劉　振，鄭余陽

（1.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300051；2.杭州開源環(huán)保工程有限公司，浙江 杭州 311202；3.天津市基礎(chǔ)設(shè)施耐久性企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市 300051）

側(cè)流富集/主流強(qiáng)化硝化工藝的應(yīng)用

劉振1,3，鄭余陽2

（1.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300051；2.杭州開源環(huán)保工程有限公司，浙江 杭州 311202；3.天津市基礎(chǔ)設(shè)施耐久性企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市 300051）

氨氮的硝化是污水脫氮處理的重要前提，因此強(qiáng)化硝化對生物脫氮和污水處理都具有重要的意義，近年來側(cè)流富集/主流強(qiáng)化硝化工藝越來越受關(guān)注。介紹了污泥水富集硝化菌強(qiáng)化硝化工藝、回流污泥曝氣再生強(qiáng)化硝化工藝和閉式雙泥齡活性污泥工藝，論述了三種工藝的工藝流程、運(yùn)行原理、工藝特點(diǎn)及工程應(yīng)用，為今后污水處理廠的建設(shè)和升級改造提供借鑒。

污水處理；側(cè)流富集；強(qiáng)化硝化；工程應(yīng)用

0　引　言

在污水處理過程中，氨氮的硝化是污水廠脫氮的重要前提，然而硝化能力不足常常成為污水脫氮的制約因素，因此，強(qiáng)化硝化效果、提高氨氮轉(zhuǎn)化率對生物脫氮和污水處理都具有重要意義。目前，污水處理廠一般通過延長污泥齡、降低污泥負(fù)荷或提高溶解氧等措施來提升硝化效果，然而，這些措施會增加投資和運(yùn)行成本，并且可能會帶來除磷和反硝化效果變差等問題[1,2]。

近年來，在污水處理廠的建設(shè)和升級改造過程中，許多強(qiáng)化硝化工藝不斷涌現(xiàn)。側(cè)流富集/主流強(qiáng)化硝化工藝是在主流工藝外加一個(gè)側(cè)流富集池，在富集池內(nèi)培養(yǎng)富集硝化細(xì)菌，并使其連續(xù)回流至主流工藝，以提升主流工藝的氨氮轉(zhuǎn)化率，從而達(dá)到強(qiáng)化硝化的效果[2,3]。

側(cè)流富集/主流強(qiáng)化硝化工藝是一個(gè)廣泛的概念，許多新工藝或改良工藝都類似該工藝，該工藝普遍具有占地面積小、投資成本低、處理效果好和運(yùn)行操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。本文重點(diǎn)介紹了污泥水富集硝化菌強(qiáng)化硝化工藝、回流污泥曝氣再生強(qiáng)化硝化工藝和閉式雙泥齡活性污泥工藝，論述了三種工藝的工藝流程、運(yùn)行原理、工藝特點(diǎn)及工程應(yīng)用，為今后污水處理廠的建設(shè)和升級改造提供一種嶄新的思路。

1　污泥水富集硝化菌強(qiáng)化硝化工藝

污泥水主要包括污泥厭氧消化池、濃縮池的上清液及脫水車間的脫水濾液，大多數(shù)污水處理廠將其回流至前池再處理。污泥水的水量僅為污水廠總進(jìn)水量的1%～2%，但是其氮負(fù)荷占總負(fù)荷的15%～25%，并且污泥水中C/N值較低、有機(jī)物較難降解[4,5]。污泥水富集硝化菌強(qiáng)化硝化工藝是將污泥水收集排入側(cè)流富集池，在池內(nèi)用污泥水中高濃度的氨氮培養(yǎng)富集硝化菌。該工藝即能處理污泥水、降低污水廠的氮負(fù)荷，也能提升主流工藝的硝化效果。

目前，污泥水富集硝化菌強(qiáng)化硝化工藝在歐美國家得到了廣泛而深入的研究，荷蘭Delft理工大學(xué)研發(fā)的BABE工藝、美國MalcolmPirnie研究所研發(fā)的InNitri工藝、瑞典斯堪維亞環(huán)保公司研發(fā)的ScanDeN工藝等都成功應(yīng)用于實(shí)踐，并取得了良好的處理效果[4]。

BABE（Bio-AugmentationBatchEnhanced）工藝是典型的污泥水富集硝化菌強(qiáng)化硝化工藝，其工藝流程見圖1，在側(cè)流富集池（BABE池）中，用污泥水培養(yǎng)富集硝化菌，并引入部分回流污泥，使硝化細(xì)菌以絮凝體形式處于懸浮增長狀態(tài)，經(jīng)富集培養(yǎng)的硝化菌回流至主流工藝，以達(dá)到強(qiáng)化硝化的目的。BABE池以間歇（SBR）工作方式運(yùn)行,分進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀和排水4個(gè)階段，其有效體積是由消化液氮負(fù)荷與出流中硝酸鹽氮濃度決定。荷蘭Garmerwolde污水處理廠BABE池中SS為6400mg/L，污泥齡為24d，在沒有外加碳源的情況下,BABE池在完成75%的硝化效率的同時(shí)亦實(shí)現(xiàn)了66%的反硝化率[2,4,6]。

2　回流污泥曝氣再生強(qiáng)化硝化工藝

回流污泥曝氣再生工藝是由日本Fillos等人于上世紀(jì)90年代提出的，其工藝流程見圖2，該工藝的特點(diǎn)是回流污泥先進(jìn)入曝氣再生池（相當(dāng)于側(cè)流富集池）再生，再生后的污泥再回流至生物反應(yīng)池，以提升主流工藝的處理效果。

圖1　BABE工藝流程圖

圖2　回流污泥曝氣再生強(qiáng)化硝化工藝流程圖

回流污泥在曝氣再生過程中缺少有機(jī)基質(zhì)，但是異養(yǎng)菌的衰減速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硝化細(xì)菌的衰減速率，因此，異養(yǎng)菌衰減產(chǎn)生的氮等物質(zhì)可以作為硝化菌的生長基質(zhì)。曝氣一段時(shí)間以后，再生污泥的組分發(fā)生較大的變化，其硝化菌的數(shù)量和比例遠(yuǎn)高于回流污泥。此外，由于二沉池底部處于缺氧狀態(tài)，活性污泥的代謝和活性受到抑制，并且回流至生物池內(nèi)以后恢復(fù)緩慢，而曝氣再生池可使回流污泥中的微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸后期，其活性得到比較徹底的恢復(fù)[7,8]，因此，生物反應(yīng)池的處理效果得到提升。

無錫某污水處理廠在升級改造過程中將原來Orbal氧化溝工藝改造為回流污泥曝氣再生強(qiáng)化硝化工藝，改造后工藝運(yùn)行穩(wěn)定可靠，BOD去除率從94.67%提高到97.80%，NH4+-N去除率從89.86%提高到90.65%，TN去除率從61.99%提高到71.69%，TP去除率從93.86%提高到94.82%，SS去除率從95.3l%提高到97.42%，出水水質(zhì)由原來的一級B標(biāo)準(zhǔn)提升為一級A標(biāo)準(zhǔn)。

3　閉式雙泥齡活性污泥工藝

閉式雙泥齡活性污泥工藝是A/O池（長泥齡）和普通曝氣池（短泥齡）“并聯(lián)”，其工藝流程見圖3，污水按3∶7的進(jìn)水分配比（流量比值）分別進(jìn)入A/O池和普通曝氣池，然后兩個(gè)生物池的出水進(jìn)入同一個(gè)二沉池，二沉池沉淀分離后，回流污泥再按3∶7的比例分別回流至A/O池和普通曝氣池，而剩余污泥排除系統(tǒng)[1,9]。

圖3　閉式雙泥齡活性污泥工藝流程圖

閉式雙泥齡活性污泥工藝類似側(cè)流富集/主流強(qiáng)化硝化工藝，A/O池相當(dāng)于普通曝氣池的“側(cè)流硝化菌富集池”，它在處理污水的同時(shí)不斷培養(yǎng)擴(kuò)增硝化菌，并且通過二沉池連續(xù)不斷地回流至普通曝氣池，使普通曝氣池在短泥齡的條件下也具有較高的硝化能力，從而達(dá)到強(qiáng)化硝化的目的[1,10]。該工藝具有占地面積小、運(yùn)行成本低、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已工程應(yīng)用于上海市竹園第二污水處理廠和上海市長興島污水處理廠[11]。目前，竹園第二污水處理廠出水水質(zhì)全面達(dá)到或超過設(shè)計(jì)出水水質(zhì)，同時(shí)污水單位處理能耗僅為0.12～0.13kWh/m3，節(jié)能效果顯著。

4　結(jié)　語

目前，我國許多城市污水處理廠存在著運(yùn)行成本高、處理效果差等問題，隨著環(huán)境問題的日益突出，國家對污水廠出水指標(biāo)和節(jié)能減排都提出了更高的要求。優(yōu)化處理工藝、加強(qiáng)運(yùn)營管理、提升處理效果、降低運(yùn)行成本已成為當(dāng)前污水處理廠的研究熱點(diǎn)。近年來，側(cè)流富集/主流強(qiáng)化技術(shù)在國外得到了快速發(fā)展和應(yīng)用，本文重點(diǎn)介紹了污泥水富集硝化菌強(qiáng)化硝化工藝、回流污泥曝氣再生強(qiáng)化硝化工藝和閉式雙泥齡活性污泥工藝，雖然它們培養(yǎng)富集硝化菌的“培養(yǎng)基質(zhì)”不同，分別為污泥水、回流污泥和城市污水，但它們都能達(dá)到強(qiáng)化硝化的效果，并且其他水質(zhì)指標(biāo)也都符合要求；此外，四種工藝普遍具有占地面積小、投資成本低和運(yùn)行操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，這為今后污水處理廠的建設(shè)和升級改造提供一種嶄新的思路。

[1]周振,唐建國,張愛平,等.城鎮(zhèn)污水處理廠強(qiáng)化硝化技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].中國給水排水,2013,29(20):5-8.

[2]劉智曉,胡春萍,詹衛(wèi)東,等.側(cè)流污泥生物強(qiáng)化技術(shù)及其在污水廠升級改造中的適用性[J].中國給水排水,2006,26(16):1-6.

[3]劉振,沈偉,馬寅宗,等.閉式雙泥齡活性污泥工藝強(qiáng)化硝化的中試研究[J].中國給水排水,2013,29(13):1-5.

[4]于莉芳,彭黨聰.城市污水廠污泥水脫氮技術(shù)的應(yīng)用及進(jìn)展[J].中國給水排水,2007,23(8):9-13.

[5]劉范嘉,李玉慶,劉燁,等.城鎮(zhèn)污水處理廠污泥水特性研究進(jìn)展[J].中國給水排水,2009,25(18):23-26.

[6]趙義,郝曉地,朱景義.側(cè)流富集/主流強(qiáng)化硝化(BABE)升級工藝[J].中國給水排水,2006,22(2):5-8.

[7]蔣嵐嵐,張萬里,陳豪,等.回流污泥曝氣再生在污水處理廠升級改造中的應(yīng)用[J].中國給水排水,2011,27(6):43-46.

[8]FillosJ,LuisA.Full-scaleevaluationofbiologicalnitrogenremoval inthestep-feedactivatedsludgeprocess[J].WatEnvironRes, 1996,68(3/4):132-142.

[9]朱家祥,葉定威,王鑫強(qiáng).上海竹園第二污水處理廠工程[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,2008.

[10]劉振,吳敏.進(jìn)水分配比對閉式雙泥齡活性污泥工藝的影響[J].中國給水排水,2015,31(3):32-35.

[11]蔣玖璐.上海市長興島污水處理廠一期工程設(shè)計(jì)[J].中國給水排水,2010,26(14):67-70.

TU992.1

A

1009-7716（2016）11-0084-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.11.023

2016-07-16

劉振（1988-），男，天津人，工程師，從事給排水設(shè)計(jì)工作。