第三部分 污水处理的新工艺新技术

2)、工艺创新性
由于导流曝气生物滤池巧妙地采用U型双锥结构，将污水处理分为对流接触氧化、导流沉降无泵污泥回流、曝气生物过滤三个污水处理区域，并在同一个池内实现了两曝两沉，无泵污泥外排的工艺过程，具备曝气生物滤法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分流法、给水快滤法、聚磷排泥法的工艺技术特征，同时还在一个池内实现三级、三区、三相导流、无泵污泥外排及回流的全过程，是典型的高负荷、淹没式、固定化生物床的三相导流、脱氮除磷反应器，因此工艺创新性。
5
砂滤池
砂滤层厚度2.5米；垫层0.3米；滤速取4.0米／小时；反冲强度10升／（米2.秒）；反冲时间5分钟。
6
清水池
作为滤池反冲洗水储水池和保证计量设施的稳定运行。
7
消毒池
推流翻腾S工艺，消毒接触时间≥1.5h，余氯量≤0.5mg／L。
8
脱氯池
推流翻腾S工艺，脱氯时间30min，余氯量≤0.5mg／L。
9)、气温及运行方式适应性
由于大量的微生物生长在粒状填料粗糙多孔的内部和表面，微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种的活性。如长时间停止不用后再恢复运行，可在进水、供气后的几天内恢复正常运行；由于导流曝气生物过滤法装置所特有的高微生物量，使得该装置对气温变化的适应性也较强，因此气温及运行方式适应性。
5)、处理流程简化性
由于导流曝气生物滤池具有生物和物理截留作用，污水处理后SS很少，故不需设置二沉池，加上系统中具有沉降污泥无泵回流系统，因此无需污泥回流泵房，使处理流程得以简化，进一步节省占地面积，因此处理流程简化性。
6)、投资和运转费用经济性
由于导流曝气生物滤池工艺流程短、池容小和占地省，工程费用大大低于常规二级生物处理工艺。同时，采用专用曝气系统和用粒状滤料，对气泡的切割及阻挡作用，使得气泡在滤层中进一步被细碎，强化气液传质效应，增加滤层内的微生物与空气的接触面积和时间，导致滤池总体充氧效率大为提高，氧的利用率达30%以上，从而节省能耗，因此投资和运转费用经济性。
②、在外锥，水与空气自下而上，通过滤料空隙间曲折上升，与滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧条件下，发生气、液、固三相反应。
③、由于生物膜附着在滤料上，不受泥龄限制，因而种类丰富，对于污染物的降解十分有利。
④、污染物被吸附、拦截在滤料表面，作为降解菌的营养基质，加速降解菌形成生物膜，生物膜又进一步“俘获”基质，将其同化、代谢、降解。
运行方式
敞开
适应环境湿度℃
0～50
单位占地面积（m2／T污水）
0.2
达到标准
中水回用
每吨污水工程投资（元）
900-1000(注:水量大﹑造价低,水量小﹑造价高)
处理成本（元／T污水）
0.11～0.201
（2）、主设计参数
序号
构筑物名称
工艺参数
1
格栅调节池
格栅流速0.6m／s；进水渠宽0.8m，格栅间隙10mm；格条宽10mm；60°倾斜放置；格栅进行防腐处理。
⑧、粒状滤料及生物膜除了吸附拦截等作用外，兼有过滤的作用，随着处理过程的进行，滤料空隙间蓄积了大量的活性Hale Waihona Puke Baidu泥，这些悬浮状活性污泥在滤料空隙间形成了污泥滤层，在氧化降解污水中有机物的同时，还起到了很好的吸附过滤作用，从而能使有机物及悬浮物均得到比较彻底的清除。
图4 原理示意图
⑨、在装置运行过程中，随着生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜及滤料上截留的杂质不断增加，滤料中水头损失增大，水位上升到一定位置，需对滤料进行反冲洗。导流曝气生物滤池以其贮存在清水池中清澈的出水作为反冲用水，不另设反冲水池，反冲洗废水通过排水管回流到前端，进入预处理设施继续处理。经导流曝气生物滤池处理后的水，进入推流翻腾S型消毒池，消毒杀菌后的水优于排放排准，达到中水回用水质，可用来冲厕所、浇花花等用途。
医疗机构水污染物处理
和医院污水的消毒技术及工程案例
与排放标准间的关系
医疗环保专业委员会
医疗机构水污染物处理工作专家顾问委员会
刘飞
2009年10月16日
第三部分导流曝气生物滤池（CCB）
关键技术技术介绍
5、关键技术
（1）、技术原理
①、污水首先进入内锥，自上而下，通过滤料空隙间曲折下行，空气自下而上，通过滤料空隙间曲折上升，在对流中与污水及滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧条件下发生气、液、固三相反应。
2
水解酸化池
上升流速0.5－1.8m／h；单孔布水负荷0.5－1.5m2；出水孔处设45°导流板；气水比5︰1－10︰1；水力筛缝隙＞3mm时；出水孔为15－25mm；清水区高0.5－1.5m；日排泥1－2次；BOD5去除25－35%；CODcr去除30－45%；SS去除10－20%；水解率为25－35%。
8)、脱氮除磷典型性
〈1〉、导流曝气生物过滤法脱氮除磷基本原理
导流曝气生物过滤法的脱氮原理是在将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮通过硝化转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮转化为氨气，从而达到从废水中脱氮的目的。
导流曝气生物过滤法除磷的原理是在厌氧条件下，聚磷菌将其细胞内的有机磷转化为无机态磷，并加以释放，利用此过程中产生的能量摄取废水的溶解、溶解性有机物质的合成PHB，从而在好氧的条件下，聚磷菌则将PHB降解以提供其从废水中摄取磷所需的能量，从而完成聚磷的作用。
（3）、关键技术
导流曝气生物滤池充分借鉴了下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、给水快滤法、无泵污泥回流法等八者的设计手法，集曝气和间隙曝气、快速过滤、悬浮物截留、两曝两沉、无泵污泥回流、定期反冲于一体，使污水在U型双锥这一个单元体内，综合实现三级、三区、三相导流、无泵污泥外排及回流处理全过程，是一种典型的高负荷、淹没式、固定化生物床的三相导流，脱氮除磷反应器，处理后的污水优于排放标准，实现中水回用。
图5 导流曝气生物滤池反冲工艺流程示意图
反冲洗进水
（2）、脱氮除磷原理
1）、脱氮原理
导流曝气生物滤池的脱氮原理是在将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮通过硝化转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮转化为氨气，从而达到从废水中脱氮的目的。
2）、除磷原理
导流曝气生物滤池除磷的原理是在厌氧条件下，聚磷菌将其细胞内的有机磷转化为无机态磷，并加以释放，利用此过程中产生的能量摄取废水的溶解、溶解性有机物质的合成PHB，从而在好氧的条件下，聚磷菌则将PHB降解以提供其从废水中摄取磷所需的能量，从而完成聚磷的作用。
基本结构：导流曝气生物过滤池底部设有进水和排泥管，中上部是填料层，厚度一般为2.5～3m，填料顶部装有挡板，防止悬浮填料的流失。挡板上均匀安装有出水滤头。挡板上部空间作反冲洗水的储水区，其高度根据反冲洗水头而定，在导流曝气生物过滤法的下部设有沉降分离无泵污泥回流区，将内锥即下向流对流接触氧化区曝气后的水在重力和导流板的作用下沉于底部，并通过排泥管外排，有较好的排泥作用，加上导曝前有预处理的厌氧段和好氧段，能较好的释放磷，因此导流曝气生物过滤法整个处理工艺比A2／O有较好的处理效果。
6、主要技术经济指标或设计参数
（1）、主要技术参数
项目
导流曝气生物过滤法
曝气方法
鼓风曝气
溶解氧量（mg／L）
2.5～4.0
气水比
（2.5～5）∶1
污泥回流比
5～10
曝气时间h
1.5～3
泥龄d
不受泥龄期限制
水力停留时间h
1～2
BOD5容积［kgBOD5／(m3·d)］
2～5
污泥产率%
0.5
氧利用率%
35～40
9
污泥池
砖混结构
7、技术先进性、经济性分析
(1)、技术先进性分析
1)、技术前瞻性
导流曝气生物滤池充分借鉴了下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、给水快滤法、聚磷排泥法等八者的设计手法，集曝气、快速过滤、悬浮物截留、两曝两沉、无泵污泥回流、定期反冲于一体，使污水在U型双锥这一个单元体内，综合实现三级、三区、三相导流、无泵污泥外排及回流处理全过程，是一种典型的高负荷、淹没式、固定化生物床的三相导流，脱氮除磷反应器，处理后的污水优于排放标准，实现中水回用，因此技术前瞻性。
3
导流快速
沉淀池
下向流沉降区表面负荷4m3／m2·h，上向流斜淀区表面负荷8m3／m2·h，斜管孔径100mm，斜管长1m，斜管水质倾向60°，斜管垂直高度0.86m，上部水深0.7m，缓冲层高度1m。
4
导流曝气生物
滤法处理池
0℃＜水温≤50℃；气水比（3－5）︰1；BOD5负荷为2.0－5.5kg／（m3.d）；反冲洗周期1－7d；反冲洗强度为4－8L／（m2.s）；滤料轻质陶粒；平均密度1.05－1.1；平均粒径5－10mm；装填高度1.5－2.5m；水力停留时间1－2h；微污染物只需停留0.5h。
〈3〉、脱氮除磷效果差的原因
除磷的好坏取决于聚磷菌在厌氧段能否将磷彻底释放和排泥的好坏，如果厌氧段不能彻底释放磷，工艺系统中无法很好地排泥，除磷效果差。例如A2／O工艺是较为典型的脱氮除磷工艺，但是，除磷效果还是不尽人意，其原因是：①﹑由于混合液中的NO2-N、NO3-N在二沉池中反硝化，使N2附着在污泥表面上而上浮，造成二沉池表面负荷较低，停留时间长，使二沉池的污泥沉降效果不理想。②﹑由于无氧池依靠二沉池池底污泥造成无氧条件下的释放，但是在回流污泥中由于含有硝酸盐及亚硝酸盐，从而在无氧池中反硝化释放氮气，使无氧池不能形成很好的无氧条件，从而使得无氧段氧化还原电位偏高，聚磷菌对磷酸的释放不彻底，有机磷水解不充分，除磷效果不理想。为了在工艺中避免上述问题，采取增大二沉池，增长停留时间，但带来的问题是表面负荷降低，不仅造成工程投资大，而且出水中SS高，除磷效果差，由于系统中污泥停留时间长，部分污泥硝化，排泥量少，除磷效果低。
〈2〉、导流曝气生物过滤法的除磷
基于导流曝气生物过滤法的上述原理，结合导流曝气生物过滤法污水处理工艺，在导流曝气生物过滤法污水处理单元的前面设厌氧池或水解酸化池﹑加上导流曝气生物过滤法污水处理池的内锥，即下向流对流接触氧化生物过滤区和外锥即上向流曝气生物过滤区以及导流沉降无泵污泥回流区,这两个曝气和不曝气段,形成了较为完整的硝化﹑反硝化脱氮除磷工艺。与此同时，在导流曝气生物过滤法的内锥及下向流接触氧化生物过滤区中有硝化和反硝化作用（见原理图），因此较其它通用污水处理技术更有除磷的技术优势。特别是污水在内锥和外锥的曝气条件下，聚磷后和污泥一道下沉于无泵污泥回流区底部，并在上部水压作用下，含有80-90%高浓度含磷污泥通过无泵污泥排泥管排出池外，流入污泥干化池，从而磷随干化污泥外运而被去除，未去除的其它磷随干化池中的上清液和污泥干化过程中的废液回流到污水处理池前端，进入厌氧池或水解酸化池进行释放，达到反硝化。
7)、操作管理简单性
由于相关工业技术的发展，一些先进的自动化设备如液位传感器、在线溶氧测定仪、定时器、变频器、PLC中央程控系统及微电脑等产品的出现，使得CCB导流曝气生物滤池运行管理自动化得以顺利实现，其运行管理变得简单易行。一般来说，导流曝气生物过滤法系统可以对进水水质、水量以及污水中溶解氧浓度进行在线检测，并通过PLC控制系统方便地调整曝气时间的长短，控制风机的供氧量，易于优化运行，特别是对各大、中、小污水处理厂更显突出，因此操作管理简单性。
3)、工程投资经济性
导流曝气生物滤池的BOD5容积负荷大，几乎是常规二级生物处理的5～10倍，所以它的池容积和占地面积较常规二级生物处理工艺要小得多。同时采用上下结构设置污泥外排和回流，无需二次沉淀池，大大节省了占地面积和土建费用。因此工程投资经济性。
4)、处理效果稳定性
由于整个系统中存在着较高浓度的微生物，生化反应速率高，并可通过控制供气量使装置中存在好氧和缺氧环境，使得该装置组合可实现硝化、反硝化。同时高浓度的微生物以生物膜的形式固定在粒状滤料的表面，无污泥膨胀之虑，不会因滤池受水力负荷的冲击而造成微生物流失，具有较强的抗冲击能力。即使污水是减少一半以下或停水后再启用，只需很短的时间内就能正常运行，因此处理效果稳定性。
⑤、在碳氧化与硝化合并处理时，靠近滤池进水口层段内有机污染浓度高，异养菌群占绝对优势，大部分的含碳污染物CODcr、BOD5和SS在此得以降解和去除，并且浓度逐渐降低。
⑥、在内锥的下部和外锥的上部，自养型细菌，如硝化菌占优势，氨氮被硝化。
⑦、在生物膜内部以及部分滤料空隙间蓄积着大量活性污泥中、存在着兼性微生物。因此，在导流曝气滤生物滤池中，可发生碳污染物的去除，有硝化和反硝化的功能。