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摘要：城市污水是影响城市生态环境的重要因素，对城市污水的有效处理是现代城市建设和实现美好中国梦不可忽视的因子。加强城市污水处理技术的研究和应用推广，可以对城市生态环境相关工程建设起到有效促进作用，改善城市生态环境。本文对几种城市污水处理技术的核心内容——生物处理技术进行了介绍和分析，方便大家对污水处理技术的认识。
关键词：污水处理技术；研究；发展
中图分类号： R123 文献标识码： A
前言
水是人类赖以生存的资源，离开了水，人类的生产和生活将无法进行。随着城市化建设进程的快速发展，城市给排水系统成为保证人民生活及经济发展的基础工程。在城市发展过程中，群众对周边环境要求也在不断提高，这就与我国现阶段水资源的不合理利用、污染和污水处理不足相互矛盾，制约了城市的经济建设进程和生态保护的和谐统一。为了保证城市的健康有序发展，我们需要对城市污水生物处理技术进行研究和应用推广。
一、 我国城市污水处理行业发展背景
我國可利用水资源总量为 28000 亿m3， 人均占有量不足 2200 m3， 仅为世界人均水平的 1/ 4 ，是世界上 13 个最缺水的国家之一。而且随着人口的迅速增长， 人均水资源在逐年递减。自 2009 年以来， 我国废水年排放总量一直的维持在 350 －400 亿m3/ a左右。2010 年全国 666 个设市城市中 532 个城市没有污水处理厂， 134个城市建成的 309 座污水处理厂， 城市污水处理总量仅为 4． 6 亿m3， 其中经二级生化处理的仅占 6． 9%， 有 7． 4% 的城市污水未经任何处理直接排入水体。2009 年废水排放量达到最高值 416 亿m3，城市污水污染负荷首次超过了工业废水， 我国水污染处理的侧重点已经从工业点源控制为主， 逐步转变为以城市污水污染控制为主。
二、污水生物处理技术研究
2.1AB法工艺 AB法是吸附生物降解法的简称,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。该工艺将曝气池分为高负荷段(A段)和低负荷段(B段)两段。A段以生物絮凝吸附作用为主,停留时间约20～40min,发生不完全氧化反应,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法工艺对运行管理有较高要求,污泥产量也较大,这必将增加污泥后处理的投资和费用,另外由于A段去除了较多BOD可能造成碳源不足,难以实现脱氮工艺。总体而言,AB法工艺较适合于污水浓度高、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,对于有脱氮要求的,一般不宜采用。
2.2A2O(Anaerobic/Anoxic/Oxic)法工艺 A2O(厌氧-缺氧-好氧)法工艺同时具有去除有机物、脱氮、除磷的效果,处理成本较低,已积累一定的设计和运行经验,故在国内外大中型城市污水处理厂常有采用。A2O法工艺原理是磷在厌氧区被释放,在好氧区被吸收,达到除磷目的;污染物在好氧区被氧化降解,去除COD和BOD5,同时在硝化菌作用下,有机氮转化的氨氮继续转化为亚硝酸氮和硝酸氮,含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧区进行反硝化脱氮。该工艺主要优点是对COD、BOD5、SS等具有较高的去除率,对脱氮除磷也具有较高的去除效果,具有运行费用低、占地少,出水水质好等特点;其缺点是运行管理要求较高,投资较大,节能差。针对其不足,改良的A2O工艺、UCT(University of Capetown)工艺、倒置的A2O工艺及多点进水的A2O工艺等不断出现,在一定程度上或在某一方面使运行效果有所改善。
2.3SBR(Sequencing Batch Reacto)法工艺 SBR工艺也叫序批式活性污泥法,是集进水、曝气、沉淀在一个池子里完成,一般由多个池子构成一组,各池工作状态轮流变换运行。其最根本的特点是处理工序不是连续的,而是间歇的、周期的,污水一批一批地经过进水、曝气、沉淀、排水,然后又周而复始,其核心技术是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统,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。SBR工艺早在20世纪初已有应用,但由于SBR对自动化控制要求很高,人工管理的困难和烦琐,稍有故障就不能运行,未能广泛推广应用。近几年,SBR经过不断演变和改良,又产生或同期发展为CASS(Cyclic Activated Sludge System)、CAST(Cyclic Activated SludgeTechnology)和MSBR(Modified Sequencing Batch Reactor)等工艺,进一步增强了除磷脱氮效果,改良的SBR工艺可以发挥节省用地、提高出水水质指标的优势,随着自动化技术的发展和PLC控制系统的普及化,SBR类工艺的工程应用又进入了一个新的时代。
2.4Carrousel氧化沟工艺 Carrousel(卡鲁塞尔)氧化沟是一种单沟式环型氧化沟,在氧化沟的顶端设有垂直表面曝气机,兼有供氧和推流搅拌的作用,污水在沟道内转折巡回流动,处于完全混合状态,有机物不断氧化得以去除。该氧化沟一般设有独立的沉淀池和污泥回流系统。Carrousel氧化沟具备一般氧化沟的共同优点,工艺流程简单,抗冲击负荷能力较强,出水水质较稳定;其独特之处在于:单台曝气设备功率大,数量较少,投资较少,维护点相对较少,更易于维护。其不足之处:由于表曝机数量少,沟内混合液自由流程很长,由紊流导致的流速不均有可能引起污泥沉淀,影响运行效果;单沟氧化沟维持溶解氧较高,加之单点供氧强度较大,耗能稍高。Carrousel氧化沟结构和设备简单,管理方便,适用于中小规模的城市污水处理。
2.5膜生物反应器 膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术,兼有活性污泥法和固定细胞法二者的优点。其显著优点为出水水质优于传统生物处理工艺,且污泥产率低。20世纪80年代以来,该技术愈来愈受到重视,已成为研究的热点之一。
三、结束语
随着高新技术引入水污染控制领域，以资源化为导向的新型处理技术将不断涌现，污水处理的目标将从达标排放向节能降耗、低碳运行和资源化的新目标迈进。
参考文献
[1] 李燕城，吴俊奇主编. 水处理实验技术[M]. 北京: 中国建筑工业出版社，2004: 11-26
[2] 周彤.污水回用决策与技术［M］.北京：化学工业出版社，2001.
[3] 许保玖，龙腾锐主编. 当代给水与废水处理原理[M]. 北京: 高等教育出版社，2000
关键词：污水处理技术；研究；发展
中图分类号： R123 文献标识码： A
前言
水是人类赖以生存的资源，离开了水，人类的生产和生活将无法进行。随着城市化建设进程的快速发展，城市给排水系统成为保证人民生活及经济发展的基础工程。在城市发展过程中，群众对周边环境要求也在不断提高，这就与我国现阶段水资源的不合理利用、污染和污水处理不足相互矛盾，制约了城市的经济建设进程和生态保护的和谐统一。为了保证城市的健康有序发展，我们需要对城市污水生物处理技术进行研究和应用推广。
一、 我国城市污水处理行业发展背景
我國可利用水资源总量为 28000 亿m3， 人均占有量不足 2200 m3， 仅为世界人均水平的 1/ 4 ，是世界上 13 个最缺水的国家之一。而且随着人口的迅速增长， 人均水资源在逐年递减。自 2009 年以来， 我国废水年排放总量一直的维持在 350 －400 亿m3/ a左右。2010 年全国 666 个设市城市中 532 个城市没有污水处理厂， 134个城市建成的 309 座污水处理厂， 城市污水处理总量仅为 4． 6 亿m3， 其中经二级生化处理的仅占 6． 9%， 有 7． 4% 的城市污水未经任何处理直接排入水体。2009 年废水排放量达到最高值 416 亿m3，城市污水污染负荷首次超过了工业废水， 我国水污染处理的侧重点已经从工业点源控制为主， 逐步转变为以城市污水污染控制为主。
二、污水生物处理技术研究
2.1AB法工艺 AB法是吸附生物降解法的简称,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。该工艺将曝气池分为高负荷段(A段)和低负荷段(B段)两段。A段以生物絮凝吸附作用为主,停留时间约20～40min,发生不完全氧化反应,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法工艺对运行管理有较高要求,污泥产量也较大,这必将增加污泥后处理的投资和费用,另外由于A段去除了较多BOD可能造成碳源不足,难以实现脱氮工艺。总体而言,AB法工艺较适合于污水浓度高、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,对于有脱氮要求的,一般不宜采用。
2.2A2O(Anaerobic/Anoxic/Oxic)法工艺 A2O(厌氧-缺氧-好氧)法工艺同时具有去除有机物、脱氮、除磷的效果,处理成本较低,已积累一定的设计和运行经验,故在国内外大中型城市污水处理厂常有采用。A2O法工艺原理是磷在厌氧区被释放,在好氧区被吸收,达到除磷目的;污染物在好氧区被氧化降解,去除COD和BOD5,同时在硝化菌作用下,有机氮转化的氨氮继续转化为亚硝酸氮和硝酸氮,含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧区进行反硝化脱氮。该工艺主要优点是对COD、BOD5、SS等具有较高的去除率,对脱氮除磷也具有较高的去除效果,具有运行费用低、占地少,出水水质好等特点;其缺点是运行管理要求较高,投资较大,节能差。针对其不足,改良的A2O工艺、UCT(University of Capetown)工艺、倒置的A2O工艺及多点进水的A2O工艺等不断出现,在一定程度上或在某一方面使运行效果有所改善。
2.3SBR(Sequencing Batch Reacto)法工艺 SBR工艺也叫序批式活性污泥法,是集进水、曝气、沉淀在一个池子里完成,一般由多个池子构成一组,各池工作状态轮流变换运行。其最根本的特点是处理工序不是连续的,而是间歇的、周期的,污水一批一批地经过进水、曝气、沉淀、排水,然后又周而复始,其核心技术是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统,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。SBR工艺早在20世纪初已有应用,但由于SBR对自动化控制要求很高,人工管理的困难和烦琐,稍有故障就不能运行,未能广泛推广应用。近几年,SBR经过不断演变和改良,又产生或同期发展为CASS(Cyclic Activated Sludge System)、CAST(Cyclic Activated SludgeTechnology)和MSBR(Modified Sequencing Batch Reactor)等工艺,进一步增强了除磷脱氮效果,改良的SBR工艺可以发挥节省用地、提高出水水质指标的优势,随着自动化技术的发展和PLC控制系统的普及化,SBR类工艺的工程应用又进入了一个新的时代。
2.4Carrousel氧化沟工艺 Carrousel(卡鲁塞尔)氧化沟是一种单沟式环型氧化沟,在氧化沟的顶端设有垂直表面曝气机,兼有供氧和推流搅拌的作用,污水在沟道内转折巡回流动,处于完全混合状态,有机物不断氧化得以去除。该氧化沟一般设有独立的沉淀池和污泥回流系统。Carrousel氧化沟具备一般氧化沟的共同优点,工艺流程简单,抗冲击负荷能力较强,出水水质较稳定;其独特之处在于:单台曝气设备功率大,数量较少,投资较少,维护点相对较少,更易于维护。其不足之处:由于表曝机数量少,沟内混合液自由流程很长,由紊流导致的流速不均有可能引起污泥沉淀,影响运行效果;单沟氧化沟维持溶解氧较高,加之单点供氧强度较大,耗能稍高。Carrousel氧化沟结构和设备简单,管理方便,适用于中小规模的城市污水处理。
2.5膜生物反应器 膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术,兼有活性污泥法和固定细胞法二者的优点。其显著优点为出水水质优于传统生物处理工艺,且污泥产率低。20世纪80年代以来,该技术愈来愈受到重视,已成为研究的热点之一。
三、结束语
随着高新技术引入水污染控制领域，以资源化为导向的新型处理技术将不断涌现，污水处理的目标将从达标排放向节能降耗、低碳运行和资源化的新目标迈进。
参考文献
[1] 李燕城，吴俊奇主编. 水处理实验技术[M]. 北京: 中国建筑工业出版社，2004: 11-26
[2] 周彤.污水回用决策与技术［M］.北京：化学工业出版社，2001.
[3] 许保玖，龙腾锐主编. 当代给水与废水处理原理[M]. 北京: 高等教育出版社，2000