城市污水处理研究进展

摘要:文章介绍了目前国内外采用的城市污水生物处理工艺,并对各种工艺的特点进行了分析和比较,旨在为因地制宜、合理选用城市污水处理技术提供科学的参考依据。

关键词:城市污水处理;生物技术;AB法;A2O法

中图分类号:X703文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)28-0056-02

长期以来,人们一直认为水是“取之不尽、用之不竭”的资源。但事实表明,随着人类对水资源的利用范围不断扩大、强度不断增加,对水的需求量在许多国家和地区已大大超出水资源的产出,水资源危机频频告急。然而,随着社会经济的迅猛发展和人口的剧增,大量未经处理的工业废水和生活污水肆意排入江河湖泊,使人类有限的淡水资源遭受严重污染。排放的污水越来越多,水质越来越复杂,水体有限的自然净化能力已经不堪污水治理的重负了。水环境的恶化加剧了水资源的短缺,影响着人民群众的身心健康,已经成为城市可持续发展的严重制约因素。近年来,国家和地方政府非常重视污水处理事业,我国污水处理新工艺层出不穷,并以国外引入的工艺技术为主导潮流,吸收国外先进的技术和理念,形成了一些适应中国国情的技术,对解决和控制水体污染起了重大作用。本文通过查阅相关资料和体会,现就目前在我国大部分污水处理采用的污水生物处理技术进行简要介绍,以供参考。

1污水生物处理技术研究进展

1.1AB法工艺

AB法是吸附生物降解法的简称,是联邦德国亚琛大学B.Bohnke教授于20世纪70年代中期,在传统两段活性污泥法和高负荷活性污泥法基础上开发的一种新工艺,属超高负荷活性污泥法。该工艺将曝气池分为高负荷段(A段)和低负荷段(B段)两段。A段以生物絮凝吸附作用为主,停留时间约20～40min,发生不完全氧化反应,去除BOD达50%以上;B段与常规活性污泥法相似,负荷较低,泥龄较长。AB法A段效率很高,并有较强的缓冲能力;B段起到出水把关作用,处理稳定性较好。对于高浓度的污水处理,AB法具有很好的适用性,并有较高的节能效益,尤其在采用污泥消化和沼气利用工艺时,优势最为明显。但是AB法工艺对运行管理有较高要求,污泥产量也较大,这必将增加污泥后处理的投资和费用,另外由于A段去除了较多BOD可能造成碳源不足,难以实现脱氮工艺。总体而言,AB法工艺较适合于污水浓度高、具有污泥消化等后续处理设施的大中规模的城市污水处理厂,对于有脱氮要求的,一般不宜采用。

1.2A2O(Anaerobic/Anoxic/Oxic)法工艺

A2O(厌氧-缺氧-好氧)法工艺同时具有去除有机物、脱氮、除磷的效果,处理成本较低,已积累一定的设计和运行经验,故在国内外大中型城市污水处理厂常有采用。A2O法工艺原理是磷在厌氧区被释放,在好氧区被吸收,达到除磷目的;污染物在好氧区被氧化降解,去除COD和BOD5,同时在硝化菌作用下,有机氮转化的氨氮继续转化为亚硝酸氮和硝酸氮,含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧区进行反硝化脱氮。该工艺主要优点是对COD、BOD5、SS等具有较高的去除率,对脱氮除磷也具有较高的去除效果,具有运行费用低、占地少,出水水质好等特点;其缺点是运行管理要求较高,投资较大,节能差。针对其不足,改良的A2O工艺、UCT(University of Capetown)工艺、倒置的A2O工艺及多点进水的A2O工艺等不断出现,在一定程度上或在某一方面使运行效果有所改善。

1.3SBR(Sequencing Batch Reacto)法工艺

SBR工艺也叫序批式活性污泥法,是集进水、曝气、沉淀在一个池子里完成,一般由多个池子构成一组,各池工作状态轮流变换运行。其最根本的特点是处理工序不是连续的,而是间歇的、周期的,污水一批一批地经过进水、曝气、沉淀、排水,然后又周而复始,其核心技术是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统,典型的SBR工艺沉淀时停止进水,静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。SBR工艺早在20世纪初已有应用,但由于SBR对自动化控制要求很高,人工管理的困难和烦琐,稍有故障就不能运行,未能广泛推广应用。近几年,SBR经过不断演变和改良,又产生或同期发展为CASS(Cyclic Activated Sludge System)、CAST(Cyclic Activated SludgeTechnology)和MSBR(Modified Sequencing Batch Reactor)等工艺,进一步增强了除磷脱氮效果,改良的SBR工艺可以发挥节省用地、提高出水水质指标的优势,随着自动化技术的发展和PLC控制系统的普及化,SBR类工艺的工程应用又进入了一个新的时代。

1.4UNITANK工艺

Unitank工艺是20世纪90年代比利时西格斯公司在三沟式氧化沟的基础上开发出来的,一般由一矩形池子组成,内分三格,三格在水利上是连通的,三个池子通过共壁上的开孔水力连接,每个池中都装有曝气系统,同时外面的两个池子都装有溢流堰用于排水,这样中间一个矩形池只做曝气池,外边两侧的矩形池既可做曝气池,又可做沉淀池,不需另设沉淀池,故布置紧凑,节省占地。该工艺可以将生物处理和沉淀系统合为一体,同时具有连续进水、连续出水、常水位运行,具有脱氮功能及流程简单的特点,在用地十分紧缺或必须室内布置的情况下,适宜采用该工艺。

1.5Carrousel氧化沟工艺

Carrousel(卡鲁塞尔)氧化沟是一种单沟式环型氧化沟,在氧化沟的顶端设有垂直表面曝气机,兼有供氧和推流搅拌的作用,污水在沟道内转折巡回流动,处于完全混合状态,有机物不断氧化得以去除。该氧化沟一般设有独立的沉淀池和污泥回流系统。Carrousel氧化沟具备一般氧化沟的共同优点,工艺流程简单,抗冲击负荷能力较强,出水水质较稳定;其独特之处在于:单台曝气设备功率大,数量较少,投资较少,维护点相对较少,更易于维护。其不足之处:由于表曝机数量少,沟内混合液自由流程很长,由紊流导致的流速不均有可能引起污泥沉淀,影响运行效果;单沟氧化沟维持溶解氧较高,加之单点供氧强度较大,耗能稍高。Carrousel氧化沟结构和设备简单,管理方便,适用于中小规模的城市污水处理。

1.6Orbal氧化沟工艺

Orbal(奥贝尔)氧化沟是由三个相对独立的同心椭圆形沟道组成,污水由外沟道进入沟内,然后依次进入中间沟道和内沟道,最后经中心岛流出至二次沉淀池。三个环形沟道相对独立,其中外沟道处于低溶解氧状态,大部分有机物和氨氮在外沟道氧化和去除;内沟道维持较高的溶解氧,为出水把关。在各沟道横跨安装有不同数量转碟曝气机,进行供氧兼有较强的推流搅拌作用。Orbal氧化沟的独特之处在于:流程简单、抗冲击负荷能力强、出水水质稳定和易于维护管理,具有较好的节能性能,有较好的脱氮功能,另外Orbal氧化沟作为一种多级串联的反应器,有利于难降解有机物的分解,一般可以获得较好的出水水质和稳定的处理效果。在实际应用中有更大的灵活性和适应性,可适用于雨污合流系统,由于该氧化沟采用曝气转碟,具有较高的充氧能力和动力效率,并可提高水深,节省用地。Orbal氧化沟作为较优化的工艺之一,尤其适用于中小规模的污水处理厂。

1.7生物曝气过滤工艺

生物曝气过滤工艺是在一生物过滤池中进行,内设特制的微生物附着生长所必需的颗粒性滤料,为达到生物氧化有机物和氨氮的目的,滤池需进行曝气。一般地,生物曝气过滤工艺主要用于生物处理出水的进一步硝化,去除生物处理出水中残余的氨氮,以满足更高的氨氮出水要求。生物曝气过滤工艺布置得十分紧凑,占地面积约为常规工艺的1/10。但是其不足在于:运行管理难度较大,同时为避免污水进水中悬浮颗粒堵塞后续的生物曝气滤池,一般均需采用加药以强化初沉池去除悬浮固体的效果,会增加药剂的成本,同时加药沉淀将产生大量初沉污泥和化学污泥,后续污泥处理难度较大。此工艺虽然有省地的显著优点,但运行管理难度较大,工艺投资和运行成本并不节省,一般是在用地面积严重不足或受到限制时才优先考虑采用生物曝气过滤工艺。

1.8膜生物反应器

膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术,兼有活性污泥法和固定细胞法二者的优点。其显著优点为出水水质优于传统生物处理工艺,且污泥产率低。20世纪80年代以来,该技术愈来愈受到重视,已成为研究的热点之一。

2结论

以上介绍的各种污水生物处理工艺都是可行和可用的工艺,绝大部分已经在国内外污水处理厂实际运行。但是就目前国际上污水处理发展现状看,每一种工艺具有各自的优缺点,都有一个适应性问题。所以熟悉了解国内外这些工艺,对其利弊进行客观分析,因地制宜地合理选择适用技术,对我们污水处理工程设计和建设都有着重要意义。同时,在以后的污水处理工程设计和建设时,可以针对实际情况,通过科学设计、优化组合,选用一种或两种处理工艺进行互相组合,就有可能在污水处理的实际应用中在技术与功能上获得一定程度的互补,提高污水处理效率,有效降低污水处理的运转费用,从而推进城市污水处理工作的健康发展。

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作者简介:刘金艳(1984-),女,河北沧州人,沧州市市政工程公司助理工程师,研究方向:市政工程。