文_李鈺佳 晉能控股煤業(yè)集團(tuán)有限公司環(huán)保部

1 污水處理工藝

1.1 活性污泥法

在活性污泥法中，污染物通過活性污泥的吸附和降解作用得到去除。活性污泥法可去除污水中的溶解性及膠體狀態(tài)的可生物降解有機(jī)物、能被污泥絮體吸附的懸浮固體物質(zhì)和大分子物質(zhì)以及一些無機(jī)鹽類。作為活性污泥法的主體，活性污泥通常由有活性的微生物群體、微生物自身氧化的殘留物、吸附在活性污泥絮體表面且未被降解的有機(jī)物、無機(jī)物4個(gè)部分組成?；钚晕勰喾ǖ奶幚硇ЧǔＪ艿竭M(jìn)水水質(zhì)、污泥濃度、污泥活性、微生物的種類、溫度、pH、溶解氧濃度和曝氣時(shí)間等因素的影響。在活性污泥法凈化污水的過程中，污染物（也稱為基質(zhì)或底物）的去除是多種機(jī)理共同作用的結(jié)果。其中，氧化溝工藝由其基建投資省、脫氮效果好等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用最多， 其工藝流程如圖1。

圖1 氧化溝處理污水工藝流程

1.2 生物膜法

生物膜通過附著在基底表面，與污水接觸后生物膜分為附著水層以及隔水層，兩個(gè)區(qū)間都生長有大量的微生物以及其他微型動(dòng)物，附著水層的微生物通過吸附流經(jīng)過載體表面中含有的有機(jī)污染物，并通過孔隙結(jié)構(gòu)向隔水層進(jìn)行傳輸，附著水層與隔水層的微生物通過降解吸附的有機(jī)污染物進(jìn)行自身的代謝繁殖，維系微生物的生存，同時(shí)達(dá)到污水的處理要求。由于隔水層無法與污水接觸，通常處于厭氧狀態(tài)，所以當(dāng)生物膜培養(yǎng)時(shí)間過長后，厭氧層的厚度過大時(shí)，靠近基底的微生物無法得到充足的養(yǎng)分而逐漸死亡，造成生物膜從基底上脫落，當(dāng)老生物膜脫落后新的微生物又形成新的生物膜，通過生物膜自適應(yīng)的調(diào)整，維持生物膜污水處理工藝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。生物膜法用的較多的為曝氣生物濾池法（BAF法），操作流程如圖2。

圖2 水解-曝氣生物濾池工藝流程

1.3 MBR工藝

MBR工藝不但存在微生物高效降解有機(jī)物的過程，而且反應(yīng)器內(nèi)膜組件能截留廢水中粒徑尺寸較大的有機(jī)物，增加微生物與有機(jī)物的接觸時(shí)間，提高有機(jī)物的去除效能。同時(shí)，膜組件能對反應(yīng)器污泥進(jìn)行有效截留，提高好氧池活性微生物的數(shù)量，有利于改善微生物對有機(jī)物的去除效果，較高的污泥濃度會(huì)促進(jìn)反應(yīng)器局部缺氧環(huán)境的形成提供反硝化條件，再加上MBR工藝存在缺氧段使其在去除有機(jī)物的同時(shí)具有一定的脫氮功效。此外，膜組件的存在使MBR工藝生化過程和泥水分離過程能在同一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行代替了傳統(tǒng)活性污泥工藝的二沉池。最后 MBR工藝具有較高的污泥濃度，在進(jìn)水底物濃度相同的情況下，污泥負(fù)荷更低依據(jù)活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，當(dāng)處于基質(zhì)不足的環(huán)境時(shí)活性污泥增值速率變慢污泥產(chǎn)量降低。由于具有對污染物的去除效率高、具有較大的靈活性和實(shí)用性、解決了剩余污泥處置難的問題等優(yōu)點(diǎn)，MBR工藝得到了廣泛的應(yīng)用。

2 實(shí)際案例分析

2.1 中小城鎮(zhèn)污水處理實(shí)例

以西南邊陲一個(gè)人口約為1.5萬人的中小型城鎮(zhèn)為例，依照當(dāng)?shù)乜h氣象局提供的消息，該鎮(zhèn)年均氣溫16.8℃，年均降雨100mm以上。該地河流中游地區(qū)河谷漸漸開闊，河道曲折，水流平緩。設(shè)計(jì)選用BAF法處理污水，處理范圍500t/d，同時(shí)，設(shè)計(jì)的進(jìn)水水質(zhì)大致目標(biāo)為SS=200mg/L，氨氮=30mg/L，CODcr=350mg/L，BOD5=150mg/L，TN=35mg/L，TP=3mg/L，污水通過污水處理廠并參考環(huán)保局及我國有關(guān)的法律指標(biāo)然后排入附近河流。基本污染物去除結(jié)果見表1。

表1 污水廠各單元進(jìn)出水水質(zhì)及去除率

2.2 城市污水處理實(shí)例

東北某市中心區(qū)污水處理項(xiàng)目一期工程由中國市政工程華北設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，該市城建局承建。工程廠區(qū)占地19公頃，受水面積33.7km2，主要收集城市生活污水，設(shè)計(jì)污水處理量為20萬t/d，實(shí)際處理污水處理量約為13t/d，采用A/O處理工藝，其對水中有機(jī)物去除存在自身的優(yōu)勢，且其相比非均相催化臭氧氧化技術(shù)而言處理費(fèi)用更低，但是A/O工藝由于難降解污染物對微生物的抑制作用使其處理效能大打折扣。有研究者對催化臭氧氧化技術(shù)與膜生物反應(yīng)器的組工藝進(jìn)行過初步探討,采用水解酸化催化臭氧氧化MBR組合工藝處理丁苯橡膠廢水結(jié)果表明，催化臭氧氧化提高廢水可生化性使廢水水質(zhì)得到不斷地改善，數(shù)據(jù)表明，其效能系統(tǒng)COD和氨氮平均去除率分別為91.8%和88.3%。該市中心污水處理廠提高標(biāo)準(zhǔn)改造前主要采用的是A/O處理工藝。該市企業(yè)污水的產(chǎn)生及排放情況見表2。

表2 污水的排放情況

針對該地的污水處理二級出水，構(gòu)建了催化臭氧氧化與A/O-MBR組合工藝并考察其處理二級出水效能，制備了納米MgO臭氧催化劑并對其物理結(jié)構(gòu)特征和表面化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征，分析了催化臭氧氧化處理廢水效能和機(jī)理，探討了組合工藝處理廢水中試效能，明確了組合工藝具有性能高效和運(yùn)行穩(wěn)定的技術(shù)優(yōu)勢。將AO工藝改造升級為AAO工藝用于增強(qiáng)原工藝，同時(shí)增加了MBR處理工藝以全面提高出水水質(zhì)。該提高標(biāo)準(zhǔn)的改造方案無論在技術(shù)上，或是在環(huán)境上均具有可行性。

在原有的AO工藝上進(jìn)行改造將其升級為AAO工藝，由原處理能力20萬m3/d改造為處理能力12萬m3/d，降低生物池的處理負(fù)荷，延長停留時(shí)間，增強(qiáng)了該系統(tǒng)的脫氮除磷的能力。在升級改造的同時(shí)維持了污水廠的正常運(yùn)行。

新建的MBR處理工藝，把設(shè)計(jì)進(jìn)水的剩余8萬m3/d的水進(jìn)行膜生物處理，出水效果好。在MBR工藝的膜組件取代了傳統(tǒng)意義上的二沉池，使得液體與污泥更好的分離，并且具有傳統(tǒng)工藝不具有的優(yōu)點(diǎn)如；處理效果佳，出水水質(zhì)穩(wěn)定、污泥沉降性好不易膨脹。

3 結(jié)語

早期建設(shè)的中小城鎮(zhèn)及城市污水處理廠處理工藝落后，污水處理設(shè)施老化等問題突出。根據(jù)原工藝的狀況及污水處理廠實(shí)際需求改造成AAO工藝、BAF工藝及MBR工藝，增加膜處理工藝對污水處理廠進(jìn)行改造，適用于對于出水水質(zhì)要求較高，實(shí)際案例已有不少達(dá)到國家一級A排放標(biāo)準(zhǔn)的污水處理廠。增加化學(xué)除N除P、增加深度處理工藝，主要是作為污水處理廠的生物處理工藝的輔助，用來進(jìn)一步改善出水水質(zhì)，提高污水處理廠的處理效率。