汙水處理工藝的選擇是根據汙水進水水質（zhì）、出水標準、汙水處理廠規（guī）模、排放水體的環境容量（liàng），以及當前的經濟條件（jiàn）、管理（lǐ）水平、自然條件、環境特點等因素綜合分析研究後確定的。各種工藝有其各自的特點及適用條件，應（yīng）結合（hé）當地的實際（jì）情況、項目的具體特點而定。

       汙水處理廠工藝選擇原則如下：

       1）工藝（yì）性能先進性：工藝先進而（ér）且成熟，流程（chéng）簡單，對水質適應性強，出（chū）水達（dá）標率高，汙泥生成量（liàng）少且易於處理、處置；

       2）高效（xiào）節能（néng）經濟性：耗電量小，運行費用低，投資省，占地少；

       3）運（yùn）行管理適用性：運行管理方便，設備（bèi）可靠，易於維護；

       4）文明生產安全性：重視（shì）環境，控製噪聲，防治臭氣，創造文明生產條件。

       根據水質分析（xī）的結果，本工程進水水質濃度偏高，BOD5/CODcr=0.2、BOD5/TN=2.1、BOD5/TP=20，需（xū）要使（shǐ）用強化脫氮除磷工藝（yì）。

       根據對各項汙（wū）染物去除率的要求，表明汙水處理廠（chǎng）需釆用強化生物處理工藝，但生物處（chù）理工藝在滿足常規（guī）去除CODcr和BOD5以及SS的（de）同時，必須具備除磷脫氮的功能。通過（guò）對國（guó）內（nèi）外釆用脫氮除磷工藝的汙水廠設計參數和運行（háng）經驗，釆用適（shì）宜（yí）的除磷脫氮汙水生物處理工藝，對（duì）表中汙染物的去除是能夠得到保（bǎo）證（zhèng）的（de）。

       本工程進水的TP濃度較高，根據國內外汙水處（chù）理廠的運行經驗，高（gāo）濃度的TP完全依（yī）賴於生物除磷是有風險的。為保證汙水穩定的（de）達（dá）標排放，本工程增設化（huà）學輔助除磷設施（shī），與生物除磷相結合（hé）以強化除磷效果，達到汙水排放標準。

       本工程進水中的SS濃度較高（以無機顆粒為主），如果不進行預處理，其對後續的生化處理係（xì）統影響非常大，所以應采取（qǔ）適當的預處（chù）理措施（shī）以降低進水中的懸（xuán）浮物（wù）濃度（dù）。

       根據以上分析，本工程汙水處理工藝必須考慮加強除磷脫氮的工藝。根據水質條件分析，本項目汙水較適（shì）合使用（yòng）生（shēng）物脫氮除（chú）磷工藝。目前國內應用的二級汙水處理（lǐ）工藝主要包括A2/O、MBR與BBR等，本報告將對這幾種處理工藝進行介紹，並進一步比（bǐ）選出本工程的推薦工藝。

      A2/O工藝概述

       A2/O是根據微生物的特性而（ér）研究的*典型（xíng）也*原始的除磷（lín）脫氮工藝。A2/O即A-A-O，厭（yàn）氧-缺氧-好氧（yǎng）流程（Anaerobic -Anoxic-Oxic，簡（jiǎn）稱A-A-O或A2/O）。A2/O工藝由厭氧池、缺氧池、好氧池串聯而成。


       它的基本流程是（shì）在厭氧-好氧除磷的工（gōng）藝中（zhōng）加入缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回（huí）流至缺氧池前端，以達（dá）到反硝化的目的，在*段的厭氧（yǎng）池主要進行磷的（de）釋放，使汙水的磷的濃度升高，溶解性的有機物被細菌吸收使汙水中的BOD5濃度下（xià）降（jiàng），另外部分NH3-N因細胞的合成（chéng）得以去（qù）除（chú），汙水中的NH3-N濃度下降。在缺（quē）氧池中，反（fǎn）硝化菌利用汙水的有機物做碳源，將（jiāng）回流（liú）混合液中帶入大量NO3-N和NO2-N還原為N2釋放（fàng）到空氣，因BOD5濃度繼續下降，NO3-N濃度大（dà）幅度下降，而磷的變化很小。在（zài）好氧池中（zhōng），有機物被微生物生（shēng）氧化而繼續下降，有機N被氨化繼而被硝化，使NH3-N濃度顯著下（xià）降，但隨著（zhe）硝（xiāo）化過程（chéng）使NO3-N濃度增加，而P隨著聚磷菌的過量（liàng）攝取。也以較快的速（sù）度（dù）下降。經過多（duō）年的實踐檢（jiǎn）驗，A2/O工藝在除磷脫氮方麵無可替代，尤其在大型汙水處（chù）理廠的應用，表（biǎo）現出其強大的除磷脫氮功能。

       MBR工藝（yì）概（gài）述

       傳統的活性汙泥工藝（yì）(Conventional Activated Sludge, CAS)廣泛地應用於各種汙水處理中。由（yóu）於采用重力式沉澱方式作為（wéi）固液分離手段，因（yīn）此帶來了很多方麵的問題，如固液分離效率不高、處理裝置容積負（fù）荷低、占地麵積大、出水水質不穩定、傳（chuán）氧效率低（dī）、能耗高以及（jí）剩餘（yú）汙泥產量大等等。傳統生物處理工藝處理後的水難以滿（mǎn）足越來越嚴格的汙水排放標準，同時，經濟（jì）的發展所帶（dài）來的水資（zī）源的日益短缺也迫切要求開發合（hé）適的汙水資（zī）源化技術，以緩解水資源（yuán）的供需矛盾（dùn）。在上述（shù）背景下，一種新型的水處理技術——（Membrane Bioreactor，MBR）應運（yùn）而生。隨著膜分離技術和產品的不斷開發，MBR也更具有實用價（jià）值，近年來許多*都投入了（le）大量資金用於開發此項技術。

       1、MBR概述

       MBR是指將超、微（wēi）濾膜分離技術與汙水處理中的生物反應器相結合而成的一種新的汙水處理裝置。這種反應器綜（zōng）合了膜處理技術和生物處理技術帶來的優點。超、微濾（lǜ）膜組件（jiàn）作為泥水分離單元，可以完全取代二次沉澱池。超、微（wēi）濾膜截留活（huó）性汙泥混（hún）合液中微生物絮體和較大分子有機物，使之停留在反應器內，使反應器內獲得（dé）高生物濃度，並延長有機固體停留時間，極大地（dì）提高（gāo）了（le）微生物對有機物的氧化率。同時，經超、微濾膜處理（lǐ）後，出水質（zhì）量高，可以（yǐ）直接用於非飲用（yòng）水回用。係統幾乎不排剩（shèng）餘汙泥，且具有較（jiào）高的抗衝擊能力。特別1989年Yamamoto將中空纖維膜應用於活性汙泥（ní）處理中，使工藝運行成本大大降低，實際應用前景廣闊。因此（cǐ），MBR是當今倍受國內外專家學者重視的一項高新水處理技術。

       2、MBR種（zhǒng）類

       從整體構造上來看，MBR是由膜組件和生物反應器兩部（bù）分組成。根據這（zhè）兩部分操作單元的組合方式，膜生物（wù）反應器可分為（wéi）分置（zhì）式和一體式（shì）（浸沒（méi）式）兩種。分置式MBR是指膜（mó）組件（jiàn）與生物反應（yīng）器分開設置，浸沒式MBR是指膜組件（jiàn）安置在生物反應器（qì）內部。

       3、MBR工（gōng）藝（yì）優缺點

       MBR工藝的主要特點如下：

       （1）出水水質好

       由於采用膜分離技術，不必設立、過濾等其它固液分離設備。高效的固液分離將（jiāng）汙水（shuǐ）中有懸（xuán）浮物質、膠體物質、生物單元流失的微（wēi）生物菌（jun1）群（qún）與已淨化的水分（fèn）開，不需經三級處理（lǐ）即直接可（kě）回用，具有較高的水質安全性。


       （2）占地麵積小

       膜生物反應器生物處理單元內微生（shēng）物維持高（gāo）濃（nóng）度，使容（róng）積負荷大（dà）大提高，膜分離的高效性使處（chù）理單元（yuán）水力停（tíng）留時間大大縮短，占地麵積減少。同時膜生（shēng）物反應器由於采用了膜組件，不需要沉（chén）澱池和專門的過濾車間，係（xì）統占地（dì）僅為傳統方法的60%。

       （3）節約能源

       由於（yú）MBR高效的氧利用效率，和獨特的間歇性運行（háng）方式，大（dà）大減少了曝氣設備的運行時間和用電量，節省電耗。

       與（yǔ）此同時，MBR工藝的主（zhǔ）要缺點如下：

       （1）對NH3-N去除率不理想

       由於（yú）MBR工藝（yì）的實質仍為AO工藝，因此其生物處理能力也與AO工藝接近，從目前的進水水（shuǐ）質來看，本工程的C/N比（bǐ）較低，因此AO工藝並不能將NH3-N去除至目標水質，而後（hòu）續的納濾（lǜ）對BOD、SS及（jí）TP的截留效果較好，對NH3-N的去除率並不理想。

       （2）水通量較低

       由於膜的截留能力較強（qiáng），導致單位膜（mó）麵積的水通量較低（dī），因此MBR工（gōng）藝較多應用於水量較小的項目（mù）中，對於大規模汙水項目，其膜組配（pèi）備（bèi）量較大，因此投資較高。

       （3）維護費用較高

       由於膜組件是（shì）耗材，一套膜組件的（de）壽命約為2-3年，而更換一套（tào）其費用相對（duì）較高，導致MBR的（de）維護費用較其他工藝更高。並且（qiě）由於國內汙水（shuǐ）內所含（hán）雜質較多，膜很容（róng）易被各種尖銳物質（如沙粒、竹片等）所劃傷，其更換頻率較國外更高（gāo），導致運行成本進一步增加。

       BBR工藝概述

       BBR生化工藝在城市生活汙水的應用中主要有以下三個特點：

       ◆BBR工藝的（de）核心是使用Bacillus菌（芽孢杆菌屬）作為係統的優勢菌屬。

       ◆為了滿足Bacillus菌的生長環境條件，BBR工藝采用生物膜法（BBR裝置）和活性汙泥法（BBR生化池）相（xiàng）結合的組（zǔ）合生化處理工藝。

       ◆BBR生化工藝出水可以滿足《城鎮（zhèn）汙水處理廠汙染物排放標準》（GB18918-2002）一（yī）級A標準。

       1）BBR工藝流（liú）程

       BBR工藝流程如下圖所示：


       *先經過預處理的汙水進（jìn）入BBR裝置（生物膜法裝（zhuāng）置），在BBR裝置中，通過附著在BBR裝置載體（tǐ）表麵上的Bacillus菌吸附和分解進水中的有機物、氨氮和磷酸（suān）鹽。BBR裝置對（duì）有機物的去除率一般可以達到40-75%。

       BBR裝置自流入BBR生化池，在BBR生（shēng）化池內，通過對溶解氧等條件的控製，保證Bacillus菌處於（yú）優勢地位，*大（dà）可能發揮其高效去除有機物、磷和氮（dàn）的能力。

       BBR生化（huà）池的出水自流入二沉池，在（zài）二沉池內泥水（shuǐ）進行分離。上清液達標排放。

       根據Bacillus菌生長的（de）需要和工藝（yì）特點，需（xū）要沉澱池汙泥回流（汙泥回流）和BBR生化池出水進（jìn）行回流（內回（huí）流（liú）），汙泥回流（liú）和（hé）內回（huí）流（liú）均至BBR設備前。

       為了保（bǎo）持（chí）Bacillus菌的高活性，需要在BBR設備之（zhī）前投加促進微生物生長（zhǎng）和繁殖的營養劑（jì）。

       2）BBR工藝特點

       BBR工藝的（de）主要特點如下：

       ◆BBR生化工藝采用了生物膜法（BBR生物轉盤裝置）和（hé）活性汙泥法（BBR生化池）的組合工藝，以保持Bacillus菌去除各種汙染物的高性能。

       ◆BBR生化工藝在處理城市汙水時，采用汙泥回流保持Bacillus菌的數量滿足去除（chú）有機物（wù）的要求；通過內回流保持Bacillus菌的高活性（xìng）和對各種汙染物的高去除率。

       ◆為保持Bacillus菌處於優勢地位和對氮（dàn）、磷較高（gāo）的高去除效（xiào）率，BBR生化工藝對溶解氧控製（zhì）到較低的（de）水平（DO不高於1mg/L），與傳統生化工藝（一般溶解（jiě）氧控製在2-4mg/L）相比，BBR生化（huà）池所需空（kōng）氣量少（shǎo）很多，這（zhè）樣可以很好地降低能耗；加上BBR裝置采用自然通風，這樣BBR生化處理工藝相比傳統生化處理（lǐ）工藝的能耗約低（dī）30-50%（隻對（duì）生化部（bù）分比較）。

       ◆BBR生化工藝采用Bacillus菌作為係統的優（yōu）勢菌（jun1）屬，由於其對有機物、氮和（hé）磷的獨特去除機（jī）理（lǐ）和較高的去除率，通過合理的設計，其出水可以滿足《城鎮汙水處（chù）理（lǐ）廠汙染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。

       ◆由於Bacillus菌本身（shēn）具有（yǒu）除臭能力，其生化工藝（yì）段、汙泥處理段可以不需要進（jìn）行額外的除臭處理，這樣可以減少汙水處理廠對除臭（chòu）係統的投資和運行費用。◆由於Bacillus菌本身具有自我消毒能力，係統產生的汙泥中大腸杆菌屬等指標可以比較容易的達到汙泥消毒的要（yào）求，對汙泥後續的*終處置（資源化）創造了較好的條件。

       ◆BBR生化係統整體建設用地少於傳統工藝。

       3）BBR生化工藝（yì）核心技術（shù）——Bacillus菌的使用

       ① Bacillus菌介紹

       芽孢杆菌（Bacillus），細菌（jun1）的一科，能形成芽孢（內生孢子）的杆菌或球菌。包括芽孢杆菌屬、芽孢乳杆菌屬（shǔ）、梭菌屬、脫硫腸狀菌屬和芽孢八疊（dié）球菌屬等。它們對外界有害因子抵抗力強，分布廣，存在於土壤、水、空氣以及動物腸道等處。

       本工藝中利（lì）用的芽（yá）孢（bāo）杆菌，主要包括地衣芽孢杆菌、苛性芽胞杆菌、球形芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、浸麻芽（yá）孢杆菌等。

       ② Bacillus菌去除汙染物機（jī）理

       A. 有機物的去（qù）除

       Bacillus菌中（zhōng）對蛋白質、澱粉和脂肪（fáng）有較高的分解能力，去除機理如下：

       A. 脫氮機理

       同傳統的硝化、反硝化脫氮原理不同，Bacillus菌直接吸取胺（有機氮）、氨氮以及銨鹽，為微生物所利用，從而進行脫氮，氮元素部分以有機氮的形式進入汙泥（ní）中，並通過剩餘汙泥的排放從係統中去除，部分轉（zhuǎn）化成氮氣排入空氣中。

       B. 除磷（lín）機理

       Bacillus菌屬於革蘭氏陽（yáng）性菌。與革蘭氏陰性菌相比，革蘭氏陽性菌細胞壁比革蘭氏陰性菌（在（zài）一般活性汙泥工藝中使用的菌類）的細胞壁厚而均勻，主要通過肽鍵來連接肽聚糖構（gòu）成（chéng）細（xì）胞壁。革蘭氏陽性菌的細胞壁包含（hán）了大量的磷壁酸。也就（jiù）是說，在微生物的（de）合成反（fǎn）應中，磷酸鹽以磷壁酸的形式（shì）進入Bacillus菌（jun1）的細胞壁中，*後通過剩餘汙泥的排放從係（xì）統中脫（tuō）磷。

       通過Bacillus菌除磷一般去除率在50%以上，為了保證達標，采取輔（fǔ）助（zhù）化（huà）學除磷。

       C. 除臭機理

       Bacillus菌可將汙水中（zhōng）的氨（ān）、氨（ān）鹽、硫化氫等狀態的物質吸收，去（qù）除了臭氣（qì）產生成份，大大降（jiàng）低了係統臭氣產生（shēng）量。

       D. 消毒機理

       Bacillus菌在生長代謝（xiè）過程中，分（fèn）泌（mì）Bacitracin、Polymyxin、Tyrothicin、Circulin、Gramicidin等抗生素（sù），可以溶解或殺滅處理水中的大腸杆菌及一般細菌等。

       由於係統具有自我消毒能力，剩餘汙泥基本上不（bú）需要進行（háng）穩（wěn）定（dìng）化就可以進入*終的處（chù）理和（hé）處置（zhì）過程。

       ③ Bacillus菌的特點

       ◆Bacillus菌具有超強（qiáng）的繁殖能力，在低溫、高鹽度、高壓等極具嚴（yán）酷的極限環境中也具有（yǒu）適應能力。

       ◆可分解蛋白質和將澱粉分解至葡萄糖的能力（lì）。

       ◆可分解脂肪（fáng）酸。

       ◆可吸收轉化增殖分解後的物質。

       ◆Bacillus菌屬適氮和硫磺素菌種，可（kě）將汙水中（zhōng）氮素被氧化前的氨、氨鹽、硫化氫等狀態的物（wù）質吸（xī）收，去除了臭（chòu）氣產生成份，降低（dī）了係統臭（chòu）氣產生量。

       ◆Bacillus菌具有孢子（zǐ）形成能力，在惡劣環境中能保持活性菌種增（zēng）殖數量，維（wéi）持處理能力。

       ◆可以分泌抗生素，具有殺（shā）菌滅菌的功效。

       ◆可分泌的酵素具有強力的水分解能力（lì），可分解難分解的蛋白質、脂質、核酸等物質，通過（guò）對難分解性物質的分解（jiě）、可大幅提高處理效率（lǜ）。

      ◆能分（fèn）泌出一種特殊的粘（zhān）性物質，具有很強的吸附過濾能力。

       ◆含有Bacillus菌的活性汙泥的脫水性能（néng）非（fēi）常好

       4）BBR生化工藝核心設備——BBR裝置

       BBR裝置中的盤片（生物載體）為Bacillus菌提供了一個生長、繁殖的載體，在BBR裝置中保持足夠量的Bacillus菌，同時吸附、分解汙（wū）水中的汙染物。其主要特點（diǎn）如下：

       ◆BBR盤片是采用優質材料聚乙稀基樹脂PVDC製（zhì）造而成的特（tè）殊網狀結構（gòu）。

       ◆該裝置空隙率在97%以上，使其具有較大（dà）的比表（biǎo）麵積，水和空氣容易進出，在均一（yī）好氧條件（jiàn）下處理效果好而（ér）且穩定。

       ◆BBR盤片質量輕（qīng）（密度在0.05-0.06g/cm3），不吸水，因此電機功耗較低，後續的保養和操作（zuò）也較為簡便。

       ◆BBR盤片具有獨特的（de）網狀結構，使得微（wēi）生物可以維持較高密度的（de）附著率（約10,000～30,000mg/L），從（cóng）而可適應（yīng）流量、有機物（wù）負荷變化造成的衝擊，對低（dī）溫也（yě）有（yǒu）著（zhe）極高的適應性。

       ◆采（cǎi）用優（yōu）質材料以及強度極高的機（jī）械結構，使（shǐ）得（dé）本裝置可以長期運行。

       汙水處理工藝比選

       這三種工藝的比較表如下表所示：