2010年环境影响评价技术方法辅导：废水的二级（生物）处理

国和网校 [2010-05-05 14:20:00 ] 【大中小】

　1．活性污泥法<?XML:NAMESPACE PREFIX = O />

　　活性污泥法是一种废水生物处理过程，它将废水与活性污泥（微生物）混合搅拌并曝气，使废水中的有机污染物分解，污泥随后从处理废水中分离，并根据需要将部分污泥回流到曝气池。

　　自从1914年Ardern和Lockett发明活性污泥法以来，已经出现了许多不同类型的活性污泥处理工艺。按反应器类型划分，有推流式活性污泥法、阶段曝气法、完全混合法、吸附再生法，以及带有微生物选择池的活性污泥法。按供氧方式以及氧气在曝气池中分布特点，处理工艺分为传统曝气工艺、渐减曝气工艺和纯氧曝气工艺。按负荷类型分为传统负荷法、改进曝气法、高负荷法、延时曝气法。

　　传统活性污泥处理法：传统（推流式）活性污泥法的曝气池为长方形，经过初沉的废水与回流污泥从曝气池的前端，并借助空气扩散管或机械搅拌设备进行混合。一般沿池长方向均匀设置曝气装置。在曝气阶段有机物进行吸附、絮凝和氧化。活性污泥在二沉池进行分离。传统（推流式）活性污泥法工艺流程见图13-6。

　　阶段曝气法：阶段曝气法（又称为阶段进水法）通过阶段分配进水的方式遇免曝气池中局部浓度过高的问题。采用阶段曝气后，曝气池沿程污染物浓度分布和溶解氧消耗明显改善。由于废水中常含有抑制微生物产生的物质，以及会出现浓度波动幅度大的现象，因此阶段曝气法得到较广泛的使用（图13-7）。

　　完全混合法：完全混合法活性污泥处理工艺（又称为带沉淀和回流的完全混合反应器工艺）。在完全混合系统中废水的浓度是一致的，污染物的浓度和氧气需求沿反应器长度没有发生变化。在完全混合法工艺中，只要污染物是可被微生物降解的，反应器内的微生物就不会直接暴露于浓度很高的进水污染物中。因此，该工艺适合于含可生物降解污染物及浓度适中的有毒物质的废水。与运行良好的推流式活性污泥法工艺相比，它的污染物去除率较低。

　　图13-6 传统（推流式）活性污泥法工艺流程

　　图13-7 阶段曝气活性污泥法工艺流程

　　吸附再生法：吸附再生工艺（又称为接触稳定工艺）由接触池、稳定池和二沉池组成。来自初沉池的废水在接触反应器中与回流污泥进行短暂的接触（一般为10～60 min），使可生物降解的有机物被氧化或被细胞吸收，颗粒物则被活性污泥絮体吸附，随后混合液流入二沉池进行泥水分离。分离后的废水被排放，沉淀后浓度较高的污泥则进入稳定池继续曝气，进行氧化过程。浓度较高的污泥回流到接触池中继续用于废水处理。吸附再生法适用于运行管理条件较好并无冲击负荷的情况。

　　带选择池的活性污泥法：该工艺在曝气池前设置一个选择池。回流污泥与污水在选择池中接触10～30 min，使有机物部分被氧化，改变或调节活性污泥系统的生态环境，从而使微生物具有更好的沉降性能。

　　传统负荷法经过不断地改进，对于普通城市污水，BOD₅和悬浮固体（SS）的去除率都能达到85%以上。传统负荷类型的经验参数范围是：混合液污泥浓度在1200～3000 mg/L，曝气池的水力停留时间为6 h左右，BOD₅负荷约为<?XML:NAMESPACE PREFIX = ST1 />0.56 kg/（m³·d）。

　　改进曝气类型适用于不需要实现过高去除率（BOD去除率＞85%），通过沉淀即可达到去除要求的情况。负荷经验参数范围是：混合液污泥浓度300～600 mg/L，曝气时间为1.5～2 h，BOD₅和SS的去除率在65%～75%。

　　高负荷类型是通过维持更高的污泥浓度，在不改变污泥龄的情况下，减小水力停留时间来减少曝气池的体积，同时保持较高的去除率。污泥浓度达到400010000 mg/L时，BOD5容积负荷可以达到1.6～3.2 kg/（m³·d）。在氧气供应充足并不存在污泥沉降问题的条件下，高负荷法可以有效地减小曝气池体积并达到90%以上的BOD₅和SS去除率。目前，许多高负荷法使用纯氧曝气来提高传氧速率，以避免曝气池紊动度过大引起污泥絮凝性和沉降性变差。如果不能提供充足的氧气，会引起严重的污泥沉降，尤其是污泥膨胀的问题。

　　延时曝气工艺采用低负荷的活性污泥法以获取良好稳定出水水质。延时曝气法中停留时间一般24 h，污泥浓度一般为3000～6000 mg/L，BOD₅负荷＜0.24kg/（m³·d）。由于污泥负荷低、停留时间长，污泥处于内源呼吸阶段，剩余污泥量少（甚至不产生剩余污泥），因此污泥的矿化程度高，无异臭、易脱水，实际上是废水和污泥好气消化的综合体。典型的问题是污泥膨胀引起的污泥流失、硝化问题导致pH值降低以及出水悬浮物增高等。

　　氧化沟属延时曝气活性污泥法（图13-8），氧化沟的池型，既是推流式，又具备完全混合的功能。氧化沟与其他活性污泥法相比，具有占地大、投资高、运行费用也略高的缺点。

　　图13-8 氧化沟及氧化沟系统

　　生物膜法处理废水就是使废水与生物膜接触进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使废水得到净化。生物膜法有滴滤池、塔滤池、接触氧化池及生物转盘等型式。

　　好氧生物转盘系统大多由3～5级串联模式运行，在其后设沉淀池。当沉淀池出水不理想时，在沉淀池前采用化学絮凝，及采用金属丝网筛去除不易絮凝的固体。

　　生物转盘是由安装在同一水平轴上的一系列相距很近的圆盘构成的（直径1.2～3.6 m），盘片上附着有生物膜。盘片部分浸在废水池的废水中，在不停的旋转过程中，生物膜和附着的污水层暴露在有氧空气中，吸收了氧气，膜上污水由膜表面滴滤进入污水中，污水与生物膜的紧密接触使细菌-底物-氧的界面不断发生变化，生物膜水层含有丰富的溶解氧。底物和溶解氧通过混合、扩散进入到生物膜中参与氧化。水层中多余的溶解氧与池中污水混合，从而使污水曝气。转盘的作用是支撑微生物的生长，使微生物、底物和溶解氧能够接触。

　　转盘上生长过多的微生物在经过水池时会脱落并保持悬浮状态。脱落的固形物从生物转盘的一级流入下一级，最终进入下游的二沉池。

　　生物转盘处理工艺能达到二级处理水质或更好的水质。若设置多组转盘可得到更好的处理效果。

　　3．厌氧生物处理

　　废水厌氧生物处理是指在缺氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称厌氧消化。

　　厌氧消化工艺由普通消化法逐渐演变发展为厌氧接触法、厌氧生物滤池法、上流式厌氧污泥床反应器法、厌氧流化床法等。

　　（1）普通厌氧消化池（又称传统消化池）。消化池常用密闭的圆柱形池。废水定期或连续进入池中，经消化的污泥和废水分别由消化池底和上部排出，所产生的沼气从顶部溢出。为使进料和厌氧污泥充分接触，使所产生的沼气气泡及时逸出，池内设有搅拌装置。进行中温和高温消化时，常需对消化液进行加热。

　　（2）厌氧接触法（又称厌氧活性污泥法）。工艺上与好氧的完全混合活性污泥法相类似。污水进入消化池后，迅速与池内混合液混合，污水与活性污泥充分接触。厌氧池排出的混合液在沉淀池中进行固液分离，污水自沉淀池上部排出，沉淀污泥回流至消化池（图13-9）。

　　该工艺具有运行稳定、操作较为简单、有较大的耐冲击负荷能力的特点。

　　（3）上流式厌氧污泥床反应器（UASB反应器）。如图13-10所示，废水自下而上通过UASB反应器。在反应器的底部有一高浓度（污泥浓度可达60～80 g/L）、高活性的污泥层，大部分的有机物在此转化为CH₄和CO₂。