浅析灵石县污水处理厂污水处理工艺

温彩芳

(山西省灵石县环境保护局，山西 灵石031300)

1 引言

随着我国社会和经济的高速发展，城镇生活污水的排放量逐年增加，城市环境污染特别是水污染日趋严重。许多地方都在通过建设污水处理厂来解决水污染问题。而污水处理工艺的选择对建厂土建、设备投资以及日后的管理、运行成本、运行效果都有重要的影响［1］。

灵石县污水处理厂于2009年6月开始运营，污水处理采用较为成熟的工艺。本文以该厂污水处理工艺为例进行分析，以期对一些尚未建设的污水处理厂水处理工艺的选择提供些许借鉴。

2 污水处理工艺及流程

2.1 污水处理工艺

污水处理工艺的选用是与污水处理厂进水水质、要求达到的处理污水的出水水质标准等密切相关［2］。灵石县污水处理厂进水水质指标BOD5/CODCr约为0.57，表明进水的可生化性较好，可以采用生化处理工艺;设计出水标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918－2002)一级标准A标准;通过分析当地的气候、温度、地质条件等，综合考虑该厂污水处理选用A2/O二级生化处理工艺，污水深度处理采用BAF曝气生物滤池处理工艺。

2.2 污水处理工艺流程

污水处理工艺流程见图1。

图1 污水处理工艺流程

2.2.1 一级处理

基本上用物理方法，将污水加以机械拦截、过滤、沉降，去除污水中可沉淀的固体、水面悬浮物等［3］。

粗格栅安装在污水泵进水渠道内，用以截留废水中较大的漂浮物，以减轻后续处理构筑物的处理负荷，是污水处理的首要处理环节。通过粗隔栅的污水进入细格栅，进一步去除污水中细小的漂浮杂质，保障后续处理构筑物的正常运行。细格栅来的污水沿切线方向进入旋流沉砂池，利用一种机械外力控制水流的流态和流速，在重力和离心力的作用下，砂沿池壁呈螺旋线加速沉降，沉入池底的砂经砂泵提升，与少量的污水进入分离器进行分离后排出。沉砂池的水进入初次沉淀池，初次沉淀池的作用主要是去除污水中以无机物为主体的比重较大、颗粒较小的固体，及格栅未拦截下来的漂浮物质。

2.2.2 二级处理

在一级处理的基础上，主要利用各种微生物的作用，生化处理，去除大量的有机污染物。生物池(即A2O池)和二沉池构成了生物处理系统二级处理单元，是该工艺的中心环节。

A2/O工艺亦称A－A－O工艺，是英文Anaerobic－Anoxic－Oxic第一个字母的简称。A2/O工艺是在AO工艺基础上增设厌氧区而具有脱氮和除磷能力的新型污水处理工艺。它能够在去除有机物的同时去除氮和磷等营养物质［4，5］。A2/O工艺生物反应分为3段，第1段为厌氧段(A1段)，第2段为缺氧段(A2段)，第3段为好氧段(O段)。在厌氧段主要是兼性厌氧菌将污水中可生物降解的有机物转化为短链脂肪酸等小分子发酵中间产物，而聚磷菌可将其存储在体内;聚磷酸盐分解，所释放的能量可供好氧的聚磷菌在厌氧的环境下维持生存，另一部分能量还可供聚磷菌主动吸收环境中的低分子有机物，并以PHB(聚β羟丁酸)的形式在其体内存储起来。在缺氧段，反硝化菌就利用好氧区回流混合液带来的硝态氮，以及污水中可生化降解有机物作碳源进行反硝化，达到同时降低BOD5与脱氮的目的。在好氧区，聚磷菌在吸收、利用污水中残剩可生化降解有机物的同时，主要通过分解体内储存的PHB释放能量来维持自身的生长繁殖;同时摄取周围环境中的超过其生长所需的磷，并以聚磷的形式在体内储存起来，使出水中溶解性磷浓度达到最低，过量摄取的磷通过排泥的方式排出系统;这样，有机物经过厌氧段、缺氧段分别被聚磷菌、反硝化菌等微生物利用后，好氧段的有机物浓度已相当底，从而有利于自养型硝化菌的生长繁殖，并通过硝化作用将氨氮转化为硝态氮。生物脱氮除磷工艺如图2。

图2 生物脱氮除磷工艺流程

来自A2/O池的混合液在二次沉淀池内沉淀，所沉淀的污泥一部分回到A2/O池，另一部分作为剩余污泥排到污泥处理系统进行处理。

2.2.3 深度处理

在二级处理的基础上，进一步用化学法或物理法进行深度处理，以满足一些回用水水质要求。该厂深度处理工艺采用向上流曝气生物滤池(Biological Aerated Filter，简称BAF)工艺，BAF工艺是近年新开发的一种污水生物处理技术［6］。

曝气生物滤池主要由滤池池底、布水系统、曝气系统、出水系统、反冲洗系统、管道等组成。运行时进水水流向上，同时空气距滤料20～30cm处通入，气水接触，有利于氧的转移，同时还有利于发挥上层滤料表面生物膜的氧化降解作用。

曝气生物滤池充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并于同一工艺单元中。以滤池中填装的粒状填料为载体，在滤池内部进行曝气，使滤料的表面生长着大量生物膜，当待处理的水流经时，充分发挥生物膜中微生物的生物絮凝、生物代谢，以及填料的物理吸附和截留功能，实现了污染物的高效去除，同时利用膜反应器内好氧、缺氧区域的存在，实现脱氮除磷的功能［7，8］。运行一段时间后，因生物膜积累，水头损失增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜。

3 A2/O工艺和BAF工艺特点及存在的问题

3.1 A2/O工艺特点及存在的问题

3.1.1 A2/O 工艺特点

(1)厌氧、缺氧、好氧3种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷。

(2)在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。

(3)在厌氧—缺氧—好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，污泥体积指数(SVI)一般小于100，不会发生污泥膨胀。

(4)运行管理方面，连续进水，可实现供氧量和回流比的自动调节自动化程度较高。

3.1.2 A2/O 工艺存在的问题

(1)土建工程、征地费用、设备及仪表费用等方面同SBR工艺、氧化沟工艺、BAF工艺相比投资费用最大;存在混合液回流和污泥回流，工程运行能耗高。

(2)露天面积较大，处理效果受低温影响较大。冬天温度较低，活性污泥活性降低，处理效果明显低于夏季。

(3)厂区面积大，设备分散，曝气头易堵塞，维护巡视量大;大修需停一条线，对处理水量和出水水质影响较大。

(4)敞开式，对周围环境影响较大;占地很大，无法覆盖，视觉和景观效果差。

3.2 BAF 工艺

3.2.1 BAF 工艺特点

(1)BAF占地面积小，灵石县污水处理厂BAF池的占地面积约有A2/O池的1/4，基建投资省。BAF反应时间短，具有同步去除BOD5及悬浮物的功能，可不设二次沉淀池。

(2)菌群结构合理。传统的活性污泥法微生物的分布相对均匀，而在BAF中沿污水流程能形成不同的优势生物菌种，可使有机物降解、硝化和反硝化能在同一个池子中发生，简化了工艺流程。

(3)曝气生物滤池实现了微生物停留时间和水力停留时间的分离，载体填料的存在，对水流起到了强制紊动的作用，同时也可促进水中污染物质与微生物细胞的充分接触，从实质上强化了传质过程。

3.2.2 BAF 工艺存在的问题

(1)对进水的悬浮物(SS)要求较高。进水SS较多时容易堵塞，运行周期短，反冲洗频繁。如果进水的SS较高，会使滤池在很短时间内达到设计的水头损失，这样必然导致频繁的反冲洗，增加运行费用。根据经验，进水的SS一般不超过100mg/L，最好控制在60mg/L以下，这样对曝气生物滤池的前处理工艺提出了较高的要求。

(2)生物除磷效果不好。在滤池中只是微生物自身生长需要少量的磷，所以生物除磷作用很弱，为使出水达标排放，多辅以化学除磷以解决磷的达标问题。

(3)采用曝气生物滤池水头损失较大，而且由于停留时间较短，消化不充分，产泥量较大。

4 结语

灵石县污水处理厂采用两种工艺联合处理的方法，在实际运行中取得了较好的处理效果，有效地遏制了汾河地表水的进一步恶化。但也存在一定问题，如运行中耗能较高，进水水质波动较大时，耐冲击能力较差。

每一项污水处理的技术方法都有自身的优缺点和限制条件，不能一概而论。合理的工程技术选择要求技术先进，对污水处理能力强;用电量低，体积小，操作简单，便于管理。为了降低处理污水成本，在选择方案时必须要综合考虑各方面的因素，进行方案的比较、选择，在技术上、经济上选择出好的合理的工艺［9］，使处理系统高效低耗的完成污水净化作用。

［1］程明亮，笪 玲.小城镇污水处理工艺选择实证研究——以江苏省如皋市丁堰镇为例［J］.河南城建学院学报，2012，21(1):27～30.

［2］龙 萍.中小城镇污水处理工艺流程的探讨［J］.企业技术开发.2011，30(14):61 ～62.

［3］林荣忱，乔寿锁，王家廉.污废水处理设施运行管理［M］.北京:北京出版社，2006.

［4］张 杰.A2/O工艺的固有缺欠和对策研究［J］.给水排水，2003，29(3):22～25.

［5］金虎子，王 韬，杨永哲，等.西安市污水处理厂改良A2/O工艺的运行效果分析［J］.中国给水排水，2008，24(22):84 ～88.

［6］张 薇，史开武，孔 惠.曝气生物滤池(BAF)的发展与现状［J］.北京石油化工学院学报，2005，13(3):24～29.

F Rogalla，A Lamouche.High Rate Aerated Biofilters for plant Upgrading［J］.Water Science＆ Technology，1994，29(12):207～216.

［8］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):5～8.

［9］陈 明，徐晓雯，毛晓伟，等.影响小城镇污水处理厂正常运行的因素分析与研究［J］.西南给排水，2011，33(4):4 ～7.