污水處理工藝對比
作者：admin 瀏覽次數(shù)：2003
在我國經(jīng)濟發(fā)展與生產(chǎn)力飛速發(fā)展的過程中，工業(yè)用水與生活用水日緊張，并且污水的排放與治理已經(jīng)成為一個重大的問題。我們當(dāng)前對于大部分的生活污水采用直排的方式，不僅污染了環(huán)境，還造成了資源的浪費。在當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展理念日益深入人心的情況下，如何一方面對避免污水對環(huán)境的污染，另一方面對污水的重新利用，成為污水處理工藝的發(fā)展的根本目的。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程的不斷加速，人口和經(jīng)濟增長、粗放型發(fā)展模式、無組織大面積排施污染物、污水處理率偏低，以及犧牲環(huán)境和資源去追求眼前利益等，均是造成水污染日趨嚴(yán)重的原因。大量未經(jīng)充分處理的污水被用于灌溉，已經(jīng)使農(nóng)田受到重金屬和合成有機物的污染。據(jù)農(nóng)業(yè)部在占國土面積85%的流域內(nèi)，通過372個代表性區(qū)域取樣調(diào)查，發(fā)現(xiàn)全國糧食總量的1/10不符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。污水灌溉還造成糧食產(chǎn)量低，污染加大，營養(yǎng)成分下降。長期的污染水灌溉使病原體、致突變、致癌物質(zhì)通過糧食、蔬菜、水果等食物遷移到人體內(nèi)，嚴(yán)重危害了人體健康。水污染還對養(yǎng)殖業(yè)造成極大的危害，水源污染使原有的水處理工藝受到前所未有的挑戰(zhàn)。
根據(jù)我國經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護需求，結(jié)合我國環(huán)境保護最新研究成果和國際環(huán)境保護技術(shù)水平和發(fā)展趨勢，提出一套合理、經(jīng)濟、運轉(zhuǎn)效率高的工藝流程對污水進行處理，以達到標(biāo)準(zhǔn)排放。對于保護環(huán)境，減輕環(huán)境污染，遏制生態(tài)惡化趨勢，有著重要的意義。
1 關(guān)于活性污泥法
當(dāng)前流行的污水處理工藝有：SBR法、氧化溝法、普通曝氣法、CASS 法、A2/O工藝等，這幾種工藝都是從活性污泥法派生出來的，且各有其特點。
1.1 CASS法
CASS（Cyclic Activated Sludge System）工藝是間歇式活性污泥法的一種變革，是由SBR（序批式活性污泥法）工藝發(fā)展而來，集合了ICEAS和CAST工藝的優(yōu)點。CASS工藝的核心是CASS池，在SBR的基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿長方向設(shè)計為兩部分。前部為生物選擇區(qū)也稱預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)。主反應(yīng)區(qū)后部安裝有升降自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、沉淀、排水等過程都在同一池子周期循環(huán)進行。省去了常規(guī)活性污泥二沉池和污泥回流系統(tǒng)，同時可連續(xù)進水，間斷排水。某環(huán)保中心于2008年在實驗室進行了CASS整套系統(tǒng)的模擬試驗，分別探討了CASS工藝在處理常溫生活污水、低溫生活污水、工業(yè)廢水的機理和特點以及水處理過程中脫氮除磷的效果，其中COD去除率為90%、BOD去除率為95%，脫氮除磷率比一般活性污泥法有很大提高，并在實踐中取得了良好的經(jīng)濟效益。CASS處理設(shè)施投入運行，處理水量從80m3/d到14，400m3/d不等。實踐表明，CASS工藝與ICEAS工藝相比負(fù)荷可提高1～2倍，工程投資可節(jié)省30%。因此CASS工藝是一種高效的污水處理工藝。
1.2 SBR法
SBR法早在20世紀(jì)初已開發(fā)，由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個或三個池子構(gòu)成一組，輪流運轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運行，故稱序批式活性污泥法。現(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進水連續(xù)出水的改良性SBR工藝，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由于只有一個反應(yīng)池，不需二沉池、回流污泥及設(shè)備，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池，故節(jié)省占地和投資，耐沖擊負(fù)荷且運行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài)，實現(xiàn)除磷脫氮的目的。但因每個池子都需要設(shè)曝氣和輸配水系統(tǒng)，采用潷水器及控制系統(tǒng)，間歇排水水頭損失大，池容的利用率不理想，因此，一般來說并不太適用于大規(guī)模的城市污水處理廠 。
1.3 氧化溝法
本工藝50年代初期發(fā)展形成，因其構(gòu)造簡單，易于管理，很快得到推廣，且不斷創(chuàng)新，有發(fā)展前景和競爭力，當(dāng)前可謂熱門工藝。氧化溝在應(yīng)用中發(fā)展為多種形式，比較有代表性的有：
帕式（Passveer）簡稱單溝式，表面曝氣采用轉(zhuǎn)刷曝氣，水深一般在2.5～3.5m，轉(zhuǎn)刷動力效率1.6～1.8kgO2/（kW·h）。
奧式（Orbal）簡稱同心圓式，應(yīng)用上多為橢圓形的三環(huán)道組成，三個環(huán)道用不同的DO（如外環(huán)為0，中環(huán)為1，內(nèi)環(huán)為2），有利于脫氮除磷。采用轉(zhuǎn)碟曝氣，水深一般在4.0～4.5m，動力效率與轉(zhuǎn)刷接近，現(xiàn)已在山東濰坊、北京黃村和合肥王小郢的城市污水處理廠應(yīng)用。若能將氧化溝進水設(shè)計成多種方式，能有效地抵抗暴雨流量的沖擊，對一些合流制排水系統(tǒng)的城市污水處理尤為適用。
卡式（Carrousel）簡稱循環(huán)折流式，采用倒傘形葉輪曝氣，從工藝運行來看，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉積，其原因是供氧與流速有矛盾。
1.4 普通曝氣法
本工藝出現(xiàn)最早，至今仍有較強的生命力。普曝法處理效果好，經(jīng)驗多，可適應(yīng)大的污水量，對于大廠可集中建污泥消化池，所產(chǎn)生沼氣可作能源利用。傳統(tǒng)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級處理，不具備脫氮除磷功能。
近幾年在工程實踐中，通過降低普通曝氣池容積負(fù)荷，可以達到脫氮的目的；在普曝池前設(shè)置厭氧區(qū)，可以除磷，亦可用化學(xué)法除磷。采用普通曝氣法去除BOD5，在池型上有多種形式（如下文所述的氧化溝），工程上稱為普通曝氣法的變法，亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。
2 活性污泥工藝的發(fā)展趨勢
通過幾十年的研究與實踐，活性污泥工藝已經(jīng)成為一種比較完善的工藝。在池形、運行方式、曝氣方式、載體等方面已經(jīng)很難有較大的發(fā)展。用常規(guī)手段也已經(jīng)很難在生物學(xué)方面有所突破。有學(xué)者認(rèn)為該工藝未來兩個大的方向是膜分離技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。
2.1 膜分離技術(shù)的應(yīng)用
用膜分離代替沉淀進行泥水分離，可帶來活性污泥工藝的以下變化：
（1）不再存在污泥膨脹問題。在調(diào)控活性污泥系統(tǒng)時，不必再考慮污泥的沉降性能問題，從而使工藝控制大大簡化；（2）曝氣池的污泥濃度將大大提高（MLSS可以大于20000mg/L）從而使系統(tǒng)可在超大泥齡、超低負(fù)荷狀態(tài)下運行，充分滿足去除各種污染物質(zhì)的需要。
2.2 分子生物技術(shù)的應(yīng)用
目前分子生物技術(shù)已開始應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。為搞清聚磷菌除磷的生化機理，已開始用分子診斷技術(shù)獲取聚磷菌的遺傳信息。現(xiàn)在從活性污泥中已發(fā)現(xiàn)的30多種絲狀菌中，只有4種準(zhǔn)確命名及生物分類學(xué)定位，因為這些絲狀菌大部分無法進行分離純培養(yǎng)。目前正用分子診斷技術(shù)進行這些絲狀菌的生物學(xué)定位，以進一步準(zhǔn)確了解其特性。
分子診斷技術(shù)的大量應(yīng)用，活性污泥微生物基因庫的建立，在此基礎(chǔ)上用基因技術(shù)培育具有高效活性的污泥菌種，進一步提高處理效果，是未來發(fā)展的方向。
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