，除碳、脱氮、除磷。
7.4.2CASS法
CASS法即周期循环活性污泥法，或CAST法，CASP法，名称不一，实质相同。
它的实质就是将可变容积的活性污泥法工艺过程与生物选择器合理有机结合的SBR工艺。
CASS工艺的前身为ICEAS工艺，都是从SBR法演变而来。
CASS与SBR法不同点在于：
①CASS法在进水阶段，不设充水过程或缺氧进水混合过程；②CASS法在进水处设置生物选择器，该器容积小，废水进入，回流活性污泥进入，成为废水污泥的接触混合区。
工艺流程：
原水前处理CASS后处理出水
{CASS：
生物选择区预反应区主反应区}
（限制性曝气阶段）（半限制性曝气）（强制曝气硝化）
应用：
北京航天城污水处理厂扬州市湾污水处理厂
河南省新蔡县某酒厂废水处理某生活小区生活污水处理
7.4.3DAT-IAT法
DAT-IAT即连续进水间歇曝气法。
是SBR法的又一新发展变型法。
是由DAT反应池与IAT反应池串联组成。
DAT反应池，连续进水，连续曝气，也可间歇曝气，但工艺需要定量；
IAT反应池：
连续进水，间歇曝气，间歇出水运行。
7.4.4改良型序批式生物反应器：
MSBR，80年代发展
改良型间歇序批式生物反应器（mofifiedsequencingbioreatormsbr）。
为SBR的一种变形工艺。
完全不需与终沉池及相应的布水回流泵站等构筑物及设备。
该工艺的主反应池由曝气格和两个交替序批反应格组成。
主曝气格、在整个运行周期中，保持连续的曝气状态运行。
两个交替序批反应格的一个在半个运行周期中仅作沉淀作用。
而另一个在半个运行周期中，用于不同功能。
如缺氧，厌氧等反运作操作；至领班各运行周期，两个相互调换其角色。
污泥沉淀格
好氧格，为反应池的主曝气格。
在完全混合状态不连续曝气，进行稳好氧生物处理。
而抗冲击负荷能力强。
缺氧格，进行生物硝化——反硝化脱氮反应；
缺氧格，进行生物降解反应。
7.4.5unitank废水处理系统
Unitank废水处理工艺为一体化活性污泥新工艺。
（奥地利）其本质上于SBR有相同之处。
Unitank系统的主要工艺流程如下图。
废水经过简单预处理——经格栅、沉淀，如有需要外营养素或调解PH值，即进入主反应池，经处理后出水外排。
该个工艺紧凑简洁，不许设初沉池、终沉池及相应的布水系统和回流系统。
空气
曝气污泥池
（加酸碱
营养素）
7.4.6氧化沟型SBR法
主要结构氧化沟接SBR法运行。
（1）D型氧化沟
池由容积相同的两沟组成，有连接管沟通。
氧化沟遵循SBR法按几个时段循序运行。
（2）T型氧化沟
这是一种丧偶是氧化沟。
其排列为二沟平行，一沟横向。
呈T形。
三沟大小相等。
7.5OCO法与BIOLAK法废水生物处理技术
7.5.1
OCO法是一种新颖的废水生物处理工艺技术，是由丹麦普拉迪克（purittk）开发研制的。
OCO工艺在80年代后期及90年代在国内外推广应用。
（1）在图示，OCO反应池的内全是圆形的中间全是半圆形的，外圈是圆形的，恰如图用字母OCO拼成，故命名为OCO法。
本法的关键是用OCO将一圆池分隔成三个区（厌、缺、好）。
然后通过搅拌器，曝气器，对其水动力学，生化反应利用计算进行调控，从而完成一系列的净化工艺，使净化水达到排放标准。
该构筑物看似简单，但操作起来颇具奥妙。
十分符合水动力学与生化反应的基本理论。
该法的又一特点是去除了初沉池，而里圈德厌氧区即是水解（酸化）池，对生物除磷起作用。
额定处理量1000~2000m3/d，服务人口约为53人口当量。
较为成功。
对于废水量巨大的大型或超大型废水处理厂有待研究。
剩余污泥处理
（2）OCO法工艺描述及特征
OCO法工艺流程如图：
污泥
废水格栅沉沙与隔油池OCO型活性污泥曝气池终沉池出水
从上图可以看出废水设格栅机沉沙——隔油池后去接进入OCO池，而后经终沉池外排。
OCO池被分成三个区。
废水经机械处理后径直进入OCO池的厌氧区（不设初沉池），而后废水进入缺氧区与好氧区。
在这些区内分别对BOD5，COD，N，P等污染物进行生物净化（降解），最后废水进入终沉池进行固液分离后外排，因而工艺流程十分简单紧凑。
OCO反应池内分成相应紧密关联的三个区，均设置有浸没式搅拌器，促使水流水平向流动，最外圈的那个区内设有空气扩散装置，对废水进行曝气充氧。
OCO池内存在三种运行状态：
①厌氧区
在该区，在厌氧运行条件下，将复杂有机物的分子分解厌氧水解（酸化）作用，降解成为简单的分子组分。
②缺氧区
在该区，在缺氧运行条件下，对废水中的硝酸盐进行反硝化作用，转化为气态氮而释出。
在缺氧区维持氧在很低水平下。
在该区内反硝化细菌在溶解氧浓度极低的环境中利用硝酸盐中的氧作为电子受体，有机碳化合物作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。
③好氧区（曝气区）
在该区内主要进行以下反应：
a.有机物的生物降解；b.氨氮的硝化。
在该区内，通过搅拌器的混合作用，使缺氧区与好氧区相互沟通（这里不利用泵的抽升进行搅拌混合），使缺氧区与好氧区产生内循环，促进两个区内的硝化与反硝反应过程，从而达到生物脱氮的目的。
7.5.2BIOLAK法工艺
BIOLAK法工艺是芬兰开发的专利技术，由芬兰Raisio工程公司代理。
在20世界90年代全世界有300多家废水处理厂使用该工艺。
50%处理生活污水，50%应用于工业废水处理厂。
该工艺书近些年来新开发的专利技术，这里只是大概介绍，了解有些技术问世，并有概略认识。
BIOLAK法顾名思义，实质上采用一池或人工湖，在其内处理废水。
在这个池（人工湖）内，安装着一种特殊悬挂索（链）的曝气系统，以延时曝气方式，按照所需要预期达到的目标进行运行操作（如厌、缺、好氧方式），故运行简便易控。
采用BIOLAK工艺技术时，废水可按下图流程进行：
BIOLAK法工艺流程图
剩余污泥
回流污泥
进水格栅沉砂池BIOLAK池澄清池出水
BIOLAK池可与澄清池建在一起，使流程更加简单。
7.6投料活性污泥法
7.6.1概述
活性污泥法是当今世界上应有最广泛的废水生物处理工艺技术，具有处理能力强，出水水质优良的优点。
多年的实践证明活性污泥也有诸多不足，除了基建费用高及能耗高的缺点外，在工艺技术上也有许多需要改进和革新之处。
1.有机负荷不够高，一般仅为1kgCOD/m3.d
2.池子大，占地面积大，基建费用较高
3.曝气池中生物量还是较低的
4.耐冲击负荷的能力（无论水质还是水量的波动）较弱
5.易出现污泥膨胀，受其影响的废水处理厂占20%—30%或更多
6.剩余污泥产量更大
7.能耗高，运行处理费用更高
8.对废水中N，P去除能力低
9.运行管理较复杂
投料活性污泥以克服传统活性污泥法的若干不足之处，希望达到目标如下：
1.使出水水质更好，包括BOD,SS,N,P的去除，活性污泥法能力更强，更全面。
2.使其运行更稳定，可靠，防止污泥膨胀或污泥上浮等的现象的出现，使运行操作更方便可行。
3.降低能耗，节省运行管理费用
4.降低污泥的产生量，改善污泥性质，
5.所谓投料活性污泥法，即在传统活性污泥法中，投加某些物质，他们不对活性污泥产生种种影响。
投加活性污泥法的关键是投加何种物料，才能强化活性污泥系统，以发挥其独特的功能，提高净化能力。
投加的物料可以归纳为以下几类：
投加多孔悬浮载体：
如聚氨酯泡沫块。
利用大量具有一定尺寸，孔隙率较大的多孔泡沫块作为生物载体；用筛网将泡沫块截留在曝气池中。
投加絮凝剂及助凝剂：
又可分为无机化学絮凝剂，合成有机高分子絮凝剂及微生物絮凝剂三种：
FeCl3,AL2（SO4）3,CaO。
近年来开发的微生物絮凝剂显示了其独特的功能，与活性污泥系统的组成，具有特殊絮凝性能的活性污泥系统。
投加各类小的固体介质：
诸如粉状活性碳（DAC）,陶粒，黏土，粉煤灰，焦炭等。
7.6.2多孔悬浮载体活性污泥法
向曝气池中数量众多的多孔泡沫块（或球），使其占曝气池体积约15%—50%，有的甚至达75%，这些多孔泡沫块为嚗气池中的微生物提供了大量栖息的表面积，在较短时间内许多微生物附着于表面及孔中，有的泡沫块生物量可达100—150mg/块。
使池内生物量很大，由于泡沫块仅占部分曝气池的体积。
故？
？
？
活性污泥法系统，由于池内总的生物量剧增，因此，改变了系统内的微生物种类、存在方式及基质的分配与传质方式，大大提高有机负荷的能力，提高了净化效果。
延长了污泥龄，完善了净化过程，使出水水质变的更好。
7.6.3投加混凝剂或助凝剂的活性污泥法工艺
向活性污泥系统中投加化学药剂（无极混凝剂或高分子合成混凝剂），均能改变活性污泥的结构、增大絮凝体的密度、改善活性污泥降解性能与脱水性能，提高二沉池固液分离条件。
缩小二沉池的体积占地面积，提高污泥处理能力，抑制污泥膨胀及上浮的不良现象。
同时，与废水中磷酸盐结合生成不溶性磷酸盐，有利于磷从废水中去除而进入污泥，并随污水外排。
近年来，国内微生物絮凝剂的开发较快，利用生物技术，采用能分泌絮凝物质的微生物，从其本身或分泌物中提取的絮凝剂，称为微生物絮凝剂。
这种新型生物絮凝剂与无机絮凝剂、有机絮凝剂及高分子絮凝剂不同，它可以生物降解，无二次污染。
迄今为止，据国内外研究发现的是有絮凝性的微生物种类有20余种，据研究红平红球菌所生成的微生物絮凝剂，对大肠杆菌，酵母、泥浆水、河水、纸浆造纸废水、膨胀污泥均具有极好的絮凝性与脱色效果。
微生物絮凝剂与其他絮凝剂一样，即能单独使用，用于废水及污泥处理，也能投入活性污泥？
？
，？
？
？
？
的处理效果。
改善污泥性能，控制污泥膨胀。
如今，微生物絮凝剂已处于开发阶段，实际应用及数据不太多。
7.6.4投加细颗粒流动载体的活性污泥工艺
像活性污泥系统投加细颗粒流动载体，具有流动性好，不堵塞，传质效果好等优点。
此类载体有粉状活性炭，砂粒，粉状碳，陶粒，细小塑料颗粒等。
投加量与污水性质，污染物浓度，系统内的生物量等有密切关系，一般占曝气池体积仅15%—30%,在30%以下为宜，BOD5容积负荷小于10KgBOD/m3,系统内MLSS保持在3000—10000mg/l或更多。
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