工艺技术 侧流活性污泥发酵强化生物除磷[S2EBPR]主要工艺构型及发展

1 基本构型

实际上，工艺的最初提出和发展并不是始于特殊功能的微生物的发现，而是始于运营中特殊现象、效果被发现而逐渐优化改进处理工艺，侧流污泥水解工艺就是如此，最初的侧流活性污泥工艺构型由丹麦研究团队提出，即侧流活性污泥水解概念（Side-stream activated sludge hydrolysis）；美国东北大学及BLACK&VEATCH公司提出了“S2EBPR”概念及构型，虽然归属不同的名词，但本质上都是“侧流（side-stream）活性污泥发酵”范畴，即旨在创造一个深度厌氧环境（ORP≤-300mV）以提高PAO种群多样性、促进Tetrasphaera的繁殖。

侧流反应器在结构和功能上是独立于主生物池之外，通过独立的反应器设置，独立的生境环境，进行污泥或者混合液的发酵和特殊功能微生物的培育，进而为主生物池进行接种。侧流反应器可以与生物池合建，也可以单独另行新建；对于改造项目，也可以从主生物池首端划分出一个区段作为侧流池。活性污泥发酵工艺常用的设计流程见图。



不同的活性污泥水解工艺构型

其中（a）是活性污泥的侧流水解经典流程，将回流污泥RAS一部分引入到一个独立的侧流反应器进行水解产酸过程；（b）与（a）类似，只不过是4（b）在采用RAS发酵的同时还进一步补充VFA，这部分VFA可以来自初沉污泥的发酵液，亦可以单独投加商业碳源，投加VFA的目的是缩短侧流水解池的SRT。（c）为混合液在线发酵，通过厌缺氧区搅拌器的关闭实现了活性污泥混合液的水解发酵；（d）是混合液的侧流离线发酵模式，将混合液引入一个独立的侧流反应器进行水解。

2 近些年工程化应用及构型新发展

随着机理的解析，工艺技术发展及应用方式也愈加灵活和纷呈。侧流污泥水解除了上述经典的构型，实际中还有很多与不同工艺相结合的灵活运用方式，可将S2EBPR理念嫁接到不同的主流处理工艺中。

侧流活性污泥发酵工艺在欧美快速发展，近些年中国也开展了针对国内低C/P、C/N比污水的相关工程化应用，截至目前，国内设计、建设及运行中的侧流项目大概有10座，如淮南第一污水厂、白银市污水厂等项目，主要采用的工艺构型见图5，引10%～30%的RAS至侧流SSH池，已运行的案例证明侧流RAS水解发酵技术可实现低C/N比污水的强化生物除磷，大大降低了外加碳源及化学除磷药剂的投加量。



侧流活性污泥水解强化脱氮除磷流程

美国在S2EBRP方面探索了较为灵活多样的技术构型，科罗拉多州的Pinery WRF中试项目关闭混合器后，采用UMIF运行模式，出水TP可以稳定在0.5mg/L以下而无需化学除磷；Henderson WRF项目采用UMIF运行模式后，出水TP可以稳定在0.1mg/L以下，采用UMIF运行反应器内实际的SRT可达3d，这样可为活性污泥发酵提供充分的“深度厌氧”环境及充足的SRT。

South Cary污水厂主流工艺在四段式Bardenpho工艺构型中嵌入了S2EBPR，二沉池回流污泥RAS不像传统回流模式直接至主生物池，而是将全部RAS顺序经过串联的侧流“缺氧/厌氧”池，其中再抽取厌氧池一部分污泥进入活性污泥发酵池进行发酵，发酵后的污泥再回流到厌氧池。该厂出水TN可以稳定达到3～4mg/L，出水TP达到0.5mg/L，可见，回流污泥的侧流发酵大大提高了生化工艺脱氮除磷效率。

美国West Kelowna B.C.的Westside污水厂采用全部回流污泥侧流发酵构型，为了减小侧流发酵池的SRT，将初沉污泥发酵产生的VFAs引入侧流RAS池，初沉出水不进入厌氧池而直接进入第一个缺氧区进行反硝化，这样在侧流RAS池HRT只有1.3h的情况下，出水TP≤0.1mg/L，根据对氮的物料平衡分析，缺氧区发生了明显的反硝化除磷作用，对TN的去除贡献了20%～40%。这种工艺构型对于低C/N比污水具有显著的技术优势，可以充分挖掘和使用污水内碳源，减少或取消外部碳源的投加。

实际上，有些污水厂其实“无意中”已经探索内碳源开发模式下的污泥水解模式运行，有污水厂运行人员摸索发现，储泥池按照污泥水解理念调整并改变运行方式后也能发生部分污泥水解，上清液回收引入厌缺氧池后提到了脱氮除磷效果，如中国嵊州市嵊新污水处理厂将储泥池上清液引入缺氧池后TN去除量提高了3mg/L；有污水厂厌缺氧区搅拌器故障或停运后，发现这样可导致污泥沉淀进而发生沉积层深度厌氧条件下的水解发酵，提高了脱氮除磷效率，因此将推流器或搅拌器改为“ON/OFF”实现UMIF模式运行，取得了意想不到的脱氮除磷效果。