1、第三章城市污水處理典型工藝流程第一節傳統活性污泥工藝一、工藝原理向生活污水中不斷地注入空氣，維持水中有足夠的溶解氧，經過一段時間后，污水即生成一種絮凝體。這種絮凝體是由大量繁殖的微生物構成的，易于沉淀分離，使污水得到澄清，這就是“活性污泥”。活性污泥法就是以懸浮生長在水中的活性污泥為主題，在微生物生長有利的環境條件下和污水充分接觸，使污水凈化的一種方法。它的主要構筑物是曝氣池和二次沉淀池。活性污泥法關鍵在于要使曝氣池保持高的反應速率，讓曝氣池中的活性污泥處于良好的狀態，同時要使曝氣池內保持足夠高的活性污泥微生物濃度。為此，沉淀后的活性污泥又回流至曝氣池前端，使之與進入曝氣池的廢水混合后充分接觸

2、，以重復吸附、氧化分解廢水中的有機物。在正常的連續生產（連續進水）條件下，活性污泥中微生物不斷利用廢水中的有機物進行新陳代謝，由于合成作用的結果，活性污泥大量增殖，曝氣池中活性污泥的量愈積愈多，當超過一定的濃度時，應適當排放一部分，這部分被排出的活性污泥稱作剩余污泥。活性污泥通常為黃褐色（有時呈鐵紅色）絮絨狀顆粒，也稱為“菌膠團”或“生物絮凝體”其直徑一般為。含水率一般為，密度因含水率不同而異，一般為，活性污泥具有較大的比表面積，一般為。活性污泥由有機物及無機物兩部分組成，組成比例因污泥性質不同而異。例如，城市污水處理系統中的活性污泥，其有機成分占，無機成分占。活性污泥中有機物成分主要由生長在

3、活性污泥中的各種微生物組成，這些微生物群體構成了一個相對穩定的生態系統和食物鏈，其中以各種細菌及原生動物為主，也存在著真菌、放線菌、酵母菌以及輪蟲等后生動物。在活性污泥中，細菌含量一般在個之間，原生動物為個左右，而原生動物中則以纖毛蟲為主，因此可以用其作為指示生物，通過鏡檢法判斷活性污泥的活性。通常當活性污泥中有固著型纖毛蟲，如鐘蟲、等枝蟲、蓋纖蟲、獨縮蟲、聚縮蟲等出現，且數量較多時，說明活性污泥經培養馴化后較為成熟而且活性較好。反之，如果在正常運行的曝氣池中發現活性污泥中固著型纖毛蟲減少，而游泳纖毛蟲突然增多，說明活性污泥活性差，處理效果將變差。二、工藝流程傳統活性污泥法工藝系統主要是由曝氣

4、池、曝氣系統、二次沉淀以及回流系統和污泥消化系統組成，如圖所示。化系統組成，如圖所示。污水潼稈污泥流程消化氣消化氣利用1/污祖濃縮池污泥消化池三級處理二次蘇池消津投氯圖傳統活性污泥工藝流程污渥利用曝氣池曝氣池是由微生物組成的活性污泥與污水中的有機污染物質充分混合接觸，并進而將其吸收并分解的場所，它是活性污泥工藝的核心。曝氣池有推流式和完全混合式兩種類型。推流式是在長方形的池內，污水和回流污泥從一端流入，水平推進，經另一端流出。而完全混合式是污水和回流污泥一起進入曝氣池就立即與池內其他混合液均勻混合。推流式的特點是池子大小不受限制，不易發生短流，出水質量較高。而完全混合式的特點是池子受池型和曝氣

5、手段的限制，池容不能太大，當攪拌混合效果不佳時易產生短流，但它對入流水質的適應能力較強。由于以上特點，城市污水處理一般采用推流式，而完全混合式則廣泛應用于工業廢水處理。曝氣系統曝氣系統的作用是向曝氣池供給微生物增長及分解有機物所必需的氧氣，并起混合攪拌作用，使活性污泥與有機污染物質充分接觸。曝氣系統總體上可分為鼓風曝氣和機械曝氣兩大類。鼓風曝氣是將壓縮空氣通過管道送入曝氣池的擴散設備，以氣泡形式分散進入混合液，使氣泡中的氧迅速擴散轉移到混合液中，供給活性污泥中的微生物。鼓風曝氣系統主要由空氣凈化系統、鼓風機、管路系統和空氣擴散器組成。城市污水處理廠采用的鼓風機有多種，如羅茨鼓風機和離心鼓風機。

6、國產羅茨風機單機風量小，適用于中小型污水處理廠。離心風機噪聲小、效率高，適用于大型污水廠。空氣擴散器也有很多種，按材質分有陶瓷擴散器、橡膠擴散器和塑料擴散器。按擴散器形狀分有鐘罩型擴散器、長條板型擴散器和圓管式（或筒套式）擴散器，另外還有固定雙螺旋、雙環傘形以及射流曝氣器等特殊形式。擴散器在曝氣池內的布置形式也有很多種，如池底滿布形式、旋轉流形式、半水深布置形式等。風管按氣量和風速選擇管徑，干管、支管風速，豎管及小支管。空氣管線上設空氣計量和調節裝置，以便控制曝氣量。機械曝氣則是利用裝設在曝氣池內的葉輪轉動，劇烈地攪動水面，使水循環流動，不斷更新液面并產生強烈的水躍，從而使空氣中的氧與水滴或水

7、躍的界面充分接觸，轉入到混合液中。因此，機械曝氣也稱作表面曝氣，簡稱表曝。機械曝氣分為豎軸表曝和臥軸表曝兩種形式，豎軸表曝機多用于完全混合式的曝氣池，轉速一般為，并可有兩級或三級的速度調節。臥軸表曝機一般用于氧化溝工藝，稱為曝氣轉盤（刷）。.二次沉淀池二次沉淀池的作用是使活性污泥與處理完的污水分離，并使污泥得到一定程度的濃縮。二次沉淀池內的沉淀形式較復雜，沉淀初期為絮凝沉淀，中期為成層沉淀，而后期則為壓縮沉淀，即污泥濃縮。二沉池的結構形式同初沉池一樣，分為平流沉淀池、豎流沉淀池和輻流沉淀池。國內現有城市污水處理廠二沉池絕大多數都采用輻流式。有些中小處理廠也采用平流式，豎流式二沉池尚不多見。平流

8、式二沉池的構造及布置形式與平流初沉池基本一樣，只是工藝參數不同。平流初沉池的水平沖刷流速為，而二沉池的水平沖刷流速為，當水平流速大于或吸泥機的刮板行走速度大于時，下沉的污泥將受擾動而重新浮起。除工藝參數不同以外，輻流式二沉池與輻流式初沉池構造形式也基本相似。二沉池的排泥方式與初沉池差別較大。初沉池一般都是先用刮泥機將污泥將污泥刮至泥斗，再將其間歇或連續排除。而二沉池一般直接用吸泥機將污泥連續排除。這主要是因為活性污泥易厭氧上浮，應及時盡快地從二沉池中分離出來。另外，曝氣池本身也要求連續不斷地補充回流污泥。平流二沉池一般采用桁車式吸泥機，輻流式二沉池一般采用回轉式吸泥機。常用的排泥方式有靜壓排泥

9、、氣提排泥、虹吸排泥或直接泵吸。.回流污泥系統回流污泥系統把二沉池中沉淀下來的絕大部分活性污泥再回流到曝氣池，以保證曝氣池有足夠的微生物濃度。回流污泥系統包括回流污泥泵和回流污泥管道或渠道。回流污泥泵的形式有多種，包括離心泵、潛水泵和螺旋泵。螺旋泵的優點是轉速低，不易打碎活性污泥絮體，但效率較低。回流污泥泵的選擇應充分考慮大流量、低揚程的特點，同時轉速不能太快，以免破壞絮體。回流污泥渠道上一般應設置回流量的計量及調節裝置，以準確控制及調節污泥回流量。.剩余污泥排放系統隨著有機污染物質被分解，曝氣池每天都凈增一部分活性污泥，這部分活性污泥稱為剩余活性污泥，應通過剩余污泥排放系統排出。污水處理廠用

10、泵排放剩余污泥，也可直接用閥門排放。可以從回流污泥中排放剩余污泥，也可以從曝氣池直接排放。從曝氣池直接排放可減輕二沉池的部分負荷，但增大了濃縮池的負荷。在剩余污泥管線上應設置計量及調節裝置，以便準確控制排泥。三、活性污泥系統的工藝參數活性污泥工藝是一個較復雜的工程化的生物系統，其工藝參數可分為三大類。第一類是曝氣池的工藝參數，主要包括污水在曝氣池內的水力停留時間、曝氣池內的活性污泥濃度、活性污泥的有機負荷。第二類是關于二沉池的工藝參數，主要包括混合液在二沉池的停留時間、二沉池的水力表面負荷、出水堰的堰板溢流負荷、二沉池內污泥層深度、固體表面負荷。第三類是關于整個工藝系統的參數，包括入流水質水量

11、、回流污泥量和回流比、回流污泥濃度、剩余污泥排放量、泥齡。以上工藝參數相互之間聯系緊密，任一參數變化都會影響到其它參數。.入流水質水量入流污水量必須充分利用所設置的計量設施準確計量，它是整個活性污泥系統運行控制的基礎。入流水質也直接影響到運行控制。傳統活性污泥工藝的主要目標是降低污水中的，因此，入流污水的必須準確測定，它是工藝調整的一個基礎數據。.回流污泥量與回流比回流污泥量是二沉池補充到曝氣池的污泥量，常用表示。是活性污泥系統的一個重要控制參數，通過有效地調節可以改變工藝運行狀態，保證運行的正常。回流比是回流污泥量與入流污泥量（）之比，通常用表示。保持的相對恒定，是一種重要的運行方式。回流比

12、也可以根據實際運行需要加以調整。傳統活性污泥工藝的一般在之間。.懸浮固體和回流污泥懸浮固體懸浮固體是指混合液中懸浮固體的濃度，通常用表示。也可近似表示曝氣池內活性微生物的濃度，這是運行管理的一個重要控制參數。當入流污水的增高時，一般應提高，即增大曝氣池內的微生物量。實際測得的，是混合液的過濾性殘渣，活性污泥絮體內的活性微生物量、非活性的有機物和無機物都被濾紙截留而包括所測得的中，因此值實際比活性微生物的濃度值要大。是中的有機部分，稱為混合液的揮發性懸浮固體，由于不包含無機物，它能較好地反應活性污泥微生物的數量，但不是活性微生物的實際濃度。回流污泥懸浮固體是指回流污泥中懸浮固體的濃度，通常用表示

13、，它近似表示回流污泥中的活性微生物濃度。如上所述，運行管理中應盡量采用，即回流污泥揮發性懸浮固體。傳統活性污泥法的在之間，而則取決于回流比的大小，以及活性污泥的沉降性能和二沉池的運行狀況。.活性污泥的有機負荷活性污泥的有機負荷是指單位質量的活性污泥，在單位時間內要保證一定的處理效果所能承受的有機污染物量，單位為（）。活性污泥的有機負荷通常是用代表有機污染物進行計算的，因此也成為負荷。代表了微生物量與有機污染物之間的一種平衡關系，它直接影響活性污泥增長速率、有機污染物的去除效率、氧的利用率以及污泥的沉降性能。傳統活性污泥工藝的值一般在（）之間，即每每天承受，這屬于中負荷范圍。較大時，由于有機污染

14、物較充足，活性污泥中的微生物增長速度較快，有機污染物被去除的速率也較快，但此時的活性污泥的沉降性能可能較差。反之，較小時，由于有機污染物不太充足，微生物增長速率較慢或基本不增長，甚至也可能減少，此時有機物被去除的速率也必然較慢，但這時活性污泥沉降性能往往較好。運行管理中應選擇合適的值，在有機物去除速率滿足要求的前提下，污泥的沉降性能最佳。.溶解氧濃度傳統活性污泥工藝主要采用好氧過程，因而混合液中必須保持好氧狀態，即混合液內必須維持一定的溶解氧濃度。是通過單純擴散方式進入微生物細胞內的，因而混合液須有足夠高的值，以保持強大的擴散推動力，將微生物好氧分解所需的氧強制“注入”微生物細胞體內。傳統活性

15、污泥法一般控制曝氣池出口大于。.剩余污泥排放量和污泥齡剩余活性污泥的排放量用表示。剩余污泥排放是活性污泥系統運行控制中一項最重要的操作，的大小，直接決定污泥齡的長短。如從曝氣池排放剩余活性污泥，則其濃度為混合液的污泥濃度。如果從回流污泥系統內排除剩余活性污泥，則其濃度為。絕大部分處理廠都從回流污泥系統排泥，只有當二沉池入流固體值嚴重超負荷時，才考慮從曝氣池直接排放。污泥齡是指活性污泥在整個系統內的平均停留時間，一般用表示。因為活性微生物基本上存在于活性污泥絮體中，因此，污泥齡也就是微生物在活性污泥系統內的停留時間。不同種類的微生物，具有不同的世代期。控制污泥齡是選擇活性污泥系統中微生物的種類的

16、一種方法。所謂世代期，是指微生物繁殖一代所需要的時間，如某種微生物群體數量增加一倍需要的時間，則該種微生物的世代期就是。如果某種微生物的世代期比活性污泥系統的泥齡長，則該類微生物在繁殖出下一代微生物之前，就被以剩余污泥的方式排走，該類微生物就不會在系統內繁殖起來。反之，如果某種微生物的世代期比活性污泥系統的泥齡短，則該種微生物在被以剩余活性污泥的形式排走之前，可繁殖出下一代，因此這種微生物就能在系統內繁殖起來。分解有機污染物的絕大部分微生物，其世代期都小于，因此只要控制污泥齡大于，這些微生物就能在活性污泥系統生存下來并得以繁殖，用于處理污水。而硝化桿菌的世代期一般為，因此要在系統內培養出硝化桿

17、菌，將一硝化成LT.，則必須控制大于。也直接決定著活性污泥系統中微生物的年齡大小。較大時，年長的微生物也能在系統中存在。而較小時，只有年輕的微生物存在，它們的“父輩或祖輩”早已被作為剩余污泥排走。一般而言，年輕的污泥活性高，分解代謝有機污染物的能力強，但凝聚沉降性能較差，而年長的污泥有可能已經老化，分解代謝能力較差，但凝聚沉降性能較好。通過調節可以選擇合適的微生物年齡，使活性污泥既有較強的分解代謝能力，又有良好的沉降性能。傳統活性污泥工藝一般控制在。.曝氣池和二沉池的水力停留時間污水在曝氣池內的水力停留時間一般用表示。對于一定流量的污水，必須保證足夠的池容，以便維持污水在曝氣池內足夠的停留，否

18、則有可能將處理尚不徹底的污水排出曝氣池，影響處理效果。有時也叫污水的曝氣時間，即污水在曝氣池內曝氣的時間。有兩種計算方法:（）（）式中，為曝氣池容積。和分別為入流污水量和回流污泥量。前一種計算方法是污水在曝氣池內的實際停留時間，后一種計算方法計算的時間實際上比實際停留的時間長，有時稱為名義停留時間。當回流比相對恒定或較小時，可采用第二種，但當回流比較大時，應用第一種方法核算，檢查污水實際接受曝氣的時間是否充足。傳統活性污泥工藝的曝氣池名義停留時間一般為，而實際停留時間則取決于回流比。混合液在二沉池內的停留時間一般用表示。也有名義停留時間和實際停留時間，其計算如下:（）ILEJ（）式中，為二沉池

19、的容積。和分別為入流污水量和回流污泥量。要足夠大，以保證足夠的時間進行泥水分離以及污泥濃縮。傳統活性污泥工藝二沉池名義停留時間一般在之間，實際停留時間往往取決于回流比的大小。.二沉池的水力表面負荷、固體表面負荷和出水堰溢流負荷二沉池的水力表面負荷是指單位二沉池面積在單位時間內所能沉降分離的混合液流量，單位一般為（），它是衡量二沉池固液分離能力的一個指標。對于一定的活性污泥來說，二沉池的水力表面負荷越小，固液分離效果越好，二沉池出水清澈。此外，控制水力表面負荷的大小還取決于污泥的沉降性能，沉降性能良好的污泥即使水力表面負荷較大，也能得到較好的泥水分離效果。如果污泥沉降性能惡化，則必須降低水力表面

20、負荷。水力表面負荷可用表示：（）式中，為入流污水量。為二沉池的表面積。傳統活性污泥工藝中，一般不超過（）。二沉池的固體表面負荷是指單位二沉池面積在單位時間內所能濃縮的混合液懸浮固體，單位為（m）。它是衡量二沉池污泥濃縮能力的一個指標。對于一定的活性污泥來說，二沉池的固體表面負荷越小，污泥在二沉池的濃縮效果越好，即二沉池排泥濃度越高。對于濃縮性能良好的活性污泥濃縮性能較差，則必須降低二沉池的固體表面負荷。固體表面負荷可用表示，計算如下：()式中，和分別為入流污水量和回流污泥量。為混合液污泥濃度。為二沉池的面積。傳統活性污泥工藝的固體表面負荷最大不超過（m）。出水堰溢流負荷是指單位長度的出水堰板單

21、位時間內溢流的污水量，單位為（）。出水堰溢流負荷不能太大，否則可能導致出流不均勻，二沉池內發生短流，影響沉淀效果。同時,溢流負荷太大，還導致溢流流速太大，出水易挾帶污泥絮體。傳統活性污泥工藝的二沉池堰板溢流負荷一般控制在()。.二沉池的泥位和污泥層厚度二沉池的泥位是指泥水界面的水下深度，用表示。如果泥位太高，即太小，便增大了出水溢流漂泥的可能性，運行管理中一般控制恒定的泥位。污泥層厚度用表示，和之和等于二沉池的水深。一般控制不超過的。四、傳統活性污泥系統的變形工藝傳統活性污泥工藝最早采用的是活性污泥法，有時也成為標準活性污泥工藝或普通活性污泥工藝。具有以下特點：曝氣池為推流式，采用空氣曝氣且沿

22、池均勻曝氣，有機負荷在()之間。隨著活性污泥工藝的廣泛應用，人們發現傳統活性污泥工藝有很多缺點，在對這些缺點的改進過程中，出現工藝上的一些變形，或稱為傳統活性污泥法的變形工藝。.完全混合活性污泥法這種工藝是在傳統工業基礎上，將曝氣池由推流式改成完全混合式，以便提高抗沖擊負荷能力。通過對值的調整，可以將完全混合曝氣池內的有機物講解反應控制在最佳狀態。完全混合活性污泥法適用于處理工業廢水，特別是高濃度的有機廢水。完全混合法的一個缺點是易產生污泥膨脹。.逐點進水工藝逐點進水工藝，也稱階段曝氣工藝，該種工藝是在傳統工藝基礎上將曝氣池一端進水改成延池多點進水，如圖所示。傳統工藝曝氣池前端高，可能產生供氧

23、不足，而后段很低，可能產生供氧過剩。逐點進水工藝能使全池基本一致，從而使全池曝氣效果均勻。該工藝另一個特點是污泥濃度延池長逐漸降低，曝氣池出口處排入二沉池的混合液濃度很低，有利于二沉池的固液沉降分離。.漸減曝氣工藝傳統工藝曝氣量沿池長均勻分布，但實際需氧量則沿池長逐漸降低，造成沿池長氧量供需的反差。所謂漸減曝氣工藝就是曝氣量沿池長逐漸降低，與需氧量的變化相匹配，在保證供氧的前提下，降低能耗，如圖所示。實際上，新建的所有活性污泥工藝處理廠都設計成漸減曝氣。對于典型的城市污水，如把曝氣池等分成三段，則每段占總曝氣量的比例一般分別為、°.吸附再生工藝有機污染物在污水中以懸浮態、膠態和溶解態

24、三種形式存在。傳統工藝對這三種形式的有機污染物的去除是在同一池子內完成的。活性污泥空氣空氣絮體以及絮體內微生物對懸浮態和膠態物質的吸附過程是非常快的。對于懸浮態和膠態有機污染物含量較高的城市污水，可以將曝氣池分成兩部分，一部分為吸附池，另一部分為再生池。在吸附池內，活性污泥利用較短的時間迅速完成對膠態和懸浮態污染物質的吸附。在再生池內活性污泥將吸附的有機污染物逐漸分解掉，這就是所謂的吸附再生工藝。與傳統工藝相比，吸附再生工藝的比可適當提高，從而減小池容，降低投資。此外，再生池中基本沒有營養物質，活性污泥處于“空曝”狀態，這樣一方面活性污泥微生物處于“饑餓”狀態，進入吸附池后會產生更高的吸附速度

25、，另一方面空曝狀態能有效抑制絲狀菌，使活性污泥不易產生膨脹現象。吸附池也叫接觸池，再生池也叫穩定池，因此吸附再生工藝也稱為接觸穩定工藝。吸附池和再生池可以合建也可以分建，分別如圖和圖所示。吸附再生工藝對污水具有一定的承受沖擊負荷的能力，當吸附池的活性污泥受到破壞空氣圖合建式吸附再生工藝圖分建式吸附再生工藝該工藝的缺點是，對于溶解性有機物含量較多的污水,該工藝的缺點是，對于溶解性有機物含量較多的污水,時，可以由再生池內的污泥進行補救。處理效果略差。.延時曝氣工藝傳統活性污泥工藝屬于中等負荷，比在()之間。延時曝氣工藝屬于低負荷或超負荷活性污泥法，一般在()以下。延時曝氣工藝的特點是剩余污泥排放量

26、少，臭味小，一般可不設初沉池，所有懸浮態的有機污染物質均在曝氣池內被氧化分解。但延時曝氣工藝池容比較大，曝氣時間長，電耗相對較高。主要適用于處理水質要求高，而且有不易采用污泥處理的小型城鎮工業廢水，水量最好不超過。.高負荷活性污泥法高負荷活性污泥工藝的比一般在（）以上，其特點是有機污染物去除速率較快，因此也稱為高速曝氣工藝，缺點是去除效率較低，產泥量較多。當大于（）時，則為高負荷工藝也稱為修正曝氣工藝。該工藝主要適用于對處理水質要求不高的污水處理。.純氧曝氣工藝純氧曝氣工藝是將傳統工藝的空氣供氧改為用氧氣直接供氧。純氧曝氣可使污水中的飽和溶解氧濃度提高幾倍以上，供氧速度不再成為微生物活性的限制

27、因素，曝氣池的可以大幅度提高，從而降低，提高處理效果。純氧曝氣工藝總運轉費用的高低主要取決于純氧的來源。一種方式是由制氧廠集中供氧，污水處理廠內儲存液態氧隨時使用，這種方式一般適用以下的小型污水處理廠。另一種方式是在處理廠內現場制氧。目前，國內僅在石化行業的一些污水處理廠采用了純氧曝氣工藝，城市污水處理廠尚未采用。采用純氧曝氣系統的主要效益：氧利用率可達，而鼓風曝氣系統僅為左右。曝氣池內混合液的值可達，能夠提高曝氣池的容積負荷。曝氣池混合液的值較低，一般都低于，污泥膨脹現象較少發生。產生的剩余污泥量少。.其他改進方法除上述方法外，活性污泥法還有很多其他的曝氣方法可以提高氧轉移的效率，以提高處理

28、效果，比如以下兩種方法。（）深水曝氣活性污泥法系統系統的主要特征是采用深度在以上的深水曝氣池，這種曝氣池具有優點有：由于水壓增大，加快了氧的傳遞速率，提高了混合液的飽和溶解氧濃度，有利于活性污泥微生物的增殖和對有機物的降解。曝氣池向豎向深度發展，降低了占用的土地面積。該工藝有下列兩種形式曝氣池：深水中層曝氣池，水深在左右，但空氣擴散裝置設在深左右處，這樣仍可使用風壓為的風機，為了在池內形成環流和減少底部水層的死角，一般在池內設導流板或導流筒。深水底層曝氣池，水深仍在左右，空氣擴散裝置仍設于池底部，需使用高風壓的風機，但無需設導流裝置，自然在池內形成環流。（）淺層曝氣活性污泥法系統淺層曝氣曝氣池

29、的空氣擴散裝置多設置在曝氣池的一側，距水面約的深度。為了在池內形成環流，在池中心處設導流板。淺層曝氣曝氣池可使用低壓鼓風機，有利于降低電耗。第二節生物脫氮除磷工藝傳統活性污泥工藝能有效地去除污水中的和，但不能有效地去除污水中的氮和磷。如果含氮磷較多的污水排到湖泊或海灣等相對封閉的水體，則會產生富營養化，導致水體水質的惡化或湖泊退化，影響其使用功能。因此，在對污水中的和進行有效去除的同時，還應根據需要考慮污水的脫氮除磷。采用化學或物理化學方法可以有效地脫氮除磷。例如折點加氯或吹脫工藝可以有效地去除氨和氮。采用混凝沉淀或選擇性離子交換工藝可以去除磷。但這些方法的運行費用都較高，不適合水量一般都很大

30、的城市污水處理。因此，城市污水的脫氮除磷大量采用的還是生物處理工藝。根據受納水體的使用功能和水質要求，城市污水生物脫氮除磷工藝功能可以分成以下幾種：去除污水中有機物、有機氮和氨氮。去除和脫氮，包括有機氮和氨氮及硝酸鹽。去除污水中和氮、磷，即完全的脫氮除磷。生物脫氮除磷工藝在去除污水中的同時，也能有效地去除氮和磷，滿足上述脫氮除磷的功能要求，因而愈來愈受到人們的廣泛重視。一、生物脫氮除磷機理（一）生物脫氮機理.生物脫氮過程污水中的氮主要以下面幾種形式存在：有機氮、氨氮、亞硝態氮和硝態氮。一般用來表示氮含量的指標有：總氮（）、總凱氏氮（）、硝酸鹽氮（）、亞硝酸鹽氮（L）以及氨氮（一）。硝酸鹽氮和亞

31、硝酸鹽氮統稱為硝態氮（匚三I）。總凱氏氮（）是指有機氮和氨氮之和。總氮（）則包括所有有機氮、無機氮，即脫氮過程即是各種形態的氮轉化為氮氣從水中脫除的過程。圖各種形態氮的生物轉化在好氧池中，污水中的有機氮被細菌分解成氨，硝化作用使氨進一步轉化為硝態氮，然后在缺氧池中進行反硝化，硝態氮還原成氨氣溢出。圖較為詳細地顯示了生物脫氮的過程。原污水中的氮幾乎全部以有機氮和氨氮形式存在，首先須通過生物硝化將其轉化成硝酸鹽，然后利用生物反硝化將其轉化成氮氣逸出污水，以達到脫氮的目的。.生物脫氮機理（）氨化作用生物氨化是指微生物將有機氮轉化為的生物過程。一般的異氧微生物都能進行高效的氨化作用，即在細菌分泌的水解

32、酶的催化作用下，有機氮化合物水解斷開肽鍵，脫除羧基和氨基形成氨。在傳統活性污泥工藝中，伴隨的去除，以上的有機氮會被轉化成。（）硝化作用生物硝化作用是利用化能自養微生物將氨氮氧化成硝酸鹽的一種生化反應過程。硝化作用由兩類化能自養細菌參與，亞硝化單細胞菌首先將氨氮氧化成亞硝酸鹽I，硝化桿菌再將I氧化成穩定狀態的硝酸鹽二J，反應式如下:總反應為:（）反硝化作用生物反硝化是指污水中的硝酸鹽，在缺氧條件下，被微生物還原為這是一類大量存在于活性污泥中的這是一類大量存在于活性污泥中的氮氣的過程。參與這一生化反應的微生物是反硝化細菌，兼性異養菌，如產堿桿菌、假單胞菌、無色桿菌等菌屬均能進行生物反硝化。在有氧存

33、在的好氧狀態下，反硝化菌能進行好氧生物代謝，氧化分解有機污染物，去除。在無分子氧但存在硝酸鹽的條件下，反硝化細菌能利用/II中的氧(又稱為化合態或硝態氧)，繼續分解代謝有機污染物，去除，并同時將中的氮轉化為氮氣。這個過程可以用下式表示：()溫度硝化細菌對溫度的變化很敏感。在c的范圍內，硝化細菌能進行正常的生理代謝活動，并隨溫度的升高，生物活性增大。在C左右，其生物活動增至最大，而在低于C時，其生理活動會完全停止。在生物硝化系統的運行管理中，當污水溫度低于c時，硝化速率會明顯下降，當溫度低于c時，已經啟動的硝化系統可以勉強維持，但如果硝化系統被破壞，在c以下再重新啟動，培養硝化菌將是非常困難的。

34、在冬季，為保證一定的硝化效果，可以采用增大泥齡的方法來應付低溫對硝化的影響。當污水溫度在c之上時，采用的泥齡即可。但當溫度低于c時，應將泥齡增至。()硝化細菌對反應很敏感。在為的范圍內，其生物活性最強，當或時，硝化菌的生物活性將受到抑制并趨于停止。在生物硝化系統中，應盡量控制混合液的大于，當v時，硝化速率明顯下降。當V,則必須向污水中加堿。()有機負荷生物硝化屬低負荷工藝，一般都在()以下。負荷越低，硝化進行的越充分，向I轉化的效率就越高。有時為了使出水非常低，甚至采用為()的超低負荷。()泥齡生物硝化系統的泥齡一般較長，主要是由于硝化菌增殖速度較慢，世代期長，如果不保證足夠長，硝化細菌就培養

35、不起來，也就得不到硝化效果。實際運行中，控制在多少，取決于溫度等因素。但一般情況下，要得到理想的硝化效果，至少應在以上。()溶解氧硝化工藝混合液的應控制在以上，一般在之間。當小于時，硝化將受到抑制。當小于時，硝化將受到完全抑制并趨于停止。生物硝化系統需維持高濃度，有以下原因：硝化細菌為專性好氧菌，無氧時即停止生命活動，不像分解有機物的細菌那樣，大多數為兼性菌。硝化細菌的攝氧速率較分解有機物的細菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化細菌將“爭奪”不到所需要的氧。絕大多數硝化細菌包埋在污泥絮體內，只有保持混合液中較高的溶解氧濃度，才能將溶解氧“擠入”絮體內，便于硝化細菌攝取。一般情況下，將每克轉化成

36、約需要氧，對于典型的城市污水，生物硝化系統的實際供氧量一般較傳統活性污泥工藝高以上，具體取決于進水中有機氮和氨氮的濃度。()入流污水中的與之比是影響硝化效果的一個重要因素。越大，活性污泥中硝化細菌所占的比例越小，硝化速率也就越小，在同樣運行條件下硝化速率就越低。反之，越小,硝化速率越高。典型城市污水的大約為，此時活性污泥中硝化細菌的比例約為。如果污水的增至，則硝化菌比例將降至。如果減至，則硝化細菌的比例可高達。當變小時，由于硝化細菌比例增大，部分細菌會脫離污泥絮體而處于游離狀態，在二沉池不易沉淀，導致出水混濁。因而，對某一生物硝化系統來說，存在一個最佳值。很多處理廠的運行實踐發現，值的最佳范圍

37、為。()有毒物質某些重金屬離子、絡合陰離子、氰化物以及一些有機物質會干擾或破壞硝化細菌的正常生理活動。當這些物質在污水中的濃度較高，便會抑制生物硝化的正常進行。例如，當鉛離子大于、酚大于、硫脲大于時，硝化均會受到抑制。而當濃度大于時，也會對硝化過程產生抑制，但城市污水中一般不會有如此高的濃度。.生物反硝化過程的影響因素()溫度反硝化細菌對溫度變化不如硝化細菌那樣敏感，但反硝化效果也會隨溫度變化而變化。溫度越高，硝化速率也越高，在C時增至最大。當低于C時，反硝化速率將明顯降低。至C時，反硝化將趨于停止。因此，在冬季要保證脫氮效果，就必須增大，提高污泥濃度或增加投運池數。()反硝化細菌對變化不如硝

38、化細菌敏感，在為的范圍內，均能進行正常的生理代謝，但生物反硝化的最佳范圍為。當時，反硝化的最終產物為，而當v時，反硝化最終產物為。()因為反硝化細菌是在分解有機物的過程中進行反硝化脫氮的，所以進入缺氧段的污水中必須有充足的有機物，才能保證反硝化的順利進行。從理論上講，當污水的時，有機物即可滿足需要。但由于中的一些有機物并不能被反硝化細菌利用或迅速利用，而且另外一部分細菌在好氧段不進行反硝化時，也需要有機物。因此，實際運行中應控制，最好在之上。否則，應外加碳源，補充有機物的不足。常用的是工業用甲醇，因為甲醇是一種不含氮的有機物，正常濃度下對細菌也沒有抑制作用。()缺氧段溶解氧在實際運行管理中，當

39、低于時，即可理解為“缺氧狀態”。對細菌的微觀生活環境而言，例如，在細胞體內，當游離的分子態溶解氧為零，而存在足量的時，反硝化細菌將只能利用中的化合態氧分解有機物，并將.：II中的氮轉化成。當存在一定量的時，反硝化細菌則將優先利用游離態的分解有機物，只有將耗盡以后，才能利用產I中的化合態氧。因此，對反硝化來說，希望盡量低，最好是零，這樣反硝化細菌可以“全力”進行反硝化，提高脫氮效率。顯然，在脫氮工業的缺氧段中，應使混合液的盡量低。但是，實際運行中使過分降低是非常困難的，大量混合液自好氧段末端回到缺氧段，必然會帶回一定量。但是，即使混合液中存在一定量的，也不一定能進入細菌細胞體內被細菌利用，因為正

40、常情況下是以單純擴散形式進入細胞體內的，要求混合液中有足夠高的濃度，才能將“擠入”，而嚴I進入細胞的擴散速度則較快得多。大量處理廠的運行實踐證明：缺氧段混合液的值控制在以下，可以得到良好的脫氮效果，當高于時，脫氮效率明顯下降。（二）生物除磷機理污水中的磷主要來自糞便、洗滌劑、農藥和含磷工業污水等。污水中的磷，主要以磷酸鹽（、三、巨0）、聚磷酸鹽和有機磷的形式存在。世紀年代中期，人們在傳統活性污泥工藝的運行管理中，發現一類特殊的兼性細菌，在好氧狀態下能超量地將污水中的磷吸入體內，使體內的磷含量超過，有時甚至高達，而一般細菌體內的含磷量只有左右。這類細菌后來被廣泛地用于生物除磷，稱為聚磷菌或攝磷菌

41、。最初只發現不動桿菌屬的某些細菌具有聚磷作用，現在已發現并分離出多種細菌和真菌都具有聚磷作用。生物除磷就是利用這些細菌、藻類等微生物在某種特定條件下在它們體內的細胞內積儲大大超過合成細胞所需的磷，并在厭氧條件下釋放出來的原理，通過對微生物的這種過剩攝取和釋放磷的控制，排除系統中的剩余污泥，達到生物除磷的目的。生物除磷過程分為以下兩個階段（見圖）。厭氧反應DN好氧反應A區污泥回流。區倒：累積的食料（UiPHB等有機顆粒形式儲存在細胞內0:儲存的磷（.以聚磷酸鹽微粒異染粒存在）*:可生化有機物（低分子可溶性有機物）圖生物除磷的基本原理反硝化反應器（可有可無）。一聚B羥基丁酸鹽（）厭氧階段使含磷化合

42、物成溶解性磷，聚磷菌釋放出積儲磷酸鹽。（）好氧階段聚磷菌大量吸收并積儲溶解性磷化物中的磷，合成與聚磷酸鹽。聚磷菌是好氧菌，它在活性污泥中不是優勢菌種,但能在厭氧環境中將聚磷酸水解。于它在利用基質的競爭中比其他好氧菌占優勢，從而利用它的大量繁殖，經過厭氧與好氧的交替，進行釋磷與吸磷的過程，處理后的出水在沉淀池與活性污泥分離，從而通過排除富磷的活性污泥而達到除磷目的。磷的去除不同于被氧化成和，也不同于轉變為，它是通過攝取與釋放來實現的，因此，在除磷過程中應盡量減少污泥系統中釋放和污泥回流磷的數量。二、缺氧好養生物脫氮工藝（一）工藝流程缺氧好氧（，簡稱）工藝流程開創于世紀年代初，由缺氧池和好氧池串聯

43、而成（圖）C由于將反硝化反應器放置在系統之前，故又稱為前置反硝化生物脫氮系統。在反硝化缺氧池中，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有機物作為碳源，將回流混合液中的大量硝態氮一:）還原成，達到脫氮的目的，然后再在后續的好氧池中進行有機物的生物氧化、有機氮的氨化和氨氮的硝化等生化反應。段后設沉淀池，部分沉淀污泥回流段，以提供充足的微生物。同時還將段內混合液回流至段，以保證段有足夠的硝酸鹽。工藝的主要特點：流程簡單，構筑物少，只有一個污泥回流系統和混合液回流系統，圖工藝流程圖圖工藝流程圖基建費用可大大節省。反硝化池不需外加碳源，降低了運行費用。工藝的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化殘留的有機污染物得

44、到進一步去除，提高出水水質。缺氧池在前，污水中的有機碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的有機負荷。同時缺氧池中進行的反硝化產生的堿度可以補償好氧池中進行硝化反應對堿度的需要的一半左右。工藝的主要缺點是脫氮效率不高，一般為。此外，如果沉淀池運行不當，則會在沉淀池內發生反硝化反應，造成污泥上浮，使處理水水質惡化。盡管如此，工藝仍以它的突出特點而受到重視，該工藝是目前采用比較廣泛的脫氮工藝。(二)生物除氮系統的主要工藝參數及影響()和在硝化反應中，影響硝化的主要因素是硝化菌的存在和活性，因為自養型硝化菌的最小比增殖速度為，而異氧型好氧菌的最小增殖速度為，前者比后者的比增殖速度小得多。要使硝化菌存活

45、并占有優勢，成為優占菌種，則要求污泥齡應大于，但對于異氧型好氧菌，則污泥齡只需。在傳統活性污泥法中，由于污泥齡只有，所以硝化菌不能存活并占優勢，故不能完成硝化任務。對此，要加大曝氣池容積或增加的濃度，以降低有機負荷，從而增大污泥齡。試驗證明，其污泥負荷率應小于()。硝化菌的平均世代時間約為(C)，為了保證在硝化池內保持足夠數量的硝化菌以進行一I硝化，設計的污泥齡應為硝化菌世代時間的倍，否則硝化菌不能得到大量繁殖，影響硝化效果。()混合液回流比混合液回流比的大小直接影響反硝化的脫氮效果。一般來說，混合液回流比升高，脫氮率也提高。但混合液回流比太高，工藝過程動力消耗太大，運行費用并忽略細菌合成代謝

46、所去除大大提高。根據在好氧池中的缺氧池中的硝化率和反硝化率為,一I的影響，工藝系統的脫氮率與混合液回流比可根據公式一I的影響，工藝系統的脫氮率與混合液回流比可根據公式來計算。但混合液回流比大于以后,混合液回流比在以下時，則脫氮率隨回流比增高而顯著上升。脫氮率提高就比較緩慢了。一般地，混合液回流比的取值為，太高則動力消耗太大，故工藝的脫氮率一般為，難以達到。()水力停留時間要使脫氮效率達到，硝化反應的水力停留時間不應小于，而反硝化反應的水力停留的時間在之內即可。一般，硝化與反硝化的水力停留時間比為：，否則,脫氮效率速度下降。()值硝化好氧池中的值應控制在左右，以保證硝化菌的好氧狀態，并要滿足其“

47、硝化需氧量”的要求。（）硝化菌對的變化十分敏感，最佳的是。隨著硝化反應的進行，混合液的下降。為了保持適宜的，就應當在廢水中保持足夠的堿度，從而起到緩沖作用。通常來說，氨態氮（以計）完全硝化約需堿度（以計）。而反硝化過程中產生的堿度（堿度J一II）可補償硝化反應耗堿度的一半左右。反硝化反應最適宜的為，此時反硝化速率最高，當大于或低于時，則反硝化速率大為下降。（）溫度硝化反應適宜溫度是C,在C以下時，硝化速率下降，C時則完全停止。而反硝化反應的適宜溫度為C,低于C時，反硝化菌的增值速率降低，代謝速率隨之也降低，使反硝化速率下降。因此，在冬季低溫季節，應考慮采取提高反硝化的污泥齡、降低負荷率、提咼廢

48、水停留時間等措施來保持一定的反硝化速率。（）和溶解性的比值進入硝化反應池（好氧池）的值在以下。當濃度過高時，導致異氧型細菌迅速繁殖，從而使自養型硝化菌得不到優勢而不能稱為優占種屬，則硝化反應無法進行。污水中的溶解性的比值應大于，否則使反硝化速率很快下降。當該比值小于時，需另投加有機碳源，如甲醇（）。三、厭氧好養生物除磷工藝（一）工藝流程厭氧好氧（，簡稱）工藝的作用在于去除有機物的同時去除污水中的磷，整個流程由沉砂池、厭氧池、好氧池和二沉池組成，其工藝流程如圖所示。進水II1出水H格rnIH厭氧池I好氧可彳沉淀池沖亠污泥回流剩余污泥.圖工藝流程城市污水和回流污泥進入厭氧池，并借助水下推進式攪拌器

49、的作用使其混合。回流污泥中聚磷菌在厭氧池可吸收去除一部分有機物，同時釋放出大量磷。然后混合液流入后段好氧池，污水中的有機物在其中得到氧化分解，同時聚磷菌從污水中吸收更多的磷，然后通過排放富磷剩余污泥而使污水中的磷得到去除。對于低溫、低有機物濃度的生活污水，因活性污泥增殖較少，難以通過排放剩余污泥達到除磷效果，宜用旁路除磷工藝達到除磷效果。好氧池在良好的運行狀況下，整個工藝的去除率大致與一般活性污泥法相同，傳統活性污泥工藝排放的剩余污泥中，平均僅含有左右的磷，而在除磷工藝排放的剩余污泥中，平均含磷量則在，最高可達。反應池內水力停留時間較短，一般厭氧池，好氧池，總共，厭氧池與好氧池的水力停留時間之

50、比一般為（：）（：）。而磷的去除率為，處理后出水磷的濃度一般都小于。（二）生物除磷系統的主要工藝參數及影響（）與生物除磷工藝是一種高低系統。這是因為磷的去除是通過排放剩余污泥完成的。較高時，較小，剩余污泥排放量也就較多，因而在污泥含磷量一定的條件下，除磷量也就越多。但不能太低，必須以保證的有效去除為前提。另外，對污泥的含磷量也有影響，一般認為在時，污泥中的含磷量最高，但并不意味著必須在這個范圍內運行，因為總的還應著眼于總磷量。有的處理廠發現，當大于時，除磷效率在以下，而當降至以下時，除磷效率升至以上。（）回流比除磷系統的不宜太低，應保持足夠的回流比，盡快將二沉池內的污泥排出，防止聚磷菌在二沉池

51、內遇到厭氧環境發生磷的釋放。在保證快速排泥的前提下，應盡量降低，以免縮短污泥在厭氧段的實際停留時間，影響磷的釋放。已經證明，除磷系統的污泥沉降性能一般都良好，想范圍內，即可保證快速排泥。而有的處理廠將降至，也未發現磷在二沉池大量釋放。（）水力停留時間污水在厭氧段的水力停留時間一般在的范圍內。停留時間過短，一是不能保證磷的有效釋放，二是污水中的兼性酸化菌不能充分地將污水中的大分子有機物（如葡萄糖）分解成低級脂肪酸（如乙酸），以供聚磷菌攝取，影響磷的釋放。停留時間太長，不但沒有必要，還可能產生一些負作用。污水在好氧段的停留時間一般在，即可保證磷的充分吸收。（）溶解氧厭氧段應盡量保持嚴格的厭氧狀態，

52、實際運行中應控制在以下。因為聚磷菌只有在嚴格的厭氧狀態下，才進行磷的釋放，如果存在，則聚磷菌將首先利用吸收磷或進行好氧代謝，顯然會大大影響其在好氧段對磷的吸收。大量實踐證明，只有保證聚磷菌在厭氧段有效地釋放磷，才能使之在好氧段充分地吸收磷，從而保證應有的除磷效果。放磷越多，則吸磷越多，吸磷量與放磷量成正比。厭氧狀態下，聚磷菌每多釋放磷，進入好養狀態后就可多吸收磷。好氧段的應保持在之上，一般控制在之間。這是因為聚磷菌只有在絕對好氧的環境中才能大量吸收磷。另外，保持好氧段的高氧環境，還可以防止聚磷菌進入二沉池后，由于厭氧而產生磷的釋放。（）要保證除磷效果，應控制進入厭氧段的污水中的大于，以保證聚磷

53、菌對磷的有效釋放。聚磷菌大多為不動菌屬，其生理活動較弱，只能攝取有機物中極易分解的部分，即只能吃到“極可口”的食物，例如乙酸等揮發性脂肪酸，對于中的大部分有機物，例如固態的部分、膠態的部分，聚磷菌是不能吸收的，甚至對已溶解的葡萄糖，聚磷菌也“懶”得攝取。因而在運行控制中，如能測得中極易分解的那部分有機物量，將是非常有用的，但實際中很難辦得到。國外一些處理廠運行控制中，常將作為控制指標，是溶解性或過濾性。根據以上分析，采用控制運行要比單純采用準確的得多。有些處理廠運行發現，要使出水V,應控制，而要出水V,應控制。（）對磷的釋放和吸收有不同的影響。在時，磷的釋放速率最快，當時，磷釋放速率降低，時，

54、釋放速率將非常緩慢。在厭氧段，其他兼性菌將部分有機物分解為脂肪酸，會使污水的降低，對磷釋放也是有利的。在為的范圍內，聚磷菌能在好氧狀態下有效地吸收磷，且在左右吸收速率最快。因此，低有利于磷的釋放，而高有利于磷的吸收，而除磷效果是磷釋放和吸收的綜合。所以在生物除磷系統中，宜將混合液的控制在范圍內，當V時,應向污水中投加石灰，調節值。四、厭氧缺氧好養（）生物脫氮除磷工藝（一）工藝流程厭氧缺氧好氧（,簡稱或）生物脫氮除磷工藝由厭氧池、缺氧池、好氧池串聯而成（圖），是與流程的結合。在該工藝流程內，、和以各種形式存在的氮和磷將一并被去除。生物脫氮除磷系統的活性污泥中，菌群主要由硝化菌、反硝化菌和聚磷菌組

55、成，專性厭氧和一般專性混合液回流（內回流）r曝氣池進水厭氧段缺氧段好氧段一*1二沉池1回流污泥（外回流）混合液回流（內回流）圖生物脫氮除磷工藝流程出水剩余污泥好氧菌等菌群均基本被工藝過程淘汰。在好氧段，硝化細菌將入流中的氨氮及由有機銨轉化成的氨氮，通過生物硝化作用，轉化成氮氣逸入大氣中，從而達到脫氮的目的。在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級脂肪酸等易降解的有機物。而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過剩余污泥的排放，將磷去除。以上三類細菌均具有去除的作用，但的去除實質上以反硝化細菌為生物除磷工藝的主要特點：厭氧池在前、好氧池在后，有利于抑制絲狀菌的生長，混合液的小于，污泥易沉淀，不易發生污泥膨脹

56、，并能減輕好氧池的有機負荷。活性污泥含磷率高，一般為以上，故污泥肥效號。工藝流程簡單。該工藝適用于較低的污水，當值很高時，負荷過低會使得剩余污泥量少，這時就難以達到較為滿意的處理效果。此外，由于城市污水一天內的進水量變化(高低縫)會造成沉淀池內污水的停留時間長，導致聚磷菌在厭氧狀態下產生磷的釋放，會降低該工藝的除磷效率，所以應注意及時排泥和污泥回流。(二) 工藝參數和影響因素生物脫氮除磷的功能是有機物去除、脫氮、除磷三種功能的綜合，因而其工藝參數應同時滿足各種功能的要求。如能有效地脫氮或除磷，一般也能同時高效地去除。但除磷和脫氮往往是相矛盾的，具體體現在某些參數上，使這些參數只能局限在某一狹窄

57、的范圍內。這是工藝系統控制復雜的主要原因。()和完全的生物硝化，是高效生物脫氮的前提。因而，越低，越高，脫氮效率越高，而生物脫磷則要求高低。生物脫氮除磷是運行較靈活的一種工藝，可以脫氮為重點，也可以除磷為重點，也可以二者兼顧。如果既要求一定脫氮效果，也要求一定的除磷效果，一般應控制在()、一般應控制在。()水力停留時間水力停留時間與進水濃度、溫度等因素有關。厭氧段水力停留時間一般在范圍內，缺氧段水力停留時間為，好氧段水力停留時間一般應在。()內回流與外回流內回流比一般在之間，具體取決于進水濃度，以及所要求的脫氮效率。一般認為，在時脫氮效率最佳。外回流比一般在的范圍內，在保證二沉池不發生反硝化及二次放磷的前提下，應使降至最低，以免將太多的二J帶回厭氧段，干擾磷的釋放，降低除磷效率。()溶解氧厭氧段應控制在以下，缺氧段應控制在以下，而好氧段應控制在之間。()與對于生物脫氮來說，至少應大于，而生物除磷則要求。如果不能滿足上述要求，應向污水