武汉黄陵污水处理厂脱氮处理工艺选择

李铭 刘金利

摘要：本文介绍了目前国内常用的脱氮除磷工艺，并根据黄陵污水处理厂的实际情况，选择“Unitank生物处理工艺＋纤维滤池＋人工湿地”和STCC工艺作为比较方案。通过比选，确定黄陵污水处理厂生物处理工艺为STCC工艺。

关键词：污水处理；脱氮除磷；方案比选；STCC工艺

Abstract: this paper introduces the domestic present commonly used to take off the nitrogen phosphorus removal process, and according to the actual situation of describing the sewage treatment plant, the choice "Unitank biological treatment technology superscript + + fiber artificial wetland" and STCC process as comparing scheme. Through the than the election, sure huangling sewage treatment plant biological treatment technology for STCC process.

Keywords: sewage treatment; Denitrification and p; The alternative schemes; STCC process

中图分类号：[R123.3]文献标识码：A 文章编号：

武汉经济技术开发区是较早成立的国家级经济技术开发区，形成了汽车、轻工、食品、高新技术等支柱产业。军山地区黄陵片区为新拓展开发区域，由于区内排水设施不完善，缺乏污水处理厂。一些大型工业项目入驻，势必会加重污染，影响当地人民生活，制约城市经济的进一步发展。

为改善开发区投资环境和居民的生活环境，规划在凤凰山地区设置黄陵污水处理厂，建设规模为10×104m3/d，其中近期规模5×104m3/d。工程尾水受纳水体为东荆河，污水处理厂出水指标中：BOD5 、COD、NH3-N达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ~Ⅴ类水标准，SS、TN、TP达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，并经尾水管道排入东荆河，最终流入长江。黄陵污水处理厂进出水设计水质见下表：

由表1可以看出，黄陵污水处理厂对污水的脱氮除磷要求较高，需要选择恰当的生物处理工艺，以满足设计要求。下面先将介绍目前国内常用的脱氮除磷工艺，并挑选出两个工艺方案进行比选，确定污水厂的生物处理工艺。

1. 脱氮除磷工艺概述

生物脱氮除磷工艺分为悬浮型活性污泥法和固着型生物膜法两大类。国内目前较多采用的生物脱氮除磷工艺有A2/O工艺、氧化沟工艺、SBR工艺、生物膜法及其组合工艺等。现将其介绍如下。

1.1 A2/O工艺

A2/O工艺是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。原污水与从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；在缺氧段，反硝化细菌通过生物反硝化作用，将内回流的硝酸盐转化成氮气；在好氧段，硝化细菌将氨氮及有机氮氨化成的氨氮，转化成硝酸盐，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷除去[1]。

但A2/O工艺本身存在固有的缺欠，难在单一系统中同时获得氮、磷的高效去除，阻碍着生物脱氮除磷技术的应用[3]。为解决A2/O工艺碳源不足及其引起的硝酸盐进入厌氧区干扰释磷的问题,研究者们进行了大量工艺改进，在污水厂中已有应用的主要是改良A2/O工艺、倒置A2/O工艺。

改良型A2/O工艺是在厌氧池前增加预反硝化池和厌氧选择池，以降低回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响。倒置A2/O工艺省去污泥内回流，将缺氧区前置，适当加大了混合液回流比。污水在缺氧池和厌氧池分点进水，反硝化菌优先获得碳源，将缺氧区内循环污泥中的硝酸盐进行反硝化反应，强化了脱氮 [2]。

1.2 氧化沟工艺

氧化沟属延时曝气，工艺因其易于管理，设备简单，很快得到推广。近年来，氧化沟工艺不断创新发展，已发展成多种形式。有代表性的有帕式单沟式、奥式同心圆式、卡式折流循环式；近年来国内引进了DE型双沟式和T型三沟式氧化沟。国内污水处理领域中，对卡式氧化沟工艺的应用和研究正处在高峰期，许多污水处理厂采用了此工艺。

1.3 Unitank工艺

Unitank工艺是一种系统灵活、节省占地的先进的污水处理工艺，它集合了SBR和传统活性污泥法的优点。由三个矩形池组成，三个池水力相通，每个池内均设有供氧设备，在外边两侧矩形池设有固定出水堰和剩余污泥排放口。中间池连续曝气，两侧池内间断曝气，交替作为沉淀池和曝气池。三个池交替地在缺氧、好氧和沉淀的状态下工作，使池中发生硝化和反硝化作用，在去除BOD5、SS的同时，达到生物脱氮除磷的目的[1]。

1.4 BAF工艺

曝气生物滤池（BAF）工艺处理污水的原理是利用填料上高浓度生物膜的强氧化降解能力，生物膜、填料的吸附和过滤作用快速地净化污水。曝气生物滤池具有占地面积小、基建投资省，出水水质高，氧传输效率高， 抗冲击负荷能力强、耐低温，易挂膜、启动快等优点；同时曝气生物滤池存在对进水SS要求高，水头损失大，反冲洗出水会对一级处理产生较大的冲击负荷等问题[4~7]。

1.5 STCC工艺

STCC全文意即“标准化组合的、以不饱和炭生物滤池为核心的污水处理及深度净化技术”。该技术是一种新型的多种介质填料的曝气生物滤池，将生物接触氧化和过滤结合在一起，能深度净化污水。它采用“不饱和炭”、“脱氮材料”和“除磷材料”等多种介质的填料组成复合填料床，有利于微生物挂膜生长，使悬浮生长的微生物与附着生长的微生物共存，同时通过特殊的曝气系统在填料床中形成好氧、缺氧和厌氧交替的环境，各种填料组成的填料床能在好氧或缺氧、厌氧环境下进行氮的生物氨化、硝化和反硝化。同时利用生物聚磷作用和除磷材料的化学除磷作用等过程进行脱氮除磷，因此本处理系统脱氮除磷能达到很高的效率。该工艺具有占地少、运行成本低、运行维护方便、出水标准高等优点[8]。

STCC工艺将氧化和过滤结合在一起，通过新型填料材料的运用，能有效脱氮除磷和除去有机碳，达到深度净化污水的目的。出水可以稳定达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准，主要指标也可以达到国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）的Ⅳ类标准[8]。其工艺流程见下图。

图1STCC工艺流程图

2. 生物脱氮除磷工艺选择

黄陵污水厂服务区为雨污分流排水区；进水中工业废水与生活污水的比例较接近，进水水质较武汉市其他污水厂水质浓度高；出水水质要求高。由于污水成分的复杂性以及污水处理尾水排放要求较高，仅仅采用一种主体处理工艺很难完全达到水质要求，因而需要采用多种处理工段进行合理组合，且保证各处理工段的互容性以及协调性。

与黄陵污水厂进水水质接近的武汉经济技术开发区沌口污水处理厂采用Unitank生物处理工艺稳定运行，出水水质为国家一级B达标水质。为达到黄陵污水厂的出水要求，在Unitank生物处理工艺后需要组合纤维滤池和人工湿地。此为污水处理方案一，即“Unitank生物处理工艺＋纤维滤池＋人工湿地”。STCC碳系载体生物滤池工艺采用厌氧除磷池、缺氧池、生化池、斜管沉淀池、应急反应池、脱氮池、微曝气滤池、接触过滤池、污泥池等9段组合而成，能够无须组合人工湿地达标排放。选择STCC工艺为方案二。综合考虑污水处理厂建成后进水水质实际特点，拟对这二种方案进行全面比较。

两个方案在技术上的优缺点见表2。

STCC碳系载体生物滤池工艺适用性强，投药少，出水活性和标准高，运行成本，单位总成本及年经营成本较低，适合于中小型规模污水厂。综合以上分析，结合本污水厂处理规模，且有脱氮除磷的特点，因此把STCC碳系载体生物滤池工艺作为黄陵污水处理厂的推荐工艺。

3. 结语

污水处理厂的建设和运行耗资比较大，并且受到多种因素的制约和影响。其中，处理工艺方案的优化选择对污水处理厂投资及运行管理的影响尤为关键。因此，本文在论述目前国内污水处理常用脱氮除磷工艺的基础上，从项目整体优化的观点出发，综合考虑当地的客观条件、污水性质及处理出水要求，选择“Unitank生物处理工艺＋纤维滤池＋人工湿地”和STCC碳系载体生物滤池工艺作为比较方案。对两个方案技术上的优缺点和主要经济指标进行比较，STCC碳系载体生物滤池工艺出水水质好，能深度净化污水，操作维护管理方便，经济节能。黄陵污水厂选择STCC碳系载体生物滤池工艺作为生物脱氮除磷工艺为宜。

参考文献：

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[2] 侯金良,康勇.城市污水生物脱氮除磷技术的研究进展[J].化工进展,2007, 26(3):366-370.

[3] 张杰,臧景红,杨宏,刘俊良. A2/O工艺的固有缺欠和对策研究[J].给水排水, 2003,29(3):22-26.

[4] 齐兵强,王占生.曝气生物滤池在污水处理中的应用[J].给水排水,2000, 26(10):4-8.

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[7]. 乔晓时,许云闳,全燮. BIOFOR曝气生物滤池用于城市污水处理[J].中国給水排水,2004,20(7):84-85

[8] 陈志德,陈美杉,陈林虎,李斯,魏东平. STCC污水处理及深度净化技术—运用新型填料“不饱和炭”的污水深度净化技术[J].环境保护,2007, (04B):61-64.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。