趙立軍¹，王懷建¹，劉俊良²?
( 1.中國地質科學院環境工程技術設計研究院，河北石家莊　050061；2.河北建筑工程學院城市建設系，河北張家口　075024)

　　摘　要：介紹了二段生物接觸氧化法的構成、特點、運行情況、脫氮除磷效果及生物填料的選擇，并進行了技術經濟分析，最后總結了該工藝在城市污水處理廠中的應用情況。
　　關鍵詞：城市污水；二段生物接觸氧化；脫氮除磷
　　中圖分類號：X703.1
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1000-4602(2002)12-0028-03

1　工藝概述

　　二段生物接觸氧化法(略稱二段法)將傳統的生物接觸氧化池分為二段：第一段充分利用微生物處于對數增長期的吸附特性，以低能耗、高負荷、快速的生物吸附和合成為主，能夠去除污水中70%～80%的有機物，稱為吸附合成期；第二段在低負荷下利用微生物的氧化分解作用，對污水中殘留的有機物進行氧化分解，以進一步改善出水水質，稱為氧化分解階段。由于進行了分段，可充分發揮同類微生物種群間的協同作用，克服不同微生物種群間的拮抗作用，故處理效率大大提高。
　　二段法采用的是四池聯壁式組合結構，這樣既節省了占地和土建費用，又能方便操作管理和運行維護，并能減少水頭損失，使廠區總體布局合理、工藝流程簡潔流暢。
　　二段法在第二段接觸氧化池前后各設一座接觸沉淀池，能夠截留污水中的懸浮物質，并能將一段和二段完全分開，使其各自成為獨立系統以充分發揮各自的效能。典型的二段法工藝流程及生化組合池水力剖面圖見圖1。

　　污水自初沉池經導流墻進入一段接觸氧化池底部，在此處經曝氣充氧后自下而上流經填料層，并經頂部集水系統收集后，通過一沉池的導流墻進入一沉池，然后自下而上經砂濾層接觸沉淀后進入頂部集水系統，再由導流墻導入二段接觸氧化池、二沉池，最后出水進入消毒池。?

2　工藝特點

　　①無污泥回流
　　二段法氧化池的填料上棲息著大量的高活性微生物，它們能夠高效快速地吸附合成和氧化分解污水中的有機物。由于填料上老化的生物膜會不斷脫落，從而使填料上附著的生物膜能較長時間地保持高活性，所以不需污泥回流。又由于生化組合池設有二次接觸沉淀池，它能夠高效截留和分離污水中的懸浮物質，故也無需再設二沉池^［1、2］。
　　②污泥產量低、無污泥膨脹、運行穩定
　　與活性污泥法和氧化溝工藝相比，二段法雖然容積負荷高，但污泥產量較低，主要是因為：a.氧化池內的微生物鏈比較完整和穩定；b.微生物內源呼吸進行得較充分，合成物質被進一步氧化^［3］；c.生物填料內部存在缺氧和厭氧區，能部分分解、轉化有機物。
　　在活性污泥法中容易產生膨脹的菌種(如絲狀菌)在二段法中不僅不產生膨脹，而且能充分發揮其分解、氧化能力強的特點，但其沉降性能差，在曝氣池中易隨水流出^［3］。
　　由于二段法的第一段以生物吸附合成為主，且生物負荷和活性很高，對第二段起到了緩沖和保護作用，因此在BOD₅、毒物、pH值沖擊下生物膜受到的影響較小，而且恢復很快、出水水質好、運行穩定。
　　③水力停留時間短，具有脫氮功能
　　二段法的生化組合池總停留時間一般控制在1.0～1.5h，比活性污泥法(4～8h)和氧化溝工藝(15～20h)的要短得多；二段法還具有去除NH₃-N的功能，對于一般的城市污水其去除率能達到50%～80%。
　　④工藝流程簡潔、設備少、工程投資低由于二段法沒有污泥回流，也就不需設污泥回流泵房；又由于生化組合池除閥門外沒有其他設備，所以整個二段法工藝流程簡潔、設備少、工程投資低。

3　生物填料

　　填料的選擇是二段法的技術關鍵，填料質量的優劣直接影響著處理效能。筆者單位自行研制開發的兩種質優價廉、分別適用于不同污水處理廠的生物填料的性能參數見表1。

表1　生物填料性能參數 項目 比表面積(m²/m³) 空隙率 密度(g/cm³) 堆積密度(g/cm³) 抗壓強度(Pa) 磨損率(%) 使用年限(a) 單價(元/m³) 礦渣Ⅲ型 200～300 0.3～0.5 1.3～1.5 0.6～0.8 ＞49 ＜3 8～10 150～200 聚丙烯彈性填料 150～200 0.8～0.9 0.65 0.2～0.3 ＞19.6 ＜1 15～20 200～300

4　脫氮除磷效果

　　二段法對NH₃-N的去除率與進水NH₃-N的濃度、水力停留時間及氣水比的關系見表2。?

表2　兩段法對NH₃-N的去除效果 進水NH₃-N(mg/L) 水力停留時間(h) 氣水比 去除率(%) ＞100 1.5 5∶1 10 50～100 1.0 5∶1 35～50 30～50 1.0 5∶1 45～60 15～30 1.5 5∶1 50～70 5～15 1.5 3∶1 60～80 ＜5 1.5 3∶1 75～95

　　二段法的除磷效果不太明顯，雖然生物填料上附著的生物膜內部有一定的缺氧、厭氧區，但由于這些區域太小，不足以構成生物除磷的必備條件，所以污水中的磷主要由生物合成而得到部分去除，故其去除率很低。

5　技術經濟分析

　　二段法同活性污泥法和氧化溝工藝的技術經濟比較見表3。

表3　二段法與活性污泥法和氧化溝工藝技術經濟比較 項目 活性污泥法 氧化溝工藝 二段法 投資(元/m³) 1400 1600 900 生產成本(元/m³) 1.01(小型污水廠)^［3］
0.77(中型污 水廠) 1.08
(小型污水廠)
0.76(中型污水廠) 0.45(小型污水廠) 運行費用(元/m³) 0.85(小型污水廠)^［3］0.55 (中型污水廠) 0.81(小型污水廠)^［3］0.50?(中型污水廠) 0.35(小型污水廠) 占地(m²/m³) 100～130 130～150 60～80 電耗［(kW·h)/m³］ 0.4～0.7 0.3～0.8 0.2～0.45 污泥產率 高 高 低 污泥穩定性 不穩定 較穩定 穩定 是否污泥回流 是 是 否 水力負荷 低 低 高 耐沖擊能力 不好 一般 好 水力停留時間(h) 4～8 15～20 1～1.5 設備 設備多 進口設備多 設備少，無進口設備 脫氮除磷效果 不好 能脫氮除磷 有去除NH₃-N能力 出水水質 一般 好 好 自控程度 一般 自控程度高，費用高 自控程度高，費用低 運行情況 不穩定，易污泥膨脹 較穩定 穩定

6　工程應用

　　二段法自20世紀80年代初應用于我國的城市污水廠至今已有18年的歷史，但其推廣應用卻很緩慢，到目前為止只在幾座污水廠應用(見表4)。

表4　二段法在我國的應用 污水處理廠名稱 污水性質 設計規模(m³/d) 工程投資(萬元) 處理費用(元/m³) 投產年份 山西五陽煤礦污水廠 綜合廢水 2000 63 0.20 1990 石家莊民航機場污水處理廠^［4］ 綜合廢水 1400 138.4 0.19 1996 燕化梨園新村污水廠 生活污水 20000 1100 0.32 1993 山西古交市鎮城底污水凈化廠 城市污水 2000 387 0.46 1986 山西古交市中心區污水凈化廠 城市污水 40000 2884 0.45 1986 太原市殷家堡污水凈化廠 城市污水 10000 322 0.544 1983 河南安陽聶村污水處理廠 城市污水 設計36000實際18000 1792 0.55 1990 內蒙東勝市污水處理廠 城市污水 30000(一期20000) 2557 0.30 2001 河北省正定縣污水處理廠 城市污水 90000(一期60000) 5957 0.42 完成初設

　　其原因主要有：①對該工藝的機理研究尚不夠深入；②該工藝到目前為止還沒有設計規范；③填料問題(包括填料堵塞和使用情況)始終得不到很好的解決。

參考文獻：

　　［1］鄔揚善.為什么生物接觸氧化法處理城市污水只需一小時左右［J］.給水排水,1999,25(2):35-38.
　　［2］鄭興燦，李亞新.污水除磷脫氮技術［M］.北京:中國建筑工業出版社,1998.
　　［3］周斌.華東地區城市污水處理廠運行成本分析［J］.中國給水排水，2001，17(8):29-30.
　　［4］趙立軍，劉金玲，等.石家莊民航機場綜合污水處理工程簡介［J］.給水排水,2000,26(5)：50-51.

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　　收稿日期：2002-04-30