A2O生物脱氮除磷工艺与MBR工艺简介及焚烧发电厂渗滤液处理

第一篇：A2O生物脱氮除磷工艺与MBR工艺简介及焚烧发电厂渗滤液处理

A2O是Anaeroxic-Anoxic-Oxic的英文缩写，A2O生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合。工作原理

其工艺流程图如下图，生物池通过曝气装置、推进器(厌氧段和缺氧段)及回流渠道的布置分成厌氧段、缺氧段、好氧段。

在该工艺流程内，BOD5、SS和以各种形式存在的氮和磷将一一被去除。A2O生物脱氮除磷系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌组成。在好氧段，硝化细菌将入流中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入到大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷除去。

工艺特点

(1)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。

(2)在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。

(3)在厌氧—缺氧—好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。

(4)污泥中磷含量高，一般为2．5％以上。

一、MBR可提式暴起系统

可提升式垃圾渗滤液MBR生化段微孔曝气装置

由于垃圾渗滤液MBR段的曝气方式主要有微孔曝气和射流曝气两种，射流曝气相对于微孔曝气有三个缺点：1.投资成本高，2.能耗运行费用高，3.池内水温高。水温的升高，（超过38摄氏度，造成硝化速率降低），还需要配套冷却系统。另外射流曝气还存在曝气不均(曝气只向一个方向)的现象，有的区域曝气过量,有的区域曝气明显不足,这样可能造成生物膜被冲脱或因缺氧生物膜也者脱落，影响系统的生化性。

采用可提升式垃圾渗滤液MBR生化段微孔曝气装置，采用橡胶可变孔微空曝气，底盘设有止回阀装置，当管道系统停止供气时阻止混合液进入布气支管，这样可避免支管内进入混合液而被堵塞现在膜的材质，膜片具有抗附着表面的专用进口橡胶（EPDM）。

同时，由于曝气管直径较小，不易产生气泡聚集现象，水气混合状态更趋合理。因此，其氧的转移率高，比一般产品高15%。

采用该曝气装置可直接从池底提升至水面以上，即使有曝气头损坏或堵塞可提出池面维护检修。

该曝气系统曝气管路和牵引提升系统均采用316不锈钢，确保提升强度和水下腐蚀现象。确保系统正常降、落。

二、垃圾焚烧发电场垃圾渗滤液特色技术

针对垃圾焚烧发电厂的新鲜垃圾渗滤液，可生化性较好，而COD、氨氮、SS浓度相当高，水质复杂的特点，首先进行有效的预处理后进入MBR生化系统，然后进入纳滤/反渗透系统，浓缩液进行集中处理，处理出水全部达标，可回用绿化，甚至回用为工业用水。沼气收集处理可焚烧发电。

根据工程具体情况选择MBR的形式以及膜的搭配，有效节约投资与运行费用。

三、城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理特色技术Ⅰ

垃圾渗滤液首先经过预处理，然后进入外置式加强型MBR系统，MBR出水进入纳滤和反渗透系统，出水达标排放或者回用。

外置式MBR系统一般用于垃圾渗滤液处理规模在200吨/天以上的工程中，主要有“一级A/O/N系统＋二级A/O＋外置式管式膜系统”组成。

对于规模比较大的垃圾渗滤液处理工程，特别设计了两级生化A/O，并且进行了强化，利用管式膜超滤出水，脱氮效率大大提高，这样对后续的纳滤/反渗透系统的负荷大大降低，对浓缩液的处理也相对容易。

四、城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理特色技术Ⅱ

垃圾渗滤液经过预处理进入加强型内置式MBR系统，然后MBR出水经入纳滤和反渗透系统。本工艺特点是采用加强型内置式MBR系统，在MBR反应系统内，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外压作用下由膜过滤出水。这种形式的MBR反应器由于省去了混合液循环系统，并且靠抽吸出水，能耗相对较低；占地较分置式更为紧凑。缺点膜通量相对较低。

五、城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理特色技术Ⅲ

垃圾渗滤液经过预处理进入加强型外置式MBR系统，然后MBR出水经入催化氧化系统，最后通过反渗透系统。

本工艺特点是采用我公司新研发的催化氧化系统，通过催化氧化系统出水COD可控制在100mg/l左右，反渗透系统作为一个出水达标排放的保证措施，当催化氧化系统出水达标的时候，反渗透系统可以不启动，如果启动后，产生的浓缩液可以通过催化氧化系统有效处理。该系统处理污染物彻底，浓缩液产生量少。

第二篇：新型生物脱氮工艺的简介

新型生物脱氮工艺的简介

摘要：水体中的氮素污染越来越严重。传统生物脱氮工艺在废水脱氮过程中发挥着重要的 作用，但也暴露出成本高、脱氮效率低等缺点。随着生物脱氮新技术如亚硝酸型硝化反硝化技术、厌氧氨氧化技术的发展，生物脱氮新工艺也越来越多的受到研究者的关注。本文主要介绍了亚硝化脱氮工艺（SHARON）、厌氧氨氧化工艺（ANMAMOX）、亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺（SHARON-ANAMMOX）、全程自养脱氮工艺（CANON）、限制自养硝化反硝化工艺（OLAND）。分别阐述了各工艺的原理、影响因素、运行特性、应用状况等。最后，简单叙述了各工艺的区别和联系，对各种工艺的操作参数进行了比较和概括。关键词：SHARON；ANMAMOX；SHARON-ANAMMOX；CANON；OLAND

1.引言

传统的生物脱氮理论包括硝化和反硝化两个过程，分别由自养型硝化菌和异氧型反硝化菌完成。传统生物脱氮工艺需要消耗大量的溶解氧、碳源，造成较高的运行成本。随着近代生物学和生物技术的发展，以及污水生物脱氮工程实践中出现的新的问题和现象，国内外学者提出了一些脱氮理论的新认识，并逐渐形成了生物脱氮新的理论。基于这些生物脱氮新理论，废水生物脱氮新技术也有了较快的发展。在亚硝酸型硝化反硝化技术和厌氧氨氧化技术发展的基础上，出现了一些新的生物脱氮工艺。这些生物脱氮工艺包SHARON、ANMAMOX、SHARON-ANAMMOX、OLAND、CANON等。

2.Sharon工艺

SHARON（single reactor for high ammonia removal over nitrite）即亚硝化脱氮工艺，是 荷兰Delft 技术大学1997 年提出并开发的一种新型生物脱氮技术[1]。其基本原理是在同一个反应器内，在有氧的条件下，自养型亚硝酸菌将NH4+转化为NO2﹣，然后在缺氧的条件下，异氧型反硝化菌以有机物为电子供体，以NO2﹣为电子受体，将NO2﹣转化为N2。其理论基础是亚硝酸型硝化反硝化技术，生化反应式可用下式（1）表示：

NH4+ + 0.75O2 + HCO3﹣→ 0.5 NH4+ + 0.5NO2﹣+ CO2 + 1.5H2O（1）

该工艺的关键是如何将氨氧化控制在亚硝酸阶段，并持久维持较高浓度的亚硝酸盐积累[2]。由于硝化过程中的两类细菌亚硝酸菌和硝酸菌的生长特性不同，对环境的要求也不同，这为将硝化控制在亚硝化阶段提供了条件[3]。SHARON 工艺使用单个无需污泥停留的完全混合反应器（CSTR）来实现，在较短的 HRT 和30~35℃的条件下，利用高温下硝酸菌的活性比亚硝酸的活性低，同时利用硝酸菌的

水力停留时间大于亚硝酸菌的水力停留时间，使水力停留时间介于两者之间，从而淘汰硝酸菌[4]。

经过小试、中试，第一个生产规模的运用SHARON工艺的Dokhaven污水处理场于1998年初在荷兰鹿特丹建成并投入运行。该SHARON的进水氨氮质量浓度为1g/L，进水氨氮的总量为1200kg/d，氨氮的去除率为85%。

SHARON 工艺与传统的的脱氮工艺相比，具有能够节省25%的氧气，节省40%的碳源、污泥产量少、反应器容积减少、反应时间短等优点。同时，它也存在一些问题，如反应时较高的温度不适合城市污水的处理，仅比较适合处理污泥硝化上清液和垃圾渗滤液等高氨高温废水，适合C/N 较低的废水，亚硝化产物NO2﹣是致癌、致畸、致突变物质，对受纳水体和人体健康有害。

3.Anammox工艺

ANAMMOX(anaerobic ammonium oxidation)即厌氧氨氧化工艺，是由荷兰DeLft 大学 1990 年提出的一种新型脱氮工艺。厌氧的条件下，微生物以NH4+为电子供体，NO2﹣为电子受体，把NH4+、NO2﹣转化为N2 的过程。其生化反应式可用下式（2）表示：

NH4+ + NO2﹣→ N2 + 2H2O（2）

Graaf[5]等通过同位素15N 示踪研究，提出了厌氧氨氧化可能的代谢途径，见下图1。他 认为ANAMMOX是通过生物氧化的途径实现的，过程中最可能的电子受体是羟(NH2OH)，而羟胺本身是由亚硝酸盐产生的。

图1 Graaf 提出的ANAMMOX 工艺的可能途径[5] 厌氧氨氧化过程中起作用的微生物是Anammox菌。Anammox菌是专性厌氧化学无机 自养细菌，生长十分缓慢，在实验室的条件下世代期为2~3 周，厌氧氨氧化过程的生物产量很低，相应污泥产量也很低。

ANAMMOX工艺的影响因素主要集中在系统环境对Anammox菌的抑制。主要的影响 因素包括反应器的生物量、基质浓度、pH 值、温度、水力停留时间和固体停留时间等。

ANAMMOX工艺具有不少突出的优点：相对传统的脱氮过程，耗氧下降62.5%；不需外加碳源，节约成本；不需调节pH 值降低运行费用。但该工艺还存在以下几个方面的问题：工艺还没有实现实用化和长期稳定运行；Anammox细菌生长缓慢，启动时间长，为保持反应器内足够多的生物量，需要有效的截留污泥等[6]。

荷兰的研究者们于2002 年通过数学模型模拟设计出世界上第一个生产性规模的 ANMAMOX 反应器，该反应器建在荷兰鹿特丹Dokhaven污水处理厂内，主要用于污泥消 化液的脱氮处理。

4.SHARON-ANAMMOX工艺

SHARON-ANAMMOX工艺即为SHARON和ANAMMOX的组合工艺。SHARON作为硝化反应器，在此反应器内，含NH4+的污水中约50%的NH4+氧化成NO2﹣；ANAMMOX作为反化反应器，含NH4+和NO2﹣的SHARON 反应器的出水作为此反应器的进水，在此反应器内，厌氧条件下NH4+和NO2﹣被转化为N2 和H2O。生化反应式如下式（3）：

NH4+ + 0.75O2 + HCO3﹣→ 0.5N2 + CO2 + 2.5H2O（3）

典型的SHARON-ANAMMOX工艺流程如下图2 所示。

图2 SHARON-ANAMMOX 组合工艺流程[7] SHARON-ANAMMOX工艺的中，反应的主要控制条件为温度、碱度和水力停留时间； 同时，Anammox反应器中不得有溶解氧的存在[8]。

SHARON-ANAMMOX工艺中发挥作用的细菌主要为氨氧化菌和Anammox 菌，两者均 为自养型细菌，因此该工艺无需外加碳源；同时还可以节约氧气约50%，污泥产量低，可 以节约90%以上的运行成本，具有很好的应用前景。

SHARON-ANAMMOX工艺主要适用于处理污泥上清液和高氨氮、低碳源工业废水。对污泥上清液而言，应用此工艺时并不需要调节pH 值，因为污泥上清液中含有HCO3﹣，当有一半的NH4+被转化后，污水中的碱度也几乎被耗光，从而导致反应器中pH 值下降，从而抑制硝化反应的进行，使SHARON反应器的出水中NH4+/NO2﹣保持在1.0 左右，为 ANAMMOX工艺中反应的发生创造条件[9]。

清华大学蒙爱红[10]利用CSTR反应器对亚硝化工艺处理高浓度氨氮自配废水进行了试 验研究，利用EGSB 反应器进行了厌氧氨氧化工艺的试验研究。在亚硝化—厌氧氨氧化串联运行后，亚硝化反应器的氨氮平均去除率为79%，厌氧氨氧化反应器中氨氮的去除率为 1%~45%，NO2﹣的平均去除率为60%~99.9%。

世界上第一个生产性SHARON-ANAMMOX工艺已于2002 年6 月在荷兰鹿特丹 Dokhaven污水处理厂正式运行，主要用于处理污泥消化上清液。

5.CANON工艺

新型生物脱氮工艺——CANON工艺（completely autotrophic ammonium removal over nitrite)即全程自养脱氮工艺,该工艺是指在单个反应器或生物膜内，通过控制溶解氧实现亚硝化和厌氧氨氧化，从而达到脱氮的目的。CANON工艺是基于亚硝化和厌氧氨氧化技术而发展的。

在限氧条件下，NH4+首先被好氧亚硝化菌氧化成NO2﹣，然后，厌氧氨氧化菌将NH4+和NO2﹣以及痕量的NO3﹣转化为N2。总化学反应式可用下式（4）表示：

NH4+ + 0.85O2 → 0.435N2 + 0.13NO3﹣+ 0.14H+ +1.3H2O（4）

CANON工艺反应器中的微生物主要是亚硝化细菌和厌氧氨氧化菌以及少量的硝化细 菌和常规异氧菌。有研究表明，CANON工艺中反应的发生依赖于好氧氨氧化菌Anammox 菌两种自养微生物菌群在限氧条件下稳定的相互作用关系CANON 工艺对于含高氨氮、低有机碳的污水来说，是一个既经济又高效的选择。

CANON工艺中所涉及的微生物均为自养菌，无需外加碳源。另外，CANON工艺在单一的反应器中运行，且仅需微量曝气，从而减少占地面积和能耗。与传统的脱氮工艺相比，该工艺可减少63%的供氧量、100%的碳源。

Sliekers等人[11]2002 年研究了CANON 工艺在SBR反应器中的应用情况，同时研究了该过程中的微生物特性。在限氧条件下，并未发现亚硝酸氧化菌，只有在O2 不受限制时或 进水NH4+浓度较低时，反应器中才出现亚硝酸氧化菌。郝晓地[12]等人利用数学模拟技术对 CANON工艺的各个未知因素和影响因子进行理论分析，发现溶解氧和膜的氨表面负荷（ASL）是CANON工艺中两个重要的影响因子。Sliekers等人[13]在2003 年研究了CANON 在气提反应器中的应用情况，结果表明，气提反应器适用于CANON工艺。反应器中存在少量的活性很低的亚硝酸氧化菌，可能是由于反应器中O2 浓度过高所导致的。孟了等[14]利用SBR反应器处理垃圾渗滤液，实现了CANON工艺。当DO控制在1mg/L 左右，处理废液流量为600m3/d，进水氨氮＜800mg/L 的条件下，氨氮的去除率＞95%，总氮的去除率＞90%。这些研究都为CANON 工艺的工程应用提供了有力的中试基础，对于如何在实际工程中控制其操作参数还有待进一步的深入研究。

6.OLAND工艺

OLAND（oxygen limited autotrophic nitrification denification，限制自养硝化反硝化工艺）工艺是限氧亚硝化与厌氧氨氧化偶联的一种新颖的生物脱氮反应系统[15]。其原理是首先在DO约为0.1~0.3mg/L的限氧条件下，好氧氨氧化菌将50%的NH4+转化为NO2﹣，使亚硝化阶段的出水比例稳定在NH4+/ NO2﹣=1：（1.2±0.2），从而为厌氧氨氧化阶段提供理想的进水，达到高效脱氮的目的。该工艺的反应式可用下式（5）表示：

NH4+ + 0.75O2 → 0.5N2 + H+ + 1.5H2O（5）

OLAND工艺和CANON工艺最大的差别在于前者在两个反应器中进行，而后者则在单 一反应器中完成。OLAND 工艺与传统脱氮工艺相比，可以节省供氧62.5%，节省碳源100%。该工艺的关键在于控制反应器中的溶解氧，这也是该工艺存在的主要问题，在混合菌群连续运行的条件下难以对氧和污泥的pH 值进行良好的控制[15]。

OLAND 工艺中，溶解氧是限氧亚硝化阶段的主要影响因素，而生物量和基质浓度、pH值和温度则影响厌氧氨氧化过程。

董远湘等[16]采用以多孔球悬浮填料为载体的限氧亚硝化生物膜处理高氨氮、低碳源的 废水，通过对DO 控制在0.5~1.0mg/L，实现硝化阶段出水中的氨氮与亚硝态氮的比例达到 最适值1：（1.2±0.2），从而为后阶段的厌氧氨氧化系统提供理想的进水；同时发现，在生物膜中进行氨氧化作用的主要为亚硝化杆菌（Nitrosomonas sp.）、亚硝化（Nitrosospira sp.）。张丹等[17]采用OLAND 工艺处理高氨氮、低COD 的废水，应用内浸式多聚醚砜中膜，实现了污泥的完全截留，通过控制DO 在0.1~0.3mg/L 之间，实现了硝化阶段出水中的氨氮与亚硝态氮的比例达到最适值1：（1.2±0.2）

7.结语

新的生物脱氮工艺相对于传统脱氮工艺来说，具有明显的优势，如：降低供氧能耗、无需外加碳源、减少反应器容积、节省运行费用等。新工艺中反应的发生过程往往需要特定的条件，如较高的温度，一定的pH 值，低碳源、高氨氮的进水等，这通常不适于处理常规的生活污水，而对特殊的废水如污泥消化上清液和垃圾渗滤液等来说，则具有良好的处理效果。目前，这些新工艺的发展才刚刚起步，对于其影响因素、过程控制、微生物特性等还不甚清楚。这些都需要进一步研究。参考文献： [1] 万金宝，王建永．基于短程硝化反硝化的SHARON 工艺原理及技术要点[J]．工业水处理，2008，28（4）：13-15 [2] 袁林江，彭党聪，王志盈．短程硝化反硝化生物脱氮[J]．中国给水排水，2000,16（2）：29-31 [3] 林涛，操家顺，钱艳．新型的脱氮工艺——SHARON 工艺[J]．环境污染与防治，2003，25（3）：164-166 [4] 李振强，陈建中．废水脱氮新技术研究进展[J]．广州环境科学，2005，20（3）：16-19 [5] Van de Graaf A A，Bruijn P，Robertson L A，et al．Autotrophic growth of anaerobic ammonium-oxidationmicroorganism in a fluidized bed reactor[J]．Microbiology．，1997，143：2415-2421

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第三篇：大型城市污水处理厂除氮脱磷工艺之循环式活性污泥法

大型城市污水处理厂除氮脱磷工艺之循环式活性污泥法

(C-TECH)摘 要：循环式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge Technology，简称C-TECH工艺)是间隙式活性污泥法(SBR法)的一种变型。该工艺将可变容积活性污泥法过程和生物选择器原理进行有机的结合。在循环式活性污泥法(C-TECH)中, 每一操作循环包括进水-曝气阶段、沉淀阶段、撇水阶段和闲置阶段等几个过程。在操作循环的曝气阶段(同时进水)一步完成生物降解过程(包括降解有机物、硝化/反硝化、生物除磷等过程)；在非曝气阶段完成泥水分离功能。排水装置系移动式撇水堰，籍此可将每一循环操作中所处理的废水经沉淀阶段后排出系统。1 前言

随着污水处理除氮脱磷要求的不断提高，污水处理工艺及其运行日益复杂化，污水处理的投资及其运行费用也随之越来越高，因此如何在满足处理要求的前提下，简化工艺流程，减少工程投资和运行费用，是世界各国所面临的一个共同课题。下面简要介绍由Goronszy教授和奥地利SFC环境工程有限公司开发、推广应用的循环式活性污泥法工艺（简称C-TECH 工艺）。循环式活性污泥法工艺在其优异的除氮脱磷性能基础上，能大大地简化工艺流程，减少工程投资和运行费用，是目前国际上较为先进的一种城市污水除磷脱氮工艺。

循环式活性污泥法（Cyclic Activated Sludge Technology,简称C-TECH工艺）为一间隙式反应器，在此反应器中活性污泥法过程按曝气和非曝气阶段不断重复进行。该法将生物反应过程和泥水分离过程结合在一个池子中进行。C-TECH方法是一种“充水和排水”活性污泥法系统，废水按一定的周期和阶段得到处理，故C-TECH方法是SBR工艺的一种变型。C-TECH工艺在七十年代开始得到研究和应用，随着电子计算机应用和自动化控制的日益普及，间隙运行的C-TECH工艺由于其投资和运行费用低处理性能高超，尤其是其优异的脱氮除磷功能而越来越得到重视，该工艺已广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理。

本文将简要介绍循环式活性污泥法(C-TECH)的主要特性及其在大型城市污水处理厂除氮脱磷方面的应用。循环式活性污泥法工艺（C-TECH工艺）的基本组成及运行方式 2.1 C-TECH工艺的组

循环式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge Technology，简称C-TECH工艺)是间隙式活性污泥法(SBR法)的一种变型。该工艺将可变容积活性污泥法过程和生物选择器原理进行有机的结合。在循环式活性污泥法(C-TECH)中, 每一操作循环包括进水-曝气阶段、沉淀阶段、撇水阶段和闲置阶段等几个过程。在操作循环的曝气阶段(同时进水)一步完成生物降解过程(包括降解有机物、硝化/反硝化、生物除磷等过程)；在非曝气阶段完成泥水分离功能。排水装置系移动式撇水堰，籍此可将每一循环操作中所处理的废水经沉淀阶段后排出系统。图 1 表示单池或多池C-TECH系统的各个循环操作过程，包括进水曝气阶段、固液分离阶段和撇水阶段等步骤。当撇水结束后撇水阶段尚有多余的时间可供支配时，可设置进水-闲置阶段。从图1也可看出C-TECH系统中生物选择器和主反应区之间的相互联系。2.1.1生物选择器

在循环式活性污泥法工艺中设有生物选择器,在此选择器中,废水中的溶解性有机物质能通过酶反应机理而迅速去除。选择器可以恒定容积也可以可变容积运行。污泥回流液中所含有的硝酸盐可在此选择器中得以反硝化。选择器的最基本功能是防止产生污泥膨胀。2.1.2主曝气区

在循环式活性污泥法工艺的主曝气区进行曝气供氧，主要完成降解有机物和同时硝化/反硝化（simultaneous nitrification/denitrification）过程。循环式活性污泥法工艺操作循环过程

2.1.3污泥回流/排除剩余污泥系统

在池子的未端设有潜水泵，污泥通过此潜水泵不断地从主曝气区抽送至选择器中(污泥回流量约为进水流量的20 %左右)。所设置的剩余污泥泵在沉淀阶段结束后将工艺过程中产生的剩余污泥排出系统。剩余污泥的浓度一般为10 g/l 左右。2.1.4撇水装置

在池子的未端设有由电机驱动的可升降的撇水堰，以排出处理出水。撇水装置及其它操作过程如溶解氧和排泥等均实行中央自动控制。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。2.2工艺的运行方式和运行阶段

在循环式活性污泥法系统中，一般至少设二个池子，以使系统能处理连续的进水。为此，在第一个池子中进行沉淀和撇水时，在第二个池子中同时进行进水和曝气过程，反之亦然。为避免充入池子的进水通过短流影响处理水质量，在工艺执行沉淀、撇水过程时，一般需中断进水。在设有四个池子的系统中，通过合理地选择各个池子的循环过程，可以产生连续均匀的出水。

根据处理出水要求，系统可以多种不同的适合进水实际情况的循环过程进行运行。另外，为进行硝化和反硝化或除磷也可以选择不同的循环操作。

循环式活性污泥法系统简单地按曝气和非曝气阶段进行运行，系统通过时间开关加以控制，每一循环的出水量是变化的。

根据生产性装置的运行经验，在旱流流量条件下，循环式活性污泥法系统以4小时循环周期能达到最佳的处理效果(2小时曝气，2小时非曝气)。在负荷较低时，可以调整循环中各个阶段的时间分配以适应此时的水力和有机负荷。如实际负荷仅为设计负荷的50%，则在4小时循环周期中，可采用1小时曝气，3小时关闭曝气的方式运行。另外，还可考虑6小时和8小时循环周期。

每一循环具体可划分为下列阶段:(1)充水 / 曝气(2)沉淀(3)撇水

(4)闲置(随具体运行情况而定)运行阶段1：曝气阶段

在曝气阶段，池子同时进水，在进水负荷较低时可适当缩短曝气时间，也可采用6小时循环系统，其中1小时沉淀，1小时撇水, 这种根据进水负荷来调整运行状态所表现的灵活性是其他连续流系统所无法相比的。运行阶段2：沉淀阶段

在此阶段,系统停止曝气和进水，此时进水可直接转换到另一个池子。由于在沉淀阶段无水力干扰因素存在，因而可以在池子中形成有利于沉淀的条件。污泥絮体在池子中沉淀下来，并形成污泥层，污泥层不断下沉，在其上方形成上清液。在曝气阶段,池子中污泥呈均匀分布状态，曝气停止后，在池子中泥水混合液尚有部分残余混合能量，因此在沉淀阶段开始时，污泥颗粒利用这部分残余能量进行絮凝过程。在此混合能量消耗完后，污泥形成一边界层，并以成层沉淀的方式进行沉淀。在沉淀开始时，污泥沉速较慢，之后逐渐增加，在污泥进入池底压缩区时，沉速又逐渐减慢。

污泥的沉降速度主要取决于沉降开始时的污泥浓度，池子深度，池子表面积以及污泥的沉降性能。沉淀后污泥浓度可达10 g/l 左右。运行阶段3：撇水阶段

在撇水阶段移动撇水堰沿给定轨道以较高的速度降到水面，在与水面接触后，撇水装置的下降速度即转换到正常下降速度，当撇水装置下降到最低水位后，再返回到初始状态。撇水堰渠的前部设有挡板，可以避免将水面可能存在的浮渣(泥)随出水一起排出。运行阶段4：闲置阶段

在实际操作中，撇水所需的时间往往小于理论设计最大时间，故撇水完成后剩余的时间即可作为闲置阶段，此阶段可以进行充水(不曝气)或其它反应过程。在撇水器返回初始状态三分钟后，即开始作为闲置阶段。3 工艺基本原理 3.1生物选择器

与传统意义的SBR反应器不同，C-TECH工艺在进水阶段中不设单纯的充水过程或厌氧进水和缺氧进水混合过程。另外，C-TECH工艺不同于SBR法的一个重要特性在于在反应器的进水处设置一生物选择器。生物选择器是一容积较小的污水污泥接触区，在此接触区内，进入反应器的污水和从主反应区内回流的活性污泥相互混合接触。生物选择器的设置严格遵循活性污泥种群组成动力学的有关规律，创造合适的微生物生长条件并选择出絮凝性细菌。生物选择器的机理和作用在七十年代和八十年代分别由Chudoba和Wanner进行了深入的研究。大量研究结果表明，设计合理的生物选择器可有效地抑制丝状性细菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的稳定性。有废水需要处理的单位，也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

活性污泥的絮体负荷So/Xo(即基质浓度So和活性微生物浓度Xo的比值)对系统中活性污泥的种群组成有较大的影响，较高的污泥絮体负荷将有助于絮凝性细菌的生长和繁殖。传统SBR工艺中，为防止可能发生的污泥膨胀，往往在循环过程中，通过快速进水的方式使系统在某一时段内产生较高的污泥絮体负荷。因此传统SBR工艺中反应池的进水模式和方案对整个系统的运行有很大的影响。在C-TECH工艺中，由于在池子首部设置有生物选择器，使得活性污泥不断地在选择器中经历一高絮体负荷阶段，从而有利于系统中絮凝性细菌的生长。此外，在选择器中较高的污泥絮体负荷可以提高污泥活性，使其能快速地去除废水中的溶解性易降解基质。一般地,由于溶解性易降解基质较有利于丝状性细菌的生长，因此在选择器中迅速地去除这部分基质，可进一步有效地抑制丝状性细菌的生长和繁殖。由于C-TECH工艺的这些特性，可使整个系统的运行不取决于污水处理厂的进水情况，可以在任意进水速率并且池子在完全混合的条件下运行而不会发生污泥膨胀。3.2同步硝化反硝化和生物除磷

C-TECH工艺中的池子构造和操作方式可允许在一个循环中同时完成硝化和反硝化过程。C-TECH系统的一个重要特性是在工艺过程中不设缺氧混合阶段的条件下，高效地进行硝化和反硝化，从而达到深度去除氮的目的(见表3)。在C-TECH工艺中，硝化和反硝化在曝气阶段同时进行(co-currently or simultaneously)。运行时控制供氧强度以及曝气池中溶解氧浓度,使絮体的外周能保证有一个好氧环境进行硝化，由于溶解氧浓度得到控制，氧在污泥絮体内部的渗透传递作用受到限制，而较高的硝酸盐浓度(梯度)则能较好地渗透到絮体的内部，因此在絮体内部能有效地进行反硝化过程。另外，在曝气停止后的非曝气阶段中，沉淀污泥床中也存在有一定的反硝化作用。通过污泥回流，将部分硝酸盐氮带入设在池首的生物选择器中，因此在选择器中也有部分反硝化功能。

C-TECH系统中通过曝气和非曝气阶段使活性污泥不断地经过好氧和厌氧的循环，这些反应条件将有利于聚磷细菌在系统中的生长和累积。因此C-TECH系统具有生物除磷的功能。生物除磷的效果很大程度上取决于进水中所含有的易降解基质的含量。在C-TECH工艺的选择器中活性污泥通过快速酶去除机理吸附和吸收大量易降解的溶解性基质, 这些吸附和吸收的易降解基质可用于后续的生物除磷过程，对整个系统的生物除磷功能起着非常重要的作用。根据Goronszy 等人的研究，当微生物体内吸附和吸收大量易降解物质而且处在氧化还原电位为+100 mV至-150 mV 的交替变化的环境中时，系统可具有良好的生物除磷功能。图2及图3所示为典型C-TECH污水厂在进水曝气阶段氨氮浓度硝酸盐氮浓度以及溶解氧浓度的典型变化曲线。

3.3工艺控制方式

C-TECH工艺中的池子流态呈完全混合式,通过溶解氧探头测定池子中曝气阶段开始时和曝气阶段结束时的溶解氧变化情况，从而可在生产性装置上直接测得活性污泥的呼吸速率,所测得的污泥呼吸速率将直接作为调节曝气阶段曝气强度和排除剩余污泥量的控制参数。由于这种控制方式能使池子中的溶解氧浓度与工艺要求相一致，故能最大程度地减少曝气所需的能耗。C-TECH工艺除磷脱氮应用实例

自七十年代以来，对循环式活性污泥法的机理及其应用进行了大量的研究和开发工作，工艺技术和设备不断地得到完善，目前，循环式活性污泥法工艺在美国、澳大利亚、欧洲、亚洲等国的很多污水处理厂尤其在深度脱氮除磷方面得到大量应用。

迄今为止，操作循环为4小时的C-TECH系统已成功地应用于日处理从500人口当量(120m3/d)至400000人口当量(210000m3/d)规模的污水处理厂。

目前已经投入运行的最大的可变容积活性污泥法污水厂(采用C-TECH工艺)为澳大利亚的Quakers Hill污水处理厂，该厂拟进行分期建设，全部建成后，共有五组C-TECH池子。设计时采用模块布置方法，根据进水水量情况逐步建成。目前已有二组C-TECH池子投入运行，每组池子长度为131 m，宽度为76 m，池子表面积达9956m2。每组C-TECH池子的进水端设有生物选择器，位于池子中部污泥回流泵(靠池壁设置)将主反应区的活性污泥回流至生物选择器并与污水混合接触，选择器的平均水力停留时间为1.0小时(包括回流量)。选择器的运行可分为曝气和不曝气二种方式。处理出水通过5个同步运行的撇水装置排出系统，各个撇水器的撇水速率保持相等。每一操作循环为4小时，其中曝气时间为2小时。撇水速率为13毫米/分钟。每一组C-TECH池子的处理能力为100000人口当量。采用管式橡胶膜曝气装置进行曝气和混合。该厂已运行五年，其运行结果见表4。从该表可看出，C-TECH工艺具有非常高超的除磷脱氮效果。

澳大利亚Black Rock污水处理厂也是一个采用C-TECH工艺的污水处理厂,共设四个C-TECH池子, 每个池子长为120米, 宽为60米, 池子表面积为7200平方米,池子设计最大水深为5米.该厂最大日处理能力可达210000 m3/d.进水BOD5为370 mg/l, SS为360 mg/l,TKN为63 mg/l, TP为8.6 mg/l.安装在池子底部的圆盘式橡胶膜曝气系统提供曝气和混合。在C-TECH池子中也结合有生物选择器.每个池子设置八台同步运行可同时升降的长度各为10米的撇水装置.在设计该厂时进行了为期一年的中试试验。

联邦德国波茨坦(Potsdam)污水处理厂设计平均日处理量为21082 m3/d，最大设计小时流量为2490 m3/h。在旱流流量条件下循环周期为4小时，在雨天流量下为3小时。系统共设4个C-TECH单元，内置于2个圆形池子中，每个池子的直径为52m，最大设计水深为5.5m。由于该厂进水泵提升能力过大，对后续生物处理段造成很大的冲击，其进水氮的负荷波动高达4倍以上，见图4。尽管氮的负荷波动较大，但C-TECH系统高超的同时硝化反硝化效果仍能保证出水的氨氮和硝酸盐氮浓度维持在很低的出水浓度。进、出水氨氮浓度如图5和图6所示。出水硝酸盐氮浓度一般在5mg/L以下。

捷克Znojmo污水处理厂 设计平均日处理量为19000 m3/d，最大设计小时流量为1800 m3/h。在旱流流量条件下循环周期为4小时，在雨天流量下为2.4小时。系统共设4个C-TECH单元，每个池子的长为74m，宽为15.5m，最大设计水深为5.0m。该厂进水总氮浓度在50mg/L左右，通过C-TECH工艺中高超的同步硝化/反硝化过程，其出水总氮浓度维持在5mg/L左右，见图7。通过选择器对絮凝性细菌的的选择作用，系统的污泥沉降指数可降至50ml/g左右，见图8。C-TECH工艺与传统活性污泥法的比较

与传统活性污泥法比较，C-TECH工艺最重要的特征是不设独立的二沉池和刮泥系统(一般也不设初沉池)。在C-TECH方法中，活性污泥始终保持在一个池子中完成生物反应和泥水分离过程。因此无需设置如传统活性污泥法中将污泥从二沉池输送至曝气池的回流装置(回流比一般为100%)，也无需设置如前置反硝化系统中的内回流系统(内回流比可达300%左右)。C-TECH系统中为生物选择器而设置的回流系统其回流比一般仅为20%的日平均流量。因而C-TECH系统可节省大量的土建费用和运行费用(省掉二沉池、刮泥桥、回流污泥系统、用于硝化/反硝化的内回流系统、搅拌装置、曝气池和二沉池之间的各种管道连接等)。当由于进水水质和水量发生变化而影响污泥性质(如絮凝效果等)和处理效果时，可简单地调节变化C-TECH系统中进水和曝气循环过程，而使系统重新恢复正常运行。开发C-TECH工艺的主要目标是尽可能降低基建和运行费用，简化操作过程，提高系统的可靠性和运行的灵活性。7 C-TECH方法的主要优点

（1）工艺流程非常简单, 土建和设备投资低(无初沉池和二沉池以及规模较大的回流污泥泵站，无需搅拌装置)；

（2）能很好地缓冲进水水质水量的波动，运行灵活；

（3）在进行生物除磷脱氮操作时，整个工艺的运行得到良好的控制，处理出水水质尤其是除磷脱氮的效果显著优于传统活性污泥法；

（4）运行简单，无需进行大量的污泥回流和内回流；

（5）无污泥膨胀, 沉淀过程在静止环境中进行，无漂泥现象，故工艺过程稳定；（6）自动化程度高，人员费用省；

（7）采用组合式模块结构，布置紧凑，占地面积少，分期建设和扩建方便。