摘要：本文详细地介绍了BIOLAK的工艺原理、工艺流程和工艺特点，并以山东招远污水处理厂为例，探讨了BIOLAK工艺在城市污水处理中的应用，最后分析了该工艺在设计和运行中存在的问题，提出解决方案和BIOLAK工艺的适用范围。

关键词：城市污水 BIOLAK工艺 实际应用 适用范围

1 概论

当前城市建设和发展中存在的突出问题是水体污染严重，水资源紧缺。污染型的缺水现状，制约着城镇规模建设与工农业发展。据统计，目前我国532条河流已有82%受到不同程度的污染，流经全国42个大城市的44条河流，已有93%受到污染，其中污染较重的占79%。全国的668多座城市中，仅有123个城市有307座不同处理等级的城市污水处理厂，其中城市污水二级处理率10%左右。全国日排污水量1.56亿立方米，其中达到国家一级排放标准的处理率不20％。全国2200座县城与21700个建制镇的生活污水及类似水质的污水处理率近于10％。据估计，我国每年因水污染所造成的经济损失已达4000亿元^[1]。日益严重的水环境污染，不仅影响到工农业的继续发展，而且影响到人们的身体健康及生存环境。可见，城市污水处理问题已刻不容缓，急待解决。

城市污水处理厂是城市建设的主要组成部分，是用来处理城市污水不可缺少的市政设施。目前城市污水处理主要采取好氧生物法技术，由于这些处理工艺技术及其设备普遍存在投资高、处理成本高、管理要求高、产泥量多的问题，巨额工程投资使我国污水处理事业步履维艰，导致污水厂“建得起，用不起”。因此国家迫切需要经济适用的“三低一少”（投资低、运行费低、管理要求低、废泥量少）的城镇污水处理新技术^[2]。

本文所介绍的BIOLAK工艺就是一种高效低耗技术。BIOLAK系统是一种多级的常常还是多渠道的废水处理系统。它是德国VNO冯．诺顿西工程技术有限公司公司从七十年代起借助6项研究项目吸取了氧化塘工艺的低成本和活性污泥工艺的高效率，由氧化塘工艺逐渐系统发展起来的，它采用低负荷活性泥工艺，通过创造各类特种微生物的良好生长环境使其高效地降解有机物（COD、BOD），并通过波浪式氧化工艺对氮和磷进行高效去除。具有占地紧凑，工艺稳定，投资低廉，维护简单，运行费用低等特点^[3]。

工业用BIOLAK废水处理系统大方合理的设计及多极处理的方式，使BIOLAK系统能解决最疑难的废水处理问题。虽然城乡废水较易处理，但有可能出现水力学问题，尤其是在雨水高峰期。城乡用BIOLAK废水处理系统采用其漂浮在水面的分流装置及其水力学缓冲，有效地解决了此问题。通过整体缓冲系统避免或减轻了雨水滞留的总是，因此由于雨水及工业排水造成的水力学冲击能得到有效地缓冲。

2 BIOLAK废水处理工艺

2.1 工艺简介

BIOLAK工艺的雏形产生于20世纪70年代。1977年，德国纽伦堡的St．Wolfang市政污水处理厂首次尝试在土池中使用BIOLAK-Friox(悬浮式曝气器)，并取得了成功。1984年，德国夏萨克森州的Algormissen污水处理厂又发展了结合硝化和反硝化过程的新型BIOLAK系统(BIOLAK-R工艺)。到了1991年该技术被进一步完善，即在构筑物中考虑了除磷区，称之为BIOLAK-L工艺。至此，BIOLAK工艺发展成为结构紧凑、处理效果良好并可以实现除磷脱氮的综合活性污泥处理工艺^[4]。

BIOLAK工艺基于多级A/O理论和非稳态理论，在同一构筑物中设置了多个A/O段，使污水能够经过多次的缺氧与好氧过程，强化了污泥的活性并兼有脱氮效果。通常情况下，BIOLAK系统由可选设除磷区的曝气池、沉淀池、包含二次曝气区的稳定池等三部分组成(三部分可以合建，曝气池和稳定池可采用土池防渗结构)。

2.2 工艺原理^[5]

BIOLAK采用地下曝气结构(地盆式)，这种结构可以获得坚固和完全密封的反应池。为防止污水的渗漏，池体采用世界上先进的防渗膜(HDPE)。采用高效率的底部微孔曝气头，移动式曝气链，进一步提高氧气的传送效率。BIOLAK处理系统的原理图见1。

BIOLAK处理系统主要分5级。第1级采用转速可调的组合筛选装置，把粗物及沙粒从废水中分离出来，浓缩处理。第2级通过移动性通气处理使污泥处于活动状态，且含氧量稳定。并在一个容量大小可变的反应区内进行生物性净化处理以清除磷。第3级废水的再次处理，时还进行沉淀处理，即所谓的保险级。第4级树根区及砂砾构成的过滤层。第5级再进一步的处理以达到最高的净化度。

图1 BIOLAK污水处理流程

S—细筛；P—压制：FO—溢流浮子；SP—泥饼；J—悬浮气浮键；
RS—回流污泥；ES—剩余污泥；SW—过量水；D—输送器；SD—污泥干燥

为了加强生物去磷作用，在第2级前加入了生物去磷区。这样即使要求的净化度低于1mg磷/L，也只需要在1a中短时间内加入凝聚物。一般情况下，如果要求的净化度低于1mg磷/L，需要采用凝聚剂。在第2级中通气链的轮换作用及BIOLAK池特有的水力学特性相结合，能产生至少20次氮的硝化及脱氮反应。通过这种反复过程，达到了最好的除氮效果。

2.2.1 曝气系统^[6]

BIOLAK曝气系统的结构如下图2所示，曝气头悬挂在浮链上，停留在水深4－5 m处，气泡在其表面逸出时，直径约为50μm。如此微小的气泡意味着氧气接触面积的增大和氧气传送效率的提高。

BIOLAK工艺采用的浮动曝气、移动性通气链是BIOLAK通气系统的核心部分，它能有效地作用于大池的各个部位，并且供氧费用低。浮动式曝气链使所产生的气泡在水中的停留时间(11s)是传统固定曝气方式在水中停留时间的3倍。其曝气链的运动过程见下图3所示。

2.2.2 悬浮溢流系统^[6]

在废水的处理过程中，存在水力波动的问题特别是出现在降雨高峰区，BIOLAK废水处理工艺通过水力缓冲和悬浮及溢流系统有效的解决了这一问题。悬浮溢流采用可浮动的溢流浮子，能使水力缓冲体积达到总体积的10%，悬浮溢流系统见下图4所示。

图4 悬浮溢流系统

2.3 工艺参数^[4]

根据德国ATV标准并结合国内已建Biolak污水处理厂运行情况确定的工艺参数值如表1所示。

表1 常见工艺参数的取值

项 目	取 值
污泥负荷率[kgBOD/（kgMLSS·d）]	0.05－0.2
DMS（mg/L）	2000－4000
污泥容积指数(mg/L)	50－80
污泥回流比（％）	50－150
回流污泥浓度(mg/L)	8000－12000
注：　DMS为曝气池进水与回流污泥之混合液的悬浮物平均浓度。

3 BIOLAK工艺流程

3.1 BIOLAK工艺流程^[6]

污水在首先经过预处理和一级处理去除大的漂浮物后，出水先进入混合池，由推进器将进水和污泥进行混合，然后自流入BIOLAK生化池，利用曝气充氧进行好氧处理，处理后的污水，经沉淀池沉淀后达标排放。BIOLAK反应池产生的剩余污泥用污泥泵送入污泥浓缩池，污泥浓缩池产生的上清液自流入BIOLAK反应池的混合区。BIOLAK反应池需要的氧气由风机供给，预处理设施产生的机械杂物外运填埋处置，产生的剩余污泥外运用作农肥。

BIOLAK工艺流程图如下所示：

3.2 工艺流程说明

(1)污水的预处理^[7]

来自城市排水截流干管的污水首先进入经过粗格栅去除大的漂浮物，然后自流入集水池。污水经立式污水泵提升至细格栅，细格栅的作用是拦截污水中较大的飘浮物和颗粒粗杂质等，细格栅可把杂物及砂粒从废水中分离出来，同时可除掉一部分有机负荷。

(2)混合池

经过预处理后，污水与回流污泥一起进入曝气池前端的混合池，在搅拌的作用下充分混合后，再进入曝气区。在混合区里，借助于搅拌作用，进水与回流污泥进行充分混合。除了起混合作用外，污水在混合区的缺氧环境下，可能发生部分水解酸化反应，提高废水的可生化性，减轻后续曝气区的负担，从而减轻动力消耗和曝气区的体积。混合区与好氧处理区的延时曝气相配合，对污水的脱氮脱磷可起到一定的作用。

(3)曝气池

在曝气池中，微生物群体聚居在呈悬浮状的活性污泥上，与进入曝气池的污水广泛接触。鼓风机通过在曝气池底浮动的空气扩散装置，以微小气泡的形式向池中提供空气。在曝气装置的搅动作用下，污水与活性污泥更好地混合，微生物将污水中的有机物降解。

(4)沉淀池

经过生物处理后，污水进入沉淀池，使混合液澄清、浓缩、固液分离。沉淀池中的上清液经溢流堰流出，达标后排放。沉淀下来的污泥大部分由污泥泵输送回到曝气池，极少量的剩余污泥排入污泥池浓缩、贮存、待运。

(5)污泥处理

BIOLAK工艺的污泥产率很低。由于微生物在曝气池中长期处于内源呼吸期，只产生少量容易脱水的、无臭且较为稳定的污泥，不需要再进行厌氧消化处理。由于污泥量很少，从经济上考虑可不采用污泥机械脱水系统。污水处理厂周围就是农田，莱山区水资源又相对缺乏，含水量很高的污泥可直接作为农业肥料，不需再浇水稀释。

剩余污泥泵将少量的剩余污泥排入污泥池。污泥在池中沉淀、浓缩后，上清液排回至曝气池。浓缩的污泥贮存一定时间后，用罐车运出作为肥料。

4 BIOLAK工艺特点

BIOLAK工艺是一种具有除磷脱氮功能的多级活性污泥污水处理系统。它是由最初采用天然土池作反应池而发展起来的污水处理系统。自1972年以来，经多年研究形成了采用土池结构、利用浮在水面的移动式曝气链、底部挂有微孔曝气头的一种具有一定特色的活性污泥处理系统。

由于采用土池而大大减少了建设投资，采用曝气链曝气系统进一步强化了氧的转移效率，并减少运行费用，大大提高了处理效果。工艺设计简捷，不需复杂的管理，在适宜的条件下具有较大的经济和社会效益。它具有一下8个特点，现在分别叙述如下。

4.1 低负荷活性污泥工艺^[8,9]

与废水中的污染水平比较，BIOLAK系统里利用了大量的微生物即活性污泥来净化污水。BIOLAK工艺污泥回流量大，污泥浓度较高，生物量大，相对曝气时间较长，所以污泥负荷较低。由于微生物把污染物作为养料来吸收， 废水中的污染物被相对极大量的微生物吸收（分解）殆尽，所以出水非常干净。一般的污水处理厂(污泥负荷高的工艺)，微生物仅分解最有营养的部分，相对来讲净化效率较低。污水的生物处理采用延时曝气工艺有以下优点同氧化沟工艺。具有可不设初沉池；耐进水负荷冲击能力强；剩余污泥量小，不需消化处理和污泥矿化程度高，无嗅味以及由于泥龄长，有利于硝化菌的繁殖，可起到一定的脱氮作用。龙田污水厂BOD₅污泥负荷率为0.057 kgBOD/(kgMLSS·d)，污泥浓度为4000 mg/L，污泥龄为29 d，所以剩余污泥量很少。

4.2 曝气池采用土池结构^[8]

根据国家环保局1992年《工业废水处理设施的调查与研究》，我国工业废水处理设施资金的54%用于土建工程设施，而只有36%用于设备，造成这种投资分配格局的主要原因是工艺池大都采用价格昂贵的钢筋混凝土池。而龙田污水厂土建工程造价500万元，仅占总投资的20%。

大的钢筋混凝土池不仅价格昂贵，而且施工难度大。但对于许多种曝气工艺来讲，都不考虑采用土池，因为土池会造成地下水的侵蚀，同时也由于在土池基础上安装曝气头是十分困难的。为了减少投资，BIOLAK技术在研究土池结构的曝气池上做了大量工作，首先是使用HDPE防渗膜隔绝污水和地下水，其次是悬挂在浮管上的微孔曝气头避免了在池底池壁穿孔安装。

这种敷设HDPE防渗膜的土池不仅易于开挖、投资低廉，而且完全能满足污水处理池功能上的要求，并能因地制宜，极好地适应现场的地形，在某些特殊的地质条件下，如地震多发地区、土质疏松地区，其优点得到更充分的体现。敷设HDPE防渗膜的土池使用寿命远远超过钢筋混凝土池。

4.3 高效的曝气系统^[9]

BIOLAK曝气装置为微孔曝气形式，改变了传统曝气系统的固定模式，曝气器由浮管牵引，悬挂在池中，曝气器与布气管间用软管连接。通气时，曝气器由于受力不均在水中产生运动。当曝气器偏离浮管垂直轴时，气泡浮至水面并在浮管一侧爆裂，从而对浮管产生反向推动力使浮管运动，浮管又反过来带动曝气器运动，在曝气的情况下运动连续不断。它们象波浪一样地变化，在反应池中形成耗氧区和厌氧区，随着耗氧的硝化反应和厌氧的反硝化反应的阶段变化，污水中的氮可以被去除得非常彻底。由于氧气可以直接从反硝化反应中得到一部分，因此，需要的空气很少；同时在一般情况下，即使氧的浓度很低时系统也能运行，同传统的方法相比，这样工艺的氧化效果好得多。更重要的是它利用分段曝气，可以节省能耗，同时混合好，当负荷变化时，其优点特别明显。通过这样的波浪式曝气，可以减少池中生物性磷。很多百乐克污水处理厂的磷的去除率都可达到80－90％。与传统曝气装置相比，BIOLAK曝气系统有以下优点：

(1)传统曝气器顶部至水面的区域，始终处于过饱和状态，而其它水域则处于不饱和状态，氧的利用率低。BIOLAK曝气装置在水中的运动使池中不存在氧的过饱和区域，氧的利用率提高。

(2)BIOLAK曝气器产生的微气泡在水中的运行距离长，停留时间长，使氧的利用率明显提高，相应的能耗得以降低。固定式曝气器产生的气泡在水中的停留时间为5-6秒，而BIOLAK曝气装置产生的气泡可在水中停留11秒以上。

(3)BIOLAK曝气器的空隙率为80%，表面不容易堵塞。

(4)传动的固定式曝气器固定在池底，可能造成池底局部侵蚀，曝气池通常采用混凝土结构，而BIOLAK曝气器安装在浮动的悬链上，每条链在池中一定的区域内运动，不会对池子的某一部分造成局部侵蚀，曝气池可采用土池，大大减小了基建投资。

(5)固定式曝气器的检修或更换需停止曝气并排空水池，不但费时费力，还要重新培养活性污泥。而BIOLAK系统可在不停气放水的情况下，直接将曝气链提出水面维修，既方便又经济。同时，因为气泡向上运动的过程中，不断受到水流流动，浮链摆动等扰动，因此气泡并不是垂直向上的运动，而是斜向运动，这样延长了在水中的停留时间，同时也提高氧气传递效率。运行表明：BIOLAK悬挂链的氧气传递率，远远高于一般的曝气工艺以及固定在底部的微孔曝气工艺。

BIOLAK曝气头悬挂在浮动链上，浮动链被松弛地固定在曝气池两侧，每条浮链可在池中的一定区域蛇形运动(见上图2)。在曝气链的运动过程中，自身的自然摆动就可以达到很好的混合效果，节省了混合所需的能耗。

采用BIOLAK系统的曝气池中混合作用所需的能耗仅为1.5 W/m³，而一般的传统曝气法中混合作用的能耗为10－15 W/m³。由于BIOLAK曝气头(BIOLAK-Friox)特殊的结构，即使在很复杂的环境里曝气头也不至于阻塞，这意味着曝气装置可运行几年不维修，所需维护费用很少。曝气系统与配套的高效鼓风机保证了很高的氧气传递效率，供氧能力为2.5 kgO₂/(kWh)，而传统的污水处理厂该值为1 kgO₂。鼓风机就设在池边，减少了鼓风机房和空气输送管道的费用。

4.4 简单而有效的污泥处理

BIOLAK工艺的另一特点是大量地回流活性污泥，剩余污泥的数量很少，所含有机物已被很好地分解、矿化，其剩余污泥比传统工艺少许多。在恒定的负荷条件下，BIOLAK工艺的污泥在曝气池中的停留时间是传统工艺的几倍。

由于污泥池中的污泥是完全稳定的，它不会再腐烂，即使长期存放也不会产生气味，这就是污泥没有臭味的原因。这也是它同传统工艺相比污泥更容易处理的原因。而且污泥池完全可以做成土池结构，节省了土建费用。

4.5 简单易行的维修^[9]

BIOLAK系统没有水下固定部件，维修时不用排干池中的水，而用小船到维修地点将曝气链下的曝气头提起即可。实践表明，曝气头运行几年也不用任何维修，这主要是因为曝气管是由很细的纤维(直径约0.003mm)做成，并用聚合物充填，以达到防水和防脏物的目的。同时，曝气头有大约80% 的自由空隙和20% 的表面，和传统曝气头刚好相反。因此，微生物可生长的面积很小，并很容易被去除。当曝气头必须维修时，也不影响整个污水处理场的运行。

该工艺的移动部件和易老化部件都很少。在选择设备和材料时，都采用了可靠耐用的材料。该工艺无需太多的自动化。它既不需要任何易损的探测器，也不需要任何复杂的控制系统，而操作这些控制系统还需要专门的技术和昂贵的配件。

4.6 二次曝气和安全池

为了保证负荷变化时出水质量，BIOLAK工艺利用一个相对独立的池来进行二次曝气，以保证出水清洁，保证水中有足够的溶解氧。

4.7 二沉池

曝气池中产生的污泥在二沉池中被分离，并重新回到曝气池参与污水净化。有的BIOLAK工艺的二沉池和曝气池合并到一起，进一步节省了土建费用和占地面积。二沉池沉淀污泥由漂浮式刮泥机、吸泥机排入污泥槽回流。

4.8土地的利用^[9]

尽管BIOLAK系统需要的曝气池体积比所谓密集型的大，但所需的总面积并不大，有时甚至更小，这主要有以下原因：

（1）不需初沉池；

（2）二沉池可以和曝气池合建在一起；

（3）池的设计和布置的自由度大，对地形的适应性强。

5 BIOLAK在城市污水处理中的应用

BIOLAK系统可广泛适用于城市污水和工业废水的处理。到目前为止全世界已有600多座BIOLAK污水处理厂在稳定运行，由初期几百人口使用的小型系统发展到今天90万人口使用的大型系统，日处理水量从数千吨到数十万吨不等。其中一半是城市污水处理系统在城市污水处理方面。

BIOLAK技术已在我国市政污水处理上成功应用。BIOLAK系统已广泛应用于造纸、纺织、石化、化工、制药、食品等行业。如在造纸\柠檬酸混合废水^[7]、漂白蔗渣浆污水^[10]、制浆造纸废水^[11]和蔗渣浆废水^[12]中都有应用。它正以其独特的工艺特点越来越受到造纸废水处理界的关注。该技术先后在武汉层鸣纸业有限公司、山东晨鸣纸业有限公司、山东潍坊纸业、山东齐河纸业等的中段废水处理工程中已得到成功应用。

5.1 BIOLAK在国内城市污水处理中的应用

在我国，第一个应用BIOLAK工艺的是山东招远城镇污水处理厂，龙田污水处理厂是第二例。以山东招远城镇污水处理厂为例探讨一下BIOLAK在国内城市污水处理中的应用^[4]。

5.1.1 工艺流程

山东招远城镇污水处理厂，1998年开始建设，1999年10月正式运行，处理规模为2×10⁴m³/d，原水包括市政污水和部分工业废水。工艺流程图见下图6。整个系统仅设一组构筑物：污水在厂内先经粗格栅去除大的漂浮物后自流入集水井，再用泵提升至转鼓式格栅，然后依次流经除磷段(由推进器将进水和污泥混合)、曝气段和澄清段，最后进入二次曝气段和稳定段进行曝气充氧稳定。曝气池和稳定池采用土池防渗结构，停留时间约为20 h。污泥处理采用污泥贮池加带式脱水机的方式。

5.1.2 方案比较

从技术方面分析，与常规活性污泥法比较，BIOLAK工艺、氧化沟工艺和AB工艺各有特点，都具有耐冲击负荷能力强、处理稳定性高和处理效果好的优点。但在技术、经济等方面存在一定的差别，其主要方面比较如下。

（1）与氧化沟工艺的比较

氧化沟工艺和BIOLAK工艺都采用延时曝气法，同样具备延时曝气法的优点。而延时曝气法的主要缺点：曝气时间长使动力消耗大以及曝气池容积大，占地面积大，氧化沟工艺却很难避免。

1氧化沟工艺需采用20台转刷，每台功率45 kW，曝气转刷总功率为900 kW，加上螺旋桨水下搅拌器，仅氧化沟设备的装机容量就达949.6kW。相比之下，由于BIOLAK曝气装置的动力效率和氧的利用率较高(在5米水深时为28.8%)，采用4台风机，每台130 kW，共520 kW，能耗明显降低。

2氧化沟为环形沟渠状，需全部采用钢筋混凝土结构，虽然一体式氧化沟系统不需建二次沉淀池，但氧化沟的土建投资就达650万元。BIOLAK工艺的曝气池采用土池，内砌毛石，加上混凝土结构的沉淀池，土建投资共为250万元。

（2）与AB工艺的比较

1AB工艺中A段正常运行的必要条件是进水中必须有足够的己经适应该污水的微生物，A段去除率的高低与进水微生物量直接相关。如果城市污水中工业废水比重较大，污水中微生物浓度很低，A段曝气池得不到外源微生物的连续补充，生物絮凝吸附作用很弱，就会导致A段去除率与初沉池相近，这类污水不宜采用AB工艺。 我国很多中小城市的排水现状，由于大量的工业废水未经处理直接排入，以及没有完善的管网系统，使城市污水的成分比较复杂，这就影响了AB工艺的处理效果。

2由于AB法工艺比传统的活性污泥法多了一个处理阶段，需要增加吸附池、中间沉淀池和污泥回流系统等，使土建、设备的投资以及能耗费用大为增加。AB工艺的处理构筑物土建费用645万元，处理设备的装机容量为702 kW。而BIOLAK工艺的处理构筑物土建投资为284 万元，处理设备装机容量616 kW。

（3）三种方案的比较

从上面的分析可以看出，与氧化沟工艺和AB工艺相比，BIOLAK污水处理工艺在工程总投资、日常运行能耗和设备维护检修方面都具有明显的优势。

根据几方面的综合分析考虑：

(1)保证污水处理工程能够稳定、可靠地运行；

(2)保证处理后废水达标排放；

(3)有利于今后污水的深度处理和回用；

(4)尽可能地使构筑物和主要设备结构简单、维修方便；

(5)最大限度地节省土地、基建投资和日常运行费用。

我们推荐采用BIOLAK污水处理工艺，曝气装置采用德国VNO公司的专利产品。其处理效果如下表2所示。

表2 招远污水处理厂的处理效果^[4] mg/L

5.2 在国外的应用^[4]

美国Franklin污水处理厂，1989年10月投入运行，处理量为1.5×10⁴ｍ³/d，构筑物分为平行的两组，每组包括曝气池、沉淀池、稳定池等三部分，曝气池和稳定池采用土池防渗结构。曝气池的停留时间为48h，设17×2条曝气链，污泥经贮池干化后外运。自投入使用以来运转正常，处理效果良好(见表3)。

表3 1996年2月的运行数据 mg/L

6 存在的问题与改进措施

百乐卡工艺是一种具有除磷脱氮功能的多级活性污泥污水处理系统。它是由最初采用天然土池作反应池而发展起来的污水处理系统。经多年研究形成了采用土池结构、利用浮在水面的移动式曝气链、底部挂有微孔曝气头的一种具有一定特色的活性污泥处理系统。由于采用土池而大大减少了建设投资，采用曝气链曝气系统进一步强化了氧的砖移效率，并减少运行费用，大大提高了处理效果。工艺设计简捷，不需复杂的管理，在适宜的条件下具有较大的经济和社会效益。但是在实际应用中还是存在不少的问题。

6.1工艺设计中应注意的问题^[4]

6.1.1 污泥负荷与停留时间

BIOLAK工艺在国外(尤其是在美国)的应用中污泥负荷极低，曝气池的停留时间一般都在20h以上，有的甚至达到6d以上(称为流通池)。污泥负荷过低，必然导致占地面积增大，过高则处理效果不佳。在国内污泥负荷的取值可以参照延时曝气法确定，这样就可使停留时间控制在20h以内。

6.1.2 结构设计

BIOLAK系统造价较低的主要原因在于悬浮式曝气器(BIOLAK-Friox)的使用，移动的曝气方式使得曝气池中不会发生明显的气体侵蚀现象，这样整个曝气池便可以采用土池防渗结构建造，从而大大节省了土建投资。防渗层根据地质条件的不同采用了不同规格的HDPE膜片(在垃圾填埋场被广泛使用)，但是这样的结构有两点不足：一是与混凝土或管道接口处的处理比较麻烦，且不均匀沉降和由温度变化引起的伸缩都有可能造成膜片撕裂；二是在地下水位比较高的情况下，当放空检修时地下水会把防渗层不均匀顶起，将影响构筑物的继续正常使用。根据近几年的经验，对于中、小型污水处理厂而言，采用土池加HDPE的结构是可靠的，大型污水处理厂采用混凝土结构则更为安全合理。

6.1.3 沉淀池池型

BIOLAK系统虽然停留时间相对较长，但是占地面积相对于其他工艺并不多，这主要是因为它对构筑物平面形状的要求不严格，而且采用了数池合建的方式(沉淀池两侧池壁与曝气池、稳定池共用)。应该说这样的布置十分简洁，建造也十分方便，对于小型市政污水处理厂尤其适用。由于沉淀池为长边进水、长边出水，容易造成有效水流距离不足，致使出水中悬浮物含量升高。因此，在设计中也可采用其他形式的沉淀池，具体情况视进水水质情况和对出水指标的要求而定。

6.1.4 稳定池

欧盟国家污水处理厂的出水指标包含对溶解氧浓度的要求，因此需设置稳定池。而在中国，加设稳定池的作用主要在于弥补沉淀效果的不足。稳定池一般分为曝气段和沉淀段，其主要作用在于调节水中的溶解氧含量和进一步沉淀。一般来说，要求出水水质达到GB8978—96一级标准的污水处理厂应设稳定池，而出水水质需达到二级标准的污水处理厂可不设稳定池。

6.1.5 污泥处理系统

BIOLAK工艺属于延时曝气工艺范畴，污泥龄较长，因此剩余污泥量较少且稳定(在欧洲很多小型污水处理厂仅设污泥贮池而不设污泥脱水机房)。污泥贮池的容积一般按照30－45 d剩余污泥量考虑。但是污泥贮池容积较大，占地大且污染环境。对于有除磷要求的污水处理厂污泥，长时间停留还会造成磷的释放，影响除磷效果。因此，大、中型或有除磷要求的污水处理厂单纯采用污泥贮池进行污泥干化处理显然是不合适的，可以采用小型污泥贮池加机械脱水或沿用传统的浓缩池加机械脱水的处理方式。应当说明的是，由于小城镇污水处理厂距离农村比较近，采用贮池干化后的污泥经消毒和检测后可直接农用，简单、经济，值得大力推广。

6.2 工艺运行中活性污泥膨胀的问题

活性污泥法治理废水，具有处理出水水质好，工艺比较稳妥可靠的优点。但污泥膨胀问题是在运行管理中一直困扰人们的难题之一。目前，虽然对污泥膨胀的成因及其控制措施已有较多的研究，但由于引起污泥膨胀的原因是多方面的，而这些因素又是相互影响、相互联系、相互制约的，所以至今仍未彻底解决此问题。同样，BIOLAK污水处理系统也存在污泥膨胀现象。

BIOLAK处理系统发生污泥膨胀。其现象是有较多细碎污泥絮体的高粘性泡沫弥漫于池面，整个曝气阶段都没有衰减，污泥沉降性能变差，SVI（污泥体积指数）高达400 mL/g以上，二沉池有细小污泥不断外漂，出水浑浊，水质变差。在显微镜下观察，污泥解絮，细碎的污泥絮体散落各处，有较多的草履虫和豆形虫等原生动物散落其中。

资料表明，当进水pH值在6.0－8.0；曝气池的DO值在2.0 mg/L以上；进水COD浓度在800－1200 ｍg/L，亦不可能造成负荷冲击。镜检没有发现丝状菌，污泥内部也没有缺氧迹象，即解体的污泥絮体呈黄褐色（中心无缺氧变黑的区域），轮虫和钟虫等后生动物活跃，说明溶解氧的传递和渗透性良好，不存在微观状态中的缺氧。

上述因素不是引起污泥膨胀的主要原因，这种没有大量的丝状菌存在的活性污泥的膨胀称为非丝状菌污泥膨胀。这种膨胀是由于在活性污泥菌体外积蓄高粘性多糖类物质而形成的。对高粘性膨胀的研究，在一些专业书籍中只是作了简单的讨论，未能得到更多的启示。该污水处理系统是如何发生高粘性膨胀呢？蔗渣浆废水中，磷的平均含量为1.50mg/L，氨氮含量未检出。若进水BOD₅波动范围较大，则可按照生化系数COD_cr近似计算BIOLAK。投加氮、磷的比例是BOD：N：P=100：5：1。在连续进水，连续投加氮、磷的过程中，由于无法及时掌握BOD₅的波动数值，是造成整个生化系统缺乏氮、磷状态下运行的原因之一。所使用化肥含氮、磷量的准确含量及其溶解性能，是造成高粘度膨胀的原因之二。另外，在夏季的7月，气温很高，进水温度达到了35－41℃。据有关经验介绍，在高温情况下，也可能发生非丝状菌污泥膨胀。这是因为，废水中含糖类碳水化合物较多时，微生物在代谢过程中来不及将有机物完全氧化消耗，而以多糖类高粘性物质贮存起来，并形成菌体外高粘性物质覆盖和积累，从而导致了污泥的高粘性膨胀。而蔗渣浆废水中含纤维素、糖类较多，易造成高粘性膨胀，进水温度高是原因之三。

根据以上分析，我们可以采取以下措施来预防产生污泥膨胀：

首先为保证出水效果，通过投加絮凝剂来提高污泥的压密性以改善污泥沉降性能。调整混合液中营养物质平衡，即保证BOD：N：P=100：5：1的要求，通过测定出水的氮、磷含量（控制在1.0－2.0 mg/L），确保水中的营养盐充足。利用喷水枪喷洒清水到曝气池进行消泡降温。加大回流污泥量，通过这一措施，高粘性膨胀的致因物质，即多糖类物质降低了，高粘性膨胀得到抑制。同时根据对每日的SV（污泥沉降比）测定来确定剩余污泥排放量，以使曝气池内污泥浓度保持相对稳定。

7 结论

7.1 总结

从BIOLAK废水处理工艺的特点可以看出，该工艺在对城市污水和工业废水的处理上有以下优势：

(1) 即使对于小型工厂也有高的处理水平；

(2) 由于是多级系统使得处理效果更为可靠；

(3) 它良好的缓冲能力可以较好的适应水力及污染物的波动；

(4) 一体化的建造设计可降低其经济投入和减少占地面积；

(5) 地池的可变容积能适应水力负荷的波动；

(6) 同时它的地盆式建造使整个流程不高于地面，与周围环境和谐统一。

7.2 建议

根据BIOLAK工艺的特点，建议单组构筑物处理量<2×10⁴m³/d的污水处理厂采用该工艺的不同组合形式和土池防渗结构；单组构筑物处理量在(2-5)×10⁴ m³/d的污水处理厂可采用经过改良的BIOLAK工艺(如沉淀池采用分建辐流形式，污泥采用浓缩池加机械脱水方式等)，结构则可根据当地地质条件选用土池防渗结构或钢筋混凝土结构；单组构筑物处理量>5×10⁴ m³/d的污水处理厂不宜采用BIOLAK工艺，但可以选用悬浮式曝气器作为传统微孔曝气器的替代产品。

7.3 个人感想

写了这么多了，就在最后谈谈自己的一点感想吧。我个人觉得，BIOLAK工艺是基于土建投资少、占地面积大、自动化程度高等条件的处理工艺。诚然，BIOLAK是一项技术先进、工艺成熟、设备新颖而且技术经济性较佳的污水处理技术，尤其适合于中小城镇污水及造纸等工业废水的集中处理，为当前我国城镇污水处理工艺的筛选提供了一种新的选择。但是，国外先进的技术如果一味地照搬照套，不顾我国的基本国情，往往并不能发挥其最佳的技术经济效益。例如网上有关资料表明，招远污水处理厂采用BIOLAK工艺，在运行中发现了不少问题，究其根本原因，并非BIOLAK存在明显的技术缺陷，而是在于我国的国情与国外存在一定的差异，比如：我国绝大多数的城镇污水排放仍采用雨污合流形式，污水中泥砂量较大；工业废水在总污水量中所占的比重较大，污水性质复杂；我国对排放出水的溶解氧没有硬性的规定等等，这些因素对BIOLAK的运行和效果或多或少造成了一些不良影响。另外，防渗采用HDPE，池子的整体性差，抗震不好；地下水水位高于池底时无法抗浮，不能用BIOLAK；当地的地质条件，BIOLAK的坝体最好使用粘土，沙土不适合；BIOLAK专利设备很贵，投资未必少。如果能结合我国基本国情、结合工程实际情况，因地制宜，实事求是地对BIOLAK技术进行消化吸收，取长补短，加以改进完善，并实现关键设备的国产化，那么，必将使其技术经济优势得以充分发挥，其应用和推广的前景将更加广阔。

参考文献

[1] 文一波．发展适合中国国情的城市污水处理技术．环境保护，1999.5 21-23

[2] 邓荣森，楼少华等．对当前我国中小城镇污水处理若干问题的思考．中国环保产业，2003.11

[3] 胡兴军，安岗．废水处理技术亮点突现．化工文摘2004年1期

[4] 王涛．BIOLAK工艺及其在设计中应注意的问题．中国给水排水，2003，19(10)：79-80．

[5] 沈耀良．废水生物处理新技术理论与应用．.北京：中国环境科学出版社，1999．

[6] 宁平，王学谦．BIOLAK除磷除氮多级废水处理系统．环境工程．2000年10月第18卷第5期

[7] 亓化亮，杨圣华等．BIOLAK工艺处理造纸/柠檬酸混合废水．中国给水排水2004．VOL.20．NO．8

[8] 杨淑琴，孟恒，穆瑞林．德国BIOLAKE污水处理技术的特点．黑龙江环境通报．第25卷第3期2001年7月

[9] 曹向东，穆瑞林，胡国光等．德国百乐卡(BIOLAK)工艺的设计和运行．给水排水，2000，26(9)：6-8

[10] 傅汝文，王志洪，陈载华．BIOLAK工艺在漂白蔗渣浆污水处理中的应用．广西轻工业 2002年第2期 18-21

[11] 郭晓伟．德国百乐卡(BIOLAK)工艺在制浆造纸废水处理中的应用．江苏造纸．2003年第2期

[12] 吴守耀，江祖嘉．BIOLAK工艺处理蔗渣浆废水污泥膨胀的发生与控制 给水排水Vo1.30 No.7．2004 56-59

[13] 吴守耀，江祖嘉．BIOLAK工艺活性污泥膨胀的发生与控制，中华纸业Vol.25，No.5 May，2004

[14] 王凯军．活性污泥膨胀与控制．北京：中国环境科学出版社，1992