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我國(guó)城市污水處理概況與城市污水處理工藝研究進(jìn)展

論文類型 基礎(chǔ)研究,... 發(fā)表日期 2008-02-01
來源 全國(guó)城市污水處理設(shè)施建設(shè)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)研討交流會(huì)
作者 孟慶強(qiáng),吳大為,林毅,盧寶光
關(guān)鍵詞 城市污水 處理工藝
摘要 城市污水處理廠的關(guān)鍵步驟是優(yōu)選工藝,本文對(duì)我國(guó)城市污水的情況及污水處理的現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)要分析,對(duì)城市污水處理的諸多工藝進(jìn)行了分類分析綜述,闡明了當(dāng)前城市污水處理工藝發(fā)展趨勢(shì)及具體應(yīng)用狀況,并提出了個(gè)人觀點(diǎn)。

孟慶強(qiáng) 吳大為 林毅 盧寶光

(廣州市城市排水監(jiān)測(cè)站)

  摘要:城市污水處理廠的關(guān)鍵步驟是優(yōu)選工藝,本文對(duì)我國(guó)城市污水的情況及污水處理的現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)要分析,對(duì)城市污水處理的諸多工藝進(jìn)行了分類分析綜述,闡明了當(dāng)前城市污水處理工藝發(fā)展趨勢(shì)及具體應(yīng)用狀觶?⑻岢雋爍鋈斯鄣恪?lt;/P>

  關(guān)鍵詞:城市污水 處理工藝 

  我國(guó)為水資源比較短缺的國(guó)家,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化進(jìn)程的加快,城市缺水問題日趨嚴(yán)重,而城市污水的大量排放,更加重了這一趨勢(shì)。污水處理是防治水環(huán)境污染的重要技術(shù)措施之一,污水處理工藝水平的高低將直接影響一個(gè)地區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量。目前我國(guó)城市污水處理工藝普遍采用的是傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝、SBR等,這些成熟而有效的處理工藝,在世界各地被廣泛應(yīng)用。按噸水造價(jià)1500-2000元,運(yùn)行費(fèi)用0.8-1.4元/噸計(jì)算,我國(guó)尚未投建的城市污水處理廠需一次性投資1000億元,加上市政管網(wǎng)建設(shè),投資超過2000億元,年運(yùn)行費(fèi)又要250億元。而我國(guó)城市污水處理廠建設(shè)的資金,90%來自于各種貸款,每年200億元用于污水廠建設(shè),每個(gè)項(xiàng)目平均還貸期10年,幾年后本息將超過300億元,運(yùn)行費(fèi)和本息占我國(guó)GDP的1%。在目前城市污水處理,只有社會(huì)效益,沒有經(jīng)濟(jì)效益的情況下,如此龐大的投資和運(yùn)行費(fèi)用,對(duì)經(jīng)濟(jì)不夠發(fā)達(dá)的我國(guó)而言無疑是一個(gè)沉重負(fù)擔(dān)。因此,本文以我國(guó)城市污水處理情況為基礎(chǔ),從排污系統(tǒng)建設(shè)、污水處理要求和效果等方面,對(duì)國(guó)內(nèi)外城市污水處理工藝作了歸納,為提高我國(guó)的城市污水治理水平,最終促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供技術(shù)參考。

  1 我國(guó)城市污水處理現(xiàn)狀

  1.1我國(guó)城市污水排放狀況

  我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家,百業(yè)待興。人口城市化速度很快,物質(zhì)生活加速提高。在此背景下,往往以犧牲環(huán)境作為代價(jià),促進(jìn)工業(yè)發(fā)展,使三廢排放加劇,使水污染形勢(shì)嚴(yán)峻。對(duì)城市污水進(jìn)行有效處理具有深遠(yuǎn)意義。

  城市污水為城市下水道收集到的各種污水,通常由生活污水、工業(yè)廢水和城市降水徑流等三部分組成,是一種混合污水。生活污水中有機(jī)物污染物約占60%,無機(jī)污染物約占40%,此外還含有洗滌劑以及病原微生物和寄生蟲等。工業(yè)廢水的成分有很大差別,但它是城市污水中有毒有害污染物的主要來源。降水徑流是城市降雪或雨形成的。

  典型的生活污水,其水質(zhì)變化大體有一定范圍,可參見表1-1。

表1-1  我國(guó)典型的生活污水水質(zhì)示例

指標(biāo)濃度(mg/l)指標(biāo)濃度(mg/l)
高    中   低高      中     低

固體(TS)

溶解性固體

非揮發(fā)性

揮發(fā)性

懸浮物(SS)

非揮發(fā)性

揮發(fā)性

可沉降物(ml/l)

生化需氧量(BOD5)

溶解性

懸浮性

總有機(jī)碳(TOC)

化學(xué)需氧量(COD)

溶解性

懸浮性

1200

850

525

325

350

75

275

20

400

200

200

290

1000

400

600

720

500

300

200

220

55

165

10

200

100

100

160

400

150

250

350

250

145

105

100

20

80

5

100

50

50

80

250

100

150

可生物降解部分

溶解性

懸浮性

總氮(TN)

有機(jī)氮

游離氨

亞硝酸鹽

硝酸鹽

總磷

有機(jī)磷

無機(jī)磷

氯化物

總堿度

油脂

750

375

375

85

35

50

0

0

15

5

10

200

200

150

300

150

150

40

15

25

0

0

8

3

5

100

100

100

200

100

100

20

8

12

0

0

4

1

3

60

50

50

  注:1. 單位除注明外均為mg/l.

      2. 摘自《給水排水手冊(cè)》。

  根據(jù)2002年的估計(jì)數(shù)據(jù),我國(guó)城市生活污水排放總量(包括城市工業(yè)廢水)大于500億噸/年,從1999年開始,城市生活污水COD排放量已經(jīng)超過工業(yè)廢水的COD排放量,說明城市水環(huán)境質(zhì)量在進(jìn)一步下降。許多資料表明,我國(guó)城市水資源面臨的重要問題是水體污染和水資源短缺 。長(zhǎng)期以來,我國(guó)對(duì)城市污水處理沒有足夠重視,水污染造成的水資源短缺問題十分突出。目前全國(guó)有80%左右的城鎮(zhèn)污水沒有經(jīng)過處理就直接排放,造成1/3以上的河段受到污染,90%以上的城市水域污染嚴(yán)重,近50%的城鎮(zhèn)水源不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。在水資源一定的情況下,如何控制城市水體污染,提高水資源利用率是一個(gè)重要課題。

表1-2 城市污水處理的基本方法

項(xiàng)目       方法懸浮物可溶性無機(jī)物可溶性有機(jī)物微生物
物理法篩濾法

自然沉降

自然上浮

粒狀介質(zhì)過濾

超濾

微濾

混凝氣浮

混凝氣降

電滲析

反滲透

曝氣

萃取

離子交換

吸附

萃取

活性炭

超速離心過濾
化學(xué)法 酸堿中和

氧化還原

濕式氧化

曝氣

氧氣

焚燒

加氧

加氯

生物化學(xué)法甲烷消化法

活性污泥法

生物膜法

氧化塘法

污水灌溉

生物硝化

生物反硝化

甲烷發(fā)酵法

活性污泥法

生物膜法

氧化塘法

污水灌溉

 

  1.2 城市污水處理的基本方法

  污水處理的任務(wù)就是采用必要的處理方法和處理流程,將廢水中的污染物質(zhì)分離出來,或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì),從而使污水得到凈化。按其作用機(jī)理可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法等幾種。由于水中的污染物多種多樣,通常我們要采用幾種方法組成的處理系統(tǒng)或處理工藝,流程中的每一部分起著不同的作用,使污水達(dá)到凈化處理的要求。表1-2為城市污水各種污染物處理的基本方法。

  城市污水按照處理的任務(wù)和處理的程度,可分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)處理。

  城市污水一級(jí)處理典型工藝流程如圖1-1所示。

文本框: 城市污水  格柵  沉砂池  沉淀池 直接排放或去二級(jí)處理

  

   城市污水二級(jí)處理典型工藝(活性污泥法)流程如圖1-2所示。

 

  一級(jí)處理主要是處理水中的漂浮物質(zhì)和懸浮物質(zhì),調(diào)整PH,而二級(jí)處理主要任務(wù)是去除廢水中的呈膠體狀態(tài)的有機(jī)物,BOD去除率可達(dá)95%,處理后BOD可降到20-30mg/l。二級(jí)處理主要采用的是生物法。三級(jí)處理,又稱為廢水高級(jí)處理或深度處理,是一種凈化要求較高的處理。應(yīng)根據(jù)不同的要求,選擇不同的處理工藝。

  2 我國(guó)城市污水處理主要工藝概況

  由于廢水排放量的急劇增加以及對(duì)廢水治理要求的日益嚴(yán)格,傳統(tǒng)工藝在處理的多功能性、高效穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)合理性方面已經(jīng)難以滿足不斷提高的要求。目前,活性污泥法是世界各國(guó)普遍采用的傳統(tǒng)廢水生物處理工藝,在防治水體污染中已經(jīng)并正在繼續(xù)發(fā)揮其良好的作用。世界上大型的城市污水處理大多采用此種處理方法。

  污水處理的進(jìn)水水質(zhì)和處理要求是選擇處理工藝的主要因素,而污水處理工藝又是污水處理廠投資和建設(shè)的關(guān)鍵依據(jù),選擇建設(shè)費(fèi)用省、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好、占地小、環(huán)境影響小和管理方便的污水處理工藝,可以大大節(jié)省投資和污水處理成本,改變水環(huán)境現(xiàn)狀。

  2.1我國(guó)城市污水處理工藝概況

  目前,我國(guó)城市污水處理廠現(xiàn)有266座,其規(guī)模以及工藝各有不同,其中傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝法、SBR(序批式活性污泥法)是主要方法,這些都是成熟而有效的污水處理工藝。近十幾年來,城市污水處理工藝新工藝新技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用,已在全世界范圍內(nèi)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,并出現(xiàn)了許多新型的污水處理新技術(shù),例如A/O法、SBR法及AB法工藝等。

  根據(jù)2000年統(tǒng)計(jì),我國(guó)的城市污水處理率約為18.4%,處理總量達(dá)到大約0.2億噸/天,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的城市污水處理水平,歐盟國(guó)家城市污水的處理率達(dá)80%,美國(guó)在2000年的城市污水處理率達(dá)到90%。

  2.2我國(guó)城市污水處理與污水處理新工藝

  早期城市污水處理,主要目的是去除BOD、COD和SS,但隨著富營(yíng)養(yǎng)化問題的出現(xiàn),還需要一個(gè)脫氮除磷的過程。我國(guó)從1998年開始實(shí)施的污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)對(duì)排放污水中的氮、磷提出了更高的要求,因此對(duì)新工藝的研究和實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意解決這一問題。

  2.2.1 AB污水生物處理技術(shù)

  AB工藝是吸附—生物降解(Absorption-Biodegradation)工藝的簡(jiǎn)稱。它是80年代初以來發(fā)展最快的城市污水處理工藝。目前,歐洲大約有100座污水處理場(chǎng)采用此種工藝。我國(guó)的青島海泊河污水處理廠、廣州獵德污水處理場(chǎng)均采用AB工藝。

  AB工藝將曝氣池分為高低負(fù)荷兩段,各自具有獨(dú)立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負(fù)荷段(A段)的停留時(shí)間約20-40分鐘,以生物絮凝吸附作用為主,同時(shí)發(fā)生不完全氧化作用,生物主要為短世代的細(xì)菌群落,去除BOD達(dá)50%以上。B段與常規(guī)活性污泥法相似,負(fù)荷較低,泥齡較長(zhǎng)。

  AB法工藝A段效率很高,并有較強(qiáng)的緩沖能力。B段起到出水把關(guān)作用,處理穩(wěn)定性較好。對(duì)于高濃度的污水處理,AB法具有很好的實(shí)用性,并有較高的節(jié)能效益。尤其在污泥處理采用消化和沼氣利用工藝時(shí),優(yōu)勢(shì)最為明顯。

  但是AB法工藝污泥產(chǎn)量較高,A段污泥有機(jī)物含量極高,污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理將增加一定的投資和費(fèi)用,另外由于A段去除了較多的BOD,可能造成碳源不足,難以實(shí)現(xiàn)脫氮工藝。對(duì)于污水中污染物濃度較低的場(chǎng)合,B段運(yùn)行較為困難,也難以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

  此外,AB工藝對(duì)運(yùn)行管理有較高的要求,尤其是污泥厭氧消化和沼氣利用部分,國(guó)內(nèi)并沒有成功運(yùn)行。

  目前也僅采用A段工藝的做法,效果較好于一級(jí)處理,作為一種過渡工藝,在性能價(jià)格比上也有較好的優(yōu)勢(shì),例如廣州獵德污水處理廠(一期)。

  總體而言,AB工藝較適合污水濃度較高、具有污泥消化等后續(xù)處理設(shè)施的大中規(guī)模的城市污水處理廠,有明顯的節(jié)能效果。對(duì)于有脫氮要求的城市污水處理,一般不宜采用。

  值得注意的是,最近奧地利通過對(duì)AB工藝的研究,提出了一個(gè)實(shí)現(xiàn)充分脫氮除磷的AB改進(jìn)工藝,簡(jiǎn)稱ADMONT工藝。它與AB工藝的最大不同,就是ADMONT工藝有兩個(gè)污泥循環(huán),A段和B段均有硝化和反硝化細(xì)菌存在,從而實(shí)現(xiàn)高效的脫氮效果。

  AB工藝作為一種高效而且穩(wěn)定的污水處理生物處理技術(shù),而且AB工藝的A段技術(shù)發(fā)展起來的高負(fù)荷生物化學(xué)法,可將投資和運(yùn)行費(fèi)用均降低到現(xiàn)有技術(shù)的1/3以下,而且操作管理也不復(fù)雜,綜合考慮,是一種適合我國(guó)國(guó)情的可選工藝。

  2.2.2  A/A/O工藝

  對(duì)于有脫氮除磷要求的城市污水處理廠,傳統(tǒng)上往往考慮首選A/A/O工藝。A/A/O工藝根據(jù)活性污泥微生物在完成硝化、反硝化以及生物除磷過程對(duì)環(huán)境條件要求的不同,在不同的池子區(qū)域分別設(shè)置厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)。A/A/O工藝應(yīng)用較為廣泛,歷史較長(zhǎng),A/A/O已經(jīng)積累有一定的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),通過精心的控制和調(diào)節(jié),一般可以獲得較好的脫氮除磷效果,出水水質(zhì)較穩(wěn)定,在國(guó)內(nèi)外大中型城市污水中常采用。我國(guó)的泰安污水處理廠以及廣州大坦沙污水處理廠采用此工藝,根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù),A/A/O脫氮除磷效果較好。

  A/A/O也有一定的局限性:需要分別設(shè)置污泥回流系統(tǒng)和內(nèi)回流系統(tǒng),尤其是內(nèi)回流系統(tǒng),其設(shè)計(jì)回流比往往在200-300%或更大,這將增加投資和運(yùn)行能耗。而且內(nèi)回流的控制較復(fù)雜,對(duì)管理的要求較高。

  針對(duì)上述不足,改良的A/A/O工藝、UCT工藝、倒置的A/A/O工藝及多點(diǎn)進(jìn)水的A/A/O工藝等不斷出現(xiàn),在一定程度上或某一方面使運(yùn)行效果有所改善。

  盡管這類工藝流程較長(zhǎng),控制復(fù)雜,投資略高,但相對(duì)成熟可靠,處理效果穩(wěn)定,一般適用于較大規(guī)模,具有較高運(yùn)行管理水平的城市污水處理廠。

  2.2.3 SBR工藝

  SBR工藝早在20世紀(jì)初已有應(yīng)用,由于人工管理的困難和煩瑣未能推廣應(yīng)用。此法集進(jìn)水、曝氣、沉淀、潷水、閑置功能在一個(gè)池子中完成。一般有多個(gè)池子構(gòu)成一組,各池工作狀態(tài)輪流變換,單池由撇水器間歇出水,又稱序批式活性污泥法。

  該工藝將傳統(tǒng)的曝氣池、沉淀池有空間上的分布改為時(shí)間上的分布,形成一體化的集約建筑物,并有利于實(shí)現(xiàn)緊湊的模塊布置,最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省用地。

  經(jīng)SBR工藝改良而來的工藝,目前應(yīng)用較多。如CASS工藝,它是近年來國(guó)際公認(rèn)的城市生活污水的先進(jìn)工藝。其主要原理是:把SBR工藝的反應(yīng)池長(zhǎng)度方向分為兩部分,前部分為生物選擇區(qū),也稱預(yù)反應(yīng)區(qū),后部為主反應(yīng)區(qū),在主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的撇水裝置,曝氣、沉淀等在同一池子內(nèi)循環(huán)進(jìn)行,省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)。北京航天城污水處理就是應(yīng)用該方法,在上海、昆明等地也有應(yīng)用。另外,最近還有CAST、CASP等方法,它們均是采用間歇進(jìn)水間歇曝氣,最近張家界污水處理廠經(jīng)過論證,采用了CAST工藝,作為城市污水處理的工藝,而舍棄了奧貝爾工藝。

  而經(jīng)SBR工藝改良的ICEAS和IDAL、IDEA、DAT-IAT工藝均采用連續(xù)進(jìn)水間歇曝氣。ICEAS工藝前置缺氧生物器用以促進(jìn)微生物繁殖、菌膠團(tuán)形成并抑制絲狀菌的生長(zhǎng)。該工藝也可由兩部分組成,前一部分為預(yù)反應(yīng),也稱為進(jìn)水曝氣區(qū);后一部分為主反應(yīng)區(qū),這里與SBR工藝的流程相似,我國(guó)昆明第三污水處理廠就是采用此種工藝。

  另外美國(guó)污水處理有MSBR工藝,在我國(guó)還沒有應(yīng)用。

  SBR類工藝對(duì)自動(dòng)化控制要求很高,并需要大量的電控閥門和機(jī)械撇水器,稍有故障將不能運(yùn)行,而且關(guān)鍵設(shè)備需引進(jìn)。由于一池多用,相關(guān)設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)要閑置,曝氣頭的數(shù)量和鼓風(fēng)機(jī)功率要增大。另外撇水水位深度通常有1.2-2米,出水的水位必須按最低撇水水位進(jìn)行,水利能耗增加。對(duì)于中小規(guī)模、可以引進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備、具備一定管理水平的城市污水處理廠,改良的SBR工藝不失為一種優(yōu)選工藝。

  2.2.4氧化溝工藝

  氧化溝以其流程簡(jiǎn)單、管理方便和處理效果好等優(yōu)點(diǎn),正在我國(guó)不少城市污水處理工程中應(yīng)用。它是一種不經(jīng)初次沉淀的活性污泥處理過程,采用環(huán)型平流模式,污泥負(fù)荷設(shè)計(jì)能力為0.05-0.075kg/(kg.d),泥齡為20-30天。

  氧化溝工藝有許多改良工藝;如卡魯塞爾(CARROUSEL)氧化溝,是一種單溝式環(huán)型氧化溝,在氧化溝的頂端設(shè)有垂直表面曝氣器,兼有供氧和推流攪拌作用。污水在溝道內(nèi)轉(zhuǎn)折巡回流動(dòng),處于完全混合形態(tài),有機(jī)物不斷氧化得以去除。該氧化溝一般設(shè)有獨(dú)立的沉淀池和污泥回流系統(tǒng)??斎麪栄趸瘻暇邆湟话阊趸瘻系墓餐瑑?yōu)點(diǎn),工藝流程簡(jiǎn)單,抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),出水水質(zhì)穩(wěn)定;其獨(dú)特之處:?jiǎn)闻_(tái)曝氣設(shè)備功率大,數(shù)量較少,投資節(jié)省,維護(hù)點(diǎn)相對(duì)較少,更易于維護(hù)。目前我國(guó)的中山、淮南、黃巖等城市污水處理采用此種工藝。

  該工藝的不足之處為:由于表曝氣器數(shù)量較少,溝內(nèi)混合液自由流程較長(zhǎng),導(dǎo)致沉淀,影響運(yùn)行效果。這種方法難以避免供氧和攪拌的矛盾,尤其在進(jìn)水水質(zhì)較低的情況下。對(duì)于大中容積的氧化溝,水深不宜超過3.5米,否則會(huì)增加投資和運(yùn)行成本,單溝氧化溝平均溶解氧在2mg/l左右,單點(diǎn)供氧強(qiáng)度過高,耗能較高。

  奧貝爾(ORBEL)氧化溝,又稱為三溝同心式氧化溝,也稱0-1-2工藝,由三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的同心橢圓型溝道組成,污水有外溝倒進(jìn)入溝內(nèi),然后依次進(jìn)入中間溝道和內(nèi)溝道,最后經(jīng)中心島流出,到二次沉淀池。三個(gè)環(huán)型溝相對(duì)獨(dú)立,溶解氧分別控制雜0、1、2mg/l,其中外溝道容積達(dá)50%以上,處于低溶解氧狀態(tài),大部分有機(jī)物和氨氮在外溝道氧化和去除,內(nèi)溝道體積約占10-20%。維持較高的溶解氧。大部分氧化和硝化反應(yīng)在外溝道發(fā)生,且具有較高的反硝化率,外溝道的脈沖曝氣而后大區(qū)域缺氧的環(huán)境下,可以較高程度的實(shí)現(xiàn)“同時(shí)硝化反硝化”的效果,在不設(shè)回流的條件下,也具有較高的脫氮效率。

  奧貝爾氧化溝作為一種多級(jí)串聯(lián)的反應(yīng)器,有利于降解生化難降解的有機(jī)物,一般可以獲得較好的出水水質(zhì)和穩(wěn)定的出水效果。在實(shí)際運(yùn)用中,它具有很高的靈活性和適應(yīng)性,可適用于雨污合流系統(tǒng),其曝氣轉(zhuǎn)碟具有較高的充氧能力和動(dòng)力效率,優(yōu)化控制方便,并可提高水深節(jié)省用地。

  由于上述特點(diǎn),目前,我國(guó)有20余座城市污水處理廠采用了奧貝爾工藝,其中北京大興、山東幾個(gè)城市的處理水量較大。

  但是奧貝爾氧化溝同樣存在著不足之處:圓形或橢圓形溝型,平面布置相對(duì)困難;需要獨(dú)立的沉淀池,占地較大。中心島消耗一定的面積,增加了無效占地,而且維護(hù)點(diǎn)也較多,我國(guó)張家界污水處理廠沒有選擇此種工藝,就是基于這種考慮。

  一體化氧化溝工藝,就是將二沉池建立在氧化溝中的構(gòu)筑物。我國(guó)推出的一體氧化溝,主要包括側(cè)溝式和中心島式兩種類型,其特點(diǎn):集曝氣、沉淀和污泥回流功能為一體,不設(shè)單獨(dú)的沉淀池。主要優(yōu)點(diǎn)節(jié)省占地面積。

  其他氧化溝工藝類型還有DE型氧化溝、轉(zhuǎn)刷曝氣型氧化溝、交替工作型氧化溝等,我國(guó)西安北石橋污水處理廠采用的為DE型氧化溝工藝。另外兩種在國(guó)外應(yīng)用較多。

  2.2.5 UNITANK工藝

  UNITANK的工藝思想、池子布置和運(yùn)行方式與三溝史氧化溝類似,但在池體溝型、曝氣方法、出水方式等方面有所不同。UNITANK工藝一般由一矩形池子組成,內(nèi)分三格,三格在水力上是相通的。池子外側(cè)兩格,即第一和第三格交替作為曝氣池和沉淀池,第二格始終作為曝氣池。在每一格子設(shè)置曝氣裝置,可以為表面曝氣設(shè)備,也可以是鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)。在第一和第三格中需設(shè)置周邊水堰(如傳統(tǒng)二沉池)。

  UNITANK工藝采用矩形池,運(yùn)行過程中,有兩個(gè)池曝氣階段時(shí),邊池處于沉淀狀態(tài),因此,不用沉淀池,而且沉淀池定時(shí)轉(zhuǎn)換為曝氣池也可省去污泥回流設(shè)施,可以節(jié)省大量投資和運(yùn)行費(fèi)用,同時(shí)節(jié)省占地,微孔曝氣也具有節(jié)能效果,我國(guó)澳門第二座污水處理廠采用的就是UNITANK工藝,運(yùn)行效果良好,另外上海石銅口污水處理廠、石家莊開發(fā)區(qū)污水處理廠也采用此工藝,目前正在建設(shè)中。

  該工藝也存在不足之處:從工藝原理來看,該工藝實(shí)際上是一個(gè)無污泥回流的連續(xù)流活性污泥系統(tǒng),污水從第一格向第三格流動(dòng)時(shí),大量污泥會(huì)被帶入第三格,第一和第二格中的活性污泥將減少。作為污水處理的主體部分,污泥濃度降低意味著處理效果會(huì)下降,而第三格可能會(huì)出現(xiàn)污泥泥面上升,出水水質(zhì)將變差。當(dāng)有峰值流量時(shí),這種缺陷更為突出。

  而且UNITANK工藝中,當(dāng)?shù)谝缓偷谌褡鳛槌恋沓貢r(shí),其池子構(gòu)造并不專門為二沉池功能設(shè)計(jì),系統(tǒng)并不在一個(gè)良好的水力條件下進(jìn)行,污泥容易流出系統(tǒng)。在設(shè)備方面,該系統(tǒng)完全依賴于自動(dòng)控制運(yùn)行,對(duì)管理維護(hù)的要求較高,與三溝式氧化溝類似,存在設(shè)備閑置問題。但是由于該工藝和SBR工藝類似,可以將生物處理和沉淀系統(tǒng)合為一體,布置緊湊,節(jié)省占地。在用地緊缺或室內(nèi)布置時(shí),適宜該工藝。

表2-1 國(guó)內(nèi)幾種常用污水處理方法效果比較

處理方法

BOD5去除率(%)

去磷率(%)

脫氮率(%)

A/O工藝

A/A/O工藝

SBR工藝

AB工藝

常規(guī)活性污泥工藝

生物-化學(xué)工藝

氧化溝工藝

淹沒式生物膜工藝

90-90

90-95

95

95

90-95

91

≥95

97

80

80

80-90

30-40

10

76

≥80

36

80

80

80

50-70

30

-

≥60

-

  2.2.6 曝氣生物濾池工藝(BIOLOGICAL AERATED FILTERS)

  采用上流式過濾流程的曝氣生物濾池工藝,其生物濾床完全淹沒在水中,污水自過濾床底引入,直達(dá)填料區(qū),填料由低密度的聚苯乙烯小珠組成,直徑約為3mm。為達(dá)到生物氧化有機(jī)物和氨氮的目的,濾池需要進(jìn)行曝氣。生物曝氣過濾工藝主要用于生物處理出水的進(jìn)一步硝化,去除生物處理出水中殘余的氨氮,目前已有城市污水處理廠采用此工藝,作為生物處理段對(duì)原污水進(jìn)行生化處理和硝化、反硝化的實(shí)例,這種工藝占地面積約為常規(guī)工藝的1/10,優(yōu)點(diǎn)很明顯。我國(guó)大連已經(jīng)率先采用此種工藝,并在調(diào)試運(yùn)行中,根據(jù)調(diào)查,國(guó)內(nèi)不少城市污水處理準(zhǔn)備采用這一新興工藝。

  雖然BAF工藝優(yōu)點(diǎn)明顯,但也有可以預(yù)見的不足:要添加藥劑去除懸浮固體,防止懸浮顆粒堵塞后續(xù)的生物曝氣濾池,因此產(chǎn)生了大量化學(xué)污泥沉淀,處置難度較大。為使生物膜獲取足夠的氧氣,溶解氧一般維持在4mg/l,甚至要達(dá)到8-9mg/l,這樣會(huì)增加能耗。其抗水力和有機(jī)沖擊,尤其氨氮沖擊能力較低,出水水質(zhì)波動(dòng)較大。運(yùn)行中還容易堵塞生物濾頭,運(yùn)行過程需密切注意。

  曝氣生物濾池工藝雖然有節(jié)省占地的顯著優(yōu)勢(shì),但運(yùn)行管理難度較大,完全依賴自動(dòng)化,投資和運(yùn)行費(fèi)用可能不會(huì)低,需要慎重。

  另外屬于生物膜工藝的高負(fù)荷生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化、活性生物濾池(ABF)、USAB等技術(shù),也是比較新穎的污水處理工藝,應(yīng)當(dāng)因地制宜,合理選擇。

  3結(jié)語

  大量實(shí)驗(yàn)研究、已經(jīng)應(yīng)用的國(guó)外污水處理工程、國(guó)內(nèi)試點(diǎn)的工程表明,厭氧及兼氧處理技術(shù)應(yīng)該是我國(guó)城市污水處理的最佳實(shí)用工藝,它以厭氧或兼氧細(xì)菌為主體來分解污水中的有機(jī)物污染物,投資省、運(yùn)行費(fèi)用低,污泥產(chǎn)量低和操作管理方便等優(yōu)點(diǎn),由于近幾十年來厭氧技術(shù)的進(jìn)步,城市污水采用厭氧或兼氧工藝越來越引起人們的關(guān)注。應(yīng)盡早開發(fā)厭氧或其他三低(低投資、低費(fèi)用、低管理水平)工藝,選擇適合我國(guó)國(guó)情的城市污水處理工藝,滿足我國(guó)“十五”對(duì)城市污水處理率的要求,和目前我國(guó)加入WTO后和世界接軌的新形勢(shì)。

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