摘要:改革開放以來,污水的常規二級生物處理技術在我國較發達的城市和地區得到了廣泛應用,可以說在一定的程度上改善了水質,提高了人民的生活水平,有利于環境的保護,但是由于我國社會經濟的高速發展,人民的對生活環境尤其是水環境有了更大的追求,大量使用含氮磷的生活用品,致使水中富含氮磷,直接導致水體黑嗅或溶解氧濃度過低等一系列水體污染問題,而且這一問題日益突出,嚴峻的形勢迫使越來越多的國家和地區制定更加嚴格的COD,氮和磷的排放標準,涉及的控制指標,內容及數值不斷提高,越來越嚴格.多級水力旋轉生物膜(生物轉籠)處理技術是活性污泥法與生物膜法的協同技術。他具有節能，處理效果好，便于自動控制等優點。
　　關鍵詞:脫氮除磷，硝化，反硝化，水力生物轉籠
　　1試驗條件與方法
　　該小型污水廠是為了落實根據國家相關污水處理排放標準及根據某新校區實際,在該新校區校區北側修建的一座日處理量3500m3／day,功能:一是處理學生日常生活用水進行處理后排放,二是為了供環科所和環城學院實驗所用,試驗裝置采用的是中試規模后的實踐調試，其他的諸如厭氧調節池的設計，污泥的處置都采用常用設備。每天上午8點設計運行參數調試，10點進行生物膜觀察和鏡檢，中午取水樣，下午制標準曲線和測量COD,氨氮、總氮、總磷等水質指標。
　　2工藝流程
　　2．1工藝水處理設備裝置
　　本工藝采用活性污泥與生物膜相結合的方法,其工藝參數和簡圖如下:
　　圖一工藝流程簡圖
　　Fig.1Technicalprocessdiagram
　　其中調節池的體積950M3,有調節池送水到生物膜反應池,由兩臺自吸式離心泵構成,分別為高水位(在水位高時啟動)和低水位泵(在水位低時關閉)組成,都采用自動控制.水在反應池里,由三個小型池子(三級并行轉籠)組成,每個生化反應池處理水量8立方,一級進行缺氧（少于1mg/L）和厭氧（少于0.3mg/L）,二級和三級進行補氣(相對曝氣量少，曝氣時間0.4－0.5h),也是該工藝的關鍵裝置,其轉籠采用水力驅動、可實現脫氮除磷功能、運行成本低。水力旋轉生物膜技術是利用水力驅動裝有一定填料物轉籠轉動，當轉籠水下部分旋轉露出水面時，球形多面球填料夾帶的污水進入空氣中，生物填料的轉動及轉籠的運動使生物膜吸收大量氧氣，營造出良好的好氧環境（≥2.5mg/L），當轉籠轉到水下部分時，填料夾帶空氣進入混合液，又營造兼氧環境（或缺氧環境視情況而定）。在污水里有含有一定量的活性污泥,這也是除磷的唯一載體,我們只要進行好生物選種和馴化,可以使污泥的屬性的朝多吸磷少吸氮的方向發展.而生物膜我們可以使它朝多吸氮少吸磷的方向發展。
　　2．2污水來源與水質
　　實驗用水取自該校區學生公寓及食堂混合污水。其水質情況見下表
　　COD（mg/L） BOD5
　　（mg/L） 氨氮
　　（mg/L） 總氮
　　（mg/L） 總磷
　　（mg/L） SS
　　（mg/L） T
　　(℃) PH
　　180~350 120~215 28~45 35~56 2.2~4.4 80~130 18.1~25.4 6.8~7.5
　　表1原水水質
　　2.3監測項目與方法
　　項目 測試方法
　　COD 重鉻酸鉀標準法
　　BOD BOD測試儀器
　　TN 堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法
　　NH3-N 納氏試劑比色法
　　TP 過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法
　　SS 蒸干稱重法
　　表2監測項目與測試方法
　　3結果與討論
　　3．1進水有機負荷及三級工藝設計對系統處理效果的影響
　　污泥在生化反應池(生物轉籠)存在著厭氧兼缺氧和好氧的反應階段,流經過活性污泥，污泥由硝化菌.反硝化菌，聚磷菌以及其他多種微生物組成，但由于不同菌群的最佳生長環境不同,脫氮與除磷之間存在著矛盾，實際應用中經常出現脫氮效果好時除磷效果較差，而除磷效果好時脫氮效果不佳的情形，其具體原因是：一厭氧和缺氧段內污泥量被限定后，厭氧與缺氧段污泥量的分配比和屬性將影響磷釋放或硝態氮反硝化的效果，厭氧段污泥量大則磷釋放效果好，但反硝化效果差；反之，則反硝化效果好，而磷釋放效果差；二原水經厭氧段進入缺氧段，磷釋放與硝態氮反硝化爭奪碳源，當原水中碳源不足時,磷釋放或反硝化不完全；三硝化菌世代繁殖時間長，要求較長的污泥齡，但磷從系統中被去除主要是通過剩余污泥的排放，因此要提高除磷效率則又要求縮短泥齡。生物膜與活性污泥結合工藝則針對常規生物脫氮除磷工藝存在的問題,將其相互影響和制約的因素分解,使不同的菌類生長在各自最佳環境條件下,因而使脫氮和除磷效果可以同時達到最佳,而且工藝的可控性增強。為之,我們在不同級數的轉籠經行了污泥馴化,使反消化菌在一級生物水力轉籠優勢生長,避免聚磷菌與反消化細菌因為較長的污泥齡不同而影響處理效果。并在一級生物轉籠活性污泥STR相對延長；在二級，使反消化菌在二級生物水力轉籠優勢生長，而活性污泥則以聚磷菌優勢生長，在有機負荷方面因為進水的BOD高和在一級BOD去除率低而不會造成競爭。
　　圖表三不同級別有機物去除率
　　由上圖可知：污水在一級轉籠較二級轉籠的生化去除率要小的多，在二級生化池中COD的含量仍在190mg/L以上。這足夠聚磷菌的生化作用及自身的代謝需要。從鏡檢來看也發現大量的聚磷菌附在生物膜上。
　　二級進行補氣,有時補氣量可以與曝氣量一樣,三級是在二級基礎上進行跟進一步處理.只不過BOD的處理效果高，把BOD，COD，T-P，T-N降低到國家標準。（圖表四）
　　圖表四去除率效果總圖
　　由上圖可見，少量的曝氣（補氣）能達到國家排放標準。據水廠值班人員記錄顯示：與按常規曝氣方法相比節約電量135千瓦時。
　　3.2工藝特點原理分析
　　根據生物脫氮除磷原理,硝化菌和反硝化菌可以分別放置在好氧和缺氧裝置內,而含氮液體在它們之間循環,這樣可使硝化菌和反硝化菌分別在各自的最佳環境中充分發揮作用,同時除磷菌在厭氧和好氧之間循環以完成磷的釋放和超量吸收"綜合考慮生物脫氮除磷對環境條件的要求,以及生物膜法和活性污泥法的各自特點,確定試驗工藝流程如圖1所示"
　　圖1生物膜與活性污泥結合工藝流程示意圖
　　本工藝特點:缺氧（厭氧）段,反硝化菌均勻分布在整個缺氧池的生物膜上,不需要污泥攪拌設備,操作簡便"由于反硝化菌被固定在生物膜上,缺氧段的污泥量不受到限制,原水進入缺氧段,有機物主要被用于反硝化，在好氧段里消化細菌和聚磷菌得以良好的生長，這種狀態一直延續到三級轉籠里，由于一直保證在高富含氧中，聚磷菌的磷釋放受到抑制，在二沉池里富含磷的活性污泥沉入池底被分離出來，硝化的NH+4—N液通過內回流進行再處理。
　　3．3分級補氣轉對系統處理效果和節能的影響
　　我們考慮的不僅是處理效果，還要對運行成本的控制，，我們對好氧和兼氧的實現充分利用生物轉籠在轉動過程的充氧作用，所以采用的是小量的補氣而不是高耗能的曝氣。
　　3．4污泥SRT對系統處理效果的影響
　　我們的懸浮態污泥SRT相對較小，應為那是主要的除磷載體，而且生物種群較少，生物膜的SRT很長，且物種豐富。
　　4結論
　　1）當有機容積負荷1.8~2.3kgCODm-3•d-1，系統處理效果最佳，COD、SS、NH3-N、TN、TP去除率分別達到94.4%、97.5%、81.6%、82.7%、80.1%，出水COD、SS、NH3-N、TN、TP分別為33mg/L、13.5mg/L、7.6mg/L、7.9mg/L、0.55mg/L。
　　（2）分級補氣有利于硝化反應的進行和聚磷菌的吸磷的好氧條件。此時游離氧的濃度5.3mgL－4.7mgL效果最佳。
　　（3）污泥SRT系統對氮磷的去除受泥齡影響較大，將活性泥齡控制在10天左右，生物膜控制在23天，有利于氮磷的同步去除。
　　參考文獻
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　　[2]李圭白張杰水質工程學中國建筑工業出版社2005年七月第一版
　　[3]張自杰主編.排水工程下冊.第四版.北京:中國建筑工業出版社,2000