文章摘要：
1 工艺概述
二段生物接触氧化法(略称二段法)将传统的生物接触氧化池分为二段：第一段充分利用微生物处于对数增长期的吸附特性，以低能耗、高负荷、快速的生物吸附和合成为主，能够去除污水中70%～80%的有机物，称为吸附合成期；第二段在低负荷下利用微生物的氧化分解作用，对污水中残留的有机物进行氧化分解，以进一步改善出水水质，称为氧化分解阶段。由于进行了分段，可充分发挥同类微生物种群间的协同作用，克服不同微生物种群间的拮抗作用，故处理效率大大提高。 二段法采用的是四池联壁式组合结构，这样既节省了占地和土建费用，又能方便操作管理和运行维护......
1 工艺概述
二段生物接触氧化法(略称二段法)将传统的生物接触氧化池分为二段：第一段充分利用微生物处于对数增长期的吸附特性，以低能耗、高负荷、快速的生物吸附和合成为主，能够去除污水中70%～80%的有机物，称为吸附合成期；第二段在低负荷下利用微生物的氧化分解作用，对污水中残留的有机物进行氧化分解，以进一步改善出水水质，称为氧化分解阶段。由于进行了分段，可充分发挥同类微生物种群间的协同作用，克服不同微生物种群间的拮抗作用，故处理效率大大提高。
二段法采用的是四池联壁式组合结构，这样既节省了占地和土建费用，又能方便操作管理和运行维护，并能减少水头损失，使厂区总体布局合理、工艺流程简洁流畅。
二段法在第二段接触氧化池前后各设一座接触沉淀池，能够截留污水中的悬浮物质，并能将一段和二段完全分开，使其各自成为独立系统以充分发挥各自的效能。典型的二段法工艺流程及生化组合池水力剖面图见图1。
污水自初沉池经导流墙进入一段接触氧化池底部，在此处经曝气充氧后自下而上流经填料层，并经顶部集水系统收集后，通过一沉池的导流墙进入一沉池，然后自下而上经砂滤层接触沉淀后进入顶部集水系统，再由导流墙导入二段接触氧化池、二沉池，最后出水进入消毒池。
2 工艺特点
①无污泥回流
二段法氧化池的填料上栖息着大量的高活性微生物，它们能够高效快速地吸附合成和氧化分解污水中的有机物。由于填料上老化的生物膜会不断脱落，从而使填料上附着的生物膜能较长时间地保持高活性，所以不需污泥回流。又由于生化组合池设有二次接触沉淀池，它能够高效截留和分离污水中的悬浮物质，故也无需再设二沉池［1、2］。
②污泥产量低、无污泥膨胀、运行稳定
与活性污泥法和氧化沟工艺相比，二段法虽然容积负荷高，但污泥产量较低，主要是因为：a.氧化池内的微生物链比较完整和稳定；b.微生物内源呼吸进行得较充分，合成物质被进一步氧化［3］；c.生物填料内部存在缺氧和厌氧区，能部分分解、转化有机物。
在活性污泥法中容易产生膨胀的菌种(如丝状菌)在二段法中不仅不产生膨胀，而且能充分发挥其分解、氧化能力强的特点，但其沉降性能差，在曝气池中易随水流出［3］。
由于二段法的第一段以生物吸附合成为主，且生物负荷和活性很高，对第二段起到了缓冲和保护作用，因此在BOD5、毒物、pH值冲击下生物膜受到的影响较小，而且恢复很快、出水水质好、运行稳定。
③水力停留时间短，具有脱氮功能
二段法的生化组合池总停留时间一般控制在1.0～1.5h，比活性污泥法(4～8h)和氧化沟工艺(15～20h)的要短得多；二段法还具有去除NH3-N的功能，对于一般的城市污水其去除率能达到50%～80%。
④工艺流程简洁、设备少、工程投资低由于二段法没有污泥回流，也就不需设污泥回流泵房；又由于生化组合池除阀门外没有其他设备，所以整个二段法工艺流程简洁、设备少、工程投资低。
3 生物填料
填料的选择是二段法的技术关键，填料质量的优劣直接影响着处理效能。笔者单位自行研制开发的两种质优价廉、分别适用于不同污水处理厂的生物填料的性能参数见表1。
表1 生物填料性能参数
| 项目 |
比表面积(m2/m3) |
空隙率 |
密度(g/cm3) |
堆积密度(g/cm3) |
抗压强度(Pa) |
磨损率(%) |
使用年限(a) |
单价(元/m3) |
| 矿渣Ⅲ型 |
200～300 |
0.3～0.5 |
1.3～1.5 |
0.6～0.8 |
＞49 |
＜3 |
8～10 |
150～200 |
| 聚丙烯弹性填料 |
150～200 |
0.8～0.9 |
0.65 |
0.2～0.3 |
＞19.6 |
＜1 |
15～20 |
200～300 |
4 脱氮除磷效果
二段法对NH3-N的去除率与进水NH3-N的浓度、水力停留时间及气水比的关系见表2。
表2 两段法对NH3-N的去除效果
| 进水NH3-N(mg/L) |
水力停留时间(h) |
气水比 |
去除率(%) |
| ＞100 |
1.5 |
5∶1 |
10 |
| 50～100 |
1.0 |
5∶1 |
35～50 |
| 30～50 |
1.0 |
5∶1 |
45～60 |
| 15～30 |
1.5 |
5∶1 |
50～70 |
| 5～15 |
1.5 |
3∶1 |
60～80 |
| ＜5 |
1.5 |
3∶1 |
75～95 |
二段法的除磷效果不太明显，虽然生物填料上附着的生物膜内部有一定的缺氧、厌氧区，但由于这些区域太小，不足以构成生物除磷的必备条件，所以污水中的磷主要由生物合成而得到部分去除，故其去除率很低。
5 技术经济分析
二段法同活性污泥法和氧化沟工艺的技术经济比较见表3。
表3 二段法与活性污泥法和氧化沟工艺技术经济比较
| 项目 |
活性污泥法 |
氧化沟工艺 |
二段法 |
| 投资(元/m3) |
1400 |
1600 |
900 |
| 生产成本(元/m3) |
1.01(小型污水厂)［3］
0.77(中型污
水厂) |
1.08
(小型污水厂)
0.76(中型污水厂) |
0.45(小型污水厂) |
| 运行费用(元/m3) |
0.85(小型污水厂)［3］0.55 (中型污水厂) |
0.81(小型污水厂)［3］0.50(中型污水厂) |
0.35(小型污水厂) |
| 占地(m2/m3) |
100～130 |
130～150 |
60～80 |
| 电耗［(kW·h)/m3］ |
0.4～0.7 |
0.3～0.8 |
0.2～0.45 |
|
| 污泥产率 |
高 |
高 |
低 |
|
| 污泥稳定性 |
不稳定 |
较稳定 |
稳定 |
| 是否污泥回流 |
是 |
是 |
否 |
| 水力负荷 |
低 |
低 |
高 |
| 耐冲击能力 |
不好 |
一般 |
好 |
| 水力停留时间(h) |
4～8 |
15～20 |
1～1.5 |
| 设备 |
设备多 |
进口设备多 |
设备少，无进口设备 |
| 脱氮除磷效果 |
不好 |
能脱氮除磷 |
有去除NH3-N能力 |
| 出水水质 |
一般 |
好 |
好 |
| 自控程度 |
一般 |
自控程度高，费用高 |
自控程度高，费用低 |
| 运行情况 |
不稳定，易污泥膨胀 |
较稳定 |
稳定 |
6 工程应用
二段法自20世纪80年代初应用于我国的城市污水厂至今已有18年的历史，但其推广应用却很缓慢，到目前为止只在几座污水厂应用(见表4)。
表4 二段法在我国的应用
| 污水处理厂名称 |
污水性质 |
设计规模(m3/d) |
工程投资(万元) |
处理费用(元/m3) |
投产年份 |
| 山西五阳煤矿污水厂 |
综合废水 |
2000 |
63 |
0.20 |
1990 |
| 石家庄民航机场污水处理厂［4］ |
综合废水 |
1400 |
138.4 |
0.19 |
1996 |
| 燕化梨园新村污水厂 |
生活污水 |
20000 |
1100 |
0.32 |
1993 |
| 山西古交市镇城底污水净化厂 |
城市污水 |
2000 |
387 |
0.46 |
1986 |
| 山西古交市中心区污水净化厂 |
城市污水 |
40000 |
2884 |
0.45 |
1986 |
| 太原市殷家堡污水净化厂 |
城市污水 |
10000 |
322 |
0.544 |
1983 |
| 河南安阳聂村污水处理厂 |
城市污水 |
设计36000实际18000 |
1792 |
0.55 |
1990 |
| 内蒙东胜市污水处理厂 |
城市污水 |
30000(一期20000) |
2557 |
0.30 |
2001 |
| 河北省正定县污水处理厂 |
城市污水 |
90000(一期60000) |
5957 |
0.42 |
完成初设 |
其原因主要有：①对该工艺的机理研究尚不够深入；②该工艺到目前为止还没有设计规范；③填料问题(包括填料堵塞和使用情况)始终得不到很好的解决。
参考文献：
［1］邬扬善.为什么生物接触氧化法处理城市污水只需一小时左右［J］.给水排水,1999,25(2):35-38.
［2］郑兴灿，李亚新.污水除磷脱氮技术［M］.北京:中国建筑工业出版社,1998.
［3］周斌.华东地区城市污水处理厂运行成本分析［J］.中国给水排水，2001，17(8):29-30.
［4］赵立军，刘金玲，等.石家庄民航机场综合污水处理工程简介［J］.给水排水,2000,26(5)：50-51.
作者简介
赵立军 中国地质科学院环境工程技术设计研究院,河北石家庄,050061
王怀建 中国地质科学院环境工程技术设计研究院,河北石家庄,050061
刘俊良 河北建筑工程学院城市建设系,河北张家口,075024
电话:(0311)7793147(O) 7733923(H)
E-mail:zlj7793147@263.net
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