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二段生物接触氧化法处理城市污水评析

摘要:介绍了二段生物接触氧化法的构成、特点、运行情况、脱氮除磷效果及生物填料的选择,并进行了技术经济分析,最后总结了该工艺在城市污水处理厂中的应用情况。

关键词:城市污水 二段生物接触氧化 脱氮除磷

1工艺概述

二段法(略称二段法)将传统的池分为二段:第一段充分利用微生物处于对数增长期的吸附特性,以低能耗、高负荷、快速的生物吸附和合成为主,能够去除污水中70%~80%的有机物,称为吸附合成期;第二段在低负荷下利用微生物的氧化分解作用,对污水中残留的有机物进行氧化分解,以进一步改善出水水质,称为氧化分解阶段。由于进行了分段,可充分发挥同类微生物种群间的协同作用,克服不同微生物种群间的拮抗作用,故处理效率大大提高。
二段法采用的是四池联壁式组合结构,这样既节省了占地和土建费用,又能方便操作管理和运行维护,并能减少水头损失,使厂区总体布局合理、工艺流程简洁流畅。
二段法在第二段接触氧化池前后各设一座接触沉淀池,能够截留污水中的悬浮物质,并能将一段和二段完全分开,使其各自成为独立系统以充分发挥各自的效能。典型的二段法工艺流程及生化组合池水力剖面图见图1。

污水自初沉池经导流墙进入一段接触氧化池底部,在此处经充氧后自下而上流经填料层,并经顶部集水系统收集后,通过一沉池的导流墙进入一沉池,然后自下而上经砂滤层接触沉淀后进入顶部集水系统,再由导流墙导入二段接触氧化池、二沉池,最后出水进入消毒池。 2工艺特点①无污泥回流
二段法氧化池的填料上栖息着大量的高活性微生物,它们能够高效快速地吸附合成和氧化分解污水中的有机物。由于填料上老化的生物膜会不断脱落,从而使填料上附着的生物膜能较长时间地保持高活性,所以不需污泥回流。又由于生化组合池设有二次接触沉淀池,它能够高效截留和分离污水中的悬浮物质,故也无需再设二沉池[1、2]
②污泥产量低、无污泥膨胀、运行稳定
与活性污泥法和氧化沟工艺相比,二段法虽然容积负荷高,但污泥产量较低,主要是因为:a.氧化池内的微生物链比较完整和稳定;b.微生物内源呼吸进行得较充分,合成物质被进一步氧化[3];c.生物填料内部存在缺氧和厌氧区,能部分分解、转化有机物。
在活性污泥法中容易产生膨胀的菌种(如丝状菌)在二段法中不仅不产生膨胀,而且能充分发挥其分解、氧化能力强的特点,但其沉降性能差,在池中易随水流出[3]
由于二段法的第一段以生物吸附合成为主,且生物负荷和活性很高,对第二段起到了缓冲和保护作用,因此在BOD5、毒物、pH值冲击下生物膜受到的影响较小,而且恢复很快、出水水质好、运行稳定。
③水力停留时间短,具有脱氮功能
二段法的生化组合池总停留时间一般控制在1.0~1.5h,比活性污泥法(4~8h)和氧化沟工艺(15~20h)的要短得多;二段法还具有去除NH3-N的功能,对于一般的城市污水其去除率能达到50%~80%。
④工艺流程简洁、设备少、工程投资低由于二段法没有污泥回流,也就不需设污泥回流泵房;又由于生化组合池除阀门外没有其他设备,所以整个二段法工艺流程简洁、设备少、工程投资低。 3生物填料填料的选择是二段法的技术关键,填料质量的优劣直接影响着处理效能。笔者单位自行研制开发的两种质优价廉、分别适用于不同污水处理厂的生物填料的性能参数见表1。

表1生物填料性能参数
项目 比表面积(m2/m3) 空隙率 密度(g/cm3) 堆积密度(g/cm3) 抗压强度(Pa) 磨损率(%) 使用年限(a) 单价(元/m3)
矿渣Ⅲ型 200~300 0.3~0.5 1.3~1.5 0.6~0.8 >49 <3 8~10 150~200
聚丙烯弹性填料 150~200 0.8~0.9 0.65 0.2~0.3 >19.6 <1 15~20 200~300

4脱氮除磷效果二段法对NH3-N的去除率与进水NH3-N的浓度、水力停留时间及气水比的关系见表2。

表2两段法对NH3-N的去除效果
进水NH3-N(mg/L) 水力停留时间(h) 气水比 去除率(%)
>100 1.5 5∶1 10
50~100 1.0 5∶1 35~50
30~50 1.0 5∶1 45~60
15~30 1.5 5∶1 50~70
5~15 1.5 3∶1 60~80
<5 1.5 3∶1 75~95

二段法的除磷效果不太明显,虽然生物填料上附着的生物膜内部有一定的缺氧、厌氧区,但由于这些区域太小,不足以构成生物除磷的必备条件,所以污水中的磷主要由生物合成而得到部分去除,故其去除率很低。