我国城市污水处理的主要工艺及发展趋势

我国城市污水处理的主要工艺及发展趋势任红娟(苏州建设交通高等职业技术学校,江苏苏州215104)[摘要]介绍了我国城市污水处理的主要工艺和几个新工艺的工艺流程、特点及简单应用情况,包括A/O法、AB法、SBR、氧化沟、MSBR、BIOSTYR、BIOFOR工艺[关键词]城市污水处型;主要工艺;发展趋势作者简介:任红娟(1968-),女,工程师,高级讲师,本科,曾长期从事污水处理工作。一、概述随着我国人民的生活水平的不断提高,人们对生活环境的质量要求也不断地提高。而社会和经济的高速发展,使环境问题日益突出,尤其是城市水环境的恶化,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,正高速推进城市污水处理工程的建设。预计到2010年,我国将新建城市污水处理厂一千余座,总投资将达1800亿元。在这一进程中,城市污水处理工艺的优化,将是环保工作者面临的首要问题。根据多年来的实践经验,结合目前课程讲授的知识,试对目前我国城市污水处理的主要工艺及发展方向进行简要的分析和评述。二、目前我国城市污水处理的主要工艺2.1A/O法即厌氧——好氧污水处理工艺,流程如下:污水-前处理-厌氧水解池-接触氧化池-沉淀池-过滤池-出水-污泥回流设计要点:A:厌氧水解池采用上升流式厌氧污泥床反应器的形式,设计水力停留时间为2～4小时。厌氧池下部为污泥床区,污泥床厚度通常控制在1～1.2M之间,进水系统可采用脉冲进水中阻力布水系统,底部设布水沟,保留污泥不沉积底部,呈悬浮状态。污泥床平均浓度为30～35g/l,则污泥负荷为0.35～0.30kgCODcr/kg(ss)?d。B:生物接触氧化工艺是介于活性污泥法与生物膜法之间的一种污水处理工艺。池内设有填料,微生物一部分以生物膜的形式固着于填料表面,一部分则以絮状悬浮生长于水中,因此它兼有活性污泥法与生物滤池的特点。曝气系统可采用鼓风或射流曝氧增氧系统(设计时必须考虑投资及运行成本)。为培养微生物的不同的优势菌种,将接触氧化池分为两格是行之有效的。第一格有效水力停留时间为2.5小时,有机负荷为1.15kgBOD5/m3.d。第二格有效水力停留时间为1.5小时,有机负荷0.768kgBOD5/m3.d。A/O法的主要特点是:适应能力强;耐冲击负荷;高容积负荷;不存在污泥膨胀;排泥量非常少;具有较好的脱氮效果。2.2AB法工艺AB法工艺由德国BOHUKE教授首先开发。该工艺将曝气池分为高低负荷两段,各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段(A段)停留时间约20￣40分钟,以生物絮凝吸附作用为主,同时发生不完全氧化反应,生物主要为短世代的细菌群落,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法污泥产量较高,A段污泥有机物含量极高,污泥后续稳定化处理是必须的,将增加一定的投资和费用。另外,由于A段去除了较多的BOD,可能造成炭源不足,难以实现脱氮工艺。对于污水浓度较低的场合,B段运行较为困难,也难以发挥优势。目前有仅采用A段的做法,效果要好于一级处理,作为一种过渡型工艺,在性能价格比上有较好的优势。一般适用于排江、排海场合。2.3SBR工艺SBR工艺早在20世纪初已有应用,由于人工管理的困难和烦琐未于推广应用。此法集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组,各池工作状态轮流变换运行,单池由撇水器间歇出水,故又称为序批式活性污泥法。该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布,形成一体化的集约构筑物,并利于实现紧凑的模块布置,最大的优点是节省占地。另外,可以减少污泥回流量,有节能效果。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。但是,SBR工艺对自动化控制要求很高,并需要大量的电控阀门和机械撇水器,稍有故障将不能运行,一般必须引进全套进口设备。由于一池有多种功能,相关设备不得已而闲置,曝气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。池子总体容积也不减小。另外,由于撇水深度通常有1.2￣2米,出水的水位必须按最低撇水水位设计,故总的水力高程较一般工艺要高1米左右,能耗将有所提高。SBR工艺一般适用于中小规模、土地紧张、具有引进设备条件的场合。2.4氧化沟氧化沟是活性污泥法的一种变形,其池体狭长,故称为氧化沟。氧化沟有多种构造型式,典型的有:A:卡罗塞式;B:奥巴尔型;C:交替工作式氧化沟;D:曝气-沉淀一体化氧化沟氧化沟技术已广泛应用于大中型城市污水处理厂,其规模从每日几百立方米至几万立方米,工艺日趋完善,其构造型式也越来越多。其主要特点是:进出水装置简单;污水的流态可看成是完全混合式,由于池体狭长,又类似于推流式;BOD负荷低,处理水质良好;污泥产率低,排泥量少;污泥龄长,具有脱氮的功能。设计要点:混合液悬浮固体浓度5000mg/l;生物固体平均停留时间,去除BOD5时,取5～8天,当要求硝化反应时取10～30天;水力停留时间为20、24、36、48h,根据对处理水水质要求而定;BOD-SS负荷(Ns)为0.03～0.07kgBOD/(kgMLSS.d);BOD容积负荷(Nv)为0.1～0.2kgBOD/(m3.d);污泥回流比为50～150%;混合液在渠内的流速为0.4～0.5m/s;沟底流速为0.3m/s。三、我国城市污水处理工艺的发展方向目前污水处理工艺的发展趋势是流程简洁,控制灵活,单元操作简单以及节约用地的一体化工艺流程。3.1MSBR工艺MSBR(改良刑SBR)工艺是集约化程度较高的污水处理工艺,在系统的可靠性、土建工程量、总装机容量、节能、降低运行成本和节约用地等方面均具有明显的优势。MSBR系统的运行原理如下:污水进入厌氧池,回流活性污泥中的聚磷菌在此进行充分放磷,然后混合液进入缺氧池进行反硝化。反硝化后的污水进入好氧池,有机物被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作用的SBR池,澄清后污水排放。此时另一边的SBR在1.5Q回流量的条件下进行反硝化、硝化,或进行静置预沉。回流污泥首先进入浓缩池进行浓缩,上清液直接进入好氧池,而浓缩污泥则进入缺氧池。这样,一方面可以进行反硝化,另一方面可先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐,为随后进行的缺氧放磷提供更为有利的条件。在好氧池与缺氧池之间有1.5Q的回流量,以便进行充分的反硝化。由其工作原理可以看出,MSBR是同时进行生物除磷及生物脱氮的污水处理工艺。MSBR工艺是由A2/O工艺与SBR工艺串联组成,并集合了二者的全部优势,因而出水水质稳定、高效,并具有极大的净化潜力。3.2BIOSTYR工艺BIOSTYR工艺是一种经过改良的新一代上向流瀑气生物滤池,整个流程由预处理和生物滤池两个单元组成,这两个单元都是成套的组合设备,布置非常紧凑,,占地省。它既可以用于污水的二级处理,也可以用于处理出水需要回用等其它要求的污水深度处理,并能达到很高的排放水质标准。主要特点有:(1)滤池和生化反应器结合起来,不再需要沉淀池,占地面积小。(2)过滤时从下向上,反冲洗时从上向下,利用连通的出水渠中其它滤池的出水在重力作用下反冲洗,省去了反冲洗泵,气反冲则是利用瀑气鼓风机,不需另外设置鼓风机。(3)可以在一个池子中同时实现硝化反硝化,工艺操作灵活。(4)且有连续的物理过滤能力,一旦生物反应发生问题,滤池仍可去除绝大部分的悬浮物,而且仅需要几天即可恢复生物处理能力。3.3BIOFORBIOFOR工艺(DENSANDEG+BIOFOR工艺)以物化法为预处理单元,以生化法为深度处理单元,其出水水质优于一般的二级出水,可以达到低质回水标准。DENSANDEG是化学强化一级处理装置,它将旋流沉砂、快速混凝、慢速反应及斜板沉淀等多项功能集于一体,SS和BOD去除可分别达到85%和60%,为后续深度处理创造条件。主要特点有:①起到反应池和滤池的双重作用,既降解了有机物又截留了悬浮固体,比二沉池的固液分离效果更好,出水直接达标排放,相当于一体化处理构筑物。②可实现生物脱氮,相当于前置缺氧脱氮工艺,但是一般需要外加炭源。③必须定时进行反冲洗,以去除脱落的生物膜和残留固体杂质,避免滤池系统堵塞,这是对传统接触氧化法的重大改进。④滤料是用火山灰烧结制成,具有很大的空隙率、比表面积及适应的密度、良好的机械性能,且耐腐蚀,可以附着大量生物膜,使滤池有很高的生物量,从而实现高速过滤。[参考文献][1]周雹.城镇污水生物处理新工艺及其应用,中国给水排水.2003(12).[2]给水排水设计手册第5册城市排水.中国建筑工业出版社.[3]张自杰.环境工程手册水污染防治卷.高等教育出版社.