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城市污水处理的工艺选择
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一、引言
目前,我国人口已接近世界人口的1/4,又是世界上 大的加工出口国,故我国已成为世界上污水排放量 大、增加速度 快的国家之一。然而,总体而言我国污水处理能力较低,有相当部分未经处理的污水直接或间接排放,严重污染了水体。水是人类赖以生存的基础,由于水资源污染而造成水资源日益紧缺已经成为世界性问题,成为制约全球经济发展的重要因素,也成为严重制约我国经济持续发展、危害环境生态、影响人民生活和身体健康的突出问题。
二、城市污水的特点
城市污水不同于工业污水,是人类生活中产生的污水,是水体的主要染污源之一,主要是排泄物和洗涤污水。城市居民每人每日排出生活污水量为150～400L,其量与生活水平有密切关系。生活污水中合有大量有机物,如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等,也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵,无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫、含磷高,在厌氧细菌作用下,易生恶臭物质。除磷技术是困扰城市污水处理的主要难题。
三、常用的几种城市污水处理工艺
(一AS工艺
工艺即连续循环曝气系统工艺,对污水预处理要求不高,只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。生物处理的核心AS反应池,除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成,出水可达标排放。经预处理的污水连续不断地进入反应池前部的预反应池,在该区内污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附,并一起从主、预反应区隔墙下部的孔眼以低流速(0.03～0.05m/min)进入反应区。在主反应区内依照“曝气、闲置、沉淀、排水”程序周期运行,使污水在“好氧-缺氧”的反复中完成去碳、脱氮,和在“好氧-厌氧”的反复中完成除磷。各过程的历时和相应设备的运行均按事先编制的程序运行,并可调整程序,由计算机集中自控。
(二)SBR工艺
SBR是序批式活性污泥法的简称,又名间歇曝气法,其主体构筑物是SBR反应池。污水在反应池中完成反应、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序,使处理过程大为简化。
(三)A/O工艺
A/O工艺也叫厌氧好氧工艺,A(Anacrobic)是厌氧段,用于脱氮除磷;O(Oxic)是好氧段,用于除水中的有机物。
(四)A2/O工艺
A2/O工艺是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。A2/O工艺将生物脱氮生物除磷综合到了同一活性污泥系统中。
(五)传统活性污泥工艺
活性污泥工艺是污水处理的主要工艺,传统活性污泥工艺采用中等污泥负荷,曝气池为连续推流式。若只要求去除有机污染物时,传统活性污泥工艺仍是一种可行的选择。对传统活性污泥工艺进行的各种改进,产生了很多种不同的活性污泥工艺。一些工艺较传统工艺处理功能增强,一些工艺运行更加稳定,而另外一些工艺的费用大大降低或运行更加方便。这些改进可以分为池形的改进、运行方式的改进、曝气方式的改进、生物学方面的改进以及投加填料等几个方面。
(六)氧化沟
氧化沟是活性污泥法的一种变型,其曝气池呈封闭的沟渠型,故它在水力流态上不同于传统的活性污泥法。它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠,污水渗入其中得到净化, 早的氧化沟渠是加以护坡处理的土沟渠,是间歇进水间歇曝气的。从这一点上来说,氧化沟 早是以序批方式处理污水的技术。氧化沟污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧化沟内完成, 早的氧化沟不需另设初沉池、二沉池和污泥回流设备。随着处理规模和范围逐渐扩大,通常采用延时曝气。连续进出水,所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定,不需设置初沉池和污泥消化池,处理设施大大简化。
四、城市污水处理工艺选择
目前城市污水处理工艺大都采用一级处理和二级处理。一级处理采用物理方法,主要通过格栅拦截、沉淀等手段去除废水中大块悬浮物和砂粒等物质,这一工艺已很成熟,差别不大。二级处理则采用生化方法,主要通过微生物的生命运动等手段来去除废水中的悬浮性、溶解性有机物以及氮、磷等营养盐。目前这一处理工艺有多种方法,归结起来主要有以上介绍的几种工艺,AS、SBRA/O、A2/O、传统活性污泥及氧化沟等工艺。
(一)选择城市污水处理工艺时应着重考虑五个方面
1.投资省。目前大部分污水处理项目都是国有资金投资的,我国是一个发展中国家,经济发展所需资金缺口庞大,控制投资对国民经济可持续发展大有益处。
2.运行成本低。运行成本是污水处理厂能否正常运行的重要因素,是选择处理工艺的主要指标之一。
3.占地少。土地资源是城市发展规划的重要因素。
4.脱氮除磷效果好。随着我国大面积水体环境的富营养化,污水的脱氮除磷已经成为迫切需要解决的问题。我国实施的国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)也明确规定了适用于所有排污单位,非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准,这就意味着选择污水处理工艺首先要考虑脱氮除磷的问题。
5.现代先进技术与环保工程的有机结合。现代先进技术,尤其是计算机技术和自控系统设备的出现和完善,为环保工程的发展提供了有力的支持。目前,国外发达国家的污水处理厂大都采用先进的计算机管理和自控系统,保证了污水处理厂的正常运行和稳定合格地出水,而我国在这方面还比较落后。计算机控制和管理也必将是我国城市污水处理厂发展的方向。
(二AS工艺的独特结构和运行模式
1.曝气时,污水和污泥处于完全理想混合状态,保证了BOD、COD的去除率,去除率高达95%。
2.“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作用,使氮、磷去除率达80%以上,保证了出水指标合格。
3.沉淀时,整AS反应池处于完全理想沉淀状态,使出水悬浮物(SS)极低,低的SS值也保证了磷的去除效果AS工艺的缺点是各池同时间歇运行,人工控制很难做到,全依托电脑控制,对处理厂的管理人员素质要求很高,对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格。
(三)SBR工艺的独特结构和运行模式
SBR是间歇运行的活性污泥工艺,曝气和沉淀在同一池内完成,省去二沉池和回流系统,使运行简单化。SBR以它独特的优点近年得到迅速推广,通过不断改进、完善,使其成为目前世界上采用较多的污水处理工艺。
(四)A/O工艺的优点与缺点
1.A/O工艺的优点
(1)流程简单,不需外加碳源和后曝气池,以原污水为碳源,建设和运行成本较低。
(2)反硝化在前、硝化在后,设内循环,以原污水中的有机物作为碳源,效果好,反硝化反应充分。
(3)曝气池在后,使反硝化残留物得以进一步去除,提高了处理水水质。
(4)A段搅拌,只使污泥悬浮,而避免DO的增加。O段的前段采用强曝气,后段减少气量,使内循环液的DO含量降低,以保证A段的缺氧状态。
2.A/O工艺的缺点
(1)由于没有独立的污泥回流系统而不能培养出具有独特功能的污泥,难降解物质的降解率较低。
(2)若要提高脱氮效率,必须加大内循环比,因而加大运行费用。从外、内循环液来自曝气池,含有一定的DO,使A段难以保持理想的缺氧状态,影响反硝化效果,脱氮率很难达到90%。
(3)影响因素:水力停留时间(硝化>6h,反硝化<2h)、循环比MLSS(>3000mg/L)、污泥龄(>30d)、N/MLSS负荷率(<0.03)、进水总氮浓度(<30mg/L)。
(五)A2/O工艺的优点与缺点
1.A2/O工艺的优点
处理效率高,一般能达到:BOD5和SS为90%～95%,总氮为70%以上,磷为90%左右,一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。
2.A2/O工艺的缺点
建设成本和运行成本均高于普通活性污泥法,运行管理要求高,只有当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化,从而影响水体时,才采用该工艺。
(六)氧化沟工艺的优点
氧化沟工艺以其经济简便的突出优势已成为中小型城市污水厂的 工艺。其具有多功能性、污泥稳定、出水水质好和易于管理等优点。
五、结语
综上所述,选择一种好的城市污水处理工艺,无论是对国民经济的发展还是对环境保护、资源再利用都有着不同寻常的意义。好的工艺具有工艺简单、设备可靠、管理方便、投资省、占地少、效率高、运行成本低、污水处理能达标排放并可回用等优点。
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