一、引言
目前,我國人口已接近世界人口的1/4,又是世界上zui大的加工出口國,故我國已成為世界上污水排放量zui大、增加速度zui快的國家之一。然而,總體而言我國污水處理能力較低,有相當部分未經(jīng)處理的污水直接或間接排放,嚴重污染了水體。水是人類賴以生存的基礎,由于水資源污染而造成水資源日益緊缺已經(jīng)成為世界性問題,成為制約經(jīng)濟發(fā)展的重要因素,也成為嚴重制約我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展、危害環(huán)境生態(tài)、影響人民生活和身體健康的突出問題。
二、城市污水的特點
城市污水不同于工業(yè)污水,是人類生活中產(chǎn)生的污水,是水體的主要染污源之一,主要是排泄物和洗滌污水。城市居民每人每日排出生活污水量為150～400L,其量與生活水平有密切關系。生活污水中合有大量有機物,如纖維素、淀粉、糖類和脂肪蛋白質(zhì)等,也常含病原菌、病毒和寄生蟲卵,無機鹽類的氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽和鈉、鉀、鈣、鎂等。總的特點是含氮、含硫、含磷高,在厭氧細菌作用下,易生惡臭物質(zhì)。除磷技術是困擾城市污水處理的主要難題。
三、常用的幾種城市污水處理工藝
(一)CCAS工藝
工藝即連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)工藝,對污水預處理要求不高,只設間隙15mm的機械格柵和沉砂池。生物處理的核心是CCAS反應池,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)預處理的污水連續(xù)不斷地進入反應池前部的預反應池,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、預反應區(qū)隔墻下部的孔眼以低流速(0.03～0.05m/min)進入反應區(qū)。在主反應區(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”的反復中完成去碳、脫氮,和在“好氧-厭氧”的反復中完成除磷。各過程的歷時和相應設備的運行均按事先編制的程序運行,并可調(diào)整程序,由計算機集中自控。
(二)活性污泥工藝
活性污泥是序批式活性污泥法的簡稱,又名間歇曝氣法,其主體構筑物是活性污泥反應池。污水在反應池中完成反應、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序,使處理過程大為簡化。
(三)A/O工藝
A/O工藝也叫厭氧好氧工藝,A(Anacrobic)是厭氧段,用于脫氮除磷;O(Oxic)是好氧段,用于除水中的有機物。
(四)A2/O工藝
A2/O工藝是厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱。A2/O工藝將生物脫氮生物除磷綜合到了同一活性污泥系統(tǒng)中。
(五)傳統(tǒng)活性污泥工藝
活性污泥工藝是污水處理的主要工藝,傳統(tǒng)活性污泥工藝采用中等污泥負荷,曝氣池為連續(xù)推流式。若只要求去除有機污染物時,傳統(tǒng)活性污泥工藝仍是一種可行的選擇。對傳統(tǒng)活性污泥工藝進行的各種改進,產(chǎn)生了很多種不同的活性污泥工藝。一些工藝較傳統(tǒng)工藝處理功能增強,一些工藝運行更加穩(wěn)定,而另外一些工藝的費用大大降低或運行更加方便。這些改進可以分為池形的改進、運行方式的改進、曝氣方式的改進、生物學方面的改進以及投加填料等幾個方面。
(六)氧化溝
氧化溝是活性污泥法的一種變型,其曝氣池呈封閉的溝渠型,故它在水力流態(tài)上不同于傳統(tǒng)的活性污泥法。它是一種首尾相連的循環(huán)流曝氣溝渠,污水滲入其中得到凈化,zui早的氧化溝渠是加以護坡處理的土溝渠,是間歇進水間歇曝氣的。從這一點上來說,氧化溝zui早是以序批方式處理污水的技術。氧化溝污水處理的整個過程如進水、曝氣、沉淀、污泥穩(wěn)定和出水等全部集中在氧化溝內(nèi)完成,zui早的氧化溝不需另設初沉池、二沉池和污泥回流設備。隨著處理規(guī)模和范圍逐漸擴大,通常采用延時曝氣。連續(xù)進出水,所產(chǎn)生的微生物污泥在污水曝氣凈化的同時得到穩(wěn)定,不需設置初沉池和污泥消化池,處理設施大大簡化。
四、城市污水處理工藝選擇
目前城市污水處理工藝大都采用一級處理和二級處理。一級處理采用物理方法,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),這一工藝已很成熟,差別不大。二級處理則采用生化方法,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,歸結起來主要有以上介紹的幾種工藝,即CCAS、SBRA/O、A2/O、傳統(tǒng)活性污泥及氧化溝等工藝。
(一)選擇城市污水處理工藝時應著重考慮五個方面
1.投資省。目前大部分污水處理項目都是國有資金投資的,我國是一個發(fā)展經(jīng)濟發(fā)展所需資金缺口龐大,控制投資對國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展大有益處。
2.運行成本低。運行成本是污水處理廠能否正常運行的重要因素,是選擇處理工藝的主要指標之一。
3.占地少。土地資源是城市發(fā)展規(guī)劃的重要因素。
4.脫氮除磷效果好。隨著我國大面積水體環(huán)境的富營養(yǎng)化,污水的脫氮除磷已經(jīng)成為迫切需要解決的問題。我國實施的國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)也明確規(guī)定了適用于所有排污單位,非常嚴格地規(guī)定了磷酸鹽排放標準和氨氮排放標準,這就意味著選擇污水處理工藝首先要考慮脫氮除磷的問題。
5.現(xiàn)代*技術與環(huán)保工程的有機結合。現(xiàn)代*技術,尤其是計算機技術和自控系統(tǒng)設備的出現(xiàn)和完善,為環(huán)保工程的發(fā)展提供了有力的支持。目前,國外發(fā)達國家的污水處理廠大都采用*的計算機管理和自控系統(tǒng),保證了污水處理廠的正常運行和穩(wěn)定合格地出水,而我國在這方面還比較落后。計算機控制和管理也必將是我國城市污水處理廠發(fā)展的方向。
(二)CCAS工藝的*結構和運行模式
1.曝氣時,污水和污泥處于*理想混合狀態(tài),保證了BOD、COD的去除率,去除率高達95%。
2.“好氧-缺氧”及“好氧-厭氧”的反復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。
3.沉淀時,整個CCAS反應池處于*理想沉淀狀態(tài),使出水懸浮物(SS)極低,低的SS值也保證了磷的去除效果。CCAS工藝的缺點是各池同時間歇運行,人工控制很難做到,全依托電腦控制,對處理廠的管理人員素質(zhì)要求很高,對設計、培訓、安裝、調(diào)試等工作要求較嚴格。
(三)活性污泥工藝的*結構和運行模式
活性污泥是間歇運行的活性污泥工藝,曝氣和沉淀在同一池內(nèi)完成,省去二沉池和回流系統(tǒng),使運行簡單化。活性污泥以它*的優(yōu)點近年得到迅速推廣,通過不斷改進、完善,使其成為目前世界上采用較多的污水處理工藝。
(四)A/O工藝的優(yōu)點與缺點
1.A/O工藝的優(yōu)點
(1)流程簡單,不需外加碳源和后曝氣池,以原污水為碳源,建設和運行成本較低。
(2)反硝化在前、硝化在后,設內(nèi)循環(huán),以原污水中的有機物作為碳源,效果好,反硝化反應充分。
(3)曝氣池在后,使反硝化殘留物得以進一步去除,提高了處理水水質(zhì)。
(4)A段攪拌,只使污泥懸浮,而避免DO的增加。O段的前段采用強曝氣,后段減少氣量,使內(nèi)循環(huán)液的DO含量降低,以保證A段的缺氧狀態(tài)。
2.A/O工藝的缺點
(1)由于沒有獨立的污泥回流系統(tǒng)而不能培養(yǎng)出具有*功能的污泥,難降解物質(zhì)的降解率較低。
(2)若要提高脫氮效率,必須加大內(nèi)循環(huán)比,因而加大運行費用。從外、內(nèi)循環(huán)液來自曝氣池,含有一定的DO,使A段難以保持理想的缺氧狀態(tài),影響反硝化效果,脫氮率很難達到90%。
(3)影響因素:水力停留時間(硝化>6h,反硝化<2h)、循環(huán)比MLSS(>3000mg/L)、污泥齡(>30d)、N/MLSS負荷率(<0.03)、進水總氮濃度(<30mg/L)。
(五)A2/O工藝的優(yōu)點與缺點
1.A2/O工藝的優(yōu)點
處理效率高,一般能達到:BOD5和SS為90%～95%,總氮為70%以上,磷為90%左右,一般適用于要求脫氮除磷的大中型城市污水廠。
2.A2/O工藝的缺點
建設成本和運行成本均高于普通活性污泥法,運行管理要求高,只有當處理后的污水排入封閉性水體或緩流水體引起富營養(yǎng)化,從而影響水體時,才采用該工藝。
(六)氧化溝工藝的優(yōu)點
氧化溝工藝以其經(jīng)濟簡便的突出優(yōu)勢已成為中小型城市污水廠的工藝。其具有多功能性、污泥穩(wěn)定、出水水質(zhì)好和易于管理等優(yōu)點。
五、結語
綜上所述,選擇一種好的城市污水處理工藝,無論是對國民經(jīng)濟的發(fā)展還是對環(huán)境保護、資源再利用都有著不同尋常的意義。好的工藝具有工藝簡單、設備可靠、管理方便、投資省、占地少、效率高、運行成本低、污水處理能達標排放并可回用等優(yōu)點。
