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廢水的二級(jí)（生物）處理

1.活性污泥法

活性污泥法是一種廢水生物處理過(guò)程，它將廢水與活性污泥（微生物）混合攪 拌并曝氣，使廢水中的有機(jī)污染物分解，污泥隨后從處理廢水中分離，并根據(jù)需要 將部分污泥回流到曝氣池。

自從1914年Ardem和Lockett發(fā)明活性污泥法以來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)了許多不同類 型的活性污泥處理工藝。按反應(yīng)器類型劃分，有推流式活性污泥法、階段曝氣法、 完全混合法、吸附再生法，以及帶有微生物選擇池的活性污泥法。按供氧方式以及 氧氣在曝氣池中分布特點(diǎn)，處理工藝分為傳統(tǒng)曝氣工藝、漸減曝氣工藝和純氧曝氣 工藝。按負(fù)荷類型分為傳統(tǒng)負(fù)荷法、改進(jìn)曝氣法、高負(fù)荷法、延時(shí)曝氣法。

傳統(tǒng)活性污泥處理法：傳統(tǒng)（推流式）活性污泥法的曝氣池為長(zhǎng)方形，經(jīng)過(guò)初 沉的廢水與回流污泥從曝氣池的前端，并借助空氣擴(kuò)散管或機(jī)械攪拌設(shè)備進(jìn)行混 合。一般沿池長(zhǎng)方向均勻設(shè)置曝氣裝置。在曝氣階段有機(jī)物進(jìn)行吸附、絮凝和氧化。 活性污泥在二沉池進(jìn)行分離。傳統(tǒng)（推流式）活性污泥法工藝流程見(jiàn)圖13-6。

階段曝氣法：階段曝氣法（又稱為階段進(jìn)水法）通過(guò)階段分配進(jìn)水的方式避免 曝氣池中局部濃度過(guò)高的問(wèn)題。釆用階段曝氣后，曝氣池沿程污染物濃度分布和溶 解氧消耗明顯改善。由于廢水中常含有抑制微生物產(chǎn)生的物質(zhì)，以及會(huì)出現(xiàn)濃度波 動(dòng)幅度大的現(xiàn)象，因此階段曝氣法得到較廣泛的使用（圖13-7)。

完全混合法：完全混合法活性污泥處理工藝（又稱為帶沉淀和回流的完全混合 反應(yīng)器工藝）。在完全混合系統(tǒng)中廢水的濃度是一致的，污染物的濃度和氧氣需求 沿反應(yīng)器長(zhǎng)度沒(méi)有發(fā)生變化。在完全混合法工藝中，只要污染物是可被微生物降解 的，反應(yīng)器內(nèi)的微生物就不會(huì)直接暴露于濃度很高的進(jìn)水污染物中。因此，該工藝 適合于含可生物降解污染物及濃度適中的有毒物質(zhì)的廢水。與運(yùn)行良好的推流式活 性污泥法工藝相比，它的污染物去除率較低。

圖13-7階段曝氣活性污泥法工藝流程

吸附再生法：吸附再生工藝（又稱為接觸穩(wěn)定工藝）由接觸池、穩(wěn)定池和二沉 池組成。來(lái)自初沉池的廢水在接觸反應(yīng)器中與回流$泥進(jìn)行短暫的接觸(一般為10? 60 min),使可生物降解的有機(jī)物被氧化或被細(xì)胞吸收，顆粒物則被活性污泥絮體 吸附，隨后混合液流入二沉池進(jìn)行泥水分離。分離后的廢水被排放，沉淀后濃度較 高的污泥則進(jìn)入穩(wěn)定池繼續(xù)曝氣，進(jìn)行氧化過(guò)程。濃度較高的污泥回流到接觸池 中繼續(xù)用于廢水處理。吸附再生法適用于運(yùn)行管理?xiàng)l件較好并無(wú)沖擊負(fù)荷的情 況。

帶選擇池的活性污泥法：該工藝在曝氣池前設(shè)置一個(gè)選擇池。回流污泥與污水 在選擇池中接觸10?30 min,使有機(jī)物部分被氧化，改變或調(diào)節(jié)活性污泥系統(tǒng)的生 態(tài)環(huán)境，從而使微生物具有更好的沉降性能。

傳統(tǒng)負(fù)荷法經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)，對(duì)于普通城市污水，BOD5和懸浮固體（SS)的去

除率都能達(dá)到85%以上。傳統(tǒng)負(fù)荷類型的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)范圍是：混合液污泥濃度在

200?3 000 mg/L,曝氣池的水力停留時(shí)間為6 h左右，BOD^、荷約為0.56 kg/(m3. d)。

改進(jìn)曝氣類型適用于不需要實(shí)現(xiàn)過(guò)高去除率（BOD去除率>85%),通過(guò)沉淀 即可達(dá)到去除要求的情況。負(fù)荷經(jīng)驗(yàn)參數(shù)范圍是：混合液污泥濃度300?600 mg/L， 曝氣時(shí)間為1.5?2h, 80〇5和SS的去除率在65%?75%。

高負(fù)荷類型是通過(guò)維持更髙的污泥濃度，在不改變污泥齡的情況下，減小水 力停留時(shí)間來(lái)減少曝氣池的體積，同時(shí)保持較高的去除率。污泥濃度達(dá)到4 000? 10 000 mg/L時(shí)，BOD5容積負(fù)荷可以達(dá)到1.6?3.2 kg/ (m3*d)。在氧氣供應(yīng)充足 并不存在污泥沉降問(wèn)題的條件下，高負(fù)荷法可以有效地減小曝氣池體積并達(dá)到90% 以上的80仏和SS去除率。目前，許多高負(fù)荷法使用純氧曝氣來(lái)提高傳氧速率， 以避免曝氣池紊動(dòng)度過(guò)大引起污泥絮凝性和沉降性變差。如果不能提供充足的氧 氣，會(huì)引起嚴(yán)重的污泥沉降，尤其是污泥膨脹的問(wèn)題。

延時(shí)曝氣工藝采用低負(fù)荷的活性污泥法以獲取良好穩(wěn)定出水水質(zhì)。延時(shí) 曝氣法中停留時(shí)間一般24 h，污泥濃度一般為3 000?6 000 mg/L, BOD5負(fù) 荷<0.24kg/(m3，d)。由于污泥負(fù)荷低、停留時(shí)間長(zhǎng)，污泥處于內(nèi)源呼吸階段，剩 余污泥量少（甚至不產(chǎn)生剩余污泥），因此污泥的礦化程度高，無(wú)異臭、易脫水， 實(shí)際上是廢水和污泥好氣消化的綜合體。典型的問(wèn)題是污泥膨脹引起的污泥流 失、硝化問(wèn)題導(dǎo)致pH值降低以及出水懸浮物增高等。

氧化溝屬延時(shí)曝氣活性污泥法（圖13-8)，氧化溝的池型，既是推流式，又具 備完全混合的功能。氧化溝與其他活性污泥法相比，具有占地大、投資高、運(yùn)行費(fèi) 用也略高的缺點(diǎn)。

廢水來(lái)自

2.生物膜法

生物膜法處理廢水就是使廢水與生物膜接觸進(jìn)行固、液相的物質(zhì)交換，利用膜 內(nèi)微生物將有機(jī)物氧化，使廢水得到凈化。生物膜法有滴濾池、塔濾池、接觸氧化 池及生物轉(zhuǎn)盤等型式。

好氧生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)大多由3?5級(jí)串聯(lián)模式運(yùn)行，在其后設(shè)沉淀池。當(dāng)沉淀池出水 不理想時(shí)，在沉淀池前釆用化學(xué)絮凝，及釆用金屬絲網(wǎng)篩去除不易絮凝的固體。

生物轉(zhuǎn)盤是由安裝在同一水平軸上的一系列相距很近的圓盤構(gòu)成的（直徑1.2? 3.6 m),盤片上附著有生物膜。盤片部分浸在廢水池的廢水中，在不停的旋轉(zhuǎn)過(guò)程 中，生物膜和附著的污水層暴露在有氧空氣中，吸收了氧氣，膜上污水由膜表面滴 濾進(jìn)入污水中，污水與生物膜的緊密接觸使細(xì)菌一底物一氧的界面不斷發(fā)生變化， 生物膜水層含有豐富的溶解氧。底物和溶解氧通過(guò)混合、擴(kuò)散進(jìn)入到生物膜中參與 氧化。水層中多余的溶解氧與池中污水混合，從而使污水曝氣。轉(zhuǎn)盤的作用是支撐 微生物的生長(zhǎng)，使微生物、底物和溶解氧能夠接觸。

轉(zhuǎn)盤上生長(zhǎng)過(guò)多的微生物在經(jīng)過(guò)水池時(shí)會(huì)脫落并保持懸浮狀態(tài)。脫落的固形物 從生物轉(zhuǎn)盤的一級(jí)流入下一級(jí)，最終進(jìn)入下游的二沉池。

生物轉(zhuǎn)盤處理工藝能達(dá)到二級(jí)處理水質(zhì)或更好的水質(zhì)。若設(shè)置多組轉(zhuǎn)盤可得到 更好的處理效果。

3.厭氧生物處理

廢水厭氧生物處理是指在缺氧條件下通過(guò)厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作 用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過(guò)程，也稱厭 氧消化。

厭氧消化工藝由普通消化法逐漸演變發(fā)展為厭氧接觸法、厭氧生物濾池法、上 流式厭氧污泥床反應(yīng)器法、厭氧流化床法等。

普通厭氧消化池（又稱傳統(tǒng)消化池）。消化池常用密閉的圓柱形池。廢水 定期或連續(xù)進(jìn)入池中，經(jīng)消化的污泥和廢水分別由消化池底和上部排出，所產(chǎn)生的 沼氣從頂部溢出。為使進(jìn)料和厭氧污泥充分接觸，使所產(chǎn)生的沼氣氣泡及時(shí)逸出， 池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置。進(jìn)行中溫和高溫消化時(shí)，常需對(duì)消化液進(jìn)行加熱。

厭氧接觸法（又稱厭氧活性污泥法）。工藝上與好氧的完全混合活性污泥 法相類似。污水進(jìn)入消化池后，迅速與池內(nèi)混合液混合，污水與活性污泥充分接觸。 厭氧池排出的混合液在沉淀池中進(jìn)行固液分離，污水自沉淀池上部排出，沉淀污泥 回流至消化池（圖13-9)。

該工藝具有運(yùn)行穩(wěn)定、操作較為簡(jiǎn)單、有較大的耐沖擊負(fù)荷能力的特點(diǎn)。

上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB反應(yīng)器）。如圖13-10所示，廢水自下而 上通過(guò)UASB反應(yīng)器。在反應(yīng)器的底部有一高濃度（污泥濃度可達(dá)60?80g/L)、高 活性的污泥層，大部分的有機(jī)物在此轉(zhuǎn)化為CHjDC02。

UASB反應(yīng)器的上部為澄清池，設(shè)有氣、液、固三相分離器。被分離的消化氣 從上部導(dǎo)出，污泥自動(dòng)落到下部反應(yīng)區(qū)。

在食品工業(yè)、化工、造紙工業(yè)廢水處理中有許多成功的UASB。典型的設(shè)計(jì)負(fù) 荷是 4?15 kgCOD/(m3. d)。

消化氣

1 一混合接觸池（消化池）；2—沉淀池；3—真空脫氣器 圖13-9厭氧接觸工藝

圖13-10上流式厭氧污泥床反應(yīng)器

4.出水消毒

出水消毒是二級(jí)或三級(jí)污水處理過(guò)程的最后一步操作。消毒是一種化學(xué)處理方 法，在出水中加入某些經(jīng)選擇的消毒劑，使水中致病微生物死亡或滅活。消毒劑主 要有：氯氣、臭氧、紫外線、二氧化氯和溴。

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