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第三章有代表性的污水处理新工艺•3.1AB法－－吸附－再生氧化二段法•3.1.1AB法工艺特点•AB法为两段活性污泥法，即分为A段和B段；A段位吸附段，B段为生物氧化段，其工艺流程如图所示：•①A段连续不断地从排水系统中接受污水，同时也接种在排水系统中存活的微生物种群。•②A段负荷高，为增殖速度快的微生物种群提供了良好的环境条件。在A段能够成活的微生物种群，只能是抗冲击负荷能力强的原核细菌，而原生动物和后生动物则不能存活。工艺特点如下：•③A段污泥产率高，并有一定的吸附能力，A段对污染物的去除，主要依靠生物污泥的吸附作用。这样，某些重金属和难降解有机物质以及氮、磷等植物性营养物质，都能够通过A段而得到一定的去除，对此，大大地减轻了B段的负荷。A段对污染物的去除率大致介于40%一70%之间，但经A段处理后的污水，其可生化性将有所改善，有利于后续B段的生物降解作用。•④A段对污染物质的去除，主要是以物理、化学作用为主导的吸附功能，因此其对负荷、温度、pH值以及毒性等作用具有一定的适应能力。•⑤对城市污水处理的A段，主要设计与运行参数为：BOD污泥负荷Ns=2～6kgBOD/(kgMLSS.d)，为传统活性污泥处理系统的10～20倍；污泥龄Θc＝0.3～0.5d；水力停留时间HRT=30min。吸附池内溶解氧浓度DO＝0.2～0.7mg/L。•⑥B段曝气池在低负荷下工作，能将出水BOD5降至10mg/L以下。•此外，基建投资节省15%～20%，节省能耗约15%。•3.1.2.1伯格-格拉巴赫污水处理厂简介•该厂始建于20世纪70年代初，采用普通活性污泥法，在1974～1977年期间的服务当量人口为130000人，1992年该厂扩建，其服务当量人口为20万，并要求有去除氮-磷的工艺。为了节省占地面积和处理池的容积，改建为AB法处理厂，去后附加双层滤料絮凝过滤单元。已有的处理设施得到了充分的应用，除了在B段进行硝化-反硝化脱氮以外，在A、B两段都创造了良好的条件以进行有效的生物除磷，特别是在A段，通过过量摄磷和高剩余污泥排放率，达到了相当高的总磷去除率。3.1.2AB法污水处理厂运行情况列举V2=1500m3V3=4500m3V4=20050m3V5=127000m31.格栅；2.一体化沉砂池+A段曝气池；3.中间沉淀池；4.B段曝气池；5.最后沉淀池；6.厌氧池；7.絮凝过滤池；8.前污泥浓缩池；9.污泥消化池；10.后污泥浓缩池；11.污泥热力调节池；12板框式压滤机PW为泵站；HWPW为高扬程泵站；TW为上层澄清液；US为剩余污泥；RS为回流污泥；EZ离心浓缩机；KF为板框式压滤机；KFB为石灰沉淀池；PWB为工艺用水池；•3.1.2.2伯格-格拉巴赫处理厂运行结果•出水水质：BOD8.0mg/L•COD45.0mg/L•NH4+-N+NO3—-N10.0mg/L•T-P0.5mg/L3.1.3AB工艺的适用范围及选用时的注意事项AB工艺是德国亚琛大学教授在一些污水处理厂超负荷运行而又无多余土地可供扩建的条件下，研究开发出来的高效活性污泥处理新工艺。最初主要是用A段消减有机负荷，但后来随着去除氮、磷营养物的需要以及其他生物脱氮、除磷工艺的开发和应用，AB法也在B段增设了厌氧、缺氧段，实现A/A/O工艺。但是，在AB工艺的设计和运行中曾遇到A段去除BOD的多少与B段脱氮、除磷效果之间的矛盾。在需要生物脱氮、除磷的情况下，如果原生污水BOD5≤200mg/L和总氮≥50mg/L时，一般不宜采用AB工艺，采用A/A/O或UCT工艺为宜。•我国一些污水处理厂，其进水BOD5≤150mg/L，总氮≥40～50mg/L，采用此工艺，为了在B段进行有效的生物脱氮、除磷，保持足够的碳源，A段只好闲置，如山东省泰安和深圳罗芳等城市污水处理厂。•总之，AB工艺最适用于处理高浓度的城市污水和工业废水。此外，AB工艺是剩余污泥产量大的工艺，如果污泥消化池运行不正常，其污泥处理和处置的量和费用是相当大的。•3.2.1Linpor工艺简介•Linpor工艺是德国Linde公司开发的一种悬浮载体生物膜反应器，其生物膜载体为正方形泡沫塑料块，尺寸为10mm×10mm，它们放入曝气池中，由于其相对密度≈1，故在曝气状态下悬浮于水中。•其比表面积大，每1m3泡沫小方块的总表面积大1000m2，在其上可附着生长大量的生物膜，其混合液的生物量比普通活性污泥法大几倍，MLSS≥10000mg/L，因此单位体积处理负荷要比普通活性污泥法大。Linpor工作原理示意图如下：3.2Linpor工艺•由于Lipor反应器运行时填料处于悬浮态，因而为防止其随处理出水的流失，需在反应器的出水区一端设置一道专门设计的穿孔不锈钢格栅。•同时，为防止填料堵塞格栅，通常要求在出水区的格栅处进行鼓泡曝气。•此外，对窄长形的Lipor反应器而言，为防止填料在出水区的过多积聚，也需用气体泵将部分填料从出水区回送至进水区。•Lipor工艺可根据其所能达到的处理功能和对象的不同，以3种不同的方式运行。•一是主要用于去除废水中的含碳有机物的Lipor-C工艺；•二是用于脱氮的Lipor-N工艺；•三是用于同时去除废水中的碳和氮的Lipor-C/N工艺。•目前，这3种不同形式的Lipor工艺已在德国、奥地利、澳大利亚、日本和印度等国家的城市污水和工业废水的处理中得到实际应用。Lipor工艺分类•其工艺流程与一个典型的活性污泥处理厂别无二致，由曝气池、二沉池、污泥回流系统等组成。•乍一看,Lipor-C工艺的运行与传统活性污泥没有什么区别，但实际上该工艺中生物体由两部分组成：一部分附着生长于多孔塑料泡沫填料，另一部分悬浮于混合液中。载体材料表面及空隙内的生物量通常可达10～18ｇ/Ｌ,最大可达30ｇ/Ｌ。•Lipor反应器中混合液的污泥浓度则可达5～10ｇ/Ｌ。运行过程中,附着生物体被设置在曝气池末端的特制格栅截留,而处于悬浮台的活性污泥则可穿过格栅而流出曝气池，并在二沉池中进行泥水分离，实现污泥的回流。1)主要用于去除废水中的含碳有机物的Lipor-C•Lipor-C工艺在欧洲较多国家已得到较广泛的应用。如德国慕尼黑市Groblappen纸板厂污水处理工艺原采用典型的传统活性污泥法工艺，其设计污染负荷为230万人口当量，曝气池的总容积为39300ｍ3，分3组独立运行，每组又分为9个并联运行的曝气池，每个曝气池的容积为1500ｍ3。该厂在运行过程中，由于水量增加而存在处理出水水质超标问题(其中包括氮的问题)。为此将其中两组改造成为Lipor-C工艺。改造后，在两组系统的曝气池中分别投加30%的多孔性泡沫塑料方体。改造后，尽管有机负荷大大超过设计值，但连续运行监测数据显示，出水水质得到明显改善。例：德国慕尼黑市Groblappen纸板厂污水处理工艺•又被形象地称为“清水反应器”，常用于对经二级处理后的工业废水和城市污水的深度处理。•传统工艺出水中的有机物浓度通常是比较低的，具有适合于硝化菌生长的良好环境条件，不存在异养菌与硝化菌的竞争作用，硝化菌大部分附着、生长于载体上，延长了污泥龄，因此其硝化效果好。•由于在Lipor-N工艺中处于悬浮生长的生物体几乎不存在，因此无需设置二次沉淀池和污泥回流系统。2）用于脱氮的Lipor-N工艺•Lipor-C/N工艺具有同时去除废水中碳和氮的双重功能，其与Lipor-C工艺的区别在于其有机负荷较低。•与传统工艺不同的是，在Lipor-C/N工艺中，由于存在较大数量的附着生长硝化细菌及其在反应器中较悬浮态微生物长得多的滞留时间，因而在较高的负荷下仍可获得良好的硝化效果。•同时由于在填料内部存在无数微型的缺氧区而可实现有效的反硝化作用,脱氮率可达50%以上。因此在原生污水总氮浓度低的情况下，单用Lipor-C/N就能够使出水的TN达标。假如进水TN高，则需增加反硝化容积，但所增容积及回流水量都比常规活性污泥法大为减少。•其工艺流程图如下：3）Lipor-C/N工艺•Freising污水处理厂是第一座将普通活性污泥法改建为Linpor-C法的污水处理厂，虽然最初的目的只是去除BOD和COD，但是载体方块上生物量增长如此之多，特别是在温暖季节，在去除了BOD的同时，也发生了硝化-反硝化，实际上成了Linpor-CN工艺了。•为了提高该处理厂的除氮效率，在采用Linpor-CN工艺改建和新建的曝气池中，都在其前部加设了缺氧反硝化段。•改建工艺及运行效果如下所示：3.2.2Linpor-CN工艺的污水处理厂运行实况•近年来在新型高效膜生物反应器研究、开发和应用方面做了大量的工作，研究开发出多种多样的生物膜反应器，如固定式淹没生物膜反应器和移动式淹没生物膜反应器，并对其除污染机理、理论和设计计算等进行了许多研究。其中对曝气生物滤池（biologicalaeratedfilter，BAF）研究最多，其中应用最多的是Biostyr和Biofor。下面将分别介绍。3.3曝气生物滤池•Biostry工艺每个生物滤池单元包括：•进水管和位于滤池底部的配水渠(同时可用于反冲洗水的排除);•两条空气管(穿孔管，一条用于工艺曝气，另一条用于气反冲；在硝化/反硝化反应时用2条管道，在单一硝化反应时曝气和反冲洗为同一条管道)；•3~3.5m的滤料层(滤料表面附着大量的微生物)，滤池顶部装有混凝土滤板(防止滤料的流失)，滤板上安装有滤头(用于滤池出水)3.3.1Biostyr工艺•从底部同入空气进行曝气，以获得较好的氧传递效率和建立好氧环境，曝气管位置可以选择，根据曝气管道位置的不同可以控制硝化和反硝化反应的程度，也可以单独进行硝化反应或反硝化反应。•当废水以向上流通过这种Biostyr滤床时，附着、生长在聚苯乙烯圆粒上的生物膜，在曝气好氧条件下，能与废水中的污染物充分接触，并进行生物降解和同化。在降解有机物的同时，又能进行硝化和反硝化除氮。•除氮机理：填料表面生物膜存在溶解氧浓度梯度，即从好氧经缺氧到、厌氧，因此可同时进行硝化和反硝化过程。工艺过程：•由于出水高出滤池，其水头足以反冲洗滤池，这就不需要用单独的反冲洗水和反冲洗泵；•滤帽及支撑板设置在滤床的上面，因此滤帽维修方便，无须将填料清空就可以进行维护和修理；•栅状曝气管可置于滤床的中部，这样在其下面为非曝气区，上部为曝气区。可实现单池中的硝化反硝化。Biostyr工艺特点：•Biofor工艺如又图所示，滤池底部设有工艺空气管道、反冲洗空气管道以及进水和反冲洗进水孔；•中部为填料过滤层，填料底部设有支撑垫板，垫板上均匀安装进水滤帽，有时在垫板上部铺有10～20cm厚度的鹅卵石承托层。填料层表面与滤池上部除水堰之间的高度差留作反冲洗时填料膨胀之用。•滤池供气系统分两套管路，置于填料层内的工艺空气管用于工艺曝气，该管的位置较灵活，既可放底部，使整个池子处于好氧状态，也可放中间，将滤料分为好氧区和厌氧区。滤池底部的空气管路是反冲洗空气管。3.3.2Biofor工艺•3.3.3.1法国塞纳中心哥伦布污水处理厂•赛纳中心哥伦布污水处理厂位于巴黎密集的建筑群边缘，紧靠居民区。且_该场地而积仅为4hm2。为了达标排放、尽可能减少恶臭以及充分利用有限的上地。设计者将BAF单元应用在生物处理阶段来完成除碳/硝化/反硝化。•该污水处理厂进水经预处理和物化处理后。第一步进入由1组24座Biofor生物滤池组成的除碳单元，这些生物滤池分布在中心廊道的两侧。每座滤池面积为104m2，上向流运行。池内敷设了2.9m厚的粒状膨胀黏土。日常的反冲洗可以去除截留固体和脱落的剩余污泥。3.3.3曝气生物滤池的应用实例•脱碳后出水进入由29座Biostyr生物滤池组成的硝化单元，这些生物滤池单池有效容积330m3。填充悬浮载体-聚苯乙烯圆珠。以上向流方式运行，填料由过滤器顶板安装有滤帽的支撑板截留在滤池内。每日进行正常的反冲洗。以冲掉污泥和恢复滤池的正常过滤性能。•出水最后进入由以甲醇为反硝化碳源的12座Biofor滤池组成进行反硝化作用。•Davyhulme污水