化工职称论文发表浅析二级生化处理方案

　　摘 要：活性污泥有多种处理工艺，城市二级污水处理厂常用的工艺方法有：普通曝气法，A-B法(二段曝气法)，A/O除磷工艺，A/O除氮工艺，A2/O除磷脱氮工艺，氧化沟工艺，SBR工艺等等。本文主要论述了CASS工艺与氧化沟工艺两种方案的区别及优缺点。

　　关键词：CASS工艺,氧化沟工艺,DO

　　前言

　　生物除磷脱氮工艺的类型和实施方式多种多样，各具特点，其适用范围和应用的边界条件也存在差异，根据本污水处理厂进水水质特点和出水水质要求，从诸多的污水处理工艺 中筛选出同样具有生物脱氮除磷功能的奥尔贝(orbal)氧化沟工艺及SBR的改良型(CASS)工艺为本工程的备选方案，进行技术经济比较，从中确定推荐方案。

　　方案一污水处理主体为奥贝尔氧化沟工艺

　　奥贝尔(Orbal)氧化沟是众多类型氧化沟中的一种。根据进水方式和流量的变化奥贝尔氧化沟可有若干种运行模式———常规活性泥法、接触稳定法、阶段曝气、延时曝气。其主要技术特点如下：

　　1)沟道设计具有三个相同(或不相同)断面的同心沟道，三沟的容积分配为：外沟(第一沟)约占总容池的50%~55%，中沟(第二沟)约占总池容的30%~35%，内沟(第三沟)约占总池容的10%~20%。根据不同的处理目标，通过调整标准供氧量与各沟容积的百分比数，使系统的去除能力得到提高。

　　2)曝气设备是氧化沟的主要装置与关键设备，它起着供氧、混合、推动水流做循环流动和防止活性污泥沉淀等作用。其性能的好坏和效率的高低，直接影响氧化沟的处理效果、动力消耗、建设投资和运转费用。奥贝尔氧化沟的曝气设备采用转碟(亦称曝气转盘)。与同类曝气设备相比，曝气转碟具有工作水深大、充氧能力大、充氧效率高、混合能力强以及结构简单、组装灵活、使用寿命长、安装维护方便等特点，特别适用于大、中型氧化沟污水处理工程。

　　曝气转碟一般由耐腐蚀的塑料或玻璃钢制成，现基本为定型产品。转碟速度可调节，变化范围为40~60rpm，标准转速为43~49~55rpm。转碟浸没深度可在230~530mm范围内变动，变动依靠出水堰调节。

　　曝气转碟的充气能力可通过下面四种方式来调节：

　　a)通过调节出水堰的高低来改变转碟的浸没深度。

　　b)改变转碟电机的转速(通常采用两极变速)。

　　c)增或减转碟的片数。

　　d)改变转碟的旋转方向。

　　3)奥贝尔氧化沟的一个显著特点是三个沟的DO呈0~1~2的梯度分布。典型的设计是将碳源氧化、反硝化及部分消化设定在第一沟(外沟)内进行，控制第一沟的DO在0~0.5mg/L内。第二沟(中沟)的DO控制在0.5~1.5mg/L，可进一步去除剩余的BOD或继续完成硝化。第三沟(内沟)的DO为2~2.5mg/L，以保证出水中有足够的溶解氧带入二沉池。这种特有的DO分布使能耗比单沟系统下降20%~30%。

　　理论上，每氧化1g氨氮需4.57g氧，而每还原1gNO3可提供2.86g氧。若外沟反硝化率为80%，则有50%硝化所需的氧被收回，这就减少了供氧量，降低了供氧耗能。

　　另外，传统曝气池中DO均控制在2mg/L以上，主要目的是为了防止二沉池内发生反硝化造成污泥上浮，影响出水水质，但这样却造成了能量的浪费。奥贝尔氧化沟特有的DO梯度分布很好的解决了这一矛盾。占近一半总容池的外沟DO接近于零，不仅节省了能耗还提高了氧传递速率;内沟的DO维持2mg/L可保证有足够的氧带入二沉池。

　　不管怎样，这种0~1~2的DO设计将意味着大大降低动力费用。正在运行中的奥贝尔氧化沟污水处理厂均证明了这一点。

　　4)众多污水处理厂的运行结果显示，奥贝尔氧化沟工艺有很强的抗高浓度废水冲击负荷能力，这是奥贝尔氧化沟的特殊性能所带来的。奥贝尔氧化沟一般为底负荷设计，且沟内能维持较高的污泥浓度(MLSS通常为4000~6000mg/L)，一时冲击负荷不足以对微生物产生抑制作用。另外，奥贝尔氧化沟沟内的循环流量很大，为进水流量的几十倍甚至上百倍，在流态上每个沟道都具有完全混合的特征。高浓度废水进入后迅速被稀释混合。对系统不会产生很大影响。

　　奥贝尔型氧化沟的工艺优势如下：

　　(1)工艺流程简单;处理构筑物少，出水水质很好，具有很好的除磷脱氮效果。

　　(2)污泥不易发生污泥膨胀，管理简便。

　　(3)具有完全混合式和推流式曝气池的双重优势，能承受水量、水质变化较大的冲击负荷处理效果稳定。

　　(4)多采用延时曝气，因而污泥产量少，污泥可趋于相对好氧稳定，从而省去了污泥厌氧消化系统处理构筑物，只须污泥机械浓缩、脱水即可。

　　(5)运行、管理经验成熟。

　　(6)曝气系统为转碟曝气，且转碟浸没在水中、转碟布置分散，故对厂区噪音影响小。

　　奥贝尔氧化沟工艺有以下2个缺点：

　　①曝气充氧效率较鼓风微孔曝气低，装机功率较大，电耗较高，运行费用增大。

　　②氧化沟工艺水深一般在3.2m~4.2m之间，占地较大，耗能较高。

　　方案二污水处理工艺主体为SBR-CASS工艺

　　CASS工艺是典型SBR工艺的一种改进型。它是一种连续进水、周期出水、定时曝气的氧活性污泥工艺。将均衡、初沉、曝气、生物除磷脱氮、二沉等过程在一个CASS工艺反应池中交替进行。

　　CASS工艺的主要原理是：将SBR反应池沿长度方向分为两个部分，前部为预反应区，后部为预主反应区。预反应区设置在反应器的进水处，是一容积较小的污水污泥接触区。进入反应器的污水和从主反应区内回流的活性污泥(回流量约为日平均流量的20%)在此相互混合接触。在预反应区内，通过主反应区污泥的回流并与进水混合，不仅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而且加速对溶解性底物的去除并对难降解有机物起到良好的水解作用，同时可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放。预反应区还有效的抑制丝状菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统稳定性。根据进水水质不同，调解预反应区厌氧或兼氧状态，从而解决二级生化处理中的主要矛盾。其技术特点如下：

　　1)当污水流入预反应区，使活性污泥在高负荷条件下强化了生物吸附作用，并促进了微生物的增殖，有效地抑制了丝状菌的繁殖。整个反应池内微生物一直可保持较高浓度，低水时位其MLSS长控制在4—5g/l左右，低食料比使处理过程较为稳定彻底。

　　池内污水的流速为0.03~0.05米/分。即使有一小部分水在滗水阶段后期进入主反映池，也因经过污泥沉降层的阻挡而改变了运动的方向，不会形成短路。

　　系统通过控制合适的曝气、停气，为硝化细菌和反硝化细菌创造了适宜的反硝化脱氮条件。此外还利用污泥在厌氧和好氧不同环境中吸收和储藏磷的能力不同而达到脱磷的目的。

　　2)CASS反应池可以通过调节周期来适应进水量和水质的变化。已有的运行资料表明，在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值2—3倍时，处理效果仍然令人满意。

　　3)CASS池运行可分为三个步骤，暴气，沉淀，排水。其循环操作过程为：曝气2h→沉淀1h→滗水1h。

　　a) 曝气阶段，由曝气系统向反应池内供氧，此时有机物经微生物作用被生物氧化，同时污水中的氨氮经微生物硝化作用，被氧化生成为硝基氮，聚磷菌在好氧状态下完成磷的吸收过程。

　　b)沉淀阶段，此时停止向反应池内供氧，微生物继续利用水中的溶解氧进行生化反应。液相主题逐渐由好氧状态向缺氧状态转变，活性污泥在静止状态下，向下沉降，上层变清。

　　c)滗水阶段，在污泥沉淀到一定深度后，滗水器系统开始工作，排出反应池内上层处理水，此时液相主题逐渐过渡到厌氧状态，聚磷菌在好氧状态下完成磷的吸收过程。在滗水过程中，由于污泥沉降于池底，浓度较大，可根据需要启动污泥泵将剩余污泥排至污泥池中，以保持反应器内一定的活性污泥浓度。滗水结束后，又进入下一个新的周期，开始曝气，周而复始，完成对污水的处理。

　　SBR—CASS的工艺优势如下：

　　1)工艺成熟，流程简单，运行稳定。

　　2)可省去初次沉淀池;不设二沉池、回流污泥设备，与标准活性污泥比较，减少了构筑物及管道，其投资和占地面积大大减少。

　　3)CASS技术是一种改进的延时曝气系统，运行时，曝气时间短，氧利用率高，故其能耗较低。

　　SBR—CASS工艺有以下2个缺点：

　　(1)由于一个池子交替曝气工作，池中曝气设备利用率低，曝气设备闲置率高，维修量大。

　　(2)在沉淀阶段依然进水，对污泥有一定扰动，沉淀效果略差。