污水處理工藝對(duì)比
作者：admin 瀏覽次數(shù)：2013
在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生產(chǎn)力飛速發(fā)展的過(guò)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(gè)重大的問(wèn)題。我們當(dāng)前對(duì)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(fèi)。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(duì)避免污水對(duì)環(huán)境的污染，另一方面對(duì)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(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的不斷加速，人口和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、粗放型發(fā)展模式、無(wú)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(jī)物的污染。據(jù)農(nóng)業(yè)部在占國(guó)土面積85%的流域內(nèi)，通過(guò)372個(gè)代表性區(qū)域取樣調(diào)查，發(fā)現(xiàn)全國(guó)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(yíng)養(yǎng)成分下降。長(zhǎng)期的污染水灌溉使病原體、致突變、致癌物質(zhì)通過(guò)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(duì)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(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)需求，結(jié)合我國(guó)環(huán)境保護(hù)最新研究成果和國(guó)際環(huán)境保護(hù)技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)，提出一套合理、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)效率高的工藝流程對(duì)污水進(jìn)行處理，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)排放。對(duì)于保護(hù)環(huán)境，減輕環(huán)境污染，遏制生態(tài)惡化趨勢(shì)，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(lái)的，且各有其特點(diǎn)。
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(lái)，集合了ICEAS和CAST工藝的優(yōu)點(diǎn)。CASS工藝的核心是CASS池，在SBR的基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿長(zhǎng)方向設(shè)計(jì)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(dòng)撇水裝置。整個(gè)工藝的曝氣、沉淀、排水等過(guò)程都在同一池子周期循環(huán)進(jìn)行。省去了常規(guī)活性污泥二沉池和污泥回流系統(tǒng)，同時(shí)可連續(xù)進(jìn)水，間斷排水。某環(huán)保中心于2008年在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了CASS整套系統(tǒng)的模擬試驗(yàn)，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(jī)理和特點(diǎn)以及水處理過(guò)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(shí)踐中取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。CASS處理設(shè)施投入運(yùn)行，處理水量從80m3/d到14，400m3/d不等。實(shí)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(jìn)水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個(gè)或三個(gè)池子構(gòu)成一組，輪流運(yùn)轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運(yùn)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(jìn)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(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，由于只有一個(gè)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(yùn)行方式靈活，可以從時(shí)間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)除磷脫氮的目的。但因每個(gè)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(lái)說(shuō)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(jiǎn)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(jìng)爭(zhēng)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(jiǎn)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(dòng)力效率1.6～1.8kgO2/（kW·h）。
奧式（Orbal）簡(jiǎn)稱同心圓式，應(yīng)用上多為橢圓形的三環(huán)道組成，三個(gè)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(dòng)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(jìn)水設(shè)計(jì)成多種方式，能有效地抵抗暴雨流量的沖擊，對(duì)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(jiǎn)稱循環(huán)折流式，采用倒傘形葉輪曝氣，從工藝運(yùn)行來(lái)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(qiáng)的生命力。普曝法處理效果好，經(jīng)驗(yàn)多，可適應(yīng)大的污水量，對(duì)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(jí)處理，不具備脫氮除磷功能。
近幾年在工程實(shí)踐中，通過(guò)降低普通曝氣池容積負(fù)荷，可以達(dá)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(shì)
通過(guò)幾十年的研究與實(shí)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(yùn)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(lái)兩個(gè)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(jìn)行泥水分離，可帶來(lái)活性污泥工藝的以下變化：
?。?）不再存在污泥膨脹問(wèn)題。在調(diào)控活性污泥系統(tǒng)時(shí)，不必再考慮污泥的沉降性能問(wèn)題，從而使工藝控制大大簡(jiǎn)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(yùn)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(jī)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?yàn)檫@些絲狀菌大部分無(wú)法進(jìn)行分離純培養(yǎng)。目前正用分子診斷技術(shù)進(jìn)行這些絲狀菌的生物學(xué)定位，以進(jìn)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(kù)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(jìn)一步提高處理效果，是未來(lái)發(fā)展的方向。
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