摘要：介绍了二段生物接触氧化法的构成、特点、运行情况、脱氮除磷效果及生物填料的选择，并进行了技术经济分析，最后总结了该工艺在城市污水处理厂中的应用情况。
关键词：城市污水 二段生物接触氧化 脱氮除磷
1 工艺概述
二段法(略称二段法)将传统的池分为二段：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.
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