水温是一个重要的生态因子,是影响水处理微生物生长与存活的重要因素,对生物个体的生长、繁殖、新陈代谢及生物种群数量起着决定作用.因此,低温条件下的城市污水处理始终是一个亟待解决的难题. 而生物膜法具有单位体积反应器中能够持有的生物量较大,并能在低温下保持较好的去除效果,所以在低温地区应用生物膜法处理城市污水在理论上是可行的.
目前,对低温市政污水处理的工艺技术研究较少,工程应用研究也非常有限. 低温污水厂的设计与运行缺乏经验. 因此,加大对低温污水处理工艺的研究力度,积累工程设计和运行经验非常必要.在选择低温市政污水厂工艺流程时,不仅要考虑水质水量变化对工艺的影响,更要考虑温度对工艺的影响,并采取适当的技术措施,保证低温条件下市政污水厂的正常运行. 二段生物接触氧化(以下称二段法) 工艺在某市政污水厂的应用实践表明:工艺在技术和经济上都是可行的,对低温污水厂建设具有借鉴和指导作用.
1. 1 工艺特点
二段法将传统的生物接触氧化池科学地分为二段:第一段充分利用微生物对数增长期的吸附特性,以低能耗、高负荷、快速度的生物吸附合成为主,该阶段能够去除污水中60 %～70 %的有机质,称为吸附合成期;第二段在低负荷下利用微生物的氧化分解作用,对污水中残留的有机质进行彻底的氧化分解,进一步改善出水水质,称为氧化分解阶段. 由于分段,二段法能充分发挥同类微生物种群间的协同作用,克服不同微生物种群间的拮抗作用,净水效率大大提高,典型二段法生化组合池水力剖面见图1.
1) 污泥活性高(泥龄低)
二段法的曝气系统设在填料下面,不仅供氧充足,而且对生物膜起到了扰动作用,加速了生物膜的更新,使生物膜活性提高. 经测定,二段法一氧池中,微生物耗氧速度较活性污泥法高1.81 倍.
2) 容积负荷高
一般活性污泥法的污泥质量浓度为2～5g/ L ,而二段法可达10～20g/ L ,因此大大提高了处理系统的容积负荷. 在一般情况下,活性污泥法容积负荷为0.4～0.9 kgBOD5/(m3·d) ,而二段法容积负荷可高达3～5 kgBOD5/ (m3·d) ,较普通活性污泥法高3～10 倍. 这一点对于缩小曝气池容积,降低基建投资费用都起着十分关键的作用.
3) 传质条件好,氧的利用率高
微生物代谢速度,主要受其代谢条件———有机物和氧的吸收速度及代谢产物的排除速度的影响.因二段法中矿物填料的存在,一方面提高了微生物对有机质和氧的吸收速度;另一方面,由于空气的搅动,使流动在填料孔隙间的污水、空气和生物膜之间产生较大的相对速度,加快了细菌表面介质的更新,增强了传质效果. 一般情况下,普通活性污泥法在水深3.5～4.5 m 范围内,氧的吸收率为5 %～10 % ,动力效率为1. 2～1. 8 kgO2/ (kW·h) ,而同等条件下的二段法氧的吸收率达到12. 7 %～16. 9 % ,动力效率高达3.0 kgO2/(kW·h) 以上,从而大大节省了鼓风动力的消耗,降低了运行费用.
4) 出水水质好
二段法一氧池中微生物处于高活性“吸附合成期”,在较短的时间内可将污水中60%～80%的有机质储存在细胞体内或吸附在细菌表面,在未进入内源代谢之前,就通过反应条件的控制使其以“合成污泥”的形式排出. 从而大大降低了二氧池的有机负荷,使二氧池中更高级的原生、后生动物能够更好地生存繁殖,为进一步提高出水水质创造了条件.
5) 污泥产量少、脱水性能好
二段法具有较少的污泥产量,一般去除每千克BOD5 的干污泥产量为0.3～0.4 kg ,与普通活性污泥法干污泥产量0.4～0.6 kg 相比,污泥产量少30 %左右. 另外,二段法排出的污泥,多为较大的絮体或呈膜片状,具有较好的沉降性能和脱水能力.因此,二段法不仅可以减小污泥处理构筑物的规模,节省基建投资,还可大大降低污泥处理的运行费用.
1. 2 工艺运行
二段法生化组合池的运行由5 部分组成:即布水系统、布气系统、反冲洗系统、排泥系统和放空系统.
1) 布水系统
二段法的布水系统主要指组合池的配水槽. 在一氧池、一沉池、二氧池、二沉池前面均设导流墙,污水自初沉池经导流墙配入各池底部,再自下而上穿过填料层(或滤料层) 经集水系统收集后进入下一池,所以在整个处理系统的水力流态上是推流式;又因为曝气池底部设有曝气系统,污水被混合搅拌呈完全混合状态,所以污水在氧化池内的水力流态为完全混合式. 由于二段法的这一特性,使其具有很强的抗冲击负荷的能力.
2) 布气系统及反冲洗系统
二段法的布气及反冲洗系统指组合池的空气管路系统,它兼有3 种功能: ①为氧化池微生物提供新陈代谢所需的氧气; ②对氧化池污水进行混合、搅拌; ③为氧化池、沉淀池气水反冲洗提供动力.
3) 排泥系统
氧化池填料上吹脱掉的老化的生物膜经池顶集水系统收集后通过导流墙进入沉淀池底部,在这里上升流速放缓,有利于污泥沉淀,不能沉淀的悬浮物质经石英砂滤层后被截留下来,沉到泥斗的污泥通过排泥管靠重力排入污泥浓缩池.
4) 放空系统
在一氧池、一沉池、二氧池、二沉池池底均设有放空系统,以方便闭水试验、污水厂调试、日常检修和大修. 污水经放空管靠重力排入污水提升泵房前的集水池.(来源：哈尔滨工业大学市政环境工程学院)
