脱氮除磷污水处理工艺 89页

'脱氮除磷污水处理工艺 生物法脱氮的理论基础:废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等四种形态存在。其中有机氮占生活污水含氮量的40%~60%，氨氮占50%~60%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮仅占0%~5%。因此在传统的生物处理中将氨化菌硝化菌↓↓有机氮—→氨氮—→亚硝态氮、硝态氮↓←反硝化菌氮气 生物法除磷的理论基础:生物除磷是利用聚磷菌一类的微生物，能够过量地，在数量上超过其生理需要，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从污水中除磷的效果。 有机磷ADPATP无机磷无机磷ATPADP有机磷释放聚磷聚磷菌→聚磷菌合成降解溶解质ATPADPPHBPHBADPATP无机物厌氧段好氧段聚磷菌的作用机理 短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、反硝化除磷理论的工艺：SHARON工艺、ANAMMOX工艺、CANON工艺、SHARON与ANAMMOX联合工艺、PHOREDOX工艺、BCFS工艺 中温亚硝化(SHARON)SHARON工艺又叫短程硝化-反硝化。SHARON工艺是荷兰Delft技术大学开发的一种新型的脱氮工艺。其基本原理可用方程式(1)表示,即碱度充足的条件下,污水中50%的氨氮被亚硝化菌氧化为ＮＯ2---Ｎ。因仅一半氨氮被氧化且硝化作用仅进行到亚硝化阶段,SHARON常又称为半硝化。0.5ＮＨ4++0.75Ｏ2→0.5ＮＯ2-+Ｈ++0.5Ｈ2Ｏ(1) 该工艺的本质是通过控制环境温度造成两类细菌不同的增长速率,利用该动力学参数的不同造成“分选压力”。使用无需污泥停留(以恒化器方式运行,其SRT=HRT)的单个CSTR反应器来实现,在较短的HRT(即SRT)和30~40℃的条件下,可有效地通过种群筛选产生大量的亚硝酸盐氧化菌,并使硝化过程稳定地控制在亚硝化阶段,以ＮＯ2-为硝化终产物。SHARON工艺适用于含高浓度氨(>500ｍｇ/Ｌ)废水的处理工艺, 尤其适用于具有脱氮要求的预处理或旁路处理,如污泥消化池上清夜的处理。目前荷兰已有两家污水处理厂采用了此工艺。 ＳＨＡＲＯＮ工艺主要有2个反应条件,一是碱度,另一是温度。从式(1)中可看出1ｍｏｌＮＨ+4需要1ｍｏｌＨＣＯ-3,若碱度供应不足,ｐＨ会迅速下降,若降至64以下,反应将停止,这与传统的硝化反应相似。另一方面温度要求25℃以上。温度是用以使亚硝化菌占优势从而控制硝化过程。图1显示了温度对亚硝化菌和硝化菌的最小泥龄的影响。当温度高于15℃时,亚硝化菌的最小泥龄低于硝化菌的最小泥龄,因此在高温度条件下(图中为35℃)通过控制泥龄,可将长泥龄的硝化菌清洗出系统,保证硝化过程停留在半硝化(ＮＯ-2)阶段。 除磷脱氮DOKHAVEN污水处理厂在它1987年投入运行后已升级多次。除经济利益的驱动外，主要是因为环境标准的不断提高。出水对磷的限制早在1995年便已非常严格，要求出水磷的浓度最高标准为1mgP/L。这意味着原始设计不能满足排放要求，处理工艺必须升级。因受场地限制，一种精心设计的化学方法被选择在A段曝气池进行除磷，这是因为若在B段曝气池实施化学除磷会影响硝化过程。一种铁盐、一种混凝剂、一种絮凝剂被结合在一起用于化学除磷，这种方法称为“三药剂”方法。这种特殊的方法比传统化学方法能节省40%的运行费用。因此，可做到环境与经济效益上的双赢。[KG)]从2006年起对出水氮的限制将由现在的TKN改为总氮控制。显然，原始设计不能满足新的要求，不得不寻求适合该处理厂特点的新方法。SHARON和ANAMMOX这两项最新的现代技术因此成了单独处理污泥消化液的首选。根据SHARON技术原理，带余温的污泥硝化液刚好满足中温亚硝化对温度的需要。SHARON技术除节省1/4供氧量的特点外，还具有低的投资费用、低的运行费用、不产生化学副产品、运行维护简单、启动容易、对高进水SS浓度不敏感、无异味等运行优势。图3为一SHARON工艺的现场图片。图3SHARON工艺实际构筑物 SHARON反应器使一半的氨氮氧化至亚硝酸氮（无需控制pH），剩余一半氨氮与转化而来的亚硝酸氮（进水总氨氮的一半）刚好形成1∶1ANAMMOX所需的摩尔关系，使氨氮和亚硝酸氮自养直接转化为氮气。与传统的硝化/反硝化过程相比，SHARON/ANAMMOX过程可使运行费用减少90%，CO2排放量减少88%，不产生N2O有害气体，无需有机物，不产生剩余污泥，节省占地50%，具有显著的可持续性与经济效益特点。图4显示了气体循环ANAMMOX反应塔现场实物图片（利用一废弃浓缩池改建而成）。经SHARON/ANAMMOX对污泥消化液单独进行脱氮处理可使整个处理厂出水氮浓度下降至少5mgN/L，与原始设计相比出水刚好能满足未来出水标准。SHARON反应器使一半的氨氮氧化至亚硝酸氮（无需控制pH），剩余一半氨氮与转化而来的亚硝酸氮（进水总氨氮的一半）刚好形成1∶1ANAMMOX所需的摩尔关系，使氨氮和亚硝酸氮自养直接转化为氮气。与传统的硝化/反硝化过程相比，SHARON/ANAMMOX过程可使运行费用减少90%，CO2排放量减少88%，不产生N2O有害气体，无需有机物，不产生剩余污泥，节省占地50%，具有显著的可持续性与经济效益特点。图4显示了气体循环ANAMMOX反应塔现场实物图片（利用一废弃浓缩池改建而成）。经SHARON/ANAMMOX对污泥消化液单独进行脱氮处理可使整个处理厂出水氮浓度下降至少5mgN/L，与原始设计相比出水刚好能满足未来出水标准。图4ANAMMOX反应塔现场实物 ANAMMOX随着氮素污染的加剧，除氮技术的研究和应用引起了人们的关注.在氮素污染物的控制中，目前国内外主要采用生物脱氮技术，研究的热点集中在如何改进传统的硝化-反硝化工艺.从微生物学的角度看，硝化和反硝化是两个相互对立的生化反应.前者借助硝化细菌的作用，将氨氧化为硝酸，需要氧的有效供给；而后者则是一个厌氧反应，只有在无氧条件下，反硝化细菌才能把硝酸还原为氮气.此外，在环境中存在有机物时，自养型硝化细菌对氧和营养物质的竞争能力劣于异养型微生物，其生长速度很容易被异养型微生物超过，并因此而难以在硝化中发挥应有的作用；但要使反硝化反应顺利进行，则必须为反硝化细菌提供合适的电子供体(通常为有机物如甲醇等).最近发现，氨可直接作为电子供体进行反硝化反应，即所谓的厌氧氨氧化(ANAMMOX，AnaerobicAmmoniaOxidation).这一重大的新发现为改进传统的生物脱氮技术提供了理论依据.若能开发利用厌氧氨氧化进行生物脱氮，不仅可以大幅度地降低硝化反应的充氧能耗，免去反硝化反应的外源电子供体，而且还可改善硝化反应产酸，反硝化反应产碱而均需中和的状况.其中后两项对控制化学试剂消耗，防止可能出现的二次污染具有重要作用. 厌氧氨(氮)氧化(ANAMMOX)氨氮厌氧氧化(ANAMMOX)是1995年荷兰Delft技术大学Mulder等在研究生物反硝化时发现氨氮和硝酸盐同时消失的现象后开发的一种新的处理工艺。研究表明，化能自养型细菌可以在无分子态氧的条件下以CO2(CO32-)作为碳源、NO2-为电子受体、NH4+作为电子供体，将NH4+和NO2-共同转化为N2。这一反应过程 的发现为利用生物法处理高氨、低BOD的废水找到了一条最优的途径。理论上利用这一原理将比传统工艺节省62.5%的O2［如式(1)、(2)所示］,同时不需任何外加碱度和有机物(反硝化菌的碳源和电子供体)。ANAMMOX反应过程如式(3)，该反应是一个自发的过程。 传统脱氮过程：NH4++2O2+0.83CH3OH→0.5N2+3.17H2O+H++0.83CO2(1)亚硝酸盐型硝化+氨的厌氧氧化过程:NH4++0.75O2→0.5N2+1.5H2O+H+(2)NH4++NO2-→N2+2H2O(ΔG＝-358kJ/mol)(3) 该反应的微生物属自养型厌氧细菌，生长速率非常低，但将氨氮厌氧转化能力非常高，可以达到4.8kgTN/(m3·d)，最佳运行条件：温度为10～43℃，pH值为6.7～8.3。 自养型氨厌氧氧化菌生长慢，启动时间非常长，为使ANAMMOX污泥保留在反应器中并得到足够的生物量，需要有效的污泥截留(由此建议用生物膜反应器)。另外ANAMMOX过程的营养需求，是否出现羟胺、肼类化合物，二氧化氮等代谢中间产[HJ]物和二次污染问题等都是新工艺实际运行中要解决的问题。 前景ANAMMOX工艺的出现为工业污水或生活污水以较可持续方式脱氮处理创造了新的技术条件［2，33，34］。ANAMMOX与一亚硝化工艺相结合，氨氮能够被直接自养转换到氮气。以此种方式脱氮，传统上需以有机电子供体(COD)支持反硝化的问题便被完全避免。因此，污水中较多的COD便有可能被分离而转化为甲烷。进言之，一半以上的曝气量(为硝化)被节约。与ANAMMOX相结合的亚硝化工艺可以SHARON方式或者在生物膜内实现。 图1ANAMMOX流化床反应器装置　　1.污水　2.亚硝酸盐溶液　3.4.5.泵　6.取样口7.ANAMMOX流化床反应器　8.恒温水浴　9.水封10.湿式气体流量计　11.出水 BCFS工艺BCFS(Biologisch—Chemische—Fosfaat—StikstofVerwijdering)工艺是由荷兰DELFT科技大学的Mark教授在Pasveersloot和UCT工艺及原理的基础上开发的，它充分利用DPB(反硝化除磷菌)的缺氧反硝化除磷作用以实现磷的完全去除和氮的最佳去除，对于城市污水在处理过程中无需添加化学药剂。　　最近，荷兰BDG咨询公司在此基础上开发了BCFS的新型反应器。该反应器由5个同轴圆环组成，依次构成功能相对专一的5个独立反应器。这些同轴圆环使水流具有活塞流与完全混合流的优点，采用预制混凝土建造这种一体化构筑物减少了工程投资，同时使污水厂的布置简洁，节约了工程投资及建设用地。 BCFS工艺是在帕斯韦尔氧化沟（Pasveersloot）与UCT工艺及原理的基础上开发的生物除磷脱氮新工艺，它由5个功能相对专一的反应器组成，通过控制反应器之间的3个循环来优化各反应器内细菌的生存环境，具有污泥产率低、除磷脱氮效率高（均大于90％）等特点，其出水总氮<5mg/L，正磷酸盐含量几乎为零。 工艺流程BCFS工艺将每一种属不同功能的细菌用空间分隔开来，并通过不同的循环系统来控制其生长环境。BCFS工艺流程如图1所示。　　由图1可见，BCFS工艺由5个功能相对专一的独立反应器(厌氧池、选择池、缺氧池、缺氧/好氧池、好氧池)及3路循环系统构成，各循环的作用如表1所示。 BCFS工艺的主要特点①对氮、磷的去除率高，可使出水中总氮＜5mg/L，正磷酸盐含量几乎为零。　　②SVI值低(80～120mL/g)且稳定(夏季为80mL/g，冬季为100mL/g，最大值为120mL/g)，从而可有效地减少曝气池及二沉池的容积。　　③控制简单，通过氧化还原电位与溶解氧可有效地实现过程稳定，尤其利于对负荷的控制。　　④与常规污水厂相比，其污泥产量减少了10%，从而进一步减少了污泥的处理费用。　　⑤利用DPB实现生物除磷(测定结果表明，约50%的磷是由DPB去除的)，使碳源(COD)能被有效地利用，从而使该工艺在COD/(N+P)值相对低的情况下仍能保持良好的运行状态，同时使除磷所需的化学药剂量大大减少。　　⑥使用生物除磷器获得富含磷的污泥，使磷的循环利用成为可能。　　⑦与Pasveer氧化沟的污泥负荷相同。 前景BCFS工艺在荷兰的应用已有10例，目前正在规划处理规模相当于10×104m3/d的Rotterdam污水处理厂。　　表2为3座采用BCFS工艺的城市污水厂的设计及运行情况。 SHARON与ANAMMOX联合工艺ANAMMOX又叫厌氧氨氧化,原理用式(2)表示,在自养菌的作下,1mol氨氮作为电子供体,1molＮＯ2----Ｎ作为电子受体,最终产物为Ｎ2。ＮＨ4++ＮＯ2-→Ｎ2+2Ｈ2Ｏ(2)实现ANAMMOX的先决条件是在同一反应器中同时存在氨和ＮＯ2-,且反应器处于无氧状态。产生ＮＯ2-的途径有二:一是限制反应器的供氧, 以有利于ＮＯ2-的生成并抑制ＮＯ3-的生成;二是限制反应器中反硝化所需的电子供体(如硫化物或有机物等)的数量,以限制反硝化的发生。此外,废水中高浓度的氨与限制供氧相结合,可有效地获得氨和ＮＯ2-在反应器中同时存在的条件。将式(1)乘2并与式(2)相加得式(3),即废水经SHARON工艺,50%的氨氮转化为ＮＯ2----Ｎ,再经ANAMMOX工艺,等摩尔量的剩余ＮＨ4+和所生成的ＮＯ2-经自养菌作用生成Ｎ2逸出, 这种工艺就称之为SHARON-ANAMMOX联合工艺。无需外加碱度物质。2ＮＨ4++1.5Ｎ2→Ｏ2+2Ｈ++3Ｈ2Ｏ(3)SHARON与ANAMMOX联合工艺流程图 前景这种自养脱氮工艺见图5。主要针对高浓度氨氮污水。进水首先进入一悬浮增长、无污泥停留的SHARON单元，运行最佳温度为35℃。目前，世界上SHARON工艺的首例工程应用已在荷兰鹿特丹的Dokhaven污水处理场内实现［35］；它被用于污泥消化液(含有1000～1500mgN/L)反硝化的前处理(亚硝化)。这个SHARON亚硝化单元以实验室2L小试反应器为基础，通过数学模拟直接放大到现场1500m3处理构筑物。几年实际运行情况表明，这个亚硝化处理单元性能良好，亚硝化率几乎可达100%(需控制pH)。事实上，上述SHARON亚硝化单元是为今后以ANAMMOX方式处理污泥消化液所做的前期技术准备。目前，对图5所示SHARON后接ANAMMOX的完全自养脱氮工艺已完成全部实验室研究工作。 PHOREDOX工艺PHOREDOX工艺与Ａ/Ｏ工艺一样,将回流污泥与原污水或经物理处理的污水在厌氧池内完全混合。接下来是两组硝化与反硝化池,在这两组池内将完成彻底的反硝化作用,这样回流污泥中就不会含有硝酸盐与亚硝酸盐。这种工艺特别适合于低负荷污水厂的生物除磷脱氮。如果第二级反硝化对脱氮效果的意义不大时,可以将一级曝气池后的反硝化及曝气池省略。 回流(4Q)Q进➞厌氧缺氧好氧缺氧好氧→二沉池→Q出污泥回流(0.5Q)剩余污泥Phoredox工艺 2Dephanox工艺Wanner在1992年率先开发出第一个以厌氧污泥中PHB为反硝化碳源的工艺,取得了良好的除磷脱氮效果. 曝气生物流化池（ABFT）污水处理工艺设计的创新性1）技术合理。ABFT池的结构合理：     (a)小池体结构；    (b)压差翻板式的水流方式；     (c)各池可以培养不同性质的微生物；     (d)对每一个池体可以进行溶解氧的不同控制。  微生物和酶与载体的自固定化技术   (a)在污水处理装置内维持高浓度的生物量，可提高处理负荷、减少处理装置容积;    (b)可选择性的固定优势生物菌种，提高难降解有机物的降解效率;   (c)抗毒物和抗毒性强;   (d)对水质及pH的变化有较好的适应性;   (e)污泥产量很少。  高效生物载体       微生物的负载量大，高达18-40g/L，容积负荷最高可达16kgBOD5/m3.d，比表面积为3.5×105m2/m3，载体中大孔与微孔相结合，气、液、固三相在孔隙中进行高效传质，好氧、兼性、厌氧状态同时存在。故有污染物降解速度快，抗冲击能力强，处理效率高，系统稳定等特点。   微孔曝气管     曝气系统采用JADS管式微孔曝气管，其铺设不受水平限制，克服了传统曝气装置受水平限制的缺点，在5米水深时氧的利用率可达到25%，其高效的充氧能力大大降低了能耗。 经济节能。曝气生物流化池污水处理工艺省去了污泥回流系统和消化系统。因而，老旧城市污水处理厂采用该工艺进行改造后，其运行费用仅为原来的60-70%；工艺改造可直接在原有基建基础上进行，只需将原有的装置加以改造利用，无需新建污水处理设施。所以节省了投资。简捷紧凑的的小池体结构，尽可能地减少占地，力求降低地基处理和土建造价；在脱氮的过程中大幅度降低硝化反应的冲氧能耗，免去反硝化反应的外源电子供体，而且还可改善硝化反应产酸、反硝化反应产碱而均需中和的状况，具有巨大的节能效益。在运行上充分考虑节省电耗和药耗，把运行费用减至最低。 易于管理。设备简单，维护方便，采用可靠实用的自动化技术。特别注重工艺本身对水质变化的适应性及处理出水的稳定性。 ABFT城市污水和工业废水如何处理？怎样才能达到排放标准？这个问题多年来在我国一直未能得到有效解决。现在，兰州一家高科技公司研发出了一种“生物脱氮污水处理新工艺”，攻破了这个难题。２００３年８月１４日，记者从兰州市科技局了解到，采用ＡＢＦＴ生物脱氮污水处理技术，治理兰州石化公司每天１．６万吨高氨氮废水工作已经开始．现在工程正在改建中，预计２００３年底完成。它的建成将成为我国第一座废水生物脱氮污水处理装置。这种新技术可对老旧污水厂处理后的出水氨氮排入仍然超标的城市污水厂进行工业化改造，还能对入湖河流的富营养化实现治理。 ABFT生物脱氮污水处理的核心工艺为ABFT工艺，全称为曝气生物流化床工艺（AerationBacteriaFluidTank简称ABFT）,该项工艺是由生物工程、化学工程、微生物固定化技术等多项高科技和多学科的组合工艺。项目关键的技术有3点：（1）生物脱氮污水处理的核心工艺ABFT池的特殊结构（实用新型专利号ZL00226991.0）;（2）工艺中的高效生物载体(申请发明专利号ZL00226991.0)，这种生物载体的比表面积大,持水量较高,空隙率为96%,开孔采用大孔与微孔相结合的方式,大孔内保持良好的气液的接触条件,微孔中带有很多活性基团,与生物和生物酶的结合不仅有物理吸附还有离子键结合,共价键结合.是高科技固定化技术;(3)工艺曝气系统采用一种新型曝气管(实用新型专利号ZL012131470.4).该系统的空气利用率可达到30％(5米水深),保证了生物脱氮污水处理工艺的空气用量。 曝气生物流化池(ABFT)曝气生物流化池，英文名称(AerationBiologicalFluidTank)简称（ABFT），是微生物细胞与载体自固定化技术的好氧生物反应器，固定化微生物后的载体平均密度与水的密度十分接近，载体在水中呈悬浮状。与固定床相比，该流化床具有比表面积大、接触均匀、传质速度快、压损低等许多突出的特点。ABFT工艺还具有在高负荷进水下出水水质稳定的优点，污染物去除量及去除率均随进水浓度的提高而增加，表现出ABFT适应处理高浓度废水的能力，尤其在脱氮方面有其独特的优势。因此，采用ABFT工艺可使装置容积大大减少，从而减少土地占有面积，降低工程造价。 适用范围炼油、化工、煤化工、印染、味精、造纸等高浓度有机污水、城市生活污水处理、老旧污水厂脱氮除磷改造以及污染水体原位就地修复。 优点（1）具有脱氮除磷功能，可用于三级处理；（2）可在污水处理装置内维持高浓度的生物量，提高处理负荷、减少处理装置容积；（3）可选择性的固定优势生物菌种，提高难降解有机物的降解效率；（4）对冲击负荷有较强的适应力；（5）污泥生成量少，不产生污泥膨胀的危害，能够保证出水水质；（6）  无需污泥回流，易于维护管理；（7）不产生滤池蝇，也不散发臭气。 工艺原理在ABFT反应器中投加占曝气池有效容积的10％—40％的高效微生物载体，特效微生物大量的附着并固定于其上，ABFT反应器实际上是综合传统活性污泥法与生物膜法优点的双生物反应器。各级ABFT反应器中，通过培养不同特效菌种，提高目标污染物的降解效果；载体材料表面所生长的生物量通常为18-25g/L，最高达到40g/L，是普通生物膜法的1.5～2.0倍，是传统活性污泥法的10～20倍，并且微生物与载体结合牢固，不易脱落，不易流失，高负载的生物量保证了ABFT反应器去除污染物的高效和稳定；运行过程中载体内部存在着良好的厌氧区微环境，使其内部形成无数个微型的反硝化反应器，故而造成在同一个反应器当中同时发生氨氧化、硝化和反硝化联合作用，有力的保证了氨氮的高效去除；通过控制各级ABFT反应器的运行参数，造成宏观好氧及厌氧环境的存在，有利于聚磷菌的释磷和过度摄磷，保证了磷的去除。构造ABFT工艺核心处理构筑物是生物流化池，池体在形式上为压差翻板式的水流方式，可根据实际情况设计成圆形或者矩形。 曝气生物流化床（ABFT）是一种高效污水生物处理一体化设备。其关键技术是研制成功了一种新型多孔状悬浮型生物载体，生物量可达到18-40g/L，容积负荷16kgBOD/立方米．d。它采用了特殊的生物固定技术，具有比表面积大（35×100000m2/m3），固定微生物的能力强，容重接近于水，易流化，抗磨损，工作稳定等特点。与其它污水生物处理工艺相比，ABFT工艺降解速度快、出水水质好、反应器容积小、占地面积少、氧利用率高、产生的污泥量少、运行费用低。与B型高效微生物结合使用，可节省高效微生物的用量，并能取得更好的出水水质。该技术将为我国难于生物解除的有机工业污水和中等浓度氨氮污水的治理，提供一种经济有效的方法。该技术可用于新建工程且更适合现有污水处理设施的改扩建，可用较经济简便的方法，以曝气生物流化床技术改造现有的生化反应器，扩大污水处理能力或改善出水水质，具有广阔的推广前景。 该项目技术对处理高难度的有机废水和含氮含硫污水达到国际先进水平；对河流湖泊的富营养化治理技术开创了国际上在这一领域的先例。ABFT生物脱氮污水处理工艺项目完成后可以达到国际领先水平，而且在保护生态环境发展国民经济中起到重要作用，因此它具有很好的经济效益和社会效益。ABFT曝气生物流化池污水处理工艺及应用1、技术特点：1．1、微生物、酶与载体的自固定化技术微生物、酶与载体的自固定化技术是借助由高分子材料合成的载体上带有的氨基、羧基、环氧基等活性基团与微生物肽链氨基酸残基作用，形成离子键结合或共价键结合，从而将微生物和酶固定在载体上，同时载体上“空间悬臂”的引入，旨在减少载体背景对所固定微生物代谢增殖形成的空间障碍，为其提供了代谢增殖的生存空间。 1．2、高效微生物载体高效微生物载体是一种且有空间网状结构的高分子合成材料，这种材料带有氨基、羧基、环氧基等活性基团，在污水中具有良好的稳定性和物化性能，其空隙率为96%以上，固定化微生物后的载体密度接近于水的密度，微生物负载量大，高达18.40g/L，容积负荷可高达16kgBOD/m.d，比表面积为23.3m/g。这种载体，由于其结构的特点，可使污水、空气和生物膜得到充分掺混接触交换，生物膜不仅能大量地在微生物载体内坐床，保持良好的活性和空隙可变性，而且在运行过程中气体在三维流动的污水带动下，互相碰撞并被处于蠕动状态的微生物载体不断切割成更小的气泡，增加了氧的利用率，可减小曝气量。因此它具有切割气泡能力强，空间体积利用率大，无死区等特点，是当前微生物载体的更新换代产品。 ABFT工艺应用在中水回用中有以下主要特点：1 工艺技术先进、可靠，运行成本低。2 以生化处理为主，物化处理为辅，工艺稳定成熟。3 对原有生化池改建成ABFT池，不用动基建。4ABFT工艺对脱氮除硫除磷具有独特的效果。5 臭氧发生器、过滤器选用国内先进产品，操作方便、可靠。6 运行费用较低，投资回收期短。 应用实例1中牧股份兰州生物制药厂污水处理工程中牧实业股份有限公司兰州生物药厂属中国畜牧股份公司管辖，位于兰州市区以北偏东，黄河北岸阶地，徐家山南麓。该厂建于五十年代，是我国兽医生物制药的骨干企业。40年前曾建有一座简易的一级污水处理站，污水场占地2720米，处理设施老化、设备陈旧、处理技术落后、处理效果很差，污染物去除率分别为：COD40%，BOD46%，SS47%，油类68.7%，硫化物 56%，NH3-N78.8%。只作一次沉淀和消毒处理，处理效果很差，废水中大量的有机污染物没有被降解而随水流排入黄河，是黄河上游的污染源之一，对环境造成污染，危害性较大。因此，厂方决定改建污水处理设施，对污水进行治理。该项目采用ABFT专利技术，出水达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准后排入黄河。在ABFT成套污水处理设备前端设立格栅和调节池，由调节池将污水提升至ABFT模块一体化设备进行生化处理。ABFT一体化设备共设立三级生化系统，从ABFT第三级 生化系统出水溢流进入接触消毒池，消毒后可直接达标外排。沉淀下来的污泥依靠高程送往污泥脱水间进行脱水，脱水后的干污泥外运做农业、林业或绿化肥料使用。兰州生物制药厂ABFT成套污水设备图 项目CODcr氨氮悬浮物动植物油生化需氧量硫化物粪大肠菌（个/L）原水水质4873.111380.221040.1492.38×105出水水质350.2620未检出80.018224去除率%92.891.685.592.387.9表中数据为平均值水质处理效果对照表（由甘肃省环保局提供）  单位：mg/L 应用实例2兰州石化公司污水处理厂改造项目兰州石化公司在生产催化剂过程中排放的高氨氮废水，添加剂生产和产品精制过程中产生的高浓度乳化废水和碱渣废水通过原有污水处理厂处理后的出水水质达不到排放标准。这两股废水长期不能达标直接影响到企业的可持续发展，为了解决这两股高难度有机废水的治理 问题，兰州石化公司历年来多次在国内外寻求治理方案均未见成效。最终通过试验研究采用ABFT污水处理工艺进行改造，日处理1.6万吨高浓度有机废水，出水水质已经达到国家GB8978-96一级排放标准并通过国家级验收。 ABFT工艺在兰州石化公司污水处理厂项目的成功应用，实现了通过生物法将600mg/L高氨氮有机废水降解到8mg/L以下，达到国际领先水平！改造完成后的兰州石化公司污水处理厂图 处理水前后对比图 老旧城镇污水处理厂采用ABFT工艺改造有如下优势：1 在原有工艺流程不变的情况下利用原池通过改造后可达到国家最新GB18918-2002排放标准2 通过改造出水可达到中水回用标准3 大幅度降低运行费用4 减少生化池90％的污泥量5 运行管理方便，不会出现污泥膨胀现象 应用实例3兰州石化公司中水回用项目为使水资源得到充分利用、减少排污和降低工业用水成本，兰州石化公司采用ABFT工艺设立了一套污水回用处理系统，经深度处理后，作为炼油厂的工业用水。本项目建成以后，每年为兰州石化公司节约用水471万吨，经济效益和社会环境效益兰州石化公司中水回用装置 ABFT工艺应用在中水回用中有以下主要特点：1 工艺技术先进、可靠，运行成本低。2 以生化处理为主，物化处理为辅，工艺稳定成熟。3 对原有生化池改建成ABFT池，不用动基建。4ABFT工艺对脱氮除硫除磷具有独特的效果。5 臭氧发生器、过滤器选用国内先进产品，操作方便、可靠。6 运行费用较低，投资回收期短。 人工湿地湿地是一种高生产力的生态系统，具有污水净化功能．但自然湿地存在淤积、效率低、占地面积大等缺点。20世纪70年代国际上开始采用人工湿地净化污水．基质、水生湿生植物和微生物是人工湿地的基本组成．湿地净化污水是湿地中基质、植物和微生物相互关联，物理、化学、生物学过程协同作用的结果。 人工湿地处理污水系统是由一些适合污染环境条件下生存的以大型水生植物为主的高、低等生物和处于水饱和状态的基质组成的人工复合体--污染生态系统。相对于天然湿地来说，其生态系统的群落结构和种群结构要简单的多，但其按照管理者意愿进行污水处理的功能却更强，可以说，这类人工湿地生态系统的生理功能，就是在各种湿地生物的共同参与下，将进入湿地系统的污染物质（同时也是湿地生物的营养物质），经过系统内各环节的"新陈代谢"，进行分解、吸收、转化、利用．达到去污目的。实践证明，人工湿地系统中的大型水生植物群落是人工湿地生态系统的骨架，起着支撑系统的作用，同时还发挥着净化、美化、绿化环境的作用；系统各单元中逐渐形成了各自的生物种群，充分显示了系统的生命力。 人工湿地系统是经过人为模仿自然净化过程井进行优化配置进而强化了的具有处理污水功能的生态系统，对污水的逐级净化过程由生态系统各级层层过滤，真正实现了污水资源化，这种资源化不仅对人类是必要的，对水生态系统也是有益的。在居住区水景建设开发中，加强生态建设，采用人工湿地处理污水或净化受污染的地表水不失为一个好的途径。 处理单元生态系统及物质循环 人工湿地系统的特点人工湿地系统具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点，同时如果选择合适的植物品种还有美化环境的作用。人工湿地处理污水的运行成本非常低廉，一般为每吨污水0.1～0.2元，它是传统二级处理的1／10～1／5。此外，基建投资也少得多，通常为每吨污水150～800元，是传统二级污水处理厂的1／5～1／2。同时，湿地植物还可以作为工业原料和生活资源。人工湿地还具有强大的生态修复功能，有资料表明，人工湿地不仅在提供水资源、调节气候、涵养水源，均化洪水、促淤造陆、降解污染物、保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。此外，它还能吸收二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等，增加氧气、净化空气、消除城市热岛效应、光污染和吸收噪声等，并对保护野生动物和提高局部地区景观的美学价值也有很大的益处。 如盐城市的芦苇湿地建成后，鸟类的数量比原来增加了一倍以上，茂密的芦苇不仅销纳大量的城市污水，又成了鸟类的乐园，吸引了大批丹顶鹤前来栖息。因此，又具有强大环境调节功能和生态效益，既给城市污水找到了出路，同时还造就了一片绿洲，形成一个令人赏心悦目的生态景观和旅游景点，进而美化净化环境，克服了传统污水处理后有污泥产生等不足，达到了保护自然生态的效应。 人工湿地还具有强大的生态修复功能，有资料表明，人工湿地不仅在提供水资源、调节气候、涵养水源，均化洪水、促淤造陆、降解污染物、保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。此外，它还能吸收二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等，增加氧气、净化空气、消除城市热岛效应、光污染和吸收噪声等，并对保护野生动物和提高局部地区景观的美学价值也有很大的益处。如盐城市的芦苇湿地建成后，鸟类的数量比原来增加了一倍以上，茂密的芦苇不仅销纳大量的城市污水，又成了鸟类的乐园，吸引了大批丹顶鹤前来栖息。因此，又具有强大环境调节功能和生态效益，既给城市污水找到了出路，同时还造就了一片绿洲，形成一个令人赏心悦目的生态景观和旅游景点，进而美化净化环境，克服了传统污水处理后有污泥产生等不足，达到了保护自然生态的效应。 人工湿地系统应用前景经过人工湿地系统处理后的出水水质可以达到地面水水质标准，因此它实际上是一种深度处理的方法。特别适用于饮用水源和景观用水保护，处理后的水可以直接排入饮用水源或景观用水的湖泊、水库或河流中。因此特别适合处理饮用水源或景观用水区附近的生活污水或直接对受污染水体的水进行处理，或者为这些水体提供清洁的水源补充。 人工湿地系统处理污水工艺人工湿地塘床系统是经过人为模仿自然净化过程并进行优化配置进而强化了的具有处理污水功能的生态系统，对污水的逐级净化过程由生态系统各级层层过滤，人工湿地塘床系统就是一座生态滤池。并且其出水具有一定的生物安全性，真正实现了污水资源的净化。工艺流程就是在人工湿地系统中，污水先进入初沉池（前处理系统）在除去可视悬浮固体后进入湿地塘系统。经过塘床系统中的植物以及微生物的净化，随一些腐烂的植物遗体进入沉淀池，最后排泥，为达到除去可沉性悬浮固体的目的。初沉一般采用实心滤料，如碎石，软石，炉渣。湿地床是在人工基质上种植可净化污水的挺水植物。湿地塘里主要有些可以净化污水的浮水植物与浮叶植物。经过处理，二次沉淀池的水质有了很大的提高，处理后的水可流入鱼塘或用于灌溉。 工艺原理人工湿地系统水质净化技术是一种生态工程方法，其基本原理是在一定的填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个人工湿地生态系统，当污水通过系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收、转化或分解，从而使水质得到净化。 方法特点人工湿地系统具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点，同时如果选择合适的植物品种还有美化环境的作用。但另一方面具有占地面积较大的缺点。“高效垂直流人工湿地系统水质净化技术”是深圳市环境科学研究所与德国和奥地利有关研究机构合作开发的一种湿地水质净化技术，具有独特的结构和水流模式，其占地面积相对较小、出水水质更好，并能长期稳定运行的湿地技术。 适用范围经过人工湿地系统系统处理后的出水水质可以达到地面水水质标准，因此它实际上是一种深度处理的方法。特别适用于饮用水源和景观用水保护，处理后的水可以直接排入饮用水源或景观用水的湖泊、水库或河流中。因此特别适合处理饮用水源或景观用水区附近的生活污水或直接对受污染水体的水进行处理，或者为这些水体提供清洁的水源补充。 处理效果出水水质可以因进水水质或停留时间的不同达到地面水水质标准(GB3838-88)II至V类标准或污水排放一或二级标准。系统可以根据进水水质状况和出水水质要求进行设计，但出水水质要求越高，则占地面积越大。 日本坂川古崎净化场平面图 日本渡良濑蓄水池的人工湿地 韩国良才川水质生物－生态修复设施平面图 韩国良才川水质生物－生态修复设施橡胶坝'