生化水处理武林发展史-北极星水处理网

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前言

污（废）水处理和水质净化的技术可分为两大类，需要借助生物（微生物、植物、动物）处理的生化处理技术和依据物理、化学、物理化学原理的物化处理技术。本文只涉及生化水处理技术方面。

话说天下的生化水处理技术，门派林立，武学理论浩如烟海。传统的生化水处理武林门派，根据其对炼气的态度，可分为好氧教派和厌氧教派。

好氧教派认为，要想治水，必须炼气，需要不断地供气（氧气）修炼，方能修得至尊武学境界。厌氧教派则认为，治水不一定非得炼气，不凭借外物（氧气）而处理好水质，才是好武功好技术。

好氧教派

好氧教派主要有活性污泥教和生物膜教。

1914年，雅顿（Arden）和洛凯特（Locket）发现了活性污泥具有净化水质的作用，从而开启了活性污泥教。活性污泥教的武学理念是，活性污泥悬浮生长于水中，在曝气情况下，活性污泥首先吸附水中的有机污染物，然后再慢慢地把有机污染物同化，帮助污泥生长，或将有机污染物转化为无机物；最终在二沉池泥水分离，使水质得到净化。

活性污泥法

活性污泥教内部对武学理念产生分歧，逐渐分成推流派和完全混合派。推流派认为，污（废）水和回流污泥从曝气池的一端进入，呈推流形态流到曝气池的另一端。整个过程中推流横断面上各点浓度均匀，纵向不存在掺混，污染物浓度在进口端最高，在出口端最低。

完全混合派则认为，污（废）水一进入曝气池，在曝气搅拌作用下，整个池子内各点污染物浓度、污泥浓度、需氧速率完全一致，这些参数只随停留时间变化。

最早的活性污泥法采用的就是推流派的方法，很快就发现曝气池前段供氧不足，而后段供氧过剩。推流派在解决这个问题的时候，研究出渐减曝气（曝气沿程渐减）、阶段曝气（分段进水）、延时曝气（延长曝气时间）、改良曝气（选用生长旺盛期的活性污泥）、吸附再生（将活性污泥吸附和稳定两阶段分开）等武学新招式。

完全混合派也不甘落后，在普通完全混合曝气池的基础上，改进为深井曝气、浅层曝气、纯氧曝气等新招式。

20世纪70年代，伯恩克（Boehnke）受吸附再生法启发，研究出了吸附-生物降解（AB法）武学秘籍。此秘籍将活性污泥反应分成两段，A段为生物吸附段，一座吸附池，接一座中沉池；B段为生物降解段，一座曝气池，接一座终沉池。两段进水负荷、污泥浓度、溶解氧、水力停留时间、污泥龄、污泥回流比等条件不同，能降低能耗、耐冲击负荷，更能方便改进。其机要就在B段，可以替代为BAF、A/O、A/A/O、SBR、氧化沟等，这样就修成可脱氮除磷、深度处理的至高武林境界。而AB法的A段较粗犷，在这里承受污（废）水的冲击负荷，保护了较金贵的B段。

AB法

继传统的推流派和完全混合派之后，活性污泥教又创新开创了序批派和氧化沟派。

序批派最典型的招数就是序批式活性污泥法（SBR），其特点是进水、曝气、沉淀、滗水、闲置全部工序都在同一个池子（或反应器）内完成，只不过不同的时间干不同的事罢了。很明显此招最大的优点就是节约占地，无需沉淀池；而且因为是序批式的（一批一批地处理），运用灵活、可防止污泥膨胀。

SBR的进水阶段可视为推流式，进水时是否曝气可决定其处于好氧、缺氧还是厌氧，灵活方便。SBR的纯曝气阶段可视为完全混合式。故序批派兼收并蓄了推流派和完全混合派，武学造诣更为精进。

SBR

序批派在SBR的基础上，不断追求创新，又创造了改良型SBR（MSBR，用2个或2个以上SBR池，化间歇处理为连续处理）、循环式活性污泥法（CAST，在进水处设置生物选择区，通俗地讲就是多了缺氧或厌氧，可以脱氮除磷）、间歇循环延时曝气系统（ICEAS，延长池子长度，使出水时可以同时进水而不影响出水水质，提高效率）等最顶尖的生化水处理武学秘籍。如果一套污水厂同时掌握了MSBR、CAST和ICEAS，一定会成为一等一的武林高手。

氧化沟（Oxidation ditch）派是从推流派的延时曝气法改进而来，其构筑物呈封闭无终端渠形，污（废）水和活性污泥混合液依靠表面曝气和机械推流，不断在构筑物中循环。氧化沟中水流虽然呈推流式，但过程动力学接近完全混合式，故氧化沟派也是兼收并蓄了推流派和完全混合派的武学理念。怎么理解氧化沟具有完全混合式的特点，因为氧化沟构筑物中的水量非常大，往往是进水量的20~30倍，且在不断循环，可视为进水一进入氧化沟就被稀释了20~30倍，构筑物水体处于完全混合状态。

氧化沟

氧化沟的优势是能耗低、抗冲击负荷能力强、出水稳定、具有溶解氧浓度梯度（利用这一点可以脱氮除磷）。氧化沟派日益精进武艺，开创了卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟（多沟串联型）、奥贝尔（Orbal）氧化沟（同心圆或椭圆型）、一体化氧化沟（集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能于一体）、交替式氧化沟（两沟型DE和三沟型T）、导管式氧化沟、射流曝气氧化沟等新招式。其中，交替式氧化沟结合了SBR和传统氧化沟的武学精髓，掌握这一招式的氧化沟可以成为武林高手。

序批派和氧化沟派是活性污泥教的先进代表，随着时间的推移，活性污泥教又新出现了投加混凝剂（助凝剂）的活性污泥法和投加高效菌种的活性污泥法。也许这些新兴招式改进后，又会称霸武林。

好，介绍完活性污泥教，接下来讲讲好氧教派的另一大阵营生物膜教。生物膜教的历史可以追溯到1893年，生物膜附着在填料（或滤料）上生长，同样是通过微生物的吸附和稳定两个阶段去除水中污染物。生物膜生物种类丰富，生物链长，一般由细菌（好氧、厌氧、兼性）、真菌、原生动物、后生动物和藻类，甚至是昆虫幼虫组成。和活性污泥教相比，生物膜教的微生物利用率更高、抗冲击能力强、剩余污泥产量少。

生物膜教认为，水中污染物的去除需经历污染物在液相中紊流扩散、污染物在膜界面扩散传递、氧向生物膜内部扩散和吸附、有机物氧化分解、微生物新陈代谢等过程。

生物膜法

生物膜教对载体（填料或滤料）存在状态的理解不同，划分为固定床派和移动床派。

最早的生物膜教技术普通生物滤池（又叫低负荷生物滤池）就来自于固定床派。普通生物滤池由滤床及池体、布水设备和排水系统组成，为非浸没式生物膜。氧气来源于自然通风，节约了机械曝气的动力成本。但这招破绽很明显，容易被滤料堵塞而化解，故滤池前必须设初沉池。

普通生物滤池

原标题：生化水处理武林发展史

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MBR污水处理生化水处理技术2020-10-15

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