生物/化学(BC)法处理城市污水研究(一)
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摘要：BC法是生物处理(高负荷活性污泥)与化学处理(絮凝和除磷)相结合的污水处理工艺，其最显著特点是流程中投加化学絮凝剂(三氯化铁)，其余则与普通活性污泥法类似。生产性试验(2×104 m3/d)证明，BC法具有曝气时间短、投药量少、处理效果好、活性污泥沉降性能好、泥龄短、除磷等特点，特别适用于我国南方低浓度城市污水。BC法具有比普通曝气法更优越的技术经济性能，系统中的铁循环可显著减少化学药剂的投加量。
关键词：污水处理 活性污泥 化学絮凝 化学除磷 生产性试验
Treatment of Municipal Wastewater with Biological/Chemical (BC) Processtract：BC process is a wastewater treatment process bined biological treatment (high rate activated sludge) with chemical treatment (chemical floulation and phosphorous removal).The marked feature of this process is the addition of chemical floulant (ferric chloride) and the rest is similar to the conventional activated sludge process.A full?scale test (2×104 m3/d) verified that BC process has the characteristics of short aeration time and sludge age,low chemical dosage,high treatment efficiency,well settlement of activated sludge.It operates well especially for the low concentration municipal wastewater of the southern cities in China.The technical and economical performance of BC process was better than that of conventional process.The circulation of iron salt could reduce chemical dosage.
Keywords:wastewater treatment;activated sludge;chemical floulation;chemical phosphorous removal;full?scale tes
高负荷活性污泥法的污泥负荷和容积负荷比常规活性污泥法高得多，泥龄很短，时间也短。在高负荷活性污泥法中，由于微生物处于对数增长期，增殖速度较慢的丝状菌难以在系统内存留，从而有效控制了污泥膨胀。高负荷活性污泥法能够显著节省投资和运行费，但迄今未得到广泛应用，其原因主要在于高负荷运行条件下活性污泥的生物絮凝作用不足，出水含有较多的游离菌体和其他悬浮物，使得BOD5和其他指标皆去除不充分，难以达到二级处理的排放要求。
在生物处理技术发展的同时，污水化学处理技术也在不断发展，其主要特点是投资省、运行稳定、操作灵活、除磷效果好，但不能去除溶解性有机污染物，出水水质也难以达到二级处理的排放要求，运行费用往往偏高。
当代污水处理技术的最重要发展趋势就是生物处理与化学处理的结合，二者相互补充，显然是最合理的工艺流程。BC法正是这种生物处理(高负荷活性污泥)与化学处理(絮凝和除磷)相结合的城市污水处理技术。
“八五”期间在蛇口污水厂进行了大规模生产性试验，主要包括高负荷试验和同步削减试验。高负荷试验的目的是考查BC法在高负荷条件下的性能，同步削减试验则是为了考查蛇口污水厂利用BC法扩容改造的可能性。在高负荷试验中，池关小到原来的1/4，污水厂其余设施不变；在同步削减试验中则将初沉池、池和二沉池皆关小到原来的一半，其余不变。试验期间污水厂照常运行，只是在池前或池后增添了投加三氯化铁的设施。
蛇口污水厂设计流量为2×104 m3/d，采用普通活性污泥法工艺，鼓风微孔，生产性试验流程略。
1 机理分析
城市污水中所含污染物是由不同粒径大小的非溶解性组分和溶解性组分构成的。不同粒径的污染物组分具有不同的性质，适用不同的去除机理。因此，污水的可处理性能强烈依赖于污染物颗粒的粒径分布特性，处理过程的各种机理(如沉淀、传输、吸附、扩散和生化等)，皆受到污染物粒径的直接影响。
如果依次用沉淀、离心和过滤的方法，可将污水中的污染物分离为可沉组分、胶体组分、超胶体组分和溶解组分，这些组分的粒径、在总污染物中所占比例、成分和耗氧速率见表1。
表1 城市污水中有机污染物的粒径与组分
蛋白质(%)5254525碳水化合物(%)5871124生化耗氧速率K10.390.220.090.08
由表1可见，溶解组分、胶体组分与超胶体组分、可沉组分相比，耗氧速率明显高得多，说明易于生化降解，特别是溶解组分的耗氧速率最高，大约是超胶体组分和可沉组分的4～5倍。
各种污水处理单元技术的有效性受到污染物粒径分布的强烈影响，同时，处理技术又会改变粒径分布。沉淀能有效去除＞50 μm的污染物，过滤能有效去除粒径＞30 μm的污染物，化学絮凝适用于0.1～10 μm污染物的凝聚，活性污泥适用于处理＜10 μm的污染物。
由于大分子和较大有机颗粒被分解酶降解的过程主要是在细菌表面进行，所以该过程与粒径直接相关。在好氧生物处理中，＞0.1 μm的颗粒基本未被降解；在厌氧生物处理中，＜1 μm的颗粒可被降解，＞100 μm的颗粒基本未被降解。
许多研究者认为，城市污水中60%以上的污染物是非溶解性的，只有30%左右的污染物是溶解性的。正如Culp指出，生物处理方法能在1 h或更短的时间内去除污水中的全部溶解性BOD。Ericsson指出，非溶解性有机污染物在好氧生物处理过程中几乎未发生变化，在厌氧生物处理过程中也只有胶体部分被处理，其他部分仍未发生变化。
值得注意的是，溶解性有机污染物被微生物吸收(生物合成)的速度较快，而这些物质在微生物体内的氧化分解则相当慢。对于污水处理而言，其目的是取得净化的出水，因此，只需要生物合成，并不需要彻底氧化分解。另一方面，保持微生物良好的生物絮凝能力则需要较长的时间，但聚集非溶解性污染物可以利用化学絮凝，并不一定单独依靠生物絮凝。正如Culp指出，产生可沉淀絮体所需的生物絮凝作用不能在短时间内完成，然而化学絮凝能使固体迅速转化为可沉淀状态。
传统生物处理重在氧化分解，BC法重在分离。Culp曾对生物化学联合处理流程进行分析，认为该流程能够显著提高去除有机物和磷的能力；化学絮凝剂不仅不会损害活性污泥的处理功效，而且提高了沉降性能，使运行更加稳定，污泥更易脱水；药剂费用可以被缩短时间节约的费用补偿；产泥量与传统活性污泥法相差不大。