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一級處理工藝及其發展趨勢

　　一級強化處理技術分為兩類:一類側重于物化機理, 一類側重于微生物的絮凝吸附原理。目前國內外研究的一級處理工藝主要如下。

　　1 .1 　活化污泥法

　　活化污泥法是根據絮凝動力學和生物吸附理論提出“絮凝吸附—沉淀—活化”的城市污水強化一級處理工藝。該工藝對污染物去除的強化作用主要包括污泥的絮凝、吸附和生物代謝3 種, 以前兩者的作用為主。

　　該工藝的特點是未經沉淀的生活污水原水與生物污泥同時進入混合反應器(絮凝吸附池), 兩者在機械攪拌作用下充分混合, 經充分絮凝吸附反應后,大量污染物質被絮凝吸附進入污泥絮體, 出水進入沉淀池, 實現固液分離, 而沉淀池出水就是終出水(見圖1)。為了恢復沉淀池飽和污泥的生物絮凝吸附活性, 將沉淀污泥短時間曝氣活化, 以部分降解吸附的有機物, 產生適量的微生物絮凝物質, 改善污泥的沉降性能, 同時保持污泥的好氧狀態, 避免變黑、發臭。此過程在污泥活化池里進行, 能耗遠低于二級生物氧化反應。該工藝是適用于環境狀況亟待改

　　1 .2 　混凝沉淀強化法

　　混凝沉淀強化法目前主要應用于給水處理和部分工業廢水處理。由于需要投加大量的混凝劑且污水水質常常急劇變化, 限制了其在城市污水處理領域中的應用, 一般僅應用于城市污水的深度處理中。近年來, 隨著許多新型、、廉價的混凝劑的出現和自動化技術的廣泛應用, 混凝法與污水生物處理法相比具有了較強的競爭力。

在活性污泥培養初期，活性污泥很少或基本沒有，此時鏡檢會出現大量的變形蟲，當變形蟲占優勢時，對污水基本沒有處理效果。

    在超高負荷的活性污泥系統中，鞭毛蟲占優勢，出水質量很差。但在活性污泥培養過程中，鞭毛蟲的出現并占優勢，則說明活性污泥已經形成，并且向良性方向發展。在中等負荷的活性污泥中，草履蟲將占優勢，此時的處理效果好活性污泥發育正常，沉降性能和生物活性良好，出水水質好。在低負荷延時曝氣活性污泥系統中，輪蟲和線蟲將占優勢，此時出水中可能挾帶大量的針狀絮體。輪蟲和線蟲大量出現表明活性污泥正常。如發現鐘蟲不活躍，往往表示曝氣不足，如果出現鐘蟲等原生動物死亡，則說明曝氣池內有有毒物進入。在大量鐘蟲存在的情況下，楯線蟲數量多而且活躍，這有可能會令污泥變得松散，如果鐘蟲數量遞減，而楯纖蟲數量增加，則潛伏著污泥膨脹的危險。 鏡檢中發現各類原生動物極少，球衣菌或硫絲細菌很多時，說明污泥已發生膨脹，若發現單個鐘蟲活躍，其體內的食物泡都能清晰可見，說明污水處理程度高，DO充足。若在二沉池中有許多水蚤（魚蟲），其體內血色素低，說明DO高；水蚤的顏色很紅時，則說明出水幾乎無溶解氧。當輪蟲數量劇增時，則指示污泥老化，結構松散并解體，應加強排泥。

    絲狀菌的觀察：在活性污泥系統中，并不是絲狀菌越少越好，因為絲狀菌在污泥絮體中起骨架作用。通過顯微鏡觀察絲狀菌的數量及長度、豐度等可直接反映工藝的運行情況。 需要補充的是：生物相觀察只是一種定性的方法，運行中只能作為理化方法的補充手段，不可作為主要的工藝檢測方法，需要在不斷的實踐中注意積累資料，總結出本工程的生物相變化規律。

吹脫除氨

　　氨吹脫是首先將污水的pH調節到10.8——11.5，再使污水以水滴的形式逆流同大量空氣進行傳質，進而將水中的氨氮以NH3的形式擴散到大氣中的方法。這種除氨工藝簡單，容易控制，但存在二個主要問題:

　　(1)氨的吹脫效率隨pH值的關系很大，為了達到較高的氨氮去除率，必須對污水的pH值調節到堿性，需要投加堿，原水中酸度越高，調節pH消耗的堿量越大;脫氨后的污水還要降pH調整到中性，需要投加酸或CO2，這將增加運行費用，同時還增加了污水中的溶解性固體含量。

　　(2)氨吹脫的效率同水溫、氣溫有很大的關系，溫度越低，氨的脫除效率越低，20℃時，典型的氨去除率為90%——95%，而10℃時，氨去除率降低到75%以下。一般情況下吹脫的氣水比在3000以上，對于敞開式系統，水溫將同環境氣溫趨于一致，環境溫度過低將大大影響吹脫效率，如果環境溫度低于0℃，脫氨塔將不能運行。因此，對于氣溫較高的南方地區，如果水中酸度不高，采用吹脫法脫氮是可行的，在北方寒冷地區，則不易采用吹脫脫氮。

　　離子交換除氨

　　一般的陽離子交換樹脂對NH+4沒有優先選擇性，不能用來脫氨，但斜發沸石對氨離子具有優先選擇性，可以用來脫氨，這種脫氨工藝在美國已經應用多年，效果良好。其主要工藝流程是:污水通過斜發沸石離子交換器的過程中，污水中NH+4同沸石上的Na+發生等當量離子交換，Na+進入到污水中，而NH+4則通沸石中的陰離子結合并固著在沸石中，這樣在流經斜發沸石離子交換器的過程中，污水中氨得到去除。當沸石對氨的吸附達到飽和后，則停止進水，對沸石進行再生，再生后的沸石可以恢復交換能力，進入下一個周期的離子交換。這種工藝的出水中氨含量可以達到1mg/L左右。

　　影響斜發沸石交換過程的主要影響因素有:pH值、污水中陽離子組成、沸石粒徑及水力負荷等。銨的佳交換pH值范圍為4——8，運行證明，污水中陽離子組成不同會影響到沸石對氨的交換容量，在通常的城市污水陽離子濃度下，沸石對氨的實際交換容量約為總交換容量的1/4——1/5。此外，沸石粒徑越小、水力負荷越低，銨的去除效果越好。

COD的測試分析是廢水處理調試運行工作的重要組成部分，一方面掌握工藝流程中各處理單元的進出水情況，確保進水穩定，不至于產生較大的波動和對系統的沖擊；另一方面，通過各處理單元前后進出水的COD變化情況，了解處理單元的處理效果和效率。其重要作用可總結為以下三點：

    1）提供詳細的進出水濃度，使管理人員根據濃度變化情況相應的對運行工況作出調整，保證廢水處理系統正常、穩定運行；

    2）作為一項重要的技術指標，反映各處理單元的運行情況及處理效率等；

    3）為整個系統中出現的各種現象及異常情況的分析判斷及合理解釋提供依據。

    活性污泥的生物相

    活性污泥的生物相觀察在廢水生化處理過程中作用極其重要，它不僅反映微生物培養程度和污泥馴化程度，并直接反映廢水的處理情況。 活性污泥是由細菌類、真菌類、原生動物和后生動物等多種微生物群體所組成的混合培養體。細菌具有較高的增殖速率和較強的分解有機物的功能，真菌也具有分解有機物的能力。原生動物以攝食游離的細菌為主，起到進一步凈化水質的作用，后生動物則以攝食原生動物為主。通過光學顯微鏡可以觀察真菌類的絲狀菌和原生動物與后生動物的生物相，通過觀察與辨別其種屬和數量可以判斷污泥的質量和處理水質的優劣，因此，將原生動物和后生動物稱為活性污泥系統中的指示性生物。 除活性污泥宏觀指標外，采用普通光學顯微鏡可以觀察污泥的微觀生物指標，即污泥的生物相。生物相觀察包括兩個部分：一部分是觀察原生動物和后生動物等指示性生物的數量及種類變化。不同質量的活性污泥中存在不同的指示生物，通過指示性生物的觀察，可以間接評估活性污泥的質量。另一部分是觀察活性污泥中絲狀菌的數量。不同質量的活性污泥中絲狀菌的量是不同的，通過絲狀菌數量的測量，也可間接反映活性污泥的質量。

    （1）指示性生物的觀察：對于某一特定的污水處理系統，當活性污泥系統運行正常時，其生物相也基本保持穩定，如果出現變化，則表示活性污泥質量發生了變化，應進一步觀察并采取處理措施。微生物的種類繁多，其命名方法也非常復雜。從實際出發，運行人員應熟練掌握活性污泥中常見的微型指示生物：變形蟲、鞭毛蟲、草履蟲、鐘蟲、線蟲等。這些微生物中的某一種或幾種是否占優勢以及比例多少，將取決于工藝的運行狀態。