1、农业工程学院毕 业 论 文应用清爽侧流系统改善污水生化的影响研究姓 名 院（系） 专业班级 学 号 指导教师 职 称 论文答辩日期 2016 年 6 月 8 日农业工程学院教务处制学生承诺书我承诺在毕业论文中，遵守学校有关规定，恪守学术规范。本人毕业论文内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的情况。如果有违规行为，我愿意承担一切责任，接受学校的处理。学生(签名) ： 年 月 日摘 要本文研究应用清爽测流系统和A 2/O组合工艺，改善污水生化和系统运行稳定性。通过实验室检测水质指标，研究组合工艺出水水质是否可以稳定达到国家城镇污水处理厂污水排放一级
2、A标准，以保障系统处理污水的达标率。通过研究我们可以发现，加入清爽系统的污水处理工艺可以使系统变得更为稳定从而减少维护系统正常运行的费用，与传统处理工艺与相比能明显改善处理污水生化性能，对去除率有一定的提高，如，出水NH 3-N国家一级A标准为5.0mg/L，加入清爽系统后NH 3-N降至4.9mg/L，而常规工艺则为5.1mg/L，去除率可以提高4%左右。同时此创新组合工艺还能提高经济效益。关键词：清爽测流系统 A 2/O工艺 污水可生化 经济效益目 录1 前言 51.1 我国城市污水处理现状 .51.2 传统 A2/O 工艺特点以及缺点 61.3 清爽系统的原理 .71.4 清爽侧流系统与
3、 A2/O 工艺结合的特点 91.5 研究内容与意义 .102 研究材料以及方法 102.1 研究材料 .102.2 研究方法 .122.2.1 组合系统运行原理以及流程 122.2.2 水样的采集 142.2.3 实验检测方法 142.2.4 CODr 与 BOD5 指标检测 .142.2.5 NH3-N 的测定 162.2.6 TN 和 TP 的测定 .162.2.7 微生物检测 172.2.8 去除率计算 173 结论与分析 173.1 组合工艺 CODr 和 BOD5 变化分析 173.2 组合工艺 NH3-N 变化分析 .193.3 组合工艺 TN 与 TP 变化分析 .193.4
4、清爽系统对改善水质分析 .213.5 清爽系统有效菌种分析 .223.6 技术创新与经济效益分析 .224 结语与展望 231 前言1.1 我国城市污水处理现状随着我国城市建设的发展和城市化进程的加快，城市污水问题日益突出。特别是近些年来我国污水处理规模与社会经济发展增长的速度之间的差距不断加大，水污染控制所面临的问题也愈加严重，污水处理厂的建设也远远不能适应社会经济发展的需要。我国污水处理现状不仅仅跟不上社会的发展，而且各地的发展很平衡，有些城市仍未建设有污水处理厂。截止到 2005 年 6 月底，全国有 31 个省（区、市）中 297 个城市还没有建成污水处理厂 1 .我国城市污水处理现状
5、不仅表现在发展不足和发展不平衡方面上，而且同先进国家作比较，我国城市污水处理事业从数量、建设规模、城镇普及率以及机械化、自动化创新程度上，还都存在着较大的差距，相比较欧美许多国家平均每 5000-8000 人就拥有一座污水处理厂，在我国的城镇人口中，平均每 150 万人才拥有一座污水处理厂，这与我国经济发展是极不符合的。总的来说，我国的污水处理还处在初级发展阶段，而且存在着许多的制约其发展的因素，从而面临重重障碍 2。污水处理厂的建设规模不足对我国经济增长产生负面作用，我国水污染防治方面上工作不足以及水污染局势未得到有效控制导致我国水污染面积扩大，污染程度加强，污水处理成本加大，同时严重的水污
6、染降低了水体的使用功能，这些方面都对我国的可持续发展带来了严重的负面影响。“环境保护”是我国的基本国策。中国可此续发展的战略与对策制定的治理目标：城市污水集中处理率达 20%。政府对此给予高度重视 3。总而言之，我国正处于经济高速发展的时期，我国城市污水产生量与污水处理量并不能达到对称，这是由于我国不仅仅在污水处理设施上的建设不完善，更重要的是我国污水处理并没有融入先进的创新技术。1.2 传统 A2/O 工艺特点以及缺点对于城镇生活污水，处理方式一般都是通过污水处理厂进行集中处理，又由于水处理需求多样化，因此大多数水处理项目需要结合多种处理工艺共同处理。我国目前污水处理工艺一般有 SBR 工艺
7、，活性污泥工艺，氧化沟处理工艺等等。但是在城市污水处理工艺上，我国大部分城市污水处理厂采用活性污泥法。传统的活性污泥处理技术主要是去除 BOD 和 SS，而对氮、磷的去除率并不高。但是随着我国对环境问题愈加重视以及对水环境质量要求的提高，城市污水处理厂必须考虑氮、磷的出水质量，并且要达到一定的规定标准。日益严重的水体富营养化问题，促使城市污水生物处理系统向同时具备除碳、脱氮和除磷等多功能的方向发展 4。因此，城市污水脱氮除磷同步进行，高效运行这是我们需要关注的。在众多活性污泥法中，A 2/O 工艺是城市污水处理工艺中运用最广泛的一种，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称，该工艺处理效果比
8、一般传统活性污泥处理法处理效果要好，其处理效果一般能达到 BOD5和 SS 去除率为 90%-95%，总氮为 70%以上，磷为 90%左右，我国大中型城市污水处理厂一般采用这种污水处理工艺进行处理，这是一种流程简单，应用最广泛的脱氮除磷污水处理工艺。此工艺具有以下特点：1、此工艺流程简单，能实现同步脱氮除磷，水力停留时间比其他工艺少。2、在厌氧、缺氧、好氧交替运行条件下，污泥膨胀现象不明显，SVI 值一般小于 100. 3、处理过程中产生的污泥含磷浓度高，具有很高的肥效可供农业供用，具有一定的经济效益。 4、工艺污泥沉降性能较好，污染物去除效率较高，运行稳定，而且有较好的耐冲击负荷。虽然 A2
9、/O 工艺已得到了广泛应用,但是其本身存在一些难以克服的内在矛盾,如基质竞争和污泥龄矛盾,使得脱氮和除磷关系无法均衡,处理效率难以提高5。目前，国内外诸多污泥减量技术中都存在这污泥减量于脱氮除磷之剑的矛盾，如何实现在确保较好脱氮除磷效果的前提下同时又具有较好的污泥减量交过，是污泥减量化技术有待发展的方向 6。工艺也存在许多不足之处，主要表现在：1、工艺处理成本比其他工艺要高，基建费和运行费均高于普通活性污泥法，且运行管理要求也相对要高。 2、工艺占地面积大，反应池容积需求大，所需能耗也比较高。 3、工艺脱氮效果、除磷效果很难得到进一步的提高，污泥增长有一定的限度。 4、传统的 A2/O 工艺处
10、理的出口水质一般只能达到国家一级 B 标准。因此，应用于我国众多大中城市 A2/O 城市污水处理工艺存在的缺点与我国对城市污水处理迫切需求存在矛盾。我们不仅仅要追求量方面的需求，我们更需要对其质上面的提升。1.3 清爽系统的原理清爽系统是从传统活性污泥法改良发展而来的一项专利技术。工业化的传统活性污泥法为了在短时间内处理大量的污水，污水在生化池中一般停留810个小时，污泥中的微生物还没有得到充分繁殖和成长，就和污泥一起被排出生化池。通过在生化池中添加多孔性担体来增加生化池中微生物的数量及其停留时间，从而提高污水处理厂的运行效率和出水水质。但是，由于这一方法对污水中的微生物没有选择性，臭气、污泥
11、量、耗能指标等难以有大的改变。清爽系统为了弥补传统活性污泥法的这一缺点，在对生活污水中的微生物的特性进行详细分析的基础上，充分发挥污水自身存在的微生物作用，其原理如图1-1所示，在传统的处理过程中，另设置一个清爽系统装置，从原有的曝气槽底部或者回流污泥中抽出大约3的污泥，使其在清爽系统内部的特定温度、供氧条件下，与极少量的天然腐殖质接触8个小时左右，选择性地促进污水中能够有效地分解有机物的微生物高速繁殖和增长，使其成长成可大量消耗有机物的成体微生物，然后送回流量调整槽或者曝气槽前部，由这些有效成体微生物来加速分解污水中的有机物，以达到水质净化作用，其出水可以作为中水使用。一般的污水处理厂在污水
12、流入口附近、格栅附近容易产生臭气，这种情况下，可从清爽系统中适当地送一部分培养好的污泥到污水流入口，以用于消臭。天然腐殖质的利用研究由俄罗斯的Kononova，M.M博士在1963年论文发表以来，在世界上引起了很大的反响，她的著作被翻译成了各种文字。1976年日本著名土壤学家菅野一郎把这一研究成果翻译成日文以后，在日本形成了一股腐殖质研究热，清爽系统就是此背景下而产生的最大成果之一。清爽系统所使用的腐殖质，是以开挖出来的腐殖土作为原料素材。这种腐殖土是在温暖气候土地的落叶和动物残骸分解后的有机合成物。通过用共存的花粉测定的结果，判明是在地中被埋藏8000万年1亿多年后的腐殖土。这些腐殖土在挖掘
13、时pH值为7左右，呈中性。开挖出来后，在空气中放置1年左右，让它充分地接触空气，在大气中熟成，pH值逐渐降低至3左右，呈中强酸性。在向中强酸性（pH=3）逐步变酸的过程中，腐殖土中总微生物数量大幅度减少，只有极少数世界上普遍存在的，对腐殖生成有干预效果的杆菌、芽孢杆菌等优秀菌种残留在腐殖质中。清爽系统的发明者，原水环境研究所所长西田哲夫、国士馆大学金城英夫教授、日本推广清爽系统的 “宝水会”等经过长期研究发现，清爽系统使回流污泥在适度的供氧、温度状态下，与上述的天然腐殖质接触后，能促进污水中原有的高效微生物发生高速繁殖和生长成成体菌。清爽系统中的高效微生物群主要包括光合成菌类、丝状真菌类、放线
14、菌类和乳酸菌类等。光合成菌类能将二氧化碳转化为自己的能源，抑制大肠菌的繁殖和去除硫化氢、硫醇等有害物质和恶臭；丝状真菌类主要分解糖分和氨基酸等易分解的物质，促进抗生物质、有机酸、各种酵素、植物霍尔蒙等类赤霉素的生成；放线菌类使得污水中的大肠菌、一般细菌减少，不需要再用氯素来消毒，可获得安全的再生水，还可分解丝状真菌类不能分解的纤维素等；乳酸菌类分解有机物中的糖分来制造乳酸，产生能量。清爽系统放 流污泥停留槽汚水计量槽処理水(清爽水)利用容量为系统日处理能力的 3/1000 以下PP P污泥利用新的清爽系统的初期使用湖泊净化，池净化除臭，污泥减量洒水泵槽消毒槽沉淀槽送污泥流入流量调整槽 曝气槽污
15、泥计量槽高尔夫球场不用农药牛棚、垃圾、池水除臭养花、绿化、蔬菜抑制有害细菌、害虫图 1 清爽系统原理图1.4 清爽侧流系统与 A2/O 工艺结合的特点在传统 A2/O 污水处理工艺的基础上，引入清爽侧流系统不仅能提高城市污水处理的效率，也能增强城市污水处理的质量，同时其带来的经济效益是不可估量的。清爽侧流系统能填补传统 A2/O 工艺本身存在的某些不足和缺陷，同时也能有限度的解决 A2/O 难以解决的问题，最重要的是清爽侧流系统具有节能减耗的功能，能减少城市污水处理成本，节约能源，节省人力，能实现可持续发展目标。引入清爽侧流系统能带来传统城市污水处理工艺所不具备的优势，具体表现在一下方面：1、
16、引入清爽侧流系统的污水处理工艺可以减少曝气量，曝气节能可以达到30%以上，若此研究达到可行性目的，广泛应用于各大中污水处理厂内，将极大的减少污水厂运用成本，带来极大的经济效益。 2、引入清爽侧流系统，能给组合工艺带来污泥减量的效果，且污泥减量效果明显，污水厂剩余污泥减量可达到15%-30%。我们都知道污水处理厂运营成本80%为处理剩余污泥这块，若研究可行，污水处理厂将得到质的改变，运营成本将得到极大的节省。 3、引入清爽侧流系统，污水处理厂处理过后的出水水质将可以达到国家一级A标准，这是普通工艺难以实现的。 4、 这项组合工艺最突出的优势仍然是体现在社会经济效益上，引入清爽侧流系统的组合系统不
17、需要引入消臭设备，不需要建造加盖防臭设施，因此污水处理厂不需要在消臭运营费投入费用。除此之外，还有许多经济优势， 减少污泥处理费，本技术可减少污泥处理总费用15%-30%，目前每吨污水的污泥处理费约为0.1元，以污水处理量10万t/d的污水厂为例，污泥处理费用每天可节约1500-3000元，每年可节约污泥处理费用55-110万元。减少曝气量30%以上，相应的曝气所耗电量也将减少30%以上，目前污水处理日曝气费用约1820元/万吨，以污水处理量10万t/d的污水厂为例，则每天曝气电费可节约0.6万元，每年可节约220万元。5、 对于清爽侧流系统这项技术的使用，将对环保企业的形成和发展起着巨大的促
18、进作用，大大地改善污水厂周围的环境，为污水厂周边用地的再利用，选址建设打下良好的基础，提高城市以及周边居民的健康和生活水平。1.5 研究内容与意义我们在展开中试实验工作之前， 通过查找数据获得石井污水处理厂处理工艺、曝气方式及时间、污水停留时间等相关参数；分析试验参数，通过改变曝气时间和曝气量，来研究排水中的总氮、总磷含量和污泥量、曝气量的相关关系。本项目通过建立一个污水处理量为 100 t/d 以上的中试设施，利用清爽系统选择性培养污水中原有微生物，配合 A2/O 工艺进行城市污水处理，研究组合污水处理系统处理的出水水质生化指标与传统污水处理工艺之间的差别，体现清爽侧流系统可带来的优势，尤其
19、是改善出水水质，使其出水水质能达到国家一级 A 标准。2 研究材料以及方法2.1 研究材料本研究材料大致分为两个部分，一个部分为研究场所，另一部分则是实验室所需设备。研究场所选址在广州市石井污水处理厂脱水机旁，见图 2图 2 脱水机房及实验厂房现场布置图 图 3 生化反应池图 4 实验厂房 图 5 现场实验室 本生化试验场所采用钢板框架结构，生化池尺寸结构长*宽*高(LWH)=10*2*2.5m，分成 6 格，其中曝气池 3 格，为长*宽*高(LWH)=2*2*2.5m，缺氧池 2 格，分别为长*宽*高(LWH)=2*2*2.5m 及长 *宽*高(LWH)=1*2*2.5m ，厌氧池 1 格，
20、为长*宽*高(LWH)=1*2*2.5m。沉淀池：长 *宽*高(LWH)=2.5*1.6*3.4m。处理能力 100 t/d。研究项目核心材料为清爽系统。 清爽系统采用处理能力 1000 t/ d 专 A-18150 标准型制品,其外形尺寸为中直径 1.8高 H1.5m，重量为 950kg，主要部位材质为 SUS304 不锈钢制。本制品只需安装在中试系统上部，装上 0.2kW和 0.4kW 的水泵，插上电源即可工作。其培养污泥的容量为 3 吨，约为日处理水量 3/1000。清爽系统是从传统活性污泥法改良发展而来的一项专利技术。是在传统的生化工艺中，将清爽系统装置嫁接于传统工艺中。结合清爽系统优
21、选、强化微生物系统，达到污水的高效处理。清爽系统弥补了传统活性污泥法污泥龄短的缺点，在对生活污水中的微生物的特性进行详细分析的基础上，充分利用污水中的微生物实现水质净化。其原理是抽出大约 3/1000 的回送污泥，把其控制在一定温度条件下，加入极少量自然地层中堆积的天然酶作为营养剂，选择性地促进污水中本来就存在的，能够有效地分解污水中特定有机物等污染物的微生物快速繁殖和增长，这些功能微生物来加速地分解污水中的有机物等污染物，从而达到净化作用。见图 6图 6 清爽系统除上述设备外，项目材料还包括现在水样取样器、实验室检测出水水质常规指标所需要的玻璃仪器、药品以及各种中大型仪器、还有维护整个系统正
22、常运行的备用材料。2.2研究方法2.2.1 组合系统运行原理及流程清爽测流系统与 A2/O 组合工艺运行流程， 进水采用石井污水处理厂经过格栅后的原水，流量 3.0 -5.0m3/h，内回流 200%，外回流 100%，采用间歇曝气，曝 15 min，停 15min，好氧池溶解氧约 2.0 mg/L；清爽系统 24 h 为一个周期，自曝 23 h，排水 15 min，进水 15 min，停运 30 min。清爽系统每日下午 15:00自动将培养训话的加强污泥排入进水旁边污泥池，持续 15min，之后抽取曝气氧化池中污泥进去清爽系统进行曝气培养至第二天 15：00，每日 15：15 将污泥池中污
23、泥抽入进水池于工艺同步运行。具体流程图见下图 7图 7 清爽系统现场布置图沉淀池厌氧池清爽系统储水池进水 鼓风机24h 为一个周期，运行23h，排水 15min，进水15min，停运 30min厌氧池搅拌 24h 为一个周期，连续运行 16h，连续停止 8h好氧池曝气 30min 为一个周期，每 15min 开 15min 关好氧池 缺氧池出水排泥2.2.2 水样的采集此实2.2.2 水样的采集实验水样采集从进水、缺氧池、厌氧池、氧化曝气池以及沉淀池各取一烧杯水样进行水质指标检测，采样时间为每日早上 8：30-9:00 ，采样频率为每日一次。2.2.3 实验检测方法实验方面主要研究清爽测流系统
24、与 A2/O 组合工艺对改善城市污水生化，此项目检测水质常规水质指标有 CODCr、NH 3-N、TP 、TN 等指标，所用方法见下表：表 1 水质指标测定方法序号 项目名称 检测方法 备注1 氨氮 水质 氨氮的测定 水杨酸分光光度法 HJ 536-20092 CODCr水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法GB/T 11914-19893 BOD5水质 五日生化需氧量（BOD 5）的测定 稀释与接种法 HJ 505-20094 总氮水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法HJ 63620125 总磷 水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法 GB/T 11893-1989由于本文研究重点为水质
25、生化指标，所以检测的主要内容为 CODr、NH 3-N、TP、TN、BOD 5。水质检测是为了对水处理工艺过程的控制提供依据，并有效保证处理之后水质达到预期的要求以及水质标准 7。通过检测水样上述指标，我们可以得出组合工艺与其他常规工艺的优势所在。2.2.4 CODr 与 BOD5 指标检测化学需氧量（CODr）指的是用化学方法氧化污水中有机物所需要氧化剂的氧量。作为水质监测分析中最常规测定的项目，COD 是评价水体污染的 重要指标之一 8。本课题研究检测 CODr 方法为重铬酸钾滴定法。具体方法如下：使用移液管取 5ml（根据水样状况确定是否需要稀释）沉淀池水样至 COD 消解罐，加入 1g
26、 硫酸汞作为掩蔽剂（主要去除氯离子的干扰），再用移液管吸取5ml 重铬酸钾溶液以及用移液枪取 5ml 催化剂（硫酸-硫酸银)，充分摇匀混合，盖上盖子消解。消解后取出冷却，冷却过后将消解罐混合液倒出至 500ml 锥形瓶并且用 20ml 蒸馏水润洗消解罐后将润洗液一并倒入锥形瓶。最后是滴定，先往锥形瓶滴入 3 滴试亚铁灵指示剂，摇匀后使用装有 50ml 硫酸亚铁铵溶液的酸式滴定管进行滴定（使用硫酸亚铁铵进行滴定时需要进行硫酸亚铁铵的标定），最后关注锥形瓶混合液颜色变化，滴定过程，溶液颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记下硫酸亚铁铵用量并记录数据。（测定水样前需要做空白实验）数据处理根据 V81
27、0C-mg/lCODr）（）（ 式中，c 为硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/l）；V0-滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量（ml）；V1-滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液的用量（ml）；V-水样的体积（ml）；8-氧（ 1/2O）摩尔质量（g/mol）。BOD5 为生化需氧量，指的是在指定温度和指定的时间内，微生物在分解、氧化水中有机物过程中所需要的氧的数量。BOD 5 的测定我们采取稀释倍数法（五天培养法）。具体方法如下：将采集水样进行适当稀释，取经过稀释的水样测定其溶解氧含量；将稀释水样倒入培养瓶加盖密封后放入 20 摄氏度恒温箱中培养五天，五天后取出测定其溶解氧含量。五天前后溶解氧之差乘以
28、稀释倍数即为该水样的 BOD5.BOD5 指标对城市污水处理厂运行管理具有重要作用，指标可以反应污水处理厂进水中有机物浓度，BOD 5 的数值越高，则有机物浓度也相应越高，反之亦然；BOD 能相对表示微生物可分解的有机物量，即水中有机物分解师所消耗的溶解氧，符合水体自净的实际情况和大部分污水处理技术工艺路线 9。可以反映污水处理厂处理速率与效率；可以反映污水处理厂的技术经济参数，衡量污水可生化程度等等。因此，BOD 5 是污水处理厂即为重要的水质监测指标。而城市污水 COD 一般大于 BOD。两者的差值可以反映废水中存在难以被微生物降解的化性好的污水。BOD 5/COD0.3；小于此值的污水应
29、考虑生物技术以外的污水处理技术，或对生化处理工艺进行试验改革。2.2.5 NH3-N 的测定氨氮指的是水中以游离氮（NH 3）和铵离子（NH 4+）形式存在的氮。氨氮是水中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水中主要的耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害2。我们使用氨氮测定法为纳氏试剂分光光度法，具体方法如下，取 2.5ml 经过徐凝沉淀过滤预处理后的水样至 50ml 比色管中，稀释至刻度线，加入 1.0ml 酒石酸钾钠溶液以及 0.5ml 纳氏试剂，摇匀等 10min后可进行分光光度测试得出数据并记录。2.2.6 TN 和 TP 的测定TN 是指水中各种形态无机和有机氮的总量，包括 NO
30、3-、NO 2-和 NH4+等无机氮和有机氮的总量，常用来表示水体受营养物质污染的程度，同时也是衡量水质的重要指标。我们测定总氮使用的方法是碱性过硫酸钾紫外分光光度法。具体方法如下：取 1ml 水样至 25ml 比色管中并稀释至下刻度线，加入 5ml 碱性过硫酸钾溶液，塞紧磨口塞，用纱布及纱绳裹紧管塞，以防止溶液溅出。然后将裹好的比色管至于压力蒸汽锅消解，2h 后关闭压力蒸汽锅，自然冷却，开放阀气，移去外盖，取出比色管并冷至室温后加入（1+9）盐酸 1ml，用蒸馏水稀释至 25ml，最后在紫外分光光度计上，用石英比色皿分别在 220nm 和275nm 波长处测定吸光度得出数据并记录。TP 即总
31、磷，在天然水和废水中，磷主要以正磷酸盐、偏磷酸盐和有机磷的形式存在，有机磷与无机磷的总和即为总磷（TP）。在水体中，磷含量过高，可以引起水体富营养化4。因此磷也是废水污染程度与净化程度的指标。我们测定 TP 指标所用的方法为钼酸盐紫外分光光度法，具体方法如下：取 5ml 水样至 50ml 比色管中，加入 4ml 过硫酸钾溶液，塞紧磨口塞，用纱布及纱绳裹紧管塞，以防止溶液溅出。然后将裹好的比色管至于压力蒸汽锅消解，2h 后关闭压力蒸汽锅，自然冷却，开放阀气，移去外盖，取出比色管并冷至室温后稀释至50ml 刻度线，加入 1ml 抗坏血酸，2ml 钼酸盐溶液，显色 15min，最后在紫外分光光度计上
32、，用石英比色皿在 700nm 波长处测定吸光度得出数据并记录。2.2.7 微生物检测分别取清爽系统接入后不同工艺段的活性污泥送至广东省微生物分析测试中心进行检测分析，同时，也对清爽系统中的腐殖质（固体）进行了对比检测。2.2.8 去除率计算 去除率计算公式： 进 水 浓 度出 水 浓 度进 水 浓 度指 标 去 除 率 X-X3 结论与分析3.1 组合工艺 CODr 和 BOD5 变化分析图 7 CODCr 浓度变化曲线由上图我们可以知道，从 9/20-11/19 这段时间，系统由单一的 A2/O 处理工艺独立运行，11/19-12/19 这段时间为加入清爽侧流系统的组合运行工艺。图 7 中，
33、9/30-10/5 这段时间由于系统出现异常，导致系统运行不稳定，出水 CODr 浓度较高，我们根据实际情况从石井处理厂好氧池抽取污泥进入系统，增加 MLSS 浓度，并调整系统参数，系统逐渐稳定。由上面我们可以发现，单独的常规工艺以及加入清爽测流系统的组合工艺进水均波动较大，两者之间浓度均呈现不规则变化，系统进水与石井污水厂进水一致，进水 CODr 浓度在0mg/L-800mg/L 之间呈现不规则变化。而从出水方面看，加入清爽侧流系统组合工艺出水波动更小，水质相比常规系统更为稳定，加入清爽系统的组合工艺处理后的 CODr 浓度平均达到 49.3mg/L，根据出水 CODr 国家一级 A 标准为
34、50mg/L，我们可以判定此组合工艺处理后的 CODr 能达到国家一级 A 标准。根据去除率公式，我们也可以发现组合工艺的 CODr 比常规处理稍高，提高 4.5%左右。图 8 BOD5 浓度变化曲线从图 8 我们可以知道 BOD5 与 CODr 一样，进水 BOD5 变化很大，同样呈不规则变化，均在 0mg/L-120mg/L 之间变动，因此系统进水极不稳定。在加入清爽系统后，出水 BOD5 稳定程度明显大于常规处理工艺，且出水稳定在5mg/L-20mg/L 之间。根据统计，加入清爽系统后的出水 BOD5 浓度均值为10.8mg/L，根据出水 BOD5 国家一级 A 标准为 10mg/L，我
35、们可以看出清爽系统组合工艺处理后的 BOD5 并未达到标准。图 9 BOD5/ CODCr 比值变化曲线在图 9，我们可以可知 CODCr 浓度高时，BOD 5 浓度升高不明显，BOD5/CODCr 比值较低，可生化性弱，生化处理效果较差，出水 CODCr 浓度变高。3.2 组合工艺 NH3-N 变化分析图 10 NH4+-N 浓度变化曲线NH3-N 与 CODr 变化趋势基本一致，单独工艺和组合工艺的进水 NH3-N 浓度波动都比较大，在 15mg/L-45mg/L 之间呈不规则变化。两种工艺对比，则组合工艺出水则更为稳定，出水 NH3-N 稳定在 0mg/L-5mg/L 这个区间，而出水N
36、H3-N 的统计均值为 4.9mg/L 左右，根据出水 NH3-N 国家一级 A 标准为5.0mg/L，我们可以知道加入清爽系统的组合工艺出水 NH3-N 能达到标准。同时加入清爽系统 NH3-N 去除率也有一定的提高，提高 4%左右。且出水浓度都随进水浓度的变化而变化，进水浓度过高及生化性能降低，系统活性污泥浓度随之降低，水质处理效果变差，出水浓度变高。3.3 组合工艺 TN 与 TP 变化分析图 11 T-N 浓度变化曲线图 11 我们也可以明显发现，两种工艺进水 TN 浓度与 CODr，NH3-N 一致均为浓度波动较大，呈不规则变化，而 TN 浓度在 25mg/L-90mg/L 之间变动
37、。根据图我们可以发现，常规工艺处理之后的 TN 波动仍然较大，而加入清爽系统处理之后的 TN 则保持较为稳定状态，且其出水浓度保持在 15mg/L 处呈小范围波动。清爽系统组合工艺处理后 TN 浓度统计均值为 15.1mg/L，根据出水 TN国家一级 A 标准为 15mg/L，则组合系统处理后的 TN 浓度并不能达标。图 12 T-P 浓度变化曲线图 12 中进水 TP 浓度和 CODCr、 NH3-N，TN 浓度波动较大，在 1.5mg/L-9mg/L 之间来回波动。当加入清爽测流系统的组合工艺中，进水波动也较大，与单独工艺无明显差别，但是出水方面，组合工艺有明显的优势，组合系统的出水稳定性
38、明显比单独工艺要高，波动相对较小，波动区间在 0mg/L-0.5mg/L范围内。而清爽系统出水 TP 统计均值为 0.55mg/L，根据出水 TP 国家一级 A标准为 0.5mg/L，则出水并没有达到标准。3.4 清爽系统对改善水质分析通过清爽系统强化活性污泥法后，出水 CODCr、NH 4+-N、T-N 和 TP 浓度变化不大。首先，清爽系统作用下，大量土壤微生物繁殖，从而促进了微生物分解有机物等污染物，从理论上来讲，应该对污水处理效果有一定的提升效果，然而中试试验，发现清爽系统强化活性污泥法对出水水质影响不明显。形成这种现象的原因可能是：（1）碳源和氮源在微生物生长过程中有着十分重要的影响
39、，C/N 比过高，微生物在后期生长缓慢，代谢废物产生较多，最终使得菌体代谢异常；浓度过低，所能提供微生物生长的营养物质有限，影响微生物的繁殖。本中试试验的进水 C/N 比为 5:18:1 左右，相对 A2O 最适合 C/N 比较低，由于营养物质不充足，影响了微生物的生长繁殖，从而导致出水水质指标未能提高；（2）清爽系统作用下， 污泥龄延长，微生物细胞内源呼吸将会加剧，活性污泥中微生物细胞发生了自身的氧化与衰亡，就会产生一些溶解性的微生物代谢产物、氮和磷等被释放到系统中，从而导致出水水质没有明显改善。因此，在后续研究中，应考虑通过调整 C/N 比和清爽系统的工作周期等方法验证出水水质未能提高的原
40、因。组合出水水质指标与传统工艺水质指标、国家一级 A 标准对比如下表：表 2 出水指标对比表指标 一级 A 标准 常规 A2/O 工艺（统计平均值）清爽系统（统计平均值） 备注CODCr 50 51.6 49.3BOD5 10 10.3 10.8NH3-N 5 5.1 4.9T-N 15 13.6 15.1T-P 0.5 0.65 0.55SS 10 13.6 12.23.5 清爽系统有效菌种分析表 3 微生物检测结果检测结果清爽系统运行前 清爽系统运行后序号检测项目 清爽系统干泥(个/g)清爽系统干泥(个/g)清爽系统湿泥(CFU/mL)好氧池湿泥(CFU/mL)厌氧池湿泥(CFU/mL)方
41、法1 光合细菌 10 2.2103 94 94 2.2103 NY527-20022 乳酸菌数 1.0103 1.0103 1.8104 1.4104 4.4104 DB44/T1136-20133 放线菌数 1.0103 10 4.2103 76 1 NY227-19944 芽孢杆菌 5.0103 6.0104 8.8105 1.4106 8.4105 MS(i)CO33-CO1-ZD(JZ)5 霉菌数 0.3109 2.9106 2.4103 1.3103 2.0103 GB4789.15-20106 硝化细 10 1 1 1 MPN菌7 假单胞菌 2.4103 2.5104 4.3103
42、 3.1103 MPN8 酵母菌数 40 5.6103 1.7103 4.5103 GB4789.15-2010从表 3 可以看出，清爽系统运行前后，具有吸附和降解氨、硫化氢、甲硫醇等恶臭物质的微生物如芽孢杆菌属、假单胞菌属和光合细菌属微生物在清爽系统反应器以及好氧池和厌氧池中都得到大量的富集、活化和增殖，大量的氨、硫化氢、甲硫醇和二甲二硫等恶臭物质得到吸附和降解。硝化细菌在清爽系统中也得到了一定的增殖，从而消 耗 NH N 和 NO N 进 行 硝 化 反 应 ， 产 生NO3 N， 造 成 污 泥 中 NO3 N 浓 度 升 高 ， NH N 和 NO N 浓 度 降 低 的 现 象 。3
43、.6 技术创新与经济效益分析技术创新主要体现在污泥减量方面，清爽系统对活性污泥减量效果明显，减量效果达到 40%左右。污泥在清爽系统反应器中腐殖化，从一定程度上增加了污泥龄。污泥龄延长，将导致微生物营养缺乏，从而导致内源呼吸作用比较突出，底物基本用于微生物细胞代谢能量的需求，而不是用于合成微生物，这样的条件下既能达到较好的处理效果，同时又能减少微生物产量，从而实现了污泥减量的目的。活性污泥在反应器中则被稳定成腐殖活性污泥，腐殖活性污泥与污水在厌氧-缺氧- 好氧环境条件下，进行了凝聚、结合、重浓缩、氧化-还原等系列反应后，有效提高污泥浓缩、脱水性能。经济效益主要体现在节能减耗方面和减少污泥处理费
44、，常规活性污泥法工艺曝气 3 小时，停 1 小时，好氧池中的溶解氧浓度为 2-3 mg/L 左右，清爽系统强化常规活性污泥法工艺，曝气 15min，停 15min，好氧池中的溶解氧浓度亦维持在 2-3 mg/L 左右。通过比较，第一阶段 24 小时累积曝气时间 18 小时，第二阶段 24 小时累积曝气时间 12 小时，曝气时间减少了三分之一，节能效果达到33.3%。本技术可减少污泥处理总费用 15%-30%，污泥处理费约为 0.1 元，以污水处理量 10 万 t/d 的污水厂为例，目前每吨污水的污泥处理费用每天可节约1500-3000 元，每年可节约污泥处理费用 55-110 万元；4 结语与
45、展望随着污水处理量的大幅增长，污水处理产生的相关问题严重影响了生态环境建设和城镇化发展。研究新城市污水处理技术，将处理后的水和泥变成可利用的资源，使城市污水处理事业成为自然资源可再生和利用新兴工业，是解决水污染和合理利用水资源的有效途径 10。清爽系统创新技术产生的社会环境效益，可更为有效地解决城市污水处理厂服务区域和城市的水污染问题，为城市服务，为社会服务，可改善城市市容，提高卫生水平，保护人民身体健康，保护自然风景，促进城市经济发展，改善生态环境，使工业企业不会再因水污染而影响发展，吸引更多的外商投资，促进城市经济发展，是创建国家卫生城市至关重要的基础设施，关系到经济的繁荣和社会的稳定，其
46、社会效益是显著的。参 考 文 献1 孔彦，我国城市污水处理现状于展望 平顶山教育学院，4670002 刘杨，浅谈我国污水处理的现状与发展前景 哈尔滨辰能工大环保科技有限公司，150078,20123 涂兆林，北京市市政工程总公司 20124 赵蓉，A+A2/O 工艺脱氮除磷的运行及性能比较分析研究，华南理工大学，20125 吴昌永 哈尔滨工业大学，20106 刘杰，改良型 A2/O 工艺污泥减量及脱氮除磷研究，重庆大学，20107 陈力，常规水质检测方法研究，惠州市东森检测技术有限公司，2012,5162008 唐圣钧，石磊，赵由才 COD 测定方法的发展与研究动态，同济大学污染控制与资源化研
47、究国家重点实验室，2010.2000929 李国刚，王德龙，生化需氧量（BOD）测定方法综述，中国环境监测总站，2010,10002910 喻泽斌，王敦球，张学洪 城市污水处理技术发展回顾与展望，重庆大学，2004，400045Application and Relaxed Side FlowSystem to improve the effect of Wastewater biochemical researchZheng Baiqiang(Institute of Environmental Science and Engineering, Zhongkai University of
48、Agriculture and Engineering, Guangzhou, 510225)Abstract：In this paper, we study the application and relaxed combination and A2 / O process flow system, improve the wastewater biochemical and system running stability.Through laboratory testing the water quality index,Combination process stable efflue
49、nt water quality can reach the national urban sewage treatment plant sewage discharge level A standard,In order to ensure the success rate of sewage treatment system.Through the research we can find that,add fresh system of sewage treatment process can make the system more stable so as to reduce the cost of maintenance system normal operation.Compared with the traditional processing technology and can significantly improve sewage biochemical prop
