錢玲玲 劉冬暉 謝延友

（甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741025）

0 引言

污水處理就是采用各種技術(shù)手段，將污水中所含的污染物分離去除，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使水質(zhì)得到凈化。污水處理按處理方法可分為物理、化學(xué)、物理化學(xué)和生物處理法等； 按處理目標(biāo)分為一級處理（采用物理方法去除污水中的非水溶性物質(zhì)）、二級處理（采用生物方法去除污水中的溶解性和膠體性有機物）和深度處理（包括去除 SS、溶解性有機物，消毒、脫氮除磷、除鹽等）[1-2]。

以甘肅康縣某地工程為例，通過調(diào)研該區(qū)污水量、污水水質(zhì)和環(huán)境容量，分析選擇適宜的污水處理工藝方案。

1 污水處理工程概況

甘肅康縣某地規(guī)劃城鎮(zhèn)定位為重要旅游節(jié)點，以特色農(nóng)業(yè)，鄉(xiāng)村旅游，養(yǎng)老養(yǎng)生為特色的山水型生態(tài)小城鎮(zhèn)，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定該工程出水標(biāo)準(zhǔn)需要滿足《城鎮(zhèn)污水處理站污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級 A排放標(biāo)準(zhǔn)，污水處理站出水水質(zhì)指標(biāo)如表1。

表1 污水處理站出水水質(zhì)指標(biāo)

根據(jù)當(dāng)量法及類比法預(yù)測，通過與典型城鎮(zhèn)污水水質(zhì)比較，設(shè)計該區(qū)污水處理站進(jìn)站污水水質(zhì)指標(biāo)如表2。

表2 污水處理站進(jìn)站污水水質(zhì)指標(biāo)

依據(jù)該區(qū)污水處理站進(jìn)站污水水質(zhì)及符合排放標(biāo)準(zhǔn)的出水水質(zhì)指標(biāo)，設(shè)計污水處理程度如表3。

表3 污水處理程度表

2 污水處理工藝分析

系統(tǒng)的分析污水處理站的各指標(biāo)之間的相互關(guān)系和影響，確定該區(qū)出水水質(zhì)指標(biāo)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1 污水原水營養(yǎng)物比值分析

污水BOD5/CODcr值是測定污水可生化性的最簡單、最常用的方法。相關(guān)研究資料表明BOD5/CODcr＞0.45可生化性較好，BOD5/CODcr＜0.3 較難生化，BOD5/CODcr＜0.25不易生化[2]。

BOD5/TN（C/N）比值是有效脫氮的重要判別指標(biāo)。從理論上講，C/N≥2.86就能進(jìn)行脫氮，但相關(guān)研究表明，當(dāng)C/N比值大于3.75才能進(jìn)行有效脫氮[2]。

BOD5/TP（C/P）指標(biāo)是生物除磷的主要判別指標(biāo)。一般認(rèn)為該值要大于20，且比值的高低和生物除磷效果成正比。

根據(jù)該區(qū)污水處理站確定設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)，其污水原水營養(yǎng)物比值為：BOD5/CODcr=0.45，BOD5/TN=4.5，BOD5/TP=50.0，屬可生化性較好類型的城鎮(zhèn)污水。

2.2 水質(zhì)指標(biāo)分析

2.2.1 生化需氧量（BOD5）

在污水中運用BOD5合成新細(xì)胞，通過吸附和代謝的作用分離水和污泥，可達(dá)到去除 BOD5的目的，根據(jù)相關(guān)設(shè)計資料，當(dāng)污泥負(fù)荷在0.3kgBOD5/kgMLSSd以下時，出水BOD5 可以保持在20mg/L以下，運用目前常采用的一些污水處理工藝可滿足該區(qū)設(shè)計的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，即出水BOD5的指標(biāo)為10mg/l，進(jìn)水設(shè)計指標(biāo)為180mg/l，去除率為95.0。

2.2.2 化學(xué)需氧量（CODcr）

去除BOD5的原理可運用在CODcr的去除，該區(qū)產(chǎn)生的污水有較好的生化性，出水的CODcr值較容易控制。

2.2.3 懸浮物（SS）

污水廠出水中懸浮物（SS）主要成份是活性污泥絮體，其有較高的含磷有機成份，懸浮物（SS）含量的增高也會使出水的BOD5、CODcr和TP相應(yīng)增加，SS含量是影響水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)。

2.2.4 總氮（TN）

生物法去除氨氮是目前城市污水處理中運用較為廣泛的方法。污水中總氮（TN）以氨氮（NH3-N）、有機氮（OR-N）、亞硝酸氮（NO2-N）和硝酸氮（NO3-N）的形式存在。當(dāng)水中存在溶解氮，在微生物的使用下，它們之間的轉(zhuǎn)化過程如下：

有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮稱為氨化，氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮和硝酸氮稱為硝化。在這個轉(zhuǎn)化過程中，總氮量基本保持不變。硝化菌屬于自養(yǎng)菌其生長率明顯小于異養(yǎng)菌的生長率，生物脫氮系統(tǒng)維持硝化的必要條件是硝化要求的泥齡小于系統(tǒng)的實際泥齡，該工程排水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理站污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級A標(biāo)準(zhǔn)，即在水溫高于12℃出水氨氮小于5mg/l或在水溫低于12℃出水氨氮小于8mg/l（水溫低于12℃）。在不考濾出水有機氮影響情況下，實際上需要完全硝化，在進(jìn)行完全硝化的同時，碳源也被氧化，BOD5的去除率將提高[2-4]。

污水在經(jīng)過好氧生物處理后，大部分的NH3-N被氧化成NO3－N，污水的脫氮過程也稱為反硝化過程，反硝化菌把甲醇、乙酸、甲烷等能量作為污水中的碳源，在溶解氧濃度極低或缺氧情況，把硝酸中的氮作為電子受體，氧化有機物，使其還原成N2。

反應(yīng)方程式如下：

在反硝化過程氫氧根離子與水中的二氧化碳反應(yīng)生成重碳酸根離子：

從上述硝化和反硝化過程的反應(yīng)方程式可以看出：

在硝酸鹽還原為氮氣的反硝化過程中，反硝化菌利用硝酸鹽（NO3－）作為電子受體，而以污水中的有機物作為碳源提供能量并使之氧化穩(wěn)定。每轉(zhuǎn)化1gNO3—N為N2時，需要消耗有機物（以BOD5計）2.86g。

硝化過程有H＋產(chǎn)生，要消耗水中堿度，當(dāng)堿度不夠時，污水的pH值將下降至維持硝化反應(yīng)正常進(jìn)行所需的pH值之下，從而使硝化反應(yīng)不能正常進(jìn)行。每氧化1gNH4+-N為NO3－－N時要消耗堿度7.14g。而反硝化反應(yīng)則伴隨有OH－產(chǎn)生，每轉(zhuǎn)化1gNO3－-N為N2時要產(chǎn)生3.75g堿度，即可以回收3.75g堿度，使硝化過程消耗的部分堿度得到補充。氮是藻類生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，容易引起水體的富營養(yǎng)化，

該工程處理后的尾水部分需排入附近的排水明溝，最終排入黃河；為了達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)，出水總氮須小于15mg/l。總氮（主要為硝酸鹽）也是影響水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)。

2.2.5 磷（P）

生物除磷和化學(xué)除磷是污水除磷的兩種方法，在城市污水處理中使用較多的是生物除磷，可減少加藥量，降低處理成本，滿足出水磷濃度排放標(biāo)準(zhǔn)。

化學(xué)除磷主要采用固液分離的方法，通過向污水中投加藥劑，水中溶解性磷酸鹽在藥劑的作用下形成不溶性磷酸鹽沉淀物，從而使磷從污水中除去。在對出水含磷要求小于1.0mg/L較高時，才考慮以化學(xué)法輔助除磷。

生物除磷的原理是在厭氧條件下，污水中的聚磷菌釋放磷酸鹽，產(chǎn)生能吸收快速降解有機物的能量，并轉(zhuǎn)化為PHB（聚β羥丁酸）儲存；在好氧條件下，污水中的聚磷菌降解體內(nèi)儲存的 PHB（聚β羥丁酸），產(chǎn)生能促進(jìn)細(xì)胞合成的能量，形成高濃度的含磷污泥，最終隨剩余污泥排出達(dá)到除磷的目的。生物除磷處理成本較低，而且不增加剩余污泥量，但為了避免剩余污泥中磷的再次釋放，需要對污泥處理工藝進(jìn)行選擇[3-5]。

該工程處理后的尾水需排入附近河流中，通過優(yōu)化生物除磷，使得生物處理出水TP小于0.5mg/L，達(dá)到污水排放要求，TP含量是影響水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)。

3 結(jié)論

綜上所述，根據(jù)康縣該區(qū)污水處理站進(jìn)水水質(zhì)和要求達(dá)到的出水指標(biāo)，BOD5、CODcr不是污水處理工藝的重點控制指標(biāo)，SS、總氮、TP是污水處理工藝的重要控制指標(biāo)，選擇生物除磷脫氮工藝可使污水處理達(dá)到排放的要求。