水解――曝气生物滤池污水处理工艺简介

安徽国祯环保

　　广东新会东郊污水处理厂采用了水解——曝气生物滤池污水处理工艺。现将该工艺作一简单介绍。

　　水解——曝气生物滤池污水处理工艺，是一种新的工艺型式，是将污水处理过程中二个污水处理单元（反应器）组合而成的一种新技术。它与传统的好氧生物处理工艺相比较，具有能耗低、水力停留时间短、污泥产量少等特点。特别是水解反应器具有改善污水可生化性的特点，曝气生物滤池具有处理负荷高、出水水质好的优势，两者的结合，更凸现新工艺技术的优势。
　　污水先经过粗格栅，以去除污水中大块的悬浮物，再流入提升泵房的集水池，由潜污泵提升至旋流沉砂池进水渠上的细格栅，进一步去除细小悬浮物，并经计量后进入旋流沉砂池，以去除污水中的细小砂粒。沉淀下来的砂粒经砂水分离器分离，干砂外运。砂水分离后的污水流入提升泵房集水池。经沉砂池处理后的污水自流入水解酸化池。水解酸化池将截留污水中大部分的悬浮物并将其中的部分有机物进行降解，且可将大分子的有机物水解为小分子的有机物。水解酸化池的出水自流入C/N上向流曝气生物滤池进行有机物的降解和硝化处理。C/N滤池出水进入N滤池进行脱氮处理，N滤池出水进入清水池，至此即可达到排放标准，或排放或回用（若有需要可设消毒池）。

水解工艺

　　水解工艺属于升流式污泥床反应器技术范畴，水解池按其内介质分区为污泥床区和清水区，待处理污水以及滤池反冲洗时脱落的微生物膜由反应器底部进入池内，并通过布水系统及特殊的池型构造与污泥床快速而均匀的混合。污泥床较厚，类似于过滤层，从而将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附。污泥床内含有高浓度的兼性微生物，在池内缺氧条件下，被截留下来的有机物质在大量水解菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质（如有机酸类）；同时，生物滤池反冲洗时排出的剩余污泥菌体外多糖粘质层发生水解，使细胞壁打开，使污泥液态化，重新回到污泥处理系统中被好氧菌代谢，达到剩余污泥减容化的目的。由于水解池的污泥龄较长，在污水处理的同时，污泥得以消化。
　　水解工艺应用于城市污水处理中，具有如下特点：
　　（1）在城市污水处理中，多功能的水解池较功能专一的传统初沉池对各类有机物的去除率高；
　　（2）水解菌世代期短，对污染物的降解过程迅速，其将污水中固体、大分子、难于生物降解的有机物质转化为易于生物降解的小分子有机物质，使得在后续的好氧单元可以用较短的时间和较低的电耗完成净化过程，具有效率高能耗低的特点；
　　（3）构造简单，便于维护。水解池内不装设填料，不设三相分离器，由于上层污泥床的层流顶托作用，可以依靠水的静压排泥，从而降低造价，便于维护；
　　（4）在污水处理的同时，也完成了对污泥的稳定化处理，使得污水、污泥处理一元化，简化了流程，节省了投资。

曝气生物滤池工艺

　　曝气生物滤池是一种膜法生物处理工艺，微生物附着在载体表面，污水在流经载体表面时，通过有机营养物质的吸附、氧向生物膜内部的扩散以及生物膜中所发生的生物氧化等作用，对污染物质进行氧化分解，使污水得以净化。　　生物膜的吸附作用主要是由于在生物膜的表面附着一层薄薄的水层，水中的有机物被生物膜所氧化（其浓度要比滤池进水中有机物的浓度低很多），当废水在滤料表面流动时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水中去，被生物膜所吸附。空气中的氧通过水层而进入生物膜。生物膜上的微生物在氧的参与作用下对有机物进行分解和机体的新陈代谢，产生了包括二氧化碳等无机物，它们又沿着相反的方向，即从生物膜经过附着水层排到流动着的废水及空气中去。生物滤池中废水的净化过程是很复杂的，它包括废水中复杂的传质过程。生物膜是由微生物细胞组成的复杂混合物的微生态系统，细胞镶嵌在胞外聚合物的基质中，并且附着在固体表面。生物膜发育形成而条件和时间序列大致为：
　　（1）存在着可用于聚居的固体表面；
　　（2）一种有机分子膜快速形成；
　　（3）聚结的细胞松散的附着；
　　（4）聚居的细菌牢固的附着；
　　（5）微生物群落形成，产生胞外聚合物；
　　（6）群落向上和向外扩展，形成规则和不规则结构；
　　（7）生物膜成熟，新的菌种进入生物膜并生长，有机和无机碎片被结合，并且溶液度形成，导致了生物膜空间的异相结构；
　　（8）生物膜可能被吞噬细菌的原生动物捕食；
　　（9）成熟的生物膜可以脱落，使这种循环交替的重复进行；
　　（10）形成一种顶级群落。
　　生物膜形成的关键是在其载体表面的固定。影响微生物在载体，表面附着、生长的因素很多，归纳为三类，即微生物的自身性质（种类、培养条件、浓度、活性等）、载体表面性质（表面亲水性、表面负荷、表面化学组成、表面粗糙度等）以及环境条件（pH、离子强度、水流剪切力、温度等）。对于曝气生物滤池工艺而言，载体即滤料是工艺的核心，对滤料的选择和采用有着非常严格的要求，如机械强度、物理形态、稳定性、比重、亲水性、表面电性、孔隙度、表面粗糙度、价格等。当载体已经通过优化确定后，在微生物调试过程中，主要是为微生物在载体表面的附着、生长、繁殖，提供良好的环境条件。
　　曝气生物滤池反应器净化有机污染物的过程是由附着生长在载体表面的微生物来完成的，而这些微生物又都生活在各自形成的特定环境中，与环境条件关系极为密切，反应器能否高效运行，取决于影响反应器运行的主要因素，在工程中就是设法为微生物创造适宜的生活环境。影响反应器运行最主要因素包括：进水底物浓度、营养物质、溶解氧、酸碱度、温度、毒性抑制、水力停留时间与负荷率等。
　　我公司近年来对该技术进行了消化吸收，并结合我国的实际情况进行了改进和开发，在国内率先应用于生活污水和工业废水处理工程，已完成了多个示范工程。我们自行研制和开发的上向流曝气生物滤池（简称UBAF）技术是在充分吸取国外曝气生物滤池（BAF）优点的基础上而发展起来的，它的最大特点是使用一种新型的类球形轻质陶粒填料，在其表面及内腔空间生长有微生物膜，污水由下向上流经滤料层时，微生物膜吸收污水中的有机物作为其自身新陈代谢的营养物质，并在滤料层下部实行强制曝气供氧的条件下（气与水为同向、上向流），使废水中的有机物得到好氧降解，并进行硝化作用。曝气生物滤池定期利用处理后的出水对其进行反冲洗，以排除滤料表面增殖的老化微生物膜，保证微生物的活性。曝气生物滤池的生物除磷效果不明显。去除用于合成微生物机体本身（同化作用除磷）外，基本无生物除磷作用。故设计中一般采用化学除磷。曝气生物滤池工艺化学除磷药剂投加点有两种选择。一是采用高效沉淀预处理工艺，其化学除磷为前置沉淀法，即在高效沉淀池入口处投加化学药剂，经混合、絮凝、沉淀作用，磷的积聚体被分离到沉淀池的污泥中，达到污水除磷的目的；另外一种是同步沉淀与絮凝过滤，即在曝气生物滤池中投加化学药剂，在滤床填料的作用下诱发了絮凝，沉淀物截留于滤床上，利用滤池本身存在的周期性的反冲洗，将磷排除至系统外，达到污水除磷的目的。

工艺技术特点

　　（1）较小的池容和占地面积。
　　曝气生物滤池的BOD5容积负荷大，一般可达到5～6kgBOD5/（m3·d），是常规二级生物处理的6～12倍，所以它的池容和占地面积较常规二级生物处理工艺要小，同时在滤池后不需设二沉池，节省了占地面积和土建费用。采用曝气生物滤池工艺的城市污水处理厂工艺构筑物占地面积只有氧化沟工艺的1/5左右；
　　（2）抗冲击负荷能力强，处理效果稳定，处理出水水质好。
　　由于整个滤池中分布着较高浓度的微生物，反应速率高，而高浓度的微生物以膜状存在于滤池的陶粒表面，其本身就耐水量的冲击，即使滤速增大较多也不会使微生物流失；
　　（3）对低浓度污水适应性强，不会产生由于营养物过低导致微生物无法培养的情况，且该工艺启动时间相对较短；
　　（4）氧的利用率高；
　　（5）硝化速率高，效果好，若增加回流等设施，可以实现非常好的脱氮效果；
　　（6）受气候影响相对较小；
　　（7）构筑物模块化，有利于今后的扩建；
　　（8）主要设备和材料均可国内配套生产，不需进口，节省投资。