周 雹
(天津市市政工程設計研究院，天津300051) 摘 要： 介紹了幾種污水生物處理新工藝的工藝流程、特點及在國內的應用情況，包括將傳統活性污泥法與氧化溝相結合產生的OOC、OCO、AOR、AOE及改進A2／O工藝，特種形式的活性泥法——VT工藝，將生物膜法與活性污泥法相結合產生的投料曝氣、BIOFOR、BIOSTYR工藝。
關鍵詞： 污水生物處理； OOC； OCO； AOR； AOE； VT； BIOFOR； BIOSTYR
中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：B 文章編號：1000—4602(2003)12—0036—04 在污水生物處理領域，由各種工藝間的有機結合而產生了多種新型處理工藝，它們各具特點，并已逐漸應用于工程實踐。
1 傳統活性污泥法與氧化溝結合
法國得利滿公司把傳統活性污泥工藝與氧化溝結合起來，采用同心圓結構布置好氧區、缺氧區、厭 氧區，使每個區形成循環流態，并且在功能分區安排上設計出不同組合，以實現不同要求，從而開發出多 種A／O脫氮工藝和A２／O脫氮除磷工藝，其中OOC、OCD、AOR、AOE已在我國應用。
1.1 OOC工藝
OOC工藝流程見圖1。內圈是強氧化區，曝氣強度大，外圈是好氧、缺氧交替區，曝氣強度小且間歇運行，具有脫氮功能，由于是循環流態，不存在混合液內回流問題，故不需設置內回流泵。 
規模為10X104 m3／d的南寧市瑯東污水處理廠已于1999年建成投產，出水達到排放標準。
1.2 OCO工藝
OCO工藝流程見圖2。 
OCO工藝是一種A2／O脫氮除磷工藝，污水先進人厭氧區(內圈)，再進人缺氧區(中圈)，然后進入好氧區(外圈)，各圈均呈循環流態，其顯著特點是缺氧區與好氧區有一半是合二為一的，它們之間的隔墻呈C字形，三圈隔墻的形狀就像OCO，由此命名。
好氧區與缺氧區的相通部分起到混合液交換作用，同時解決了從缺氧區向好氧區的液流和從好氧區向缺氧區的混合液內回流，內回流的大小依靠控制攪拌器的開停實現，當攪拌器運行時湍流增強，好氧區與缺氧區混合程度增強，當攪拌器停運時兩區之間混合程度降低，好氧區與缺氧區分區明顯，這種形式保證了混合液的高回流比。
OCD工藝在我國已有應用，目前處于設計階段。
1.3 AOR工藝
AOR工藝流程見圖3。 
圖3中內圈分為兩個區，有曝氣設備的是污泥活性恢復區(R區)，回流污泥先進入該區適當充氧恢復活性，然后進入缺氧區與原水混合發生反硝化反應，混合液回流從外圈好氧區用設備(泵或攪拌器)提升并通過隔墻上的洞進入缺氧區，外圈布置曝氣設備。
規模為40X104 m3／d的沈陽市北部污水處理廠50％的污水采用AOR工藝進行生物脫氮處理，已運行數年，出水達標。
1.4 AOE工藝
AOE工藝流程見圖4。 
內圈是前置缺氧段，也叫第一缺氧段，中圈是好氧段，外圈是內源反硝化段，也叫第二缺氧段(代號為E)，它利用內源呼吸階段微生物的死亡自溶所釋放出的有機碳源進行反硝化，以提高脫氮率。當污水C／N值<4時該工藝脫氮效率較高。A、O段與其他工藝相同，E段采用間歇曝氣和攪拌來控制氧化還原電位，混合液內回流方式與AOR工藝相同，可節省能耗。
成都市污水處理廠二期工程(30X104 m3／d)即采用AOE工藝，已建成投產。
1.5 改進型A2／O工藝
改進型A2／O工藝流程見圖5。 
該工藝主要特點是將好氧區設計為氧化溝式的循環流態，從好氧區向缺氧區的內回流不用泵提升，而是通過好氧區與缺氧區之間的連通渠道，借助缺氧區內水下推動器的動力將好氧區的混合液引至缺氧池，然后再將缺氧池液推送人好氧池。為了減少占地，加大池深，好氧池充氧可不采用機械曝氣而是采用鼓風曝氣。這種組合方式節省了混合液的回流電耗，提高了系統耐沖擊負荷能力，是對普通A2／O工藝的重大改進。目前此工藝尚存在混合液內回流量不便控制和計量問題，有待于進一步完善。規模
為20X104 m3／d的洛陽市澗西污水處理廠即采用該工藝，已建成投產兩年多，出水水質達標，并節省了能耗。
2 特種形式的活性污泥法
20世紀80年代，東北制藥總廠曾采用深井曝氣處理制藥廢水，但未得到推廣。20年后，加拿大一個公司開發出第二代深井曝氣工藝并開始用于市政污水處理，這就是VT工藝(Vertreat工藝)，其工藝流程見圖6。
第一代深井曝氣工藝的主要缺點是：①在頭部水箱至下降管布氣點間可能出現缺氧；②進水點和出水點都在頭部水箱內，可能出現短流；③下降管空氣量大于上升管中的空氣量，在條件改變時井內液體可能發生倒流現象而導致事故。 
VT工藝做了以下改進：①采用中部進水、底部出水以避免短流。同時由于底部出水，水中氣壓的迅速降低有利于后續氣浮池污泥上浮，固液分離不需另加藥劑；②反應器頂部設有專門脫氣裝置以釋放水中的殘留氣體，從而降低整個系統的循環阻力，減少供氣量；③深井從上到下分氧化區、混合區和深度氧化區，污水在其中依次完成氣水混合、氧化分解、深度氧化三個過程，停留時間增加，BOD去除率提高。
VT工藝的深井反應器一般深為75～110m，直徑為0.7—6m。主要配套設施是后續氣浮池，其處理效果、運行成本均優于第一代深井曝氣，突出特點是占地省、衛生條件好、耗電省，但不能脫氮除磷，如要求脫氮除磷還需另外采取措施。目前我國尚無VT工藝的工程實例。
3 生物膜法與活性污泥法結合
3.1 投料曝氣工藝
與填料曝氣不同，投料曝氣工藝中的生物載體是在池中自由浮動的，它們的表面長滿生物膜，在隨水流動的互相碰撞中老化的生物膜脫落，使生物膜不斷更新，微生物的活性始終保持良好狀態。顯然這種形式的載體不會造成生物膜堵塞和填料互相纏結等問題，是一種理想的填料方式，多年來一直是業界研究的方向，20年前天津就曾立項研究以砂粒為生物載體的投料曝氣，但由于砂粒密度太大、浮動困難而達不到實用要求。后來轉向人工填料，德國LINPOR工藝就是一種實用化的投料曝氣工藝。
LINPOR工藝是德國LINPOR公司的專利技術，其核心技術是LINPOR載體，這是一種微孔泡沫塑料立方體，它的孔隙度、比表面積、顆粒尺寸、密度、均勻度、吸濕度以及機械、化學、生物穩定性都有嚴格要求，能在生化池中隨水流動而又不會流失，能附著生物膜又能自動脫落，互相碰撞時不會破碎，在污水中長期浸泡不變形。此外它還有一個特性，就是可以同時形成好氧和缺氧微環境，它的外層生物膜處于好氧狀態，內層生物膜處于缺氧狀態，可同時發生硝化反硝化反應，具有一定的脫氮功能。
通常在生化池中投加的LINPOR載體量為15％～30％，增加載體量即增加了生物量，提高了污泥濃度，所以當需要增加處理量或提高處理標準時，可通過增加載體量而不是增大生化池的容積來實現。
LINPOR工藝在國外已有10多年的歷史，現在開始進入我國。大連春柳河污水處理廠改造后(規模由6X104 m3／d增加到8X104 m3／d)即采用LINPOR工藝，現已投產且出水達標。鐵嶺市污水處理廠也采用該工藝。
3.2 BIOFOR
BIOFOR工藝(DENSANDEG+BIOFOR工藝)以物化法為預處理單元，以生化法為深度處理單元，其出水水質優于一般的二級出水，可以達到低質回用水標準。其工藝流程見圖7。 
DENSANDEG是化學強化一級處理裝置，它將旋流沉砂、快速混凝、慢速反應及斜板沉淀等多項功能集于一體，SS和BOD去除率可分別達到85％和60％，為后續深度處理創造了條件。
BIOFOR是工藝的技術核心，它的結構不像曝氣池，更像是濾池(構造見圖8)。其特點是：①起到反應池和濾池的雙重作用，既降解了有機物又截留了懸浮固體，比二沉池的固液分離效果更好，出水直接達標排放，相當于一體化處理構筑物。②可實現生物脫氮，圖7中的N濾池是好氧池(發生硝化反應)，C／N濾池是缺氧池(發生反硝化反應)，相當于前置缺氧脫氮工藝，但一般需外加碳源。③必須定時進行反沖洗，以去除脫落的生物膜和殘留固體雜質，避免濾池系統堵塞，這是對傳統接觸氧化法的重大改進。④濾料是用火山灰燒結制成，具有很大的空隙率、比表面積及適宜的密度、良好的機械性能，且耐腐蝕，可以附著大量生物膜，使濾池有很高的生物量，從而實現高速過濾。 
該工藝是得利滿一個子公司的專利技術，規模為12X104 m3／d的大連馬欄河污水處理廠即采用該工藝，已建成投產，在業界引起較大反應。
3.3 BIOSTYR
BIOSTYR也是曝氣生物濾池，它是法國威立雅水務系統的專利技術。它的基本原理與BIOFOR相同，整個流程由預處理和生物濾池兩個單元組成，這兩個單元都是成套的組合設備，布置非常緊湊，占地省，出水水質很好，可滿足低質回用水的要求。
BIOSTYR的預處理單元叫Multiflo，其構造和作用與BIOFOR的DENSANDEG相似。生物濾池單元叫BIOSTYR，其構造見圖9。
BIOSTYR與BIOFOR在結構、濾料和過濾方式上都有一些明顯的不同: 
① BIOFOR是從下向上進行過濾和反沖洗，兩者同向，而BIOSTYR是過濾時從下向上，但反沖洗時(水洗)是從上向下，利用連通的出水渠中其他濾池的出水在重力作用下反向沖洗，省去了反沖洗泵，氣反沖則是利用曝氣鼓風機，不需另外設置鼓風機。
② 可以在一個池子中同時實現硝化反硝化。這種濾池的曝氣管放置在濾料層中部，曝氣管以上的生物膜處于好氧狀態，發生硝化；曝氣管下部的生物膜處于缺氧狀態，發生反硝化，所需硝酸鹽則從上部出流液回流到下部。與此同時濾料上不同部位出現不同的微環境，生物膜外層好氧，發生硝化反應，內層缺氧，發生反硝化反應，存在著同步硝化反硝化機制。
③ 特制濾料BIOSTYRENE是一種均勻、輕質(密度<1 g／mL)、小粒徑的球狀顆粒，具有較大的比表面積。為了防止濾料隨出水流失，在濾料上部設置濾板阻攔，濾板上安裝濾頭，處理后的水通過濾頭流出，濾料被阻隔在池內。
正在建設中的廣東南海污水處理廠(規模為8X104m3／d)即采用BIOSTYR工藝。
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收稿日期：2003—08—07 | 
