一、煤化工在我國(guó)的發(fā)展煤化工過(guò)程是將煤炭轉(zhuǎn)換為氣體、液體和固體產(chǎn)品或半產(chǎn)品，而后進(jìn)一步加工成化工、能源產(chǎn)品的工業(yè)。包括焦化、煤氣化、煤液化等。在煤的各種化學(xué)加工過(guò)程中，焦化是應(yīng)用較早且至今仍然是較重要的方法。其主要目的是制取冶金用焦炭，同時(shí)副產(chǎn)煤氣和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。煤氣化在煤化工中也占有很重要的地位，用于生產(chǎn)城市煤氣及各種燃料氣（廣泛用于機(jī)械、建材等工業(yè)），是潔凈的能源，有利于提高人民生活水平和環(huán)境保護(hù)；也用于生產(chǎn)合成氣（作為合成氨、合成甲醇等的原料），是合成液體燃料等多種產(chǎn)品的原料。煤直接液化，即煤高壓加氫液化，可以生產(chǎn)人造石油和化學(xué)產(chǎn)品。在石油短缺時(shí)，煤的液化產(chǎn)品可以替代目前的天然石油。我國(guó)的能源稟賦特點(diǎn)是“缺油、少氣、煤炭資源相對(duì)豐富”，而且煤炭?jī)r(jià)格相對(duì)低廉，煤化工行業(yè)在中國(guó)面臨著巨大的市場(chǎng)需求和發(fā)展機(jī)遇。新型煤化工產(chǎn)業(yè)將在中國(guó)能源的可持續(xù)利用中扮演重要的角色，是今后二十年的重要發(fā)展方向，這對(duì)于中國(guó)減輕燃煤造成的環(huán)境污染，降低對(duì)進(jìn)口石油的依賴(lài)保障能源安全有著重大意義。新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主，如天然氣、柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等，它與能源、化工技術(shù)結(jié)合，可形成煤炭——能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。目前，我國(guó)的新型煤化工項(xiàng)目呈現(xiàn)迅速發(fā)展、遍地開(kāi)花之勢(shì)，僅新疆一個(gè)省區(qū)，在建和擬建的煤制天然氣項(xiàng)目就達(dá)14個(gè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)全國(guó)煤制烯烴的在建及擬建產(chǎn)能達(dá)2800萬(wàn)噸，煤制油達(dá)4000萬(wàn)噸，煤制天然氣接近1500億立方米，煤制乙二醇超過(guò)500萬(wàn)噸。這些項(xiàng)目全部建成之后，我國(guó)將是世界上產(chǎn)能較大的新型煤化工國(guó)家。二、煤化工污水零排放的意義2.1節(jié)約水資源?新型煤化工耗水量巨大，大型煤化工項(xiàng)目，噸產(chǎn)品耗水在十噸以上，年用水量通常高達(dá)幾千萬(wàn)立方米。煤化工的快速發(fā)展引發(fā)了區(qū)域水資源供需的失衡。我國(guó)煤炭資源主要集中在北方和西北，恰恰這些地方水資源嚴(yán)重不足。目前這些地方已出現(xiàn)了水權(quán)紛爭(zhēng)，這種情況如果發(fā)展下去，會(huì)影響當(dāng)?shù)毓I(yè)和農(nóng)業(yè)的正常發(fā)展，而且還會(huì)帶來(lái)很多社會(huì)問(wèn)題。煤化工污水零排放，將污水較大限度回用，可節(jié)約水資源，緩解水資源嚴(yán)重短缺的困境。2.2保護(hù)生態(tài)環(huán)境，避免水體和地下水污染?煤化工企業(yè)用水量大，其排放的廢水主要來(lái)源于煤煉焦、煤氣凈化及化工產(chǎn)品回收精制等過(guò)程。該類(lèi)廢水水量大，水質(zhì)復(fù)雜，含有大量的有機(jī)污染物、酚、硫和氨等，并且含有大量的聯(lián)苯、吡啶吲哚和喹啉等有毒污染物，毒性大。在煤炭資源豐富的地域，往往是既缺水又無(wú)環(huán)境容量、生態(tài)脆弱的地方，如新疆伊犁地區(qū)、寧夏、內(nèi)蒙等煤化工基地，實(shí)施零排放能有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，避免水體和地下水污染。2.3零排放意義?“零排放”即對(duì)煤化工在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水、污水、清凈下水等經(jīng)過(guò)處理，全部用于回用，對(duì)外界不排放廢水，稱(chēng)作為“零排放”。對(duì)于目前西北地區(qū)在建和擬建的煤化工項(xiàng)目，“零排放”尤其重要，既解決一部分水資源問(wèn)題，又不對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和生態(tài)造成污染和破壞。三、煤氣化污水的特點(diǎn)氣化廢水的來(lái)源及特性：在煤的氣化過(guò)程中，煤中含有的一些氮、硫、氯和金屬，在氣化時(shí)部分轉(zhuǎn)化為氨、氰化物和金屬化合物；一氧化碳和水蒸氣反應(yīng)生成少量的甲酸，甲酸和氨又反應(yīng)生成甲酸氨。這些有害物質(zhì)大部分溶解在氣化過(guò)程的洗滌水、洗氣水、蒸汽分流后的分離水和貯罐排水中，一部分在設(shè)備管道清掃過(guò)程中放空等。對(duì)于煤氣化工藝技術(shù)，目前主要有固定床、流化床和氣流床三種；對(duì)于爐型，有固定床間歇?dú)饣癄t、灰熔聚、德士古、恩德?tīng)t等多種。固定床、流化床和氣流床三種氣化工藝的排水水質(zhì)情況見(jiàn)下表：四、煤氣化污水處理技術(shù)4.1煤氣化廢水經(jīng)酚氨回收后的水質(zhì)?三種氣化工藝產(chǎn)生的廢水，氨含量均很高；固定床工藝產(chǎn)生的酚含量高，其它兩種較低；固定床工藝焦油含量高，其它兩種較低；氣流爐工藝中產(chǎn)生的甲酸化合物較高，其它兩種工藝基本不產(chǎn)生；氰化物在三種工藝中均產(chǎn)生；有機(jī)污染物COD，固定床工藝產(chǎn)生較多，污染較嚴(yán)重，其它兩種工藝污染較輕。上述三種工藝的廢水如不經(jīng)過(guò)預(yù)處理直接進(jìn)行生化處理是不行的，尤其是氨特別高，魯奇爐的酚含量也很高。對(duì)于魯奇爐廢水需要進(jìn)行酚氨回收裝置進(jìn)行回收預(yù)處理；流化床和氣流床工藝煤氣化廢水需要進(jìn)行氨回收預(yù)處理。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的各廢水水質(zhì)如下：4.2煤氣化（固定床工藝）廢水生化處理工藝?固定床工藝煤氣化廢水CODcr濃度高，屬有機(jī)污水，含有大量氨氮和酚，有一定的色度，具有如下特點(diǎn)：（1）污水中有機(jī)物濃度高，B/C值約0.33，可采用生化處理工藝。（2）污水中含有難降解有機(jī)物如單元酚、多元酚等含苯環(huán)和雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)，有一定的生物毒性，這些物質(zhì)在好氧環(huán)境下分解較困難，需要在厭氧/兼氧環(huán)境下開(kāi)環(huán)和降解。（3）污水中氨氮濃度高，處理難度較大，需要選用硝化和反硝化能力均很強(qiáng)的處理工藝。煤氣化廢水處理技術(shù)（4）污水中含有浮油、分散油、乳化油類(lèi)和溶解油類(lèi)物質(zhì)，溶解油的主要組分為苯酚類(lèi)的芳香族化合物。乳化油需要采用氣浮方式加以去除，溶解性的苯酚類(lèi)物質(zhì)需要通過(guò)生化、吸附的方法去除。（5）含有毒性抑制物質(zhì)，污水中酚、多元酚、氨氮等毒性抑制物質(zhì)，需要通過(guò)馴化提高微生物的抗毒能力，需要選擇合適的工藝提高系統(tǒng)抗沖擊能力。（6）非正常污水排放的影響，當(dāng)工藝生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，會(huì)導(dǎo)致污染物濃度高的非正常污水排放，該污水不能直接進(jìn)入生化處理系統(tǒng)，需要設(shè)置事故調(diào)節(jié)等措施。（7）污水色度較高，含有一部分帶有顯色基團(tuán)的物質(zhì)。由此，為確保工藝污水處理出水水質(zhì)，工藝污水選用以去除CODcr、BOD5、氨氮等為主體的生化處理工藝（主要考慮硝化和反硝化），選用以除油、脫色為主要目的的預(yù)處理工藝，選用以物化為主的后處理強(qiáng)化工藝。采用的工藝如下：4.3煤氣化（流化床及氣流床）廢水生化處理工藝?流化床及氣流床工藝產(chǎn)生的廢水，其COD并不高，生化性較好（尤其是氣流床工藝產(chǎn)生的廢水），這些廢水主要特點(diǎn)是氨氮高，應(yīng)選用硝化和反硝化效果好的處理工藝。但生化處理僅去除污水中的有機(jī)污染、油、氨、酚、氰化物等，其污水中鹽并不能去除。五、煤氣化污水零排放5.1煤化工排水的分類(lèi)?煤化工在生產(chǎn)中的排水包括：生產(chǎn)污水、生活污水、清凈下水、初期雨水等。生產(chǎn)污水主要是氣化污水；清凈下水主要來(lái)自循環(huán)水排污以及脫鹽水站排放的濃鹽水；初期雨水主要是受污染區(qū)域的前十分鐘收集雨水。上述排水中水量較大的是清凈下水和生產(chǎn)污水，一般考慮將清凈下水與生產(chǎn)污水、生活污水、初期雨水等分開(kāi)收集，即分為清凈水和污水兩大類(lèi)。5.2污水的回用煤化工生產(chǎn)過(guò)程中需要大量的循環(huán)水，循環(huán)水站的規(guī)模一般很大，需要的補(bǔ)充水量很大。在考慮將清凈下水和污水處理的出水回用時(shí)，一般考慮回用于循環(huán)水站的補(bǔ)充水。污水處理站的出水雖然去除了大量的有機(jī)污染、氨、酚等物質(zhì)，但其鹽分并沒(méi)有減少。而清凈下水以及脫鹽水站的濃鹽水中的鹽分較高，一般是原水的4～5倍。故要將污水回用，就需要對(duì)污水進(jìn)行脫鹽處理，否則鹽會(huì)在系統(tǒng)中循環(huán)累積。5.3中水回用工藝種類(lèi)?目前在我國(guó)已經(jīng)應(yīng)用的水的除鹽工藝方法有化學(xué)除鹽（即離子交換法除鹽）、膜分離技術(shù)、蒸餾法除鹽水處理以及膜法和離子交換法結(jié)合的脫鹽工藝等。（1）離子交換法除鹽工藝離子交換法水處理技術(shù)已相當(dāng)成熟，適合用于水中含鹽量不高的場(chǎng)合，但在處理高氯高鹽高硬水、苦咸水、海水時(shí)，該技術(shù)有樹(shù)脂再生過(guò)程中需消耗大量酸、堿，其排放液又會(huì)污染環(huán)境的缺點(diǎn)。（2）膜除鹽工藝隨著膜研究的進(jìn)展，膜分離技術(shù)已迅速發(fā)展，膜使用領(lǐng)域愈來(lái)愈廣，現(xiàn)已成為產(chǎn)業(yè)化的高新技術(shù)，它有操作方便，設(shè)備緊湊，工作環(huán)境安全，節(jié)約能耗和藥劑的優(yōu)點(diǎn)，其主體分離工藝是反滲透技術(shù)，為反滲透作預(yù)處理工藝的有超濾和精濾技術(shù)?？梢愿鶕?jù)原水不同的水質(zhì)組合成各種不同的流程。（3）膜法和離子交換法結(jié)合的脫鹽工藝反滲透膜法與離子交換法聯(lián)合組成的除鹽系統(tǒng)是目前使用較為廣泛的除鹽水處理系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，反滲透作為離子交換的預(yù)脫鹽系統(tǒng)，除去原水中約95%以上的鹽分和絕大部分的其他雜質(zhì)，如膠體、有機(jī)物、細(xì)菌等；反滲透產(chǎn)水中剩余的鹽分則通過(guò)后繼的離子交換系統(tǒng)除去。5.4污水回用工藝的選擇?將污水處理站的出水和清凈下水的混合水進(jìn)行回用，其水量一般較大，鹽含量不高一般為1000～3000mg/L之間。若直接采用蒸餾法，需要大量的熱源浪費(fèi)能源，不合適。由于污水中仍含有一定的有機(jī)污染物，若采用離子交換樹(shù)脂，會(huì)污堵樹(shù)脂，且由于回用水循環(huán)水補(bǔ)充水，水質(zhì)要求并不高，采用離子交換不合適；隨著膜分離技術(shù)和膜生產(chǎn)工藝的提高，膜的使用壽命在不斷提高，而且使用價(jià)格在不斷降低，膜的使用越來(lái)越普及，推薦污水回用的主體工藝中優(yōu)先采用雙膜法（超濾+反滲透），根據(jù)水質(zhì)的不同特點(diǎn)對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理，以滿(mǎn)足雙膜的使用條件。5.5濃鹽水膜濃縮?國(guó)內(nèi)外有不少公司在研究將雙膜法產(chǎn)生的濃鹽水進(jìn)行膜再濃縮，使鹽含量達(dá)到6～8萬(wàn)mg/L，即盡可能將污水中鹽分提高，減小后續(xù)蒸發(fā)器的規(guī)模，減少投資以及節(jié)約能源。目前國(guó)際上常用的工藝有阿奎特的HERO膜濃縮工藝、GE公司納濾膜濃縮工藝、威立雅的OPUS膜濃縮工藝、麥王公司的震動(dòng)膜濃縮工藝。上述工藝在國(guó)外的鹽濃縮中均有業(yè)績(jī)。國(guó)內(nèi)也有部分公司在研究膜濃縮工藝，但目前尚未有使用的業(yè)績(jī)和工程實(shí)例。5.6蒸發(fā)?將濃鹽水中的鹽分達(dá)到6～8萬(wàn)mg/L后再進(jìn)行蒸發(fā)，國(guó)外對(duì)廢水的蒸發(fā)工藝一般采用“降膜式機(jī)械蒸汽壓縮再循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)”，是目前世界上處理高鹽分廢水較可靠、較有效的技術(shù)解決方案。采用機(jī)械壓縮再循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)處理廢水時(shí)，蒸發(fā)廢水所需的熱能，主要由蒸汽冷凝和冷凝水冷卻時(shí)釋放或交換的熱能所提供。在運(yùn)行過(guò)程中，沒(méi)有潛熱的流失。運(yùn)行過(guò)程中所消耗的僅是驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)器內(nèi)廢水、蒸汽、和冷凝水循環(huán)和流動(dòng)的水泵、蒸汽壓縮機(jī)、和控制系統(tǒng)所消耗的電能。利用蒸汽作為熱能時(shí)，蒸發(fā)每千克水需消耗熱能554千卡。采用機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)時(shí)，典型的能耗為處理每噸含鹽廢水需20至30度電，即蒸發(fā)每千克水僅需28千卡或更少的熱能。即單一的機(jī)械壓縮蒸發(fā)器的效率，理論上相當(dāng)于20效的多效蒸發(fā)系統(tǒng)。采用多效蒸發(fā)技術(shù)，可提高效率，但是多效蒸發(fā)增加了設(shè)備投資和操作的復(fù)雜性。蒸發(fā)器一般可將廢水中鹽含量提高至20%以上。通常被送往蒸發(fā)塘進(jìn)行自然蒸發(fā)、結(jié)晶；或送至結(jié)晶器，結(jié)晶干燥成固體，外送處置。六、國(guó)內(nèi)零排放項(xiàng)目案例簡(jiǎn)介??伊犁新天年產(chǎn)20億立方米煤制天然氣項(xiàng)目?中煤鄂爾多斯能源化工有限公司圖克化肥項(xiàng)目一期年產(chǎn)100萬(wàn)噸合成氨、175萬(wàn)噸尿素工程?中電投伊南3×20億Nm3/a煤制天然氣項(xiàng)目一期20億Nm3/a工程?神華煤直接液化項(xiàng)目零排放項(xiàng)目業(yè)績(jī)6.1伊犁新天年產(chǎn)20億立方米煤制天然氣項(xiàng)目(總承包)?氣化工藝：碎煤加壓固定床氣化技術(shù)（魯奇爐）?項(xiàng)目產(chǎn)品：年產(chǎn)20億Nm3天然氣?污水處理系統(tǒng)內(nèi)容：污水處理裝置：1200m3/h污水回用：①生化污水回用單元：1200m3/h②含鹽污水回用單元：1200m3/h③多效蒸發(fā)單元：300m3/h6.2中煤鄂爾多斯能源化工有限公司圖克化肥項(xiàng)目(總承包)?氣化工藝：碎煤熔渣加壓氣化技術(shù)（BGL）?項(xiàng)目產(chǎn)品：合成氨100萬(wàn)噸/年，尿素175萬(wàn)噸/年?污水處理系統(tǒng)內(nèi)容：污水處理裝置：360m3/h回用水處理裝置：1200m3/h濃鹽水處理裝置：200m3/h處理工藝：污水處理工藝流程6.3中電投伊南3×20億Nm3/a煤制天然氣項(xiàng)目一期20億Nm3/a工程（總體設(shè)計(jì)+基礎(chǔ)設(shè)計(jì)）?氣化工藝：純氧氣流床氣化技術(shù)（GSP爐）?項(xiàng)目產(chǎn)品：年產(chǎn)20億Nm3天然氣?污水處理系統(tǒng)內(nèi)容：污水處理裝置：280m3/h回用水處理裝置：900m3/h濃鹽水處理裝置：120m3/h?處理工藝：污水處理裝置：預(yù)處理+二級(jí)生化+深度處理回用水處理裝置：預(yù)處理+超濾+反滲透濃鹽水處理裝置：膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶6.4神華煤直接液化（煤制油）項(xiàng)目?污水處理系統(tǒng)內(nèi)容：生化處理部分：包括含油污水系統(tǒng)、高濃度污水系統(tǒng)含鹽處理部分：包括含鹽污水系統(tǒng)、催化劑制備廢水系統(tǒng)、蒸發(fā)器濃縮液處理系統(tǒng)?處理規(guī)模：含油污水系統(tǒng)：204m3/h高濃度污水系統(tǒng)：150m3/h含鹽污水系統(tǒng)：286m3/h催化劑制備廢水系統(tǒng)：103m3/h濃鹽水處理系統(tǒng)：蒸發(fā)器、結(jié)晶、蒸發(fā)塘面積約12公

摘要：好氧系統(tǒng)是污水處理常見(jiàn)的一個(gè)工藝單元，我們通過(guò)向好氧池供氣，利用好養(yǎng)微生物分解有機(jī)污染物，于是有些人就認(rèn)為“水中的溶解氧越高，好氧的處理效果就越好”，事實(shí)真的是這樣嗎？眾所周知，好氧處理系統(tǒng)主要工藝原理是利用好氧微生物的代謝，將廢水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害的二氧化碳和水，氧是其維持微生物正常的生命活動(dòng)所必須的。但是溶解氧越高，好氧系統(tǒng)處理效果就會(huì)越好嗎？在解答這個(gè)問(wèn)題前，先理解好氧系統(tǒng)中食微比的概念。以常用的活性污泥系統(tǒng)為例，每天供給曝氣池的BOD的總量與曝氣池中活性污泥的總量之比即為食微比（其中供給的BOD可以看作是提供給微生物的食物）食微比計(jì)算公式如下：F/M=Q*BOD5/(MLVSS*Va)F：Food代表食物，進(jìn)入系統(tǒng)的食物量(BOD)M：Microorganism代表活性物質(zhì)量(污泥量)Q：水量，BOD5：進(jìn)水BOD5的值MLVSS：活性污泥濃度Va：曝氣池容積通常食微比的合適范圍為0.1-0.25kgBOD5/kgMLSS.d之間，食微比過(guò)高說(shuō)明微生物食物過(guò)剩，曝氣池處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，食微比過(guò)低則曝氣池處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。食微比過(guò)高與過(guò)低會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果呢？?當(dāng)曝氣池處于合適的食微比范圍運(yùn)行時(shí)，活性污泥絮體結(jié)構(gòu)良好，沉降性能優(yōu)良，出水清澈透明；水處理工程師、廢氣治理工程師、環(huán)境保護(hù)工程師、消防工程師、在線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)工程師、在線(xiàn)環(huán)境運(yùn)維工程師等高級(jí)研修班詳詢(xún)18911120767?當(dāng)曝氣池處于高食微比運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，甚至超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于食物過(guò)剩，活性污泥沉降性能變差，出水渾濁，廢水中的BOD難以被完全降解；?當(dāng)曝氣池處于低食微比運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，由于食物不足，活性污泥容易出現(xiàn)老化現(xiàn)象。長(zhǎng)期低食微比運(yùn)行，可能導(dǎo)致污泥發(fā)生解絮，甚至誘發(fā)活性污泥絲狀菌膨脹。當(dāng)活性污泥出現(xiàn)老化現(xiàn)象并引發(fā)污泥發(fā)生解絮時(shí)，活性污泥絮體結(jié)構(gòu)會(huì)變得較為松散，出水中會(huì)攜帶很多細(xì)小的污泥碎片，導(dǎo)致出水的清澈度下降，水質(zhì)惡化。了解完食微比以后，我們來(lái)看溶解氧對(duì)于處理效果的影響。高溶解氧會(huì)加快微生物的代謝作用。當(dāng)曝氣池處于高食微比運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，維持相對(duì)較高的溶解氧是有利的，可加快廢水中有機(jī)物的降解速率。當(dāng)曝氣池處于低食微比運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果仍然維持較高的溶解氧，由于食物不足，會(huì)促使活性污泥內(nèi)源代謝的加快發(fā)生，終導(dǎo)致活性污泥解絮現(xiàn)象的發(fā)生，即通常所說(shuō)的過(guò)曝氣現(xiàn)象。所以，在好氧系統(tǒng)的運(yùn)行中，溶解氧濃度的控制應(yīng)與食微比的控制密切相關(guān)，高食微比可控制較高的溶解氧濃度，促使有機(jī)污染物的有效降解。而相反，當(dāng)食微比不足時(shí)，則應(yīng)控制相對(duì)較低的溶解氧濃度，降低內(nèi)源代謝的速率，以避免污泥老化及污泥解絮現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)也可以降低電耗和節(jié)約運(yùn)行成本。

在現(xiàn)代廢水處理工藝中，碳源的投加是一項(xiàng)至關(guān)重要的操作步驟。其目的在于通過(guò)提供必要的有機(jī)碳源，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的有效去除。因此，準(zhǔn)確計(jì)算碳源的投加量不僅關(guān)乎處理效率的提升，也直接影響著運(yùn)行成本和環(huán)境效益。01碳源投加量的基本計(jì)算原理碳源投加量的計(jì)算主要基于BOD5/COD比值、反硝化速率以及所需去除的總氮量等因素?；居?jì)算公式可以表示為：碳源投加量（以COD計(jì)）=（反硝化需要的理論COD-廢水原水中的可生化降解COD）×轉(zhuǎn)化系數(shù)。轉(zhuǎn)化系數(shù)通常根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)室模擬試驗(yàn)確定。02影響碳源投加量的因素在污水處理過(guò)程中，投加碳源作為微生物生長(zhǎng)和反硝化過(guò)程的必要條件，需要綜合考慮多方面因素，具體包括但不限于以下幾點(diǎn)：水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)：C/N比（碳氮比）：污水中的COD（化學(xué)需氧量）與總氮（TN）或凱氏氮（TKN）之間的比例。為了確保反硝化過(guò)程充分進(jìn)行，通常要求C/N比維持在一個(gè)適宜的范圍，比如4:1至6:1之間，視具體情況可能有所不同。氨氮含量：當(dāng)廢水中氨氮超標(biāo)時(shí)，需要補(bǔ)充碳源以平衡反應(yīng)體系，提高反硝化的完整性。生物處理階段需求：活性污泥培養(yǎng)馴化階段：在這個(gè)階段，微生物需要足夠的碳源以促進(jìn)其快速繁殖和適應(yīng)環(huán)境，如果原水中的碳源不足，就需要額外投加。反硝化工藝：根據(jù)脫氮工藝設(shè)計(jì)，選擇合適的碳源種類(lèi)和投加點(diǎn)位，保證碳源能在反硝化池內(nèi)得到有效利用，避免流失或過(guò)早消耗。廢水可生化性：有機(jī)物類(lèi)型和降解難易程度?：不同類(lèi)型的有機(jī)碳源對(duì)微生物的生物利用率差別較大，應(yīng)選用易于降解的小分子碳源，并考慮其是否能滿(mǎn)足特定條件下微生物的代謝需求。經(jīng)濟(jì)性和安全性：碳源成本：選擇的碳源應(yīng)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，即能實(shí)現(xiàn)較好處理效果的同時(shí)，盡量減少運(yùn)行成本。儲(chǔ)存和使用安全：投加的碳源如甲醇、乙酸等應(yīng)具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和使用安全性，防止泄漏造成環(huán)境污染或安全隱患。工藝控制靈活性：投加點(diǎn)位和方式：根據(jù)工藝流程特點(diǎn)確定較好的投加點(diǎn)位，例如在缺氧區(qū)還是厭氧區(qū)，以及采取連續(xù)投加還是間歇式投加的方式。環(huán)境影響和法規(guī)約束：二次污染風(fēng)險(xiǎn)：確保投加碳源后不會(huì)引發(fā)新的污染物排放問(wèn)題，符合環(huán)保法規(guī)要求。結(jié)合以上所有因素，才能制定出科學(xué)合理的碳源投加策略，有效地改善污水中碳源不平衡的情況并優(yōu)化整個(gè)污水處理系統(tǒng)的性能。03碳源投加量的計(jì)算方法碳源投加量的計(jì)算在廢水處理中是一個(gè)關(guān)鍵步驟，用于補(bǔ)充微生物生長(zhǎng)所需的有機(jī)碳，促進(jìn)生物降解過(guò)程。這里提供兩種不同的計(jì)算方法：基于氮去除需求的簡(jiǎn)易計(jì)算法：當(dāng)以污水中的總凱氏氮（TKN）為參考時(shí)，可以使用以下公式來(lái)計(jì)算必須投加的外部碳源量（以化學(xué)需氧量COD計(jì)）：Cm=20N-C其中，Cm表示需要投加的外部碳源量（mg/l或kg/d，取決于V的單位）；20是CN比，即理論上每克氮所需消耗的碳的質(zhì)量比；N是需要去除的總凱氏氮（TotalKjeldahlNitrogen,TKN）的量（mg/l或kg/d）；C是進(jìn)出水的碳源差值，即污水處理系統(tǒng)中原有可利用的COD與實(shí)際所需COD之間的差距（mg/l或kg/d）。基于COD差值及COD貢獻(xiàn)率的計(jì)算法：根據(jù)COD差值和COD貢獻(xiàn)率來(lái)確定碳源投加量（適用更廣泛的場(chǎng)景，考慮進(jìn)水、出水以及目標(biāo)COD值）：碳源投加量（kg/d）=COD差值（kg/d）/COD貢獻(xiàn)率這里的COD差值是指處理池的目標(biāo)COD值減去實(shí)際進(jìn)水COD值得到的COD缺口；COD貢獻(xiàn)率是指所添加碳源在生化反應(yīng)過(guò)程中能轉(zhuǎn)化為COD的比例。在實(shí)際應(yīng)用中，選擇合適的計(jì)算方法應(yīng)根據(jù)具體的水質(zhì)參數(shù)、工藝流程以及微生物系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)需求來(lái)確定。

曝氣池（aerationbasin）是人們按照微生物的特性所設(shè)計(jì)的生化反應(yīng)器，有機(jī)污染質(zhì)的降解程度主要取決于人們所設(shè)計(jì)的曝氣反應(yīng)條件。曝氣池利用活性污泥法進(jìn)行污水處理，池內(nèi)提供一定污水停留時(shí)間，滿(mǎn)足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混合條件。曝氣池主要由池體、曝氣系統(tǒng)和進(jìn)出水口三個(gè)部分組成。池體一般用鋼筋混凝土筑成，平面形狀有長(zhǎng)方形、方形和圓形等。曝氣原理曝氣是使空氣與水強(qiáng)烈接觸的一種手段，其目的在于將空氣中的氧溶解于水中，或者將水中不需要的氣體和揮發(fā)性物質(zhì)放逐到空氣中。換言之，它是促進(jìn)氣體與液體之間物質(zhì)交換的一種手段。它還有其他一些重要作用，如混合和攪拌?？諝庵械难跬ㄟ^(guò)曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液相進(jìn)行傳質(zhì)轉(zhuǎn)移，這種傳質(zhì)擴(kuò)散的理論，應(yīng)用較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。雙膜理論認(rèn)為，在“氣-水”界面上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動(dòng)，屬紊流狀態(tài)；氣膜和液膜間屬層流狀態(tài)，不存在對(duì)流，在一定條件下會(huì)出現(xiàn)氣壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧的濃度低于水中氧的飽和濃度，空氣中的氧繼續(xù)向內(nèi)擴(kuò)散透過(guò)液膜進(jìn)入水體，因而液膜和氣膜將成為氧傳遞的障礙，這就是雙膜理論。顯然，克服液膜障礙即為有效的方法是快速變換“氣-液”界面。曝氣攪拌正是如此，具體的做法就是：減少氣泡的大小，增加氣泡的數(shù)量，提高液體的紊流程度，加大曝氣器的安裝深度，延長(zhǎng)氣泡與液體的接觸時(shí)間。曝氣設(shè)備正是基于這種做法而在污水處理中被廣泛采用的。曝氣方法曝氣方法可分為兩種，主要有鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣。鼓風(fēng)曝氣又稱(chēng)壓縮空氣曝氣,主要由曝氣風(fēng)機(jī)及專(zhuān)用曝氣器組成。采用這種方法鼓風(fēng)曝氣的曝氣池，多為長(zhǎng)方形混凝土池，池內(nèi)用隔墻分為幾個(gè)單獨(dú)進(jìn)水的隔間，每一隔間又分成幾條廊道。污水入池后順次在廊道內(nèi)流動(dòng)，至另一端排出。空氣是用空氣壓縮機(jī)通過(guò)管道輸送到設(shè)在池底的空氣擴(kuò)散裝置，成為氣泡彌散逸出，在氣液界面把氧氣溶入水中。擴(kuò)散裝置有多孔管、固定螺旋曝氣器、水射器和微孔擴(kuò)散板等四種不同型式。鼓風(fēng)曝氣是影響污水處理廠(chǎng)出水水質(zhì)和降低能耗的重要部分。由于污水處理過(guò)程的非線(xiàn)性、滯后性和時(shí)變性等特點(diǎn),很難確定溶解氧(DO)的需求量,常規(guī)的恒定曝氣控制存在著溶解氧濃度波動(dòng)大、曝氣耗費(fèi)大、曝氣不精確等問(wèn)題。[1]機(jī)械曝氣一般是利用裝在曝氣池內(nèi)的機(jī)械葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，劇烈攪動(dòng)池內(nèi)廢水，使空氣機(jī)械曝氣--轉(zhuǎn)刷曝氣中的氧溶入水中。葉輪裝在池內(nèi)廢水表面進(jìn)行曝氣的，稱(chēng)為表面曝氣。這種裝置通過(guò)葉輪的提水作用,促使池內(nèi)廢水不斷循環(huán)流動(dòng),不斷更新氣液接觸面以增大吸氧量。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)在周緣形成水躍，可有效地裹入空氣；葉片后側(cè)產(chǎn)生負(fù)壓，可吸入空氣，所以充氣效果較好。葉輪浸水深度和轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)，以保證較佳效果。典型的機(jī)械曝氣池有圓形表面加速曝氣池、標(biāo)準(zhǔn)型加速曝氣池、IO型加速曝氣池和方形加速曝氣池等。鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣兩種方法有時(shí)也可聯(lián)用，以提高充氧能力，這適用于有機(jī)物濃度較高的污水。潛水自引氣曝氣機(jī)是一種應(yīng)用于污水處理系統(tǒng)中節(jié)能、環(huán)保的新型機(jī)械曝氣設(shè)備。目前國(guó)產(chǎn)的潛水自引氣曝氣機(jī)的曝氣深度較淺、效率低、耗電率和制造成本高。開(kāi)發(fā)一種高效、低能、下潛深度、動(dòng)力效率高的潛水自引氣曝氣機(jī)將具有重要的理論意義和廣闊的市場(chǎng)前景。[2]曝氣工藝污水進(jìn)入水廠(chǎng)，經(jīng)過(guò)格柵池至集水間，由水泵提升到平流沉砂池，經(jīng)初沉池沉淀后，大約可去除SS45%,BOD25%.污水進(jìn)入曝氣池中曝氣，可從一點(diǎn)進(jìn)水，采用傳統(tǒng)活性污泥法，也可采用多點(diǎn)進(jìn)水的階段曝氣法。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。二沉池出水經(jīng)加氯處理后，排入水體。曝氣池一般和沉淀池組成聯(lián)合工藝流程。設(shè)置在曝氣池前面的稱(chēng)初次沉淀池，設(shè)置在曝氣池后面的稱(chēng)為二次沉淀池,分別用于廢水的預(yù)處理和后處理。曝氣池也有和二次沉淀池合建的。這種設(shè)施由曝氣區(qū)、導(dǎo)流區(qū)、沉淀區(qū)、回流區(qū)四部分組成。導(dǎo)流區(qū)的作用是使污泥凝聚和使氣水分離，為沉淀創(chuàng)造條件。在曝氣區(qū)內(nèi)廢水與回流污泥充分混合,然后經(jīng)導(dǎo)流區(qū)流入沉淀區(qū),澄清后的水經(jīng)溢流堰排出。沉淀污泥沿曝氣區(qū)底部回流入曝氣池。這種設(shè)施結(jié)構(gòu)緊湊，流程短，可以節(jié)省污泥回流設(shè)備。又創(chuàng)造出一些新型曝氣方法，如深井曝氣、純氧或富氧曝氣和配合其他生物處理方法的曝氣等。深井曝氣一般用直徑1～6米、深達(dá)50～150米的曝氣池,利用水壓來(lái)提高水中氧的移轉(zhuǎn)速率,以高效去除污水中BOD（生化需氧量）。這種曝氣池已在英國(guó)、德意志聯(lián)邦共和國(guó)、法國(guó)、加拿大、美國(guó)、日本先后投入運(yùn)行或?qū)嶒?yàn)運(yùn)行。純氧曝氣是按鼓風(fēng)曝氣方法向水中鼓入純氧或富氧空氣，池型一般如鼓風(fēng)曝氣池,上加密封蓋,以充分提高充氧效率。另外還在研究和發(fā)展一些特殊型式的曝氣池，如生物接觸氧化和生物膜載體流化床曝氣池等（見(jiàn)生物膜法）。曝氣池在朝著高效率、小體積、節(jié)省能源的方向發(fā)展。曝氣生物濾池，簡(jiǎn)稱(chēng)BAF，是80年代末在歐美發(fā)展起來(lái)的一種新型生物膜法污水處理工藝，于90年代初得到較大發(fā)展，大規(guī)模達(dá)幾十萬(wàn)噸每天，并發(fā)展為可以脫氮除磷。工藝特點(diǎn)①一次性投資比傳統(tǒng)方法低1/4；②占用面積為常規(guī)工藝的1/10～1/5，運(yùn)行費(fèi)低1/5；③進(jìn)水要求懸浮物50～60mg/L，較好與一級(jí)強(qiáng)化處理相結(jié)合，如采用水解酸化池；④填料多為頁(yè)巖陶粒，直徑5mm，層高1.5～2m；⑤水往下、氣往上的逆向流可不設(shè)二沉池。曝氣生物濾池與普通活性污泥法相比，具有有機(jī)負(fù)荷高、占地面積小（是普通活性污泥法的1/3）、投資少（節(jié)約30%）、不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，但它對(duì)進(jìn)水SS要求較嚴(yán)（一般要求SS≤100mg/L，較好SS≤60mg/L），因此對(duì)進(jìn)水需要進(jìn)行預(yù)處理。同時(shí)，它的反沖洗水量、水頭損失都較大。曝氣生物濾池作為集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池(二沉池)，具有容積負(fù)荷、水力負(fù)荷大，水力停留時(shí)間短，所需基建投資少，出水水質(zhì)好：運(yùn)行能耗低，運(yùn)行費(fèi)用少的特點(diǎn)。工藝原理BIOSTYR工藝BIOSTYR是法國(guó)OTV公司的注冊(cè)水處理工藝技術(shù)，由于采用新型輕質(zhì)懸浮填料--BIOSTYRENE（主要成分是聚苯乙烯，且比重小于1g/cm3）而得名。下面以去除BOD、SS并具有硝化脫氮功能的反應(yīng)器為例說(shuō)明其工藝結(jié)構(gòu)與基本原理。BIOSTYR工藝是一種上流生物濾池，是一種運(yùn)行可靠、自動(dòng)化程度高、出水水質(zhì)好、抗沖擊能力強(qiáng)和節(jié)約能耗的新一代污水處理革新工藝，工藝成熟高效。污水通過(guò)濾料層，水體含有的污染物被濾料層截留，并被濾料上附著的生物降解轉(zhuǎn)化，同時(shí)，溶解狀態(tài)的有機(jī)物和特定物質(zhì)也被去除，所產(chǎn)生的污泥保留在過(guò)濾層中，而只讓凈化的水通過(guò)，這樣可在一個(gè)密閉反應(yīng)器中達(dá)到完全的生物處理而不需在下游設(shè)置二沉池進(jìn)行污泥沉降。濾池底部設(shè)有進(jìn)水和排泥管，中上部是填料層，厚度一般為2.5～3.5m，為防止濾料流失，濾床上方設(shè)置裝有濾頭的混凝土擋板，濾頭可從板面拆下，不用排空濾床，方便維修。擋板上部空間用作反沖洗水的儲(chǔ)水區(qū)，其高度根據(jù)反沖洗水頭而定。該區(qū)內(nèi)設(shè)有回流泵用于將濾池出水泵至配水廊道，繼而回流到濾池底部實(shí)現(xiàn)反硝化，在不需要反硝化的工藝中沒(méi)有該回流系統(tǒng)。填料層底部與濾池底部的空間留作反沖洗再生時(shí)填料膨脹之用。濾池供氣系統(tǒng)分兩套管路，置于填料層內(nèi)的工藝空氣管用于工藝曝氣(主要由曝氣風(fēng)機(jī)提供增氧曝氣)，并將填料層分為上下兩個(gè)區(qū)：上部為好氧區(qū)，下部為缺氧區(qū)。根據(jù)不同的原水水質(zhì)、處理目的和要求，填料層的高度不同，好氧區(qū)、厭氧區(qū)所占比例也相應(yīng)變化；濾池底部的空氣管路是反沖洗空氣管。該工藝具有如下特點(diǎn)：上流濾池，底部渠道進(jìn)配水，頂部出水；濾料比重小于1；穿孔管曝氣，節(jié)省設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)；濾頭在濾池的頂部，與處理后水接觸，易于維護(hù)；重力反沖洗，無(wú)須反沖洗水泵；工藝空氣和反沖洗用氣共用鼓風(fēng)機(jī)；曝氣管可布置在濾層中部或底部，在同一池中可完成硝化、反硝化功能；Biofor工藝Biofor（生物過(guò)濾氧化反應(yīng)池）是得利滿(mǎn)水務(wù)繼滴濾池、Biodrof干式過(guò)濾系統(tǒng)之后的專(zhuān)為污水處理廠(chǎng)設(shè)計(jì)的第三代生物膜反應(yīng)池。與其它類(lèi)型的生物過(guò)濾工藝相比，Biofor主要具有下列特性：①向上流生物過(guò)濾進(jìn)水自濾池底部流向頂部，上流過(guò)濾在濾池的整個(gè)高度上持續(xù)提供正壓條件，與下向流過(guò)濾相比提供了許多優(yōu)勢(shì)。②使用特制的過(guò)濾及生物膜支持煤介：Biolite生物濾料確保獲得較高的生物膜濃度和較大的截留能力，并加長(zhǎng)了運(yùn)行周期。③高性能曝氣Biofor采用了特制的曝氣頭：它不僅能高效的供氧，而且節(jié)約能源、使用安全、易于操作和維護(hù)。④流體完全均勻的分布空氣和水流為同向流。Biofor生物濾池的濾板配有25UB33e濾頭，該濾頭的防阻塞設(shè)計(jì)通過(guò)均勻的配水使過(guò)濾效果優(yōu)化。BIOSMEDI工藝上海市政院鄒偉國(guó)等開(kāi)發(fā)了一種名為BIOSMEDI的曝氣生物濾池，它采用脈沖反沖洗、氣水同向流的形式，可用于微污染源水預(yù)處理或污水深度處理。BIOSMEDI生物濾池是上海市政工程設(shè)計(jì)研究院針對(duì)微污染原水開(kāi)發(fā)的一種新型生物濾池，該濾池以輕質(zhì)顆粒濾料為過(guò)濾介質(zhì)，濾料比重較小，一般約在0.1左右，粒徑的大小為4～5mm左右，比重及粒徑的大小可根據(jù)實(shí)際需要選擇確定，這種濾料具有來(lái)源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長(zhǎng)、價(jià)格便宜（300～500元/立方米）、化學(xué)穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。BIOSMEDI生物濾池原理：濾池上部采用鋼筋混凝土板（板上采用倒濾頭出氣和水）抵制濾料的浮力及運(yùn)行的阻力。在濾層下部，用混凝土板或鋼板分隔在濾層下部形成氣囊，在反沖洗時(shí)下部形成空氣室。原水從進(jìn)水閥進(jìn)入氣室，通過(guò)中空管進(jìn)入濾層，在濾料阻力的作用下使濾池進(jìn)水均勻，空氣布?xì)夤馨惭b在濾層下部，空氣通過(guò)穿孔布?xì)夤苓M(jìn)行布?xì)猓?jīng)過(guò)濾層去除水中的有機(jī)物、氨氮后，出水經(jīng)倒濾頭進(jìn)入上部清水區(qū)域排出。濾池反沖洗采用脈沖沖洗的方法，首先關(guān)閉進(jìn)水閥及曝氣管，打開(kāi)濾池下部的反沖洗氣管，在濾層下部形成一段氣墊層，當(dāng)氣墊層達(dá)到一定高度后，此時(shí)瞬時(shí)把氣墊層中的空氣通過(guò)閥門(mén)或虹吸的方法迅速排空，此時(shí)濾層中從上到下沖洗的水流量瞬時(shí)忽然加大，導(dǎo)致濾料層忽然向下膨脹，脈沖幾次后，可以把附著在濾料上的懸浮物質(zhì)脫落，再打開(kāi)排泥閥，利用生物濾池的出水進(jìn)行水漂洗，可有效地達(dá)到清潔濾料的目的。具有以下優(yōu)點(diǎn)：①、較小的濾層阻力；采用氣水同向流，避免了氣水逆向流時(shí)水流速度和氣流速度的相對(duì)抵消而造成能量的浪費(fèi)，另外，濾料粒徑較均勻，大大增加濾層的孔隙率，減少濾池運(yùn)行時(shí)的水頭損失。②、價(jià)格低、性能優(yōu)的濾料；濾料具有來(lái)源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長(zhǎng)、價(jià)格便宜（一般價(jià)格低于500元/立方米）、化學(xué)穩(wěn)定性好；濾料比表面積大，有利于氧氣的傳質(zhì)，大大提高了充氧效率，布?xì)饪刹捎么┛坠懿細(xì)饧纯?，?jié)省工程投資。③、獨(dú)特的脈沖反沖洗形式；傳統(tǒng)的水反沖、氣水反沖均難以奏效，該濾池采用獨(dú)特的脈沖反沖洗方式，不需要專(zhuān)門(mén)的反沖洗水泵及鼓風(fēng)機(jī)，是一種高效、低能耗的反沖洗形式。應(yīng)用范圍曝氣生物濾池的應(yīng)用范圍較為廣泛，其在水深度處理、微污染源水處理、難降解有機(jī)物處理、低溫污水的硝化、低溫微污染水處理中都有很好的、甚至不可替代的功能。