USBF技术 (上流污泥毯过滤) 基于经典的 活性污泥过程 的改进，结合缺氧、好氧过程和悬浮污泥沉淀区域，形成一个生物处理系统。将三个模块结合在一个处理过程中，产生了在提高处理效率、简化系统、节省材料、能源和建设及运营成本等方面的巨大优势。

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1. USBF技术介绍

使用USBF技术处理污水（来源: https://en.dsiqualitat.com）

USBF技术 设计用于:

• 去除溶解有机物（BOD, COD）。

• 硝化和去除硝酸盐。

• 去除磷。

2. 结构特点和工作原理

2.1 结构特点:

USBF系统的设计。（来源: https://giaiphapmoitruong.net）

系统的主要结构: 池被分为三个主要部分: 缺氧区 - Anoxic（去除硝酸盐）、好氧区 - Aerobic（硝化）和逆流污泥过滤区 - USBF。

2.2 工作原理:

• 污水在经过初步处理后进入系统。在Anoxic区，污水与活性污泥通过潜水搅拌机混合，进行碳去除、硝酸盐去除和磷去除等过程。

• 随后，污水通过USBF底部的间隙流入Aerobic区。在这里，潜水鼓风机提供氧气给好氧微生物，以处理有机污染物。

• 最后，来自Aerobic区的污水流入USBF区，并从下往上移动，逆着沉淀污泥的流动，污染物通过活性污泥的过滤和生物处理进行处理。处理后的清水在收水槽中收集并排出。

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2.3 系统中的过程:

• 碳去除过程:

是USBF系统的主要过程，在污水处理过程中起着重要作用，并影响其他过程。在USBF系统中，碳处理过程在三个区域 Anoxic, Aerobic 和 USBF 中进行。

• 硝化和去除硝酸盐过程:

系统中的Anoxic和Aerobic区域负责硝化和去除硝酸盐。在此过程中，氨氧化细菌Nitrosomonas和Nitrobacter将NH₃-N氧化为硝酸盐。在Anoxic区域，硝酸盐被循环回并持续去除。在此反应中，输入的BOD被视为去除硝酸盐的能量源，转化为氮分子。

Anoxic和Aerobic两个区域结合进行硝化和去除硝酸盐，带来了高效、稳定和节省成本的效果:

- 硝化阶段: 污水中的氨（NH₄+）被氧化为亚硝酸盐（NO₂-），通过硝化细菌（Nitrosomonas和Nitrosospira）进行反应:

NH₄₊ +   1.5O₂  →  NO_2– + 2H+ + H₂O

- 硝酸盐阶段: NO₂-被转化为硝酸盐（NO₃-），通过Nitrobacteria进行以下反应:

NO_2– + 1.5O₂  →  NO_3–

- 去除硝酸盐 是在缺氧微生物的作用下，将氧气从硝酸盐中分离出来的过程。分离出的氧气用于氧化有机物，因此去除硝酸盐的过程主要发生在缺氧区，最终产生的产品是氮分子。

NO_2–  →  N₂

USBF系统的处理过程 (来源: https://en.dsiqualitat.com)

• 去除磷的过程:

在此过程中，磷的去除是通过改进的Bardenpho技术进行的。溶解的BOD在好氧和缺氧区被细菌降解，生成特殊的微生物成分，使其能够储存磷。经过同化过程，磷将在好氧区被排出系统。

污水中的磷以PO₄3-、P₂O₇ 或有机结合形式存在，约占70%，用于维持活动、储存和运输能量，促进微生物的新细胞生长。

• USBF区的生物过滤和沉淀过程:

USBF过程 是系统中的重要阶段，逆流过滤和沉淀过程在这里进行。该区域呈漏斗形，分为三个区域：上层清水区、悬浮污泥区作为生物过滤层，以及底部的沉淀污泥层。经过搅拌的污水将从沉淀池的底部通过特殊设计的隔板流动，在此过程中形成水力气泡。沉淀区从下到上产生稳定的流动，使流速在该区逐渐减小。

USBF系统（来源:https://en.dsiqualitat.com）

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3. 影响USBF系统污水处理过程的因素

• 水动力的影响: 是污水处理过程中重要的因素之一，需要确保进入USBF区时水流速度，以达到最佳处理效果。

• 氧气浓度: 因为微生物只使用水中溶解的氧气来处理污水。

• 微量元素和营养素: 为了为微生物提供良好的活动环境，污水中需要含有必要的营养元素，其中最重要的是N（氮）、P（磷）、K（钾）。

• 其他因素的影响: 环境温度和污水的pH值直接影响微生物的活动和水中氧气的溶解能力。

USBF系统的安装图（来源: https://en.dsiqualitat.com）

4. 处理效果

• COD的平均处理效果达到约60%，

• BOD的处理效果达到80-99%。

• SS的处理效果高，达到75-95%的去除能力。

• 氮的处理效果: 硝酸盐去除和硝化过程完全进行，处理效果可超过90%。

• 磷的最大处理效果可达到80%。

5. USBF系统的优缺点

优点:

• 降低投资成本: USBF将所有处理阶段结合在一个池中，减少了规模和投资成本。

• 运营和维护成本低: 由于设计紧凑，最小化设备，依靠重力流动，减少了对过程的监控，降低了运营和维护成本。

• 高处理效率: 该技术旨在去除有机物、氮和磷，因此出水水质始终符合标准。

• 污泥排放量少: 系统设计的污泥最小寿命为25天，因此产生的污泥量比常规好氧生物系统少。

• 减少气味: 在好氧分解和高污泥浓度的条件下，减少了产生气味的因素。

• 单元设计: 由于在一个池中结合多个处理过程，因此USBF技术几乎是一个完整的工程。

• 节省建筑面积: 由于将多个处理过程结合在一个池中，减少了工程的总体规模。

• 适用于多种污水: 系统能够处理多种有机污染物。

缺点:

• 污泥回流困难。

• 由于池是一个组合系统，因此维护和保养会比较困难。

一个准备运行的USBF系统（来源: https://en.dsiqualitat.com）

6. 结论

目前，USBF 是一种在全球广泛使用的技术，因其高效的处理效果，投资安装、运营和维护成本低。

该技术因其高效去除BOD、氮、磷等污染物而受到高度评价，同时建设成本低，运营和维护过程简单，主要用于处理家庭、市场等的生活污水，...

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