城市污水处理文献综述

城市污水处理文献综述

倪罗意

环工0702

1.引言：

21世纪是水的世纪.水资源短缺、水污染等问题的加剧将对21世纪人类社会持续发展带来深刻的影响.（1）我国是一个水资源严重缺乏的国家，严重缺水的城市就有110个，而在不少城市缺水的同时，城市污水的排放量却逐年递增，近20年，我国城市化发展迅速，人口和产业密度向城市空间转移，生活水平和工业活动强度不断提高，水需求量也随之飞速增长，使许多城市供水紧，城市水污染及水供需矛盾日趋尖锐，已经严重制约了城市经济的发展和，并对城市居民生活和社会造成一定的影响。

随着我国城市化率的的不断提高,我国城市污水量以每年6. 5%的速度增长,然而由于资金、能源等的限制,城市污水处理率还很低,仅为10%左右,并且现已建成的污水处理厂仍有部分不能正运转。城镇污水处理是环境保护的客观要求,有关部门出台技术政策,提出到2010年全国设市城市和建制镇均应规划建设城市污水集中处理设施。达标排放的工业区污水应纳入城市污水收集系统与生活污水合并处理。届时,全国设市城市和建制镇的污水处理率将不低于50%,设市城市污水处理率不低于60%,重点城市的污水处理率将不低于70%。在此前提下，城市污水处理设施是现代化城市经济发展和水资源保护不可或缺的组成部分。建造城市污水处理厂被证实是解决城市水污染的一条有效途径。而研究新的城市污水处理技术,将处理后的水和泥变为可利用的资源,使城市污水处理事业成为一种自然资源再生和利用的新兴工业,是解决水污染和合理利用水资源的重要途径之一.

作为污水处理技术的研究方向,重点在于降低能耗、改善出水水质、减少污泥量、简化与缩小处理构筑物的体积、减少占地、降低基建与运行费用、改善管理条件等.可以预见,随着现代科学技术的理论与方法在水污染的研究和水污染的控制应用方面不断拓宽与加深,诸如化学、生物学、生态学、系统论、控制论、信息论、耗散结构论、协同学等基础学科和理论,以及化工技术、生物技术、生态工程技术、计算机技术、遥控遥测技术等先进的技术手段的广泛应用,城市污水处理技术将会得到迅速发展.就我国目

前的污水处理现状而言,污水处理技术市场需求相当大.城市污水处理的发展将表现为以下几个方面的特点:氮、磷营养物质的去除仍为重点,也是难点;工业废水治理开始转向全过程控制,单独分散处理转为城市污水集中处理;水质控制指标越来越严;由单纯工艺技术研究转向工艺、设备、工程的综合集成与产业化及经济、政策、标准的综合性研究;污水再生利用提上日程;中小城镇污水污染与治理问题受到重视. 因此采用高效、低能耗、运行成本低、管理维护方便的处理工艺应是优选方案,它也是工程技术人员为之奋斗的目标。

2.两种传统工艺

①传统活性污泥法

活性污泥法自1914年由Arden和Lockett开创至今,已经过90年的发展与实践,在供氧方式、运转条件、反应器形式等方面不断得到革新和改进[2].最早出现的传统活性污泥法(CAS)属于推流式曝气池,由于靠近池子进水口的基质浓度高于出口端的基质浓度,而最初的设计没有考虑到这种需氧量的变化,结果造成了一些部位氧的不足.为改进供氧不均匀的缺点,1936年将均匀曝气的方式改为沿推流方向逐渐曝气的方式,大部分的氧量在基质去除相当快的进水端输入,而以源代和衰减为主要反应作用的出水端仅需少量的氧,这也就是传统活性污泥法比较标准的形式——逐渐曝气活性污泥法(TAAS).活性污泥法的另一个变种——阶段曝气法于1942年出现.阶段曝气法(SFAS)又称多点进水法,进水分成几股,然后几股废水从曝气池的不同点进入,从而使需氧量的后分配均匀.在污泥同原水混合前,使污泥进行再曝气的另外一种发展形式.为了避免在推流式曝气池中因基质浓度梯度造成的微生物不适应,使微生物群落保持相对稳定的状态.到20世纪50年代末,出现了完全混合式活性污泥法(CMAS),这种形式的优点是梯度提供了一个有利于细菌絮体生长,不利于丝状菌生长的环境,污泥的沉降和密实性都很好,但是由于基质梯度的变化使系统容易受有毒物质的干扰.为了克服其他几种改进型式的缺点(必须处置大量的污泥,流程的运行控制要求严格),出现了延迟曝气法(EAAS),由于有一个完整的细胞平均停留时间,所以,稳定程度相当高,然而由于经济问题的限制,它仅用于废水浓度低的小型设施.另外,还出现了纯氧曝气法、深井曝气法等.总的说来,活性污泥法的主要优点是能以相对合理的费用得到优良的出水水质,这是因为排放之前细胞物质就从废水中去除;主要缺点是可控制性差.要达到期望的水质,往往需要复杂的操作技能,提高微生物对环境和水质变化的适应能力.降低生化操作及运转管理的复杂性是革新活性污泥法的目的.

②生物膜法

生物膜法和活性污泥法一样,都是利用微生物来去除废水中有机物的方法.但在活性污泥法中,微生物处于悬浮生长的状态,所以活性污泥法处理系统又称为悬浮生长系统.而生物膜法中的微生物则附着在某些物质的表面,所以生物膜法处理系统又称为附着生长系统.生物膜法主要包括生物滤池、生物转盘

生物膜法的基本原理是通过废水与生物膜的相对运动,使废水与生物膜接触,进行固液两相的物质交换,并在膜进行有机物的生物氧化,使废水得到净化.生物膜法与活性污泥法是废水处理的2个主要方法,与微生物悬浮生长的活性污泥法相比,它有以下优点[2]:由于存在许多硝化细菌,因此具有较高的脱氮

能力;生物膜中存在的微生物具有多样性,包括好氧菌、厌氧菌、真菌和藻类等,使其在去除污染物方面具有广谱性;大量的微生物生长占据了整个反应器的空间,单位体积的生物量远比活性污泥法高,因此单位体积的处理能力也大;膜法中的微生物的食物链比活性污泥法长,产生的污泥大都被生物消耗,因此剩余

污泥小;系统维护方便,能耗低,无须污泥回流;该系统的微生态复杂,对水力和有机负荷变化的承受能力强,操作稳定.

3.城市污水处理厂新兴工艺的比较

①AB法

AB法是吸附生物降解法(Adsorption Bio-degradation)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(Z-A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,在技术上有突破.AB工艺是一种新型的活性污泥法,具有一定的特色,BOD5,COD,SS,氮磷的去除率高于常规活性污泥法,且可节省基建投资约20%、能耗15%左右.其突出的优点是A段负荷高,抗冲击负荷能力很强,对pH和有毒物质的影响具有很大的缓冲作用,并能破坏络合化学污染物而去除COD和BOD5,特别适合处理浓度高、水质水量变化较大的污水如纸浆厂、造纸厂、食品加工厂和印染等工业废水.另外,A段和B段可以分期建设,适合污水浓度高、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，有明显的节能效果.该工艺的主要缺点是污泥产量较高，不适合于有脱氮要求的城市污水处理厂.该工艺在我国一些城市已有应用,如市罗芳污水处理厂.（16）

②SBR法