摘要:改革開放以來,污水的常規(guī)二級生物處理技術(shù)在我國較發(fā)達(dá)的城市和地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用,可以說在一定的程度上改善了水質(zhì),提高了人民的生活水平,有利于環(huán)境的保護(hù),但是由于我國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,人民的對生活環(huán)境尤其是水環(huán)境有了更大的追求,大量使用含氮磷的生活用品,致使水中富含氮磷,直接導(dǎo)致水體黑嗅或溶解氧濃度過低等一系列水體污染問題,而且這一問題日益突出,嚴(yán)峻的形勢迫使越來越多的國家和地區(qū)制定更加嚴(yán)格的COD,氮和磷的排放標(biāo)準(zhǔn),涉及的控制指標(biāo),內(nèi)容及數(shù)值不斷提高,越來越嚴(yán)格.多級水力旋轉(zhuǎn)生物膜(生物轉(zhuǎn)籠)處理技術(shù)是活性污泥法與生物膜法的協(xié)同技術(shù)。他具有節(jié)能，處理效果好，便于自動控制等優(yōu)點(diǎn)。
　　關(guān)鍵詞:脫氮除磷，硝化，反硝化，水力生物轉(zhuǎn)籠
　　1試驗條件與方法
　　該小型污水廠是為了落實(shí)根據(jù)國家相關(guān)污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)及根據(jù)某新校區(qū)實(shí)際,在該新校區(qū)校區(qū)北側(cè)修建的一座日處理量3500m3／day,功能:一是處理學(xué)生日常生活用水進(jìn)行處理后排放,二是為了供環(huán)科所和環(huán)城學(xué)院實(shí)驗所用,試驗裝置采用的是中試規(guī)模后的實(shí)踐調(diào)試，其他的諸如厭氧調(diào)節(jié)池的設(shè)計，污泥的處置都采用常用設(shè)備。每天上午8點(diǎn)設(shè)計運(yùn)行參數(shù)調(diào)試，10點(diǎn)進(jìn)行生物膜觀察和鏡檢，中午取水樣，下午制標(biāo)準(zhǔn)曲線和測量COD,氨氮、總氮、總磷等水質(zhì)指標(biāo)。
　　2工藝流程
　　2．1工藝水處理設(shè)備裝置
　　本工藝采用活性污泥與生物膜相結(jié)合的方法,其工藝參數(shù)和簡圖如下:
　　圖一工藝流程簡圖
　　Fig.1Technicalprocessdiagram
　　其中調(diào)節(jié)池的體積950M3,有調(diào)節(jié)池送水到生物膜反應(yīng)池,由兩臺自吸式離心泵構(gòu)成,分別為高水位(在水位高時啟動)和低水位泵(在水位低時關(guān)閉)組成,都采用自動控制.水在反應(yīng)池里,由三個小型池子(三級并行轉(zhuǎn)籠)組成,每個生化反應(yīng)池處理水量8立方,一級進(jìn)行缺氧（少于1mg/L）和厭氧（少于0.3mg/L）,二級和三級進(jìn)行補(bǔ)氣(相對曝氣量少，曝氣時間0.4－0.5h),也是該工藝的關(guān)鍵裝置,其轉(zhuǎn)籠采用水力驅(qū)動、可實(shí)現(xiàn)脫氮除磷功能、運(yùn)行成本低。水力旋轉(zhuǎn)生物膜技術(shù)是利用水力驅(qū)動裝有一定填料物轉(zhuǎn)籠轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)籠水下部分旋轉(zhuǎn)露出水面時，球形多面球填料夾帶的污水進(jìn)入空氣中，生物填料的轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)籠的運(yùn)動使生物膜吸收大量氧氣，營造出良好的好氧環(huán)境（≥2.5mg/L），當(dāng)轉(zhuǎn)籠轉(zhuǎn)到水下部分時，填料夾帶空氣進(jìn)入混合液，又營造兼氧環(huán)境（或缺氧環(huán)境視情況而定）。在污水里有含有一定量的活性污泥,這也是除磷的唯一載體,我們只要進(jìn)行好生物選種和馴化,可以使污泥的屬性的朝多吸磷少吸氮的方向發(fā)展.而生物膜我們可以使它朝多吸氮少吸磷的方向發(fā)展。
　　2．2污水來源與水質(zhì)
　　實(shí)驗用水取自該校區(qū)學(xué)生公寓及食堂混合污水。其水質(zhì)情況見下表
　　COD（mg/L） BOD5
　　（mg/L） 氨氮
　　（mg/L） 總氮
　　（mg/L） 總磷
　　（mg/L） SS
　　（mg/L） T
　　(℃) PH
　　180~350 120~215 28~45 35~56 2.2~4.4 80~130 18.1~25.4 6.8~7.5
　　表1原水水質(zhì)
　　2.3監(jiān)測項目與方法
　　項目 測試方法
　　COD 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)法
　　BOD BOD測試儀器
　　TN 堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法
　　NH3-N 納氏試劑比色法
　　TP 過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法
　　SS 蒸干稱重法
　　表2監(jiān)測項目與測試方法
　　3結(jié)果與討論
　　3．1進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷及三級工藝設(shè)計對系統(tǒng)處理效果的影響
　　污泥在生化反應(yīng)池(生物轉(zhuǎn)籠)存在著厭氧兼缺氧和好氧的反應(yīng)階段,流經(jīng)過活性污泥，污泥由硝化菌.反硝化菌，聚磷菌以及其他多種微生物組成，但由于不同菌群的最佳生長環(huán)境不同,脫氮與除磷之間存在著矛盾，實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)脫氮效果好時除磷效果較差，而除磷效果好時脫氮效果不佳的情形，其具體原因是：一厭氧和缺氧段內(nèi)污泥量被限定后，厭氧與缺氧段污泥量的分配比和屬性將影響磷釋放或硝態(tài)氮反硝化的效果，厭氧段污泥量大則磷釋放效果好，但反硝化效果差；反之，則反硝化效果好，而磷釋放效果差；二原水經(jīng)厭氧段進(jìn)入缺氧段，磷釋放與硝態(tài)氮反硝化爭奪碳源，當(dāng)原水中碳源不足時,磷釋放或反硝化不完全；三硝化菌世代繁殖時間長，要求較長的污泥齡，但磷從系統(tǒng)中被去除主要是通過剩余污泥的排放，因此要提高除磷效率則又要求縮短泥齡。生物膜與活性污泥結(jié)合工藝則針對常規(guī)生物脫氮除磷工藝存在的問題,將其相互影響和制約的因素分解,使不同的菌類生長在各自最佳環(huán)境條件下,因而使脫氮和除磷效果可以同時達(dá)到最佳,而且工藝的可控性增強(qiáng)。為之,我們在不同級數(shù)的轉(zhuǎn)籠經(jīng)行了污泥馴化,使反消化菌在一級生物水力轉(zhuǎn)籠優(yōu)勢生長,避免聚磷菌與反消化細(xì)菌因為較長的污泥齡不同而影響處理效果。并在一級生物轉(zhuǎn)籠活性污泥STR相對延長；在二級，使反消化菌在二級生物水力轉(zhuǎn)籠優(yōu)勢生長，而活性污泥則以聚磷菌優(yōu)勢生長，在有機(jī)負(fù)荷方面因為進(jìn)水的BOD高和在一級BOD去除率低而不會造成競爭。
　　圖表三不同級別有機(jī)物去除率
　　由上圖可知：污水在一級轉(zhuǎn)籠較二級轉(zhuǎn)籠的生化去除率要小的多，在二級生化池中COD的含量仍在190mg/L以上。這足夠聚磷菌的生化作用及自身的代謝需要。從鏡檢來看也發(fā)現(xiàn)大量的聚磷菌附在生物膜上。
　　二級進(jìn)行補(bǔ)氣,有時補(bǔ)氣量可以與曝氣量一樣,三級是在二級基礎(chǔ)上進(jìn)行跟進(jìn)一步處理.只不過BOD的處理效果高，把BOD，COD，T-P，T-N降低到國家標(biāo)準(zhǔn)。（圖表四）
　　圖表四去除率效果總圖
　　由上圖可見，少量的曝氣（補(bǔ)氣）能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)水廠值班人員記錄顯示：與按常規(guī)曝氣方法相比節(jié)約電量135千瓦時。
　　3.2工藝特點(diǎn)原理分析
　　根據(jù)生物脫氮除磷原理,硝化菌和反硝化菌可以分別放置在好氧和缺氧裝置內(nèi),而含氮液體在它們之間循環(huán),這樣可使硝化菌和反硝化菌分別在各自的最佳環(huán)境中充分發(fā)揮作用,同時除磷菌在厭氧和好氧之間循環(huán)以完成磷的釋放和超量吸收"綜合考慮生物脫氮除磷對環(huán)境條件的要求,以及生物膜法和活性污泥法的各自特點(diǎn),確定試驗工藝流程如圖1所示"
　　圖1生物膜與活性污泥結(jié)合工藝流程示意圖
　　本工藝特點(diǎn):缺氧（厭氧）段,反硝化菌均勻分布在整個缺氧池的生物膜上,不需要污泥攪拌設(shè)備,操作簡便"由于反硝化菌被固定在生物膜上,缺氧段的污泥量不受到限制,原水進(jìn)入缺氧段,有機(jī)物主要被用于反硝化，在好氧段里消化細(xì)菌和聚磷菌得以良好的生長，這種狀態(tài)一直延續(xù)到三級轉(zhuǎn)籠里，由于一直保證在高富含氧中，聚磷菌的磷釋放受到抑制，在二沉池里富含磷的活性污泥沉入池底被分離出來，硝化的NH+4—N液通過內(nèi)回流進(jìn)行再處理。
　　3．3分級補(bǔ)氣轉(zhuǎn)對系統(tǒng)處理效果和節(jié)能的影響
　　我們考慮的不僅是處理效果，還要對運(yùn)行成本的控制，，我們對好氧和兼氧的實(shí)現(xiàn)充分利用生物轉(zhuǎn)籠在轉(zhuǎn)動過程的充氧作用，所以采用的是小量的補(bǔ)氣而不是高耗能的曝氣。
　　3．4污泥SRT對系統(tǒng)處理效果的影響
　　我們的懸浮態(tài)污泥SRT相對較小，應(yīng)為那是主要的除磷載體，而且生物種群較少，生物膜的SRT很長，且物種豐富。
　　4結(jié)論
　　1）當(dāng)有機(jī)容積負(fù)荷1.8~2.3kgCODm-3•d-1，系統(tǒng)處理效果最佳，COD、SS、NH3-N、TN、TP去除率分別達(dá)到94.4%、97.5%、81.6%、82.7%、80.1%，出水COD、SS、NH3-N、TN、TP分別為33mg/L、13.5mg/L、7.6mg/L、7.9mg/L、0.55mg/L。
　　（2）分級補(bǔ)氣有利于硝化反應(yīng)的進(jìn)行和聚磷菌的吸磷的好氧條件。此時游離氧的濃度5.3mgL－4.7mgL效果最佳。
　　（3）污泥SRT系統(tǒng)對氮磷的去除受泥齡影響較大，將活性泥齡控制在10天左右，生物膜控制在23天，有利于氮磷的同步去除。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]丁永偉活性污泥與生物膜復(fù)合工藝的特性及運(yùn)行效能研究論文2003
　　[2]李圭白張杰水質(zhì)工程學(xué)中國建筑工業(yè)出版社2005年七月第一版
　　[3]張自杰主編.排水工程下冊.第四版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000