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摘要：水质污染与水资源短缺是当今人类社会所面临的的严重危机，它制约着人类社会工农业生产及经济的发展，影响着人类的生存环境。一个城市污水处理系统运行状况的好坏直接影响到整个城市的经济、卫生、环境以及社会的发展水平。因此掌握先进高效的污水处理方法，保证污水处理系统稳定运行对于有效的控制水污染，不断地提高人类健康水平，进一步促进生产力和地区经济的发展具有重要的战略意义
关键词：污水处理海拉尔 高寒地区
中图分类号：R123.3 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
德国百乐克工艺是一种多级污水处理系统，它产生于20世纪70年代，并采用低负荷活性污泥工艺，通过创造各类特种生物的良好生长环境使其以很高的效率降解污水中的有机物(如COD、BOD等)，并能通过波浪式氧化工艺有效的去除氮和磷等元素。经过冯·诺顿西工程技术有限公司多年来对该工艺的不断改进和完善，百乐克工艺已经发展成为建筑结构紧凑、处理效果良好并能高效实现除磷脱氮的活性污泥处理工艺。
二、城区概况及自然条件
海拉尔区位于内蒙古自治区东北部，是呼伦贝尔市政府所在地同时也是呼伦贝尔市的政治、经济、文化、商贸、旅游中心和交通枢纽。
海拉尔区东、西、北三面环山，高地海拔630米左右，河漫滩地海拔607-614米，海拉尔区域内水资源较丰富，境内有两条较大的过境河流伊敏河和海拉尔河，且两条河流的自净能力较弱。海拉尔区属温带大陆性半湿半干旱草原气候，冬季最低气温为-48.5℃，夏季最高气温为36.7℃，年平均气温为-0.2℃。海拉尔区冬季(11月-次年3月)漫长而严寒，地面积雪时间较长。因此海拉尔区的冬季较其它地区更为寒冷且漫长，所以污水处理工艺的要求不仅仅只在处理效果方面还应考虑整套工艺在极低温度下的适应能力。
三、工艺原理、流程及特点
1.工艺原理：
百乐克污水处理系统是一种采用低负荷活性污泥工艺的新型高效生物延时曝气系统，它基于多级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缺氧与好氧过程，强化了污泥的活性并兼有脱氮除磷的效果。百乐克系统通常由除磷区的曝气池、沉淀池、稳定池等三部分组成，三个部分可以合建，曝气池和稳定池可采用土池加防渗结构。
海拉尔污水处理厂所采用的是百乐克悬链式曝气多级A/O工艺，它由缺氧-好氧两个生化系统组成，工艺中的缺氧和好氧段反应都在同一个生化池内完成。海拉尔污水处理厂采用了一体化综合池的设计方式，厌氧池、曝气池、沉淀池合建于一体，这样就使其具有占地紧凑、工艺稳定、投资低廉、维护简单、运行费用低等特点。
2.工艺流程：
海拉尔污水处理厂的总体工艺流程为：污水首先经粗格栅去除漂浮物(粒径＞2cm)然后自流进入集水池中，由潜污提升泵送至回转式细格栅机(栅条间距为1mm)，使悬浮物和砂粒分离出来并被压缩。细格栅的出水先进入厌氧池，通过搅拌器的均匀搅动与活性污泥充分混合进行厌氧处理，其目的是去除污水中所含的磷；而后原水自流进入曝气池，由悬链式曝气机沿水流方向前后摆动向水中充氧，并以活性污泥为载体，对污水进行交替的进行好氧与缺氧反应处理，以去除污水中的COD、BOD5、氮、磷等污染物；处理后的混合液在沉淀池(澄清池)中实现固液分离，上层清液由排水口直接排放或经深度处理后回用。
3.工艺特点：
百乐克工艺适合于海拉尔等高寒地区的污水处理厂，其具体特点如下：
①.低负荷活性污泥工艺，耐冲击负荷能力强。
百乐克系统是利用大量的微生物即活性污泥来净化污水中的污染物，整套工艺中的回流污泥量大，污泥浓度高，生物量较大，延时曝气时间长，污泥负荷较低。由于微生物把污水中的污染物作为养料来转化、吸收，污水中的污染物被相对大量的微生物吸收分解殆尽，因此系统出水非常干净,而一般的污水处理厂所采用的高负荷的工艺，微生物僅分解最有营养的那部分有机物，相对来讲净化效率也随之降低。
②.能够高效运行的悬链式曝气系统。
a.百乐克工艺中的曝气系统采用悬链式微孔曝气的形式，改变了传统曝气系统固定的模式，曝气头通过软管悬挂在浮链下方，停留在水深4-5米处。通气时气体通过微孔曝气膜并在其表面逸出，形成直径为50μm左右的气泡。微小的气泡可增加污水与空气的接触面积，提高洋气传递效率。另外，鼓风机按充氧需要提供大量空气并通过浮链送至曝气头，曝气头在通气时由于水流流动受力不均而在水中运动，当曝气头偏离浮链垂直轴时，气泡浮至水面并在浮管一侧爆裂，从而对浮管长生反向推动力使浮管运动，浮管又反过来带动曝气头运动，在曝气的条件下，运动连续不断，这样就使曝气膜表面释放的气泡延斜向运动，进而延长了气泡在水中的停留时间，从而提高了氧的传送率。一般的固定曝气器产生的气泡在水中的停留时间为5-6秒，而百乐克曝气装置产生的气泡可在水中停留11秒以上。因而上述运行数据表明：百乐克工艺的氧气传递率远远高于一般的工艺中的曝气系统。
b.在污水的生物处理技术中，温度在很大程度上影响着微生物(活性污泥)的生理活动，从而影响着污水处理厂的总体处理效果。实践数据表明：当水温低于5.6℃时，污泥的活性大大下降，微生物基本处于休眠状态；当水温低于4℃时，微生物开始失去活性并逐渐死亡。海拉尔污水处理厂的进水温度约为10℃左右，而且海拉尔地区的冬季漫长且寒冷，这就要求污水厂的处理系统中配有相应的空气预热装置，百乐克工艺可以对鼓风机进风口的空气预加温，从而使水温达到微生物正常进行代谢所必须的13℃左右。另外，鼓风机在吸入的空气压缩后向曝气池输送气体，这一过程中的空气因被急剧压缩而放出热量，带有温度的气体通过管道进入曝气池后也可向污水传递热量，并使水温维持在13℃以上，这样即使是在海拉尔冬天-35℃综合池的局部水面上因低温而形成冰甲的情况下，也能保证曝气池内的环境温度维持在微生物进行正常代谢所要求的温度，从而使工艺系统中的主要生化反应仍可以继续进行。
c.正常运行的条件下，百乐克工艺在构筑物中可达到多级A/O工艺的效果。在运行中，通过连续开启或关闭曝气浮链一端的供气阀门，可人为制造多个曝气-停气的区域，构筑物中形成了多个缺氧-好氧段，这样污水在流经构筑物时，就会反复经历多个A/O工艺周期，使处理效率依次累加，从而提高污水的处理效果。
d.百乐克工艺在系统前端设置了厌氧池，能有效的去除污水中的磷元素，这就可以保证处理过程中在去除污水中的含碳有机物的同时，兼顾有效地去除氮、磷等元素。
③.剩余污泥少，污泥外运处置简捷安全。
百乐克工艺中一体化生物池的污泥浓度较高，污泥负荷低，泥龄长(如海拉尔污水厂的泥龄一般在15天左右)，回流污泥量大，活性污泥在池中的停留时间较长，剩余污泥量相对其它工艺污水处理工艺较少。泥水分离时只需采用常规的带式压滤脱水设备便可使污泥的含水率由99%降至80%-85%，这样既减少了污泥运送次数，使用车辆运送简便，无需采取复杂的防渗、保温措施即可外运进行处置。
④.工艺成套设备自动化程度高，维修保养方便。
百乐克工艺成套设备自动控制均由主控室(MCC柜)完成，整套系统的监控仪表包括进出口水量计量仪、进出口PH值检测仪、溶解氧仪、水温测量仪等，这些仪器可24小时全天候对一体化综合池运行及水质参数等数据进行即时监测，采集有效数据进行分析并及时通过MCC控制柜调节各生产设备的运行状态，使得所有工艺设备实现稳定运行，以保证综合池的生化反应能够有效的削减污水中含有的有机物和氨氮等元素。
百乐克工艺设备保养、维护十分简单，系统中没有水下固定部件，维修时不用排空池中的水，而且曝氣浮链及曝气头安装简单，不易堵塞，曝气、搅拌及污泥泵等设备均可提起用小船在水面进行维修，尤其是百乐克工艺末端的二沉池上方往复行走的刮吸泥机，刮吸泥机由行车、回流污泥泵及多组吸泥单元组成，它们就装配在行车下方用来抽取沉积于池底的活性污泥。这些设备体积相对较小，必要时可直接将其从水中提升至行车作业面上进行维修。它们重量轻，装配简单，仅需几个人在短时间内就能完成成套设备的维修和安装。
四、百乐克工艺存在的不足
1.工艺前端未设置初沉池，仅靠栅径为1mm的旋转式细格栅无法拦截污水中带有的大量的泥沙和细渣，这些物质进入系统后，不仅会对工艺中后续的处理设备运行造成影响，还会在一体化综合池中的局部位置如转角处、浅水区淤积，甚至板结，难以清理。另外过多的堆积物还会影响综合池的容积和总体处理效果。
2.工艺在发生污泥膨胀和其它重大问题后，污泥活性及正常生产的恢复需要相对较长的时间才能实现，通常需要一周甚至几周时间才能使系统中的活性污泥的浓度、菌群数量等各项指标和参数缓慢地恢复到稳定状态。
五、结论
经过几年对百乐克工艺运行经验的总结我们逐渐发现，工艺系统的稳定运行对于污水处理工程，尤其是生化处理工艺来讲是至关重要的。因此，百乐克系统在运行时应注意保持进水的连续、均匀性和水质的稳定，这样才能有效降低整套系统因受大幅度冲击而出现故障的风险。
尽管百乐克污水处理工艺在某些方面还存在问题，但其所具有的适合北方高寒地区、处理效率高、维护管理简单方便等特点还是吸引着众多城市建设者和环保专家们的眼球。目前，海拉尔及周边地区的几个旗市所采用的污水处理工艺均是百乐克工艺，因此仅就现阶段的北方地区特别是高寒地区来讲，百乐克工艺是对低温环境有较强适应能力的一种污水处理工艺。
参考文献：
1.沈耀良.废水生物处理新技术理论与应用[M].北京：中国环境科学出版社，1999.
2.胡兴军，安岗.废水处理技术亮点突现[J].化工文摘，2004(1).
3.杨淑琴，孟恒，穆瑞林.德国Biolak污水处理技术的特点[J]黑龙江环境通报，2001.25(3)：17-20.
4.蒋展鹏.环境工程学[M].北京高等教育出版社，1996.
5.EPA.Assessment of the Biolak technology [C].Washington DC,U.S Department of commerce NTIS.1990.
关键词：污水处理海拉尔 高寒地区
中图分类号：R123.3 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
德国百乐克工艺是一种多级污水处理系统，它产生于20世纪70年代，并采用低负荷活性污泥工艺，通过创造各类特种生物的良好生长环境使其以很高的效率降解污水中的有机物(如COD、BOD等)，并能通过波浪式氧化工艺有效的去除氮和磷等元素。经过冯·诺顿西工程技术有限公司多年来对该工艺的不断改进和完善，百乐克工艺已经发展成为建筑结构紧凑、处理效果良好并能高效实现除磷脱氮的活性污泥处理工艺。
二、城区概况及自然条件
海拉尔区位于内蒙古自治区东北部，是呼伦贝尔市政府所在地同时也是呼伦贝尔市的政治、经济、文化、商贸、旅游中心和交通枢纽。
海拉尔区东、西、北三面环山，高地海拔630米左右，河漫滩地海拔607-614米，海拉尔区域内水资源较丰富，境内有两条较大的过境河流伊敏河和海拉尔河，且两条河流的自净能力较弱。海拉尔区属温带大陆性半湿半干旱草原气候，冬季最低气温为-48.5℃，夏季最高气温为36.7℃，年平均气温为-0.2℃。海拉尔区冬季(11月-次年3月)漫长而严寒，地面积雪时间较长。因此海拉尔区的冬季较其它地区更为寒冷且漫长，所以污水处理工艺的要求不仅仅只在处理效果方面还应考虑整套工艺在极低温度下的适应能力。
三、工艺原理、流程及特点
1.工艺原理：
百乐克污水处理系统是一种采用低负荷活性污泥工艺的新型高效生物延时曝气系统，它基于多级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缺氧与好氧过程，强化了污泥的活性并兼有脱氮除磷的效果。百乐克系统通常由除磷区的曝气池、沉淀池、稳定池等三部分组成，三个部分可以合建，曝气池和稳定池可采用土池加防渗结构。
海拉尔污水处理厂所采用的是百乐克悬链式曝气多级A/O工艺，它由缺氧-好氧两个生化系统组成，工艺中的缺氧和好氧段反应都在同一个生化池内完成。海拉尔污水处理厂采用了一体化综合池的设计方式，厌氧池、曝气池、沉淀池合建于一体，这样就使其具有占地紧凑、工艺稳定、投资低廉、维护简单、运行费用低等特点。
2.工艺流程：
海拉尔污水处理厂的总体工艺流程为：污水首先经粗格栅去除漂浮物(粒径＞2cm)然后自流进入集水池中，由潜污提升泵送至回转式细格栅机(栅条间距为1mm)，使悬浮物和砂粒分离出来并被压缩。细格栅的出水先进入厌氧池，通过搅拌器的均匀搅动与活性污泥充分混合进行厌氧处理，其目的是去除污水中所含的磷；而后原水自流进入曝气池，由悬链式曝气机沿水流方向前后摆动向水中充氧，并以活性污泥为载体，对污水进行交替的进行好氧与缺氧反应处理，以去除污水中的COD、BOD5、氮、磷等污染物；处理后的混合液在沉淀池(澄清池)中实现固液分离，上层清液由排水口直接排放或经深度处理后回用。
3.工艺特点：
百乐克工艺适合于海拉尔等高寒地区的污水处理厂，其具体特点如下：
①.低负荷活性污泥工艺，耐冲击负荷能力强。
百乐克系统是利用大量的微生物即活性污泥来净化污水中的污染物，整套工艺中的回流污泥量大，污泥浓度高，生物量较大，延时曝气时间长，污泥负荷较低。由于微生物把污水中的污染物作为养料来转化、吸收，污水中的污染物被相对大量的微生物吸收分解殆尽，因此系统出水非常干净,而一般的污水处理厂所采用的高负荷的工艺，微生物僅分解最有营养的那部分有机物，相对来讲净化效率也随之降低。
②.能够高效运行的悬链式曝气系统。
a.百乐克工艺中的曝气系统采用悬链式微孔曝气的形式，改变了传统曝气系统固定的模式，曝气头通过软管悬挂在浮链下方，停留在水深4-5米处。通气时气体通过微孔曝气膜并在其表面逸出，形成直径为50μm左右的气泡。微小的气泡可增加污水与空气的接触面积，提高洋气传递效率。另外，鼓风机按充氧需要提供大量空气并通过浮链送至曝气头，曝气头在通气时由于水流流动受力不均而在水中运动，当曝气头偏离浮链垂直轴时，气泡浮至水面并在浮管一侧爆裂，从而对浮管长生反向推动力使浮管运动，浮管又反过来带动曝气头运动，在曝气的条件下，运动连续不断，这样就使曝气膜表面释放的气泡延斜向运动，进而延长了气泡在水中的停留时间，从而提高了氧的传送率。一般的固定曝气器产生的气泡在水中的停留时间为5-6秒，而百乐克曝气装置产生的气泡可在水中停留11秒以上。因而上述运行数据表明：百乐克工艺的氧气传递率远远高于一般的工艺中的曝气系统。
b.在污水的生物处理技术中，温度在很大程度上影响着微生物(活性污泥)的生理活动，从而影响着污水处理厂的总体处理效果。实践数据表明：当水温低于5.6℃时，污泥的活性大大下降，微生物基本处于休眠状态；当水温低于4℃时，微生物开始失去活性并逐渐死亡。海拉尔污水处理厂的进水温度约为10℃左右，而且海拉尔地区的冬季漫长且寒冷，这就要求污水厂的处理系统中配有相应的空气预热装置，百乐克工艺可以对鼓风机进风口的空气预加温，从而使水温达到微生物正常进行代谢所必须的13℃左右。另外，鼓风机在吸入的空气压缩后向曝气池输送气体，这一过程中的空气因被急剧压缩而放出热量，带有温度的气体通过管道进入曝气池后也可向污水传递热量，并使水温维持在13℃以上，这样即使是在海拉尔冬天-35℃综合池的局部水面上因低温而形成冰甲的情况下，也能保证曝气池内的环境温度维持在微生物进行正常代谢所要求的温度，从而使工艺系统中的主要生化反应仍可以继续进行。
c.正常运行的条件下，百乐克工艺在构筑物中可达到多级A/O工艺的效果。在运行中，通过连续开启或关闭曝气浮链一端的供气阀门，可人为制造多个曝气-停气的区域，构筑物中形成了多个缺氧-好氧段，这样污水在流经构筑物时，就会反复经历多个A/O工艺周期，使处理效率依次累加，从而提高污水的处理效果。
d.百乐克工艺在系统前端设置了厌氧池，能有效的去除污水中的磷元素，这就可以保证处理过程中在去除污水中的含碳有机物的同时，兼顾有效地去除氮、磷等元素。
③.剩余污泥少，污泥外运处置简捷安全。
百乐克工艺中一体化生物池的污泥浓度较高，污泥负荷低，泥龄长(如海拉尔污水厂的泥龄一般在15天左右)，回流污泥量大，活性污泥在池中的停留时间较长，剩余污泥量相对其它工艺污水处理工艺较少。泥水分离时只需采用常规的带式压滤脱水设备便可使污泥的含水率由99%降至80%-85%，这样既减少了污泥运送次数，使用车辆运送简便，无需采取复杂的防渗、保温措施即可外运进行处置。
④.工艺成套设备自动化程度高，维修保养方便。
百乐克工艺成套设备自动控制均由主控室(MCC柜)完成，整套系统的监控仪表包括进出口水量计量仪、进出口PH值检测仪、溶解氧仪、水温测量仪等，这些仪器可24小时全天候对一体化综合池运行及水质参数等数据进行即时监测，采集有效数据进行分析并及时通过MCC控制柜调节各生产设备的运行状态，使得所有工艺设备实现稳定运行，以保证综合池的生化反应能够有效的削减污水中含有的有机物和氨氮等元素。
百乐克工艺设备保养、维护十分简单，系统中没有水下固定部件，维修时不用排空池中的水，而且曝氣浮链及曝气头安装简单，不易堵塞，曝气、搅拌及污泥泵等设备均可提起用小船在水面进行维修，尤其是百乐克工艺末端的二沉池上方往复行走的刮吸泥机，刮吸泥机由行车、回流污泥泵及多组吸泥单元组成，它们就装配在行车下方用来抽取沉积于池底的活性污泥。这些设备体积相对较小，必要时可直接将其从水中提升至行车作业面上进行维修。它们重量轻，装配简单，仅需几个人在短时间内就能完成成套设备的维修和安装。
四、百乐克工艺存在的不足
1.工艺前端未设置初沉池，仅靠栅径为1mm的旋转式细格栅无法拦截污水中带有的大量的泥沙和细渣，这些物质进入系统后，不仅会对工艺中后续的处理设备运行造成影响，还会在一体化综合池中的局部位置如转角处、浅水区淤积，甚至板结，难以清理。另外过多的堆积物还会影响综合池的容积和总体处理效果。
2.工艺在发生污泥膨胀和其它重大问题后，污泥活性及正常生产的恢复需要相对较长的时间才能实现，通常需要一周甚至几周时间才能使系统中的活性污泥的浓度、菌群数量等各项指标和参数缓慢地恢复到稳定状态。
五、结论
经过几年对百乐克工艺运行经验的总结我们逐渐发现，工艺系统的稳定运行对于污水处理工程，尤其是生化处理工艺来讲是至关重要的。因此，百乐克系统在运行时应注意保持进水的连续、均匀性和水质的稳定，这样才能有效降低整套系统因受大幅度冲击而出现故障的风险。
尽管百乐克污水处理工艺在某些方面还存在问题，但其所具有的适合北方高寒地区、处理效率高、维护管理简单方便等特点还是吸引着众多城市建设者和环保专家们的眼球。目前，海拉尔及周边地区的几个旗市所采用的污水处理工艺均是百乐克工艺，因此仅就现阶段的北方地区特别是高寒地区来讲，百乐克工艺是对低温环境有较强适应能力的一种污水处理工艺。
参考文献：
1.沈耀良.废水生物处理新技术理论与应用[M].北京：中国环境科学出版社，1999.
2.胡兴军，安岗.废水处理技术亮点突现[J].化工文摘，2004(1).
3.杨淑琴，孟恒，穆瑞林.德国Biolak污水处理技术的特点[J]黑龙江环境通报，2001.25(3)：17-20.
4.蒋展鹏.环境工程学[M].北京高等教育出版社，1996.
5.EPA.Assessment of the Biolak technology [C].Washington DC,U.S Department of commerce NTIS.1990.