1、 ECOSUNIDE工藝在污水廠升級改造中的應(yīng)用 中國礦業(yè)大學(xué) 2008年10月，天津國家科技成果重點(diǎn)推廣計劃項(xiàng)目“城市污水生物處理高效硝化新工藝”（項(xiàng)目編號:2004EC000132）發(fā)明專利：“一種污水生物處理高效硝化工藝” 研究背景 傳統(tǒng)生物脫氮除磷技術(shù)由于具有脫除C、N、P且處理成本低等優(yōu)點(diǎn)，而得到廣泛應(yīng)用，但脫氮除磷過程中存在的基質(zhì)競爭和泥齡不同的矛盾使得處理效果相對較差，氨氮的硝化和磷的去除仍是整個生物處理的瓶頸。 就脫氮而言，由于硝化菌的增殖速度緩慢，傳統(tǒng)的污水二級生化處理工藝（A2/O、氧化溝等活性污泥法）為提高脫氮效率，工程投資較大，曝氣時間較長，需要內(nèi)回流，使得運(yùn)行成本增加

2、。就除磷而言，聚磷菌增殖緩慢，在整個生物菌群中所占比例較低，脫氮除磷的碳源分配比例難以控制，總磷去除量一般僅能脫除5mg/L左右。為提高除磷效果，常采用化學(xué)除磷技術(shù)，增加了運(yùn)行成本。 研究背景 提出統(tǒng)一動力學(xué)理論、動力學(xué)負(fù)荷理論、回流污泥濃度優(yōu)化理論，創(chuàng)造出特殊工藝條件，提高了活性污泥中的硝化菌、聚磷菌的比例，突破了傳統(tǒng)活性污泥法硝化速度慢、除磷量較少的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了短時高效脫氮除磷，最終研發(fā)出城市污水高效脫氮除磷處理新工藝 。實(shí)現(xiàn)了以下目的： 1、針對以上關(guān)鍵問題，研究出短時高效脫氮除磷的關(guān)鍵機(jī)理，應(yīng)用統(tǒng)一動力學(xué)理論構(gòu)建可供實(shí)際工程應(yīng)用的、完善的新工藝及技術(shù)體系。通過工況條件的控制，使得硝化菌

3、和聚磷菌在整個生物菌群中的比例提高；明顯縮短了硝化時間；在碳源充足條件下，總磷去除量可達(dá)4-10mg/L。 2、經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化，可使污水處理主體工程投資節(jié)約20%左右，運(yùn)行成本費(fèi)用降低20左右。 研究思路 本質(zhì)上講，活性污泥法除磷脫氮的實(shí)質(zhì)就是利用一系列工程技術(shù)方法培養(yǎng)優(yōu)勢目的菌群。因此，我們認(rèn)為：用生態(tài)學(xué)思想進(jìn)行活性污泥生態(tài)系統(tǒng)的有效調(diào)控是該工藝除磷脫氮技術(shù)發(fā)展的最好出路。 理論部分 一、統(tǒng)一動力學(xué)理論 該理論揭示了高污泥濃度有利于弱勢菌群生長的機(jī)理，為提高活性污泥中硝化菌和聚磷菌的比例、加快硝化速度、提高除磷量提供了理論依據(jù)。為了解決廢水生物處理反應(yīng)動力學(xué)中長期懸而未決的一相說與兩相說的矛盾

4、，我們對生物化學(xué)學(xué)科中的酶反應(yīng)過程進(jìn)行重新推導(dǎo)，從而提出了一個新的酶動力學(xué)方程。 一相說是將有機(jī)物的降解用以下數(shù)學(xué)模型描述： -ds/dt為有機(jī)物降解速度，k為降解常數(shù)，K為半飽和常數(shù)（又稱米門常數(shù)），X為微生物濃度（工程上為活性污泥濃度），S為有機(jī)物濃度。 一相說是以米門酶反應(yīng)動力學(xué)方程為基礎(chǔ)提出的，形式上與表達(dá)微生物增長速度的莫諾方程相似。 二相說為埃肯費(fèi)爾德Eckenfelder等人所支持，是將有機(jī)物的降解分為高有機(jī)物濃度和低有機(jī)物濃度二相而分別采用不同的數(shù)學(xué)模式。 高濃度時，有機(jī)物降解速度與其濃度無關(guān)，呈零級反應(yīng)，與活性污泥濃度呈一級反應(yīng)，低有機(jī)物濃度時，有機(jī)物降解速度與其濃度和活性污

5、泥濃度均呈一級反應(yīng)，用下式可表達(dá)： 高濃度時 低濃度時 式中，k2為降解速度常數(shù)，約等于k/K，其它字母意義同前。 統(tǒng)一說由中國礦業(yè)大學(xué)張雁秋提出，并證明一相說與二相說是統(tǒng)一說的兩種極端形式，統(tǒng)一說的數(shù)學(xué)模型表示如下：式中字母意義均同前。 -dS/dtS統(tǒng)一說模型中K變大時，統(tǒng)一說趨向于一相說統(tǒng)一說模型中K變小時，統(tǒng)一說趨向于二相說 統(tǒng)一說 二相說 一相說 有機(jī)物降解動力學(xué)過程的三種假說的關(guān)系 1.0 0.5 0.0 Blackman 模型 Monod 模型 用于海洋水生生物的種群模型 新模型, z =0.9843 實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 圖 幾種模型對實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合情況 0 5 10 S/K 底物相

6、對比遞減速度生物相對比增長速度模型類型參數(shù)趨向模型名稱模型形式模型名稱模型形式K0Eckenfelder模型S/X SX時 1 SX時Blackman模型S/X S10000mg/L (回流污泥濃度為14000mg/L左右)。 經(jīng)過五年多的運(yùn)行，該工藝表現(xiàn)出短時高效硝化脫除氨氮的良好性能，出水水質(zhì)穩(wěn)定地優(yōu)于污水處理廠一級（B）排放標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下出水水質(zhì)為：CODCr45mg/L，BOD58mg/L，NH3-N3mg/L，TN15mg/L，TP1.0mg/L，SS20mg/L。 （2）臨沂市污水處理廠(10萬噸/日) 初沉污泥剩余污泥初沉池氧化溝二沉池圖7 原工藝流程污泥回流污水剩余污泥污泥回

7、流厭氧池好氧缺氧池二沉池圖8 改造工藝流程污水 利用原初沉池作為厭氧池，污泥回流從進(jìn)入曝氣池改為進(jìn)入?yún)捬醭?，進(jìn)行生物釋磷；原污水一部分進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)池（停留時間2小時）；另一部分原污水分多點(diǎn)進(jìn)入好氧缺氧反應(yīng)池（原氧化溝改造而成，停留時間6小時），提高曝氣池內(nèi)活性污泥濃度，實(shí)測池內(nèi)污泥平均濃度高達(dá)6000 mg/L（MLSS）左右。厭氧池的污泥濃度控制在9000mg/L（回流污泥濃度為12000mg/L左右)。改造后提高了污水處理效率，不僅未增加動力費(fèi)用，反而通過停止內(nèi)回流節(jié)省了推進(jìn)器的能耗，與其他工藝相比，運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約20%以上。 （3）臨沂潤澤水務(wù)有限公司（5萬噸/日） 水解池生物濾池接觸氧化

8、池厭氧池平流式沉淀池輻流式沉淀池圖10 新工藝流程圖9 原工藝流程污水污水污泥回流污泥回流O1 O2 O3 A O4輻流式沉淀池 原水解池的一部分改為厭氧池，停留時間1.50小時。原水解池的另一部分改為O1曝氣池，停留時間3.34小時。原生物濾池改為好氧池和缺氧池，好氧池總停留時間9.34小時，缺氧池停留時間2小時；曝氣池分布為O1、O2、O3、O4四座，A池為缺氧池。原接觸氧化池改為平流沉淀池，與原輻流式沉淀池并聯(lián)共用。（4）德州聯(lián)合潤通水務(wù)有限公司（10萬噸/日） 氧化溝二沉池圖11 原工藝流程好氧缺氧池二沉池圖12 新工藝流程厭氧池污水污水污泥回流污泥回流目前已完成2.5萬噸試驗(yàn)改造。

9、工藝特點(diǎn)主要發(fā)現(xiàn)： 根據(jù)統(tǒng)一動力學(xué)理論發(fā)現(xiàn)了生物因子非線性反應(yīng)增長現(xiàn)象，即生物濃度較高時，反應(yīng)速度與生物濃度之間呈非線性關(guān)系（增加生物濃度時反應(yīng)速度增加較少），增加活性污泥濃度，相對提高硝化菌、反硝化菌、聚磷菌在生物相中所占的比例。 根據(jù)該動力學(xué)負(fù)荷理論發(fā)現(xiàn)了厭氧反應(yīng)段的不完全進(jìn)水（即將其中一部分廢水進(jìn)入?yún)捬醭兀┛商岣呶勰酀舛葟亩岣呋钚晕勰喾ㄏ趸蔬@一技術(shù)關(guān)鍵，通過全程合理分點(diǎn)、多點(diǎn)配水，降低反應(yīng)池中的基質(zhì)濃度，從而能進(jìn)一步相對提高硝化菌、反硝化菌、聚磷菌在生物相中所占比例。主要發(fā)明： 分點(diǎn)進(jìn)水厭氧-多級好氧缺氧活性污泥法工藝系統(tǒng)。主要創(chuàng)新點(diǎn)： 厭氧反應(yīng)段的不完全進(jìn)水方法。技術(shù)要點(diǎn)1)適當(dāng)增加回流比且全流程分點(diǎn)進(jìn)水,以實(shí)現(xiàn)高污泥濃度；