主流廢水處理工藝

為了選擇出工藝上最可靠，投資上最經(jīng)濟，治理上最方便的城市污水處理系統(tǒng)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，我們調(diào)研了國內(nèi)外污水處理廠的成熟經(jīng)驗和發(fā)展趨勢，并進行了比較。

幾種處理系統(tǒng)的工藝比較：

目前，國內(nèi)外城市污水處理廠處理工藝大都采用一級處理和二級處理。一級處理是采用物理方法，主要通過格柵攔截、沉淀等手段去除廢水中大塊懸浮物和砂粒等物質(zhì)。這一處理工藝國內(nèi)外都已成熟，差別不大。二級處理則是采用生化方法，主要通過微生物的生命運動等手段來去除廢水中的懸浮性，溶解性有機物以及氮、磷等營養(yǎng)鹽。目前，這一處理工藝有多種方法，歸結(jié)起來，有代表性的工藝主要有傳統(tǒng)活性污泥、氧化溝、A/O或A2/O工藝、SBR及CCAS工藝等。目前，這幾種代表工藝在國內(nèi)外都有實際應(yīng)用。

1、連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)

CCAS工藝簡介

CCAS工藝，即連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)工藝，是一種連續(xù)進水式 SBR 曝氣系統(tǒng)。這種工藝是在SBR的基礎(chǔ)上改進而成。SBR 工藝早于1914年即研究開發(fā)成功，但由于人工操作治理太煩瑣、監(jiān)測手段落后及曝氣器易堵塞等問題而難以在大型污水處理廠中推廣應(yīng)用。SBR工藝曾被普遍認為適用于小規(guī)模污水處理廠。進入60年代后，自動控制技術(shù)和監(jiān)測技術(shù)有了飛速發(fā)展，新型不堵塞的微孔曝氣器也研制成功，為廣泛采用間歇式處理法創(chuàng)造了條件。1968年澳大利亞的新南威爾士大學(xué)與美國ABJ公司合作開發(fā)了“采用間歇反應(yīng)器體系的連續(xù)進水，周期排水，延時曝氣好氧活性污泥工藝”。1986 年美國國家環(huán)保局正式承認CCAS工藝屬于革新代用技術(shù)，成為目前最先進的電腦控制的生物除磷、脫氮處理工藝。

CCAS工藝對污水預(yù)處理要求不高，只設(shè)間隙15mm 的機械格柵和沉砂池。生物處理核心是CCAS反應(yīng)池，除磷、脫氮、降解有機物及懸浮物等功能均在該池內(nèi)完成，出水可達標排放。

經(jīng)預(yù)處理的污水連續(xù)不斷地進入反應(yīng)池前部的預(yù)反應(yīng)池，在該區(qū)內(nèi)污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附，并一起從主、預(yù)反應(yīng)區(qū)隔墻下部的孔眼以低流速進入反應(yīng)區(qū)。在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)依照“曝氣、閑置、沉淀、排水”程序周期運行，使污水在“好氧-缺氧”的反復(fù)中完成去碳、脫氮，和在“好氧-厭氧”的反復(fù)中完成除磷。各過程的歷時和相應(yīng)設(shè)備的運行均按事先編制，并可調(diào)整的程序，由計算機集中自控。

CCAS工藝的獨特結(jié)構(gòu)和運行模式使其在工藝上具有獨特的優(yōu)勢：

曝氣時，污水和污泥處于完全理想混合狀態(tài)，保證了BOD、COD的去除率，去除率高達95%。“好氧-缺氧”及“好氧-厭氧”的反復(fù)運行模式強化了磷的吸收和硝化-反硝化作用，使氮、磷去除率達80%以上，保證了出水指標合格。沉淀時，整個CCAS反應(yīng)池處于完全理想沉淀狀態(tài)，使出水懸浮物極低，低的SS值也保證了磷的去除效果。

CCAS工藝的缺點是各池子同時間歇運行，人工控制幾乎不可能，全賴電腦控制，對處理廠的治理人員素質(zhì)要求很高，對設(shè)計、培訓(xùn)、安裝、調(diào)試等工作要求較嚴格。

2、SPR高濁度污水處理技術(shù)

在天然淡水資源已被充分開發(fā)、自然災(zāi)難日益頻繁暴發(fā)的今天，缺水已經(jīng)對世界各國眾多城市的經(jīng)濟和市民生活構(gòu)成了十分嚴重的威脅，缺水危機已經(jīng)是我們面臨的現(xiàn)實，解決城市缺水問題的重要途徑應(yīng)該是將城市污水變?yōu)槌鞘泄┧础３鞘形鬯徒傻茫瑏碓捶€(wěn)定，輕易收集，是可靠且穩(wěn)定的供水水源。城市污水經(jīng)凈化后回用主要可作為市政綠化、景觀用水和工業(yè)用水。

城市污水再生回用工程包括污水收集系統(tǒng)、污水凈化處理技術(shù)及其系統(tǒng)、出水輸配系統(tǒng)、回用水應(yīng)用技術(shù)和監(jiān)測系統(tǒng)。其中污水凈化再生技術(shù)及其系統(tǒng)是關(guān)鍵，污水凈化處理的流程要簡單可靠，投資和運行費用要為該城市經(jīng)濟實力所能承受，處理后出水的水質(zhì)要滿足回用的要求。

沿用了許多年的傳統(tǒng)的“一級處理”及“二級處理”水處理工藝技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)今的高濁度和高濃度污水的凈化處理要求，處理后出水更不能滿足城市對水回用的水質(zhì)要求。沿著傳統(tǒng)的工藝技術(shù)路線只能進一步附加傳統(tǒng)的“三級處理”設(shè)備系統(tǒng)，既回避不了龐大復(fù)雜的傳統(tǒng)二級生化處理系統(tǒng)，也回避不了投資和運行費用都十分昂貴的傳統(tǒng)三級過濾吸附處理系統(tǒng)。這些恰恰是實現(xiàn)污水回用的忌諱之處。所以，環(huán)保市場十分迫切需要凈化效率更高、處理后出水能滿足現(xiàn)有環(huán)保標準并且能回用于城市，投資和運行費用又要為現(xiàn)有城市的經(jīng)濟實力所能接受的污水處理新技術(shù)和新設(shè)備。

最新發(fā)明的“SPR高濁度污水凈化系統(tǒng)”將污水的“一級處理”和“三級處理”程序合并設(shè)計在一個SPR污水凈化器罐體內(nèi)，在30分鐘流程里快速完成。它容許直接吸入懸浮物高達500毫克/升至5000毫克/升的高濁度污水，處理后出水的懸浮物低于3毫克/升;它容許直接吸入CODcr為200毫克/升至800毫克/升的高濃度有機污水，處理后出水CODcr可降為40毫克/升以下。只需用相當(dāng)于常規(guī)的一、二級污水處理廠的工程投資和低于常規(guī)二級處理的運行費用，就能夠獲得三級處理水平的效果，實現(xiàn)城市污水的再生和回用。

SPR污水處理系統(tǒng)首先采用化學(xué)方法使溶解狀態(tài)的污染物從真溶液狀態(tài)下析出，形成具有固相界面的膠粒或微小懸浮顆粒;選用高效而又經(jīng)濟的吸附劑將有機污染物、色度等從污水中分離出來;然后采用微觀物理吸附法將污水中各種膠粒和懸浮顆粒凝聚成大塊密實的絮體;再依靠旋流和過濾水力學(xué)等流體力學(xué)原理，在自行設(shè)計的SPR高濁度污水凈化器內(nèi)使絮體與水快速分離;清水經(jīng)過罐體內(nèi)自我形成的致密的懸浮泥層過濾之后，達到三級處理的水準，出水實現(xiàn)回用;污泥則在濃縮室內(nèi)高度濃縮，定期靠壓力排出，由于污泥含水率低，且脫水性能良好，可以直接送入機械脫水裝置，經(jīng)脫水之后的污泥餅亦可以用來制造人行道地磚，免除了二次污染。

最新發(fā)明的SPR污水凈化技術(shù)以其流程簡單可靠、投資和運行費用低、占地少、凈化效果好的眾多優(yōu)勢將為當(dāng)今世界的城市污水的再利用開創(chuàng)一條新路。城市污水實現(xiàn)再利用之后，為城市提供了第二淡水水源，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供了必不可少的條件，其經(jīng)濟效益和社會效益是不可估量的.

SPR污水處理系統(tǒng)與眾不同的技術(shù)特點

城市生活污水和處理藥劑的混合主要是在泵前吸藥管道、污水泵葉輪、蛇形反應(yīng)管和瓷球反應(yīng)罐的組合作用下完成的，依照紊流速度、混合時間、和水力學(xué)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)設(shè)計，得以十分充分的混合，為取得最佳混凝凈化效果和最大限度地節(jié)省藥劑創(chuàng)造了前提條件。這是過去常規(guī)的一級處理和二級處理之水工結(jié)構(gòu)所做不到的。

SPR 系統(tǒng)處理城市污水時，采用五種以上污水處理藥劑及其最佳配方組合使用，靠化學(xué)反應(yīng)使污水中溶解狀態(tài)的有機污染物、重金屬離子和有害的鹽類從水中析出，成為有固相界面的微小顆粒。其中還選用了一種吸附效果很好而價錢又很便宜的吸附劑，以吸附有機污染物和色度。靠消毒劑在30分鐘的流程內(nèi)殺滅細菌和大腸桿菌。靠混凝的物理化學(xué)吸附作用將懸浮物及各類雜質(zhì)凝聚成大而且密實的絮團。這樣發(fā)揮各藥劑的單獨作用和它們之間的交聯(lián)作用的用藥方式是與常規(guī)的物理化學(xué)法不相同的。而且SPR系統(tǒng)使用的組合藥劑配方，只能在具有十分精細的水動力學(xué)參數(shù)設(shè)計的SPR污水凈化器及其系統(tǒng)里才能充分發(fā)揮作用，在常規(guī)的水工系統(tǒng)里是無法使用的。

SPR系統(tǒng)裝置能夠依照模擬試驗得出的配方，借助大氣壓力和流量計，十分精確地投加混凝藥劑和絮凝藥劑，不致因加藥過量而造成藥劑殘留在凈化后的出水中，而且動力消耗很少。

SPR污水凈化器內(nèi)部結(jié)構(gòu)是完全按照混凝機理精確設(shè)計的，形成的渦旋流動和各部位恰當(dāng)?shù)乃魉俣龋沟媚z體顆粒之間有最多的碰撞次數(shù)，并且有凝聚吸附所需的最佳流速環(huán)境。從而在極小的容積內(nèi)獲得了極充分的凝聚效果。這也是常規(guī)水工裝置無法比擬的。

根據(jù)混凝形成的絮團實際狀況，準確確定了SPR 污水凈化器內(nèi)部的水動力學(xué)數(shù)據(jù)，使得在罐體中上部形成了一個有幾十厘米厚的、十分致密的懸浮泥層。所有經(jīng)過混凝的出水都必須通過此懸浮泥層的過濾，才能升流到罐體上部的清水匯集區(qū)。它十分成功地起到了污水高級處理工藝中極為重要的過濾作用。

這個致密的懸浮泥層是由污水中的污泥及混凝藥劑形成的絮體本身組成的。隨著絮體由下向上運動，使泥層的下表層不斷增加、變厚;同時，隨著過濾水力學(xué)原理形成的罐體的旁路流動，引導(dǎo)著懸浮泥層的上表層不斷流入中心接泥桶，上表層不斷減少、變薄。這樣，懸浮泥層的厚度達到一個動態(tài)的平衡。當(dāng)混凝后的出水由下向上穿過此懸浮泥層時，此絮體濾層靠界面物理吸附和電化學(xué)特性及范德華力的作用，將懸浮膠體顆粒、絮體、細菌菌體等等雜質(zhì)全部攔截在此懸浮泥層上，使出水水質(zhì)達到三級處理的水平。由于泥層是由絮體組成，致密度高，過濾效率遠遠高于常規(guī)的沙粒層過濾;由于是處于懸浮狀態(tài)的絮體泥層作濾層，其過濾的水頭損失非常小，所以動力消耗遠遠低于常規(guī)的砂層過濾、微孔過濾、或反滲透膜過濾;又由于過濾泥層是凈化過程中由污水中的污泥自動補充添加，又自動被引走，即過濾泥層自身在不斷地更新，過濾泥層總是保持著穩(wěn)定的厚度，而且總是保持著穩(wěn)定的物理吸附和電化學(xué)吸附性能，因此能獲得穩(wěn)定的過濾效果。而且完全免去了常規(guī)系統(tǒng)中必不可少的過濾層的反沖洗以及反沖洗帶來的眾多麻煩。這種結(jié)構(gòu)和原理與常規(guī)的三級污水處理的過濾裝置是完全不同的，這里沒有價格昂貴的反滲透膜過濾、微孔過濾、或活性炭過濾等裝置。所以，投資省、動力消耗小、運行費用低是 SPR 系統(tǒng)的必然優(yōu)勢。

SPR系統(tǒng)選用的絮凝劑，同時也是良好的污泥助濾劑，所以，系統(tǒng)最后排出的污泥漿，其脫水性能良好，可以不另外添加助濾劑，就直接泵入壓濾機脫水。泥餅可以制成人行道地磚再利用，不會帶來二次污染的問題。它沒有傳統(tǒng)的生化法產(chǎn)生的污泥含水率很高、脫水性能很差的致命弱點。

本類型污水凈化器曾開機運行處理過養(yǎng)豬場污水、養(yǎng)雞場污水、煤礦礦井坑道污水、生豬屠宰場污水、高粱釀酒廠酒糟污水、紡織印染污水、再生紙造紙污水和城市生活污水等等含有大量有機污染物和氨氮的污水;也成功應(yīng)用于陶瓷廠污水、墻地磚廠污水、大理石水磨拋光污水、洗煤污水、燃煤鍋爐濕法除塵污水、石英砂洗砂污水等懸浮物含量極高的污水的凈化和回用。各地權(quán)威檢測部門測試了污水凈化器進水和出水的有關(guān)數(shù)據(jù)。測試告單表明：氨氮去除率可以達到 85%，總氮去除率可達 95%，有機氮去除率可達 96%，BOD 去除率可達 95%，懸浮物的去除率則高達 98.3%~99.6%，出水濁度達到 3 度以下。這是本凈水系統(tǒng)在低投資、低運轉(zhuǎn)費的前提下所獲得的出水指標。這是常規(guī)的物化法和生物化學(xué)法的一級、二級處理系統(tǒng)都無法達到的。除發(fā)達國家有專門的城市生活污水管路系統(tǒng)外，實際的城市污水往往混入有許多工業(yè)污水，可生化性差和污染物成分不規(guī)則地快速變化是我們面臨的現(xiàn)實，而針對降解某種有機污染物的微生物生長、繁殖的過程卻太長，所以，傳統(tǒng)生化系統(tǒng)難以適應(yīng)當(dāng)今愈來愈工業(yè)化了的城市的污水。SPR系統(tǒng)已擁有處理眾多工業(yè)污水的適應(yīng)能力和物化法具有的快速應(yīng)變能力，輕易通過自動化的手段應(yīng)付系統(tǒng)入口污水水質(zhì)的變化，保持穩(wěn)定的凈化效果。

在SPR系統(tǒng)中投放殺菌消毒藥劑時，只要增加一些投氯量就可以起到用氯來氧化除氨的作用，進一步提高污水處理系統(tǒng)去除氨氮的效率。

假如經(jīng)過SPR系統(tǒng)處理后的出水氨氮含量還未達到較嚴格的要求，也可以后續(xù)再串聯(lián)設(shè)置一級離子交換裝置，靠斜發(fā)沸石離子交換柱最終達到除氨氮的目標。因為斜發(fā)沸石離子交換系統(tǒng)要求進口水質(zhì)的懸浮物含量要低于35毫克/升，否則會影響離子交換柱的功能和壽命，從而大大增加離子交換的運行費用。過去，常規(guī)的一、二級污水處理裝置是難以長期穩(wěn)定地達到這樣的前處理水平的，因而限制了離子交換法除氨氮技術(shù)的廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在，SPR 污水處理系統(tǒng)絕對可以保證凈化后出水的懸浮物含量低于3毫克/升，使得后續(xù)的斜發(fā)沸石離子交換系統(tǒng)去除氨氮的負荷減輕很多，交換柱的使用壽命會大大延長，即離子交換的運行費用會大大降低，將使離子交換法除氨氮技術(shù)的優(yōu)點得到更充分的發(fā)揮。

早在七十年代，美國Minnesota 州Minneapolis 市的羅茲芒污水廠就是用純粹的物理化學(xué)法處理城市生活污水的，其工藝流程是：化學(xué)混凝----沉淀----過濾和活性炭吸附----斜發(fā)沸石離子交換。其最后出水水質(zhì)標準為：氨氮1毫克/升，BOD10毫克/升，磷1毫克/升，懸浮物10毫克/升，pH8.5。證實純粹的物理化學(xué)法處理城市污水在技術(shù)上是可行的。現(xiàn)在，依靠新發(fā)明的SPR凈水技術(shù)，將使這項工藝的經(jīng)濟性更為圓滿。

其實，經(jīng)過SPR污水凈化系統(tǒng)處理后的出水，其懸浮物的含量小于3毫克/升，濁度也小于3度，達自來水標準，不再會堵塞輸水管路，并且已經(jīng)經(jīng)過了良好的消毒。將此出水回送到城市各地，作為城市草坪綠地和樹木綠化澆灌用水是十分安全、可靠的。經(jīng)過SPR系統(tǒng)處理后的出水中，殘存的氮含量已經(jīng)很低，氮作為植物生長的營養(yǎng)物是不必去除、或不必去除得那么干凈的。從而可以免去除氮的深度處理投資及其運行費用，既保證了環(huán)境質(zhì)量，又為社會節(jié)省了大筆資金。用此回用水取代自來水作為城市綠化用水，將大大節(jié)省城市的淡水資源，減輕城市市政部門的供水壓力，對城市的整體經(jīng)濟發(fā)展定會產(chǎn)生十分巨大的效益。這是城市污水回用的新概念

這種純粹的物理化學(xué)法污水處理系統(tǒng)，受天氣、環(huán)境及人為因素的影響少，操作人員控制處理系統(tǒng)的能力和靈活性都大大優(yōu)越于生物化學(xué)法，這是眾所周知的。

城市生活污水處理廠的工藝流程可采用下列新模式：

方案〔1〕：一般的城市：污水經(jīng)SPR系統(tǒng)處理后，回用于城市綠化、澆灌草地樹木，或作為工業(yè)用水。

城市生活污水儲存調(diào)節(jié)池：SPR污水處理系統(tǒng)----污泥脫水------污泥制成人行道地

出水回用于澆灌城市草地、樹木，或作為工業(yè)用水

方案〔2〕：非凡要求的城市：生活污水經(jīng)SPR系統(tǒng)處理后，再進行離子交換除氨氮，最后排海，或回用。

城市生活污水儲存調(diào)節(jié)池：SPR污水處理系統(tǒng)------污泥脫水------污泥制成人行道地磚斜發(fā)沸石離子交換除氨氮，出水排入近海、或回用于澆灌城市草地、樹木，或作為工業(yè)用水。

假如有關(guān)部門能協(xié)助創(chuàng)造一些現(xiàn)場表演的簡易條件，將可以運送一臺處理水量為10～20立方米/日的SPR污水凈化器及其完整的配套系統(tǒng)到現(xiàn)場作城市污水凈化處理的連續(xù)開機運行操作表演，并通過播放錄像和幻燈片具體講解有關(guān)的凈化機理，同時請當(dāng)?shù)厮|(zhì)檢測的權(quán)威部門進行凈化效果的水質(zhì)測試。全套裝置輪廓最大尺寸為長3米，寬4米，高4米，總重量為一噸以下。

在技術(shù)展示成功的基礎(chǔ)上，與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保部門及環(huán)保產(chǎn)業(yè)密切合作，依靠當(dāng)?shù)刈陨淼目萍剂α亢妥陨淼闹圃炷芰Γㄔ斐鞘猩钗鬯幚韽S。另外，SPR系統(tǒng)也可用于市區(qū)內(nèi)的公園湖水的凈化及自循環(huán)。希望將要興建的城市污水處理廠采用SPR污水處理技術(shù)后，能成為全球城市生活污水處理技術(shù)的典范。假如在已有的城市污水一級和二級處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，附加采用SPR污水處理系統(tǒng)作為最后的深度處理裝置，使出水達到工業(yè)自來水的標準，以實現(xiàn)最后出水回用的目標，也是現(xiàn)有城市污水處理系統(tǒng)升級換代的極佳方案。