水溫是一個重要的生態(tài)因子,是影響水處理微生物生長與存活的重要因素,對生物個體的生長、繁殖、新陳代謝及生物種群數(shù)量起著決定作用.因此,低溫條件下的城市污水處理始終是一個亟待解決的難題. 而生物膜法具有單位體積反應(yīng)器中能夠持有的生物量較大,并能在低溫下保持較好的去除效果,所以在低溫地區(qū)應(yīng)用生物膜法處理城市污水在理論上是可行的.

目前,對低溫市政污水處理的工藝技術(shù)研究較少,工程應(yīng)用研究也非常有限. 低溫污水廠的設(shè)計與運行缺乏經(jīng)驗. 因此,加大對低溫污水處理工藝的研究力度,積累工程設(shè)計和運行經(jīng)驗非常必要.在選擇低溫市政污水廠工藝流程時,不僅要考慮水質(zhì)水量變化對工藝的影響,更要考慮溫度對工藝的影響,并采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施,保證低溫條件下市政污水廠的正常運行. 二段生物接觸氧化(以下稱二段法) 工藝在某市政污水廠的應(yīng)用實踐表明:工藝在技術(shù)和經(jīng)濟上都是可行的,對低溫污水廠建設(shè)具有借鑒和指導(dǎo)作用.

1. 1 　工藝特點

二段法將傳統(tǒng)的生物接觸氧化池科學(xué)地分為二段:第一段充分利用微生物對數(shù)增長期的吸附特性,以低能耗、高負(fù)荷、快速度的生物吸附合成為主,該階段能夠去除污水中60 %～70 %的有機質(zhì),稱為吸附合成期;第二段在低負(fù)荷下利用微生物的氧化分解作用,對污水中殘留的有機質(zhì)進(jìn)行徹底的氧化分解,進(jìn)一步改善出水水質(zhì),稱為氧化分解階段. 由于分段,二段法能充分發(fā)揮同類微生物種群間的協(xié)同作用,克服不同微生物種群間的拮抗作用,凈水效率大大提高,典型二段法生化組合池水力剖面見圖1.
 
二段法的池型結(jié)構(gòu)采用的是四池聯(lián)壁式組合結(jié)構(gòu),這樣既節(jié)省了占地和土建費用又能方便操作管理和運行維護(hù),并能減少水頭損失,使廠區(qū)總體布局合理、工藝流程簡潔流暢. 二段法工藝具有如下特性.

1) 污泥活性高(泥齡低)

二段法的曝氣系統(tǒng)設(shè)在填料下面,不僅供氧充足,而且對生物膜起到了擾動作用,加速了生物膜的更新,使生物膜活性提高. 經(jīng)測定,二段法一氧池中,微生物耗氧速度較活性污泥法高1.81 倍.

2) 容積負(fù)荷高

一般活性污泥法的污泥質(zhì)量濃度為2～5g/ L ,而二段法可達(dá)10～20g/ L ,因此大大提高了處理系統(tǒng)的容積負(fù)荷. 在一般情況下,活性污泥法容積負(fù)荷為0.4～0.9 kgBOD5/(m3·d) ,而二段法容積負(fù)荷可高達(dá)3～5 kgBOD5/ (m3·d) ,較普通活性污泥法高3～10 倍. 這一點對于縮小曝氣池容積,降低基建投資費用都起著十分關(guān)鍵的作用.

3) 傳質(zhì)條件好,氧的利用率高

微生物代謝速度,主要受其代謝條件———有機物和氧的吸收速度及代謝產(chǎn)物的排除速度的影響.因二段法中礦物填料的存在,一方面提高了微生物對有機質(zhì)和氧的吸收速度;另一方面,由于空氣的攪動,使流動在填料孔隙間的污水、空氣和生物膜之間產(chǎn)生較大的相對速度,加快了細(xì)菌表面介質(zhì)的更新,增強了傳質(zhì)效果. 一般情況下,普通活性污泥法在水深3.5～4.5 m 范圍內(nèi),氧的吸收率為5 %～10 % ,動力效率為1. 2～1. 8 kgO2/ (kW·h) ,而同等條件下的二段法氧的吸收率達(dá)到12. 7 %～16. 9 % ,動力效率高達(dá)3.0 kgO2/(kW·h) 以上,從而大大節(jié)省了鼓風(fēng)動力的消耗,降低了運行費用.

4) 出水水質(zhì)好

二段法一氧池中微生物處于高活性“吸附合成期”,在較短的時間內(nèi)可將污水中60%～80%的有機質(zhì)儲存在細(xì)胞體內(nèi)或吸附在細(xì)菌表面,在未進(jìn)入內(nèi)源代謝之前,就通過反應(yīng)條件的控制使其以“合成污泥”的形式排出. 從而大大降低了二氧池的有機負(fù)荷,使二氧池中更高級的原生、后生動物能夠更好地生存繁殖,為進(jìn)一步提高出水水質(zhì)創(chuàng)造了條件.

5) 污泥產(chǎn)量少、脫水性能好

二段法具有較少的污泥產(chǎn)量,一般去除每千克BOD5 的干污泥產(chǎn)量為0.3～0.4 kg ,與普通活性污泥法干污泥產(chǎn)量0.4～0.6 kg 相比,污泥產(chǎn)量少30 %左右. 另外,二段法排出的污泥,多為較大的絮體或呈膜片狀,具有較好的沉降性能和脫水能力.因此,二段法不僅可以減小污泥處理構(gòu)筑物的規(guī)模,節(jié)省基建投資,還可大大降低污泥處理的運行費用.

1. 2 　工藝運行

二段法生化組合池的運行由5 部分組成:即布水系統(tǒng)、布?xì)庀到y(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)和放空系統(tǒng).

1) 布水系統(tǒng)

二段法的布水系統(tǒng)主要指組合池的配水槽. 在一氧池、一沉池、二氧池、二沉池前面均設(shè)導(dǎo)流墻,污水自初沉池經(jīng)導(dǎo)流墻配入各池底部,再自下而上穿過填料層(或濾料層) 經(jīng)集水系統(tǒng)收集后進(jìn)入下一池,所以在整個處理系統(tǒng)的水力流態(tài)上是推流式;又因為曝氣池底部設(shè)有曝氣系統(tǒng),污水被混合攪拌呈完全混合狀態(tài),所以污水在氧化池內(nèi)的水力流態(tài)為完全混合式. 由于二段法的這一特性,使其具有很強的抗沖擊負(fù)荷的能力.

2) 布?xì)庀到y(tǒng)及反沖洗系統(tǒng)

二段法的布?xì)饧胺礇_洗系統(tǒng)指組合池的空氣管路系統(tǒng),它兼有3 種功能: ①為氧化池微生物提供新陳代謝所需的氧氣; ②對氧化池污水進(jìn)行混合、攪拌; ③為氧化池、沉淀池氣水反沖洗提供動力.

3) 排泥系統(tǒng)

氧化池填料上吹脫掉的老化的生物膜經(jīng)池頂集水系統(tǒng)收集后通過導(dǎo)流墻進(jìn)入沉淀池底部,在這里上升流速放緩,有利于污泥沉淀,不能沉淀的懸浮物質(zhì)經(jīng)石英砂濾層后被截留下來,沉到泥斗的污泥通過排泥管靠重力排入污泥濃縮池.

4) 放空系統(tǒng)

在一氧池、一沉池、二氧池、二沉池池底均設(shè)有放空系統(tǒng),以方便閉水試驗、污水廠調(diào)試、日常檢修和大修. 污水經(jīng)放空管靠重力排入污水提升泵房前的集水池.(來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院)