生活污水處理技術(shù)

1、生活污水處理技術(shù)1.綜述最初的污水處理采用的是極其簡單的物理、化學(xué)處理設(shè)施，水中的雜物經(jīng)過格柵等構(gòu)筑物被截流，再經(jīng)絮凝沉淀等工藝，污水得到初步處理，但水中有機物等得不到有效處理，處理效果極差。特別是隨著工業(yè)發(fā)展，生活污水中污染物的成分日漸復(fù)雜，這些污染物排入地面水系后造成河流黑臭。同時科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也使污水處理技術(shù)不斷進步，現(xiàn)在生化處理由于其良好的處理效果和較強的實用性被普遍應(yīng)用于廢水處理。由于微生物具有來源廣、易培養(yǎng)、繁殖快、對環(huán)境適應(yīng)性強、易變異等特征，在生產(chǎn)上較容易地采集菌種進行培養(yǎng)繁殖，并在特定條件下進行馴化，使之適應(yīng)各種不同水質(zhì)條件，從而通過微生物的新陳代謝使有機物無機化。加之微生

2、物的生存條件溫和，新陳代謝過程中不需要高溫高壓，它是不需投加催化劑和催化反應(yīng)，用生化法促使污染物的轉(zhuǎn)化工程與一般化學(xué)法相比優(yōu)越得多，其處理廢水的費用低廉，運行管理較為方便，所以生化處理是廢水處理系統(tǒng)中最重要的過程之一，目前，這種方法已廣泛用于生活污水及工業(yè)有機廢水的二級處理。生化處理法主要分為好氧處理和厭氧處理兩大類型。按照微生物的生長方式，可分為懸浮生長型和附著生長型；按照系統(tǒng)的運行方式可分為連續(xù)式和間隙式；按照主體設(shè)備中的水流狀態(tài)，可分為推流式和完全混合式等。根據(jù)作用原理不同，生物處理大至分類如下12活性污泥法活性污泥法是利用懸浮培養(yǎng)來處理廢水的一種生物化學(xué)工程方法，用于去除廢水中溶解的以

3、及膠體的有機物質(zhì)2?；钚晕勰喾ㄊ且环N通常所稱的二級處理方法。它接納從前一級處理工藝的來水進行需氧生物氧化處理。完整的活性污泥廠一般包括了初次沉淀池以及除砂等初次處理設(shè)備。但是，根據(jù)廢水的特性，初次沉淀池有時可以省略?；镜幕钚晕勰喾ň哂辛鶄€部分：發(fā)生需氧生物氧化過程的反應(yīng)器。這是活性污泥法核心部分，這個反應(yīng)器也就是一般所稱的曝氣池。向反應(yīng)器混合液中分散空氣或純氧的氧源。空氣或氧氣以壓力態(tài)或大氣常壓態(tài)進入混合液中。對反應(yīng)器中液體進行混合的設(shè)備或手段。對混合液進行固液分離的沉淀池。把混合液分成沉淀的生物固體與經(jīng)處理后的廢水兩部分。這一沉淀池稱為二次沉淀池或二沉池。收集二次沉淀池的沉淀固體并回流到反

4、應(yīng)器的設(shè)備。從系統(tǒng)中廢棄一部分生物固體的手段。(1) 普通活性污泥法活性污泥法3于1914年由英國人Ardernh和Locbett實驗成功。在中低濃度有機廢水處理中，活性污泥法是使用最多、運行最可靠的一種方法。在國內(nèi)，由于技術(shù)成熟，技術(shù)分支較為廣泛，且投資省、易啟動、處理效果好等優(yōu)點。但傳統(tǒng)活性污泥法由于曝氣動力消耗大，每噸廢水處理費用居高不下，同時在用空氣曝氣時容易產(chǎn)生泡沫，造成難以充氧，管理不好則易產(chǎn)生污泥膨脹，產(chǎn)生大量的污泥，使其在應(yīng)用上受到了限制3。參與活性污泥處理的微生物，在其生命活動過程中，與要不斷吸取其所必需的C、N、P等等多種營養(yǎng)物質(zhì)?；钚晕勰喾ㄊ亲畛Ｒ姷奈鬯锾幚矸椒ǎ鬯?/p>

5、在經(jīng)過初步沉淀去除各種大塊顆粒之后送到好氧反應(yīng)池，在池中通過曝氣或攪拌供給氧氣。在活性污泥法中，經(jīng)處理后排出的水中的大部分活性污泥被沉淀下來返回反應(yīng)池。這樣可以維持很高的微生物密度和活性。當(dāng)污水停留在好氧反應(yīng)池期間，一部分有機物被處理成無機物，即礦化；另一部分轉(zhuǎn)化為微生物細胞物質(zhì)。在活性污泥法中，嚴重影響處理效果的是污泥的沉降性能。如果活性污泥沉降性能差，由于絲狀細菌和真菌的過分繁殖將導(dǎo)致活性污泥膨脹。雖然活性污泥的膨脹機理尚不完全清楚，但通常在碳氮比（C：N）和碳磷比（C：P）的比值較高，水中溶解的氧氣濃度較低的條件下容易產(chǎn)生3。為維持良好的處理效果，應(yīng)當(dāng)避免發(fā)生污泥膨脹，因此在活性污泥法中

6、要嚴格控制進入系統(tǒng)廢水的C：N、C：P的比值，并維持較高的溶解氧水平，這樣才能維持良好運行狀態(tài)。產(chǎn)生的活性污泥除一部分回流利用外，其他多余的則需要另外處理。處理的方法是厭氧消化和填埋或干燥。干燥后的處理物可以用作農(nóng)業(yè)肥料。(2) SBR法SBR法2（序列間歇式活性污泥法）是一種改進的活性污泥法，它是由原始的間歇式污泥法發(fā)展而來，與其他活性污泥法相比，SBR法沒有設(shè)置二沉池和污泥回流設(shè)備，布置更為緊湊，占地面積少，基建及運行費用較低，不易產(chǎn)生污泥膨脹問題，耐沖擊負荷，處理效果穩(wěn)定。有資料顯示，SBR法的主要構(gòu)筑物的容積為常規(guī)活性污泥法的50%60%，運行費用及占地面積均可減少20%左右。SBR法

7、典型的操作工序為：進水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置等五個工序。整個工藝經(jīng)厭氧、好氧缺氧三個階段。根據(jù)出水情況可隨時調(diào)整各工序的時間以達到最佳出水效果。SBR法工藝是極具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N處理工藝，但也存在著曝氣裝置易堵塞，自動控制技術(shù)及連續(xù)在線分析儀表要求高等缺點。研究表明，SBR與常規(guī)活性污泥工藝相比具有許多優(yōu)點，其優(yōu)點如下：運行操作、管理控制及處理單元結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備維護方便?？墒∪ザ脸?、污泥回流泵和復(fù)雜管道的建造，造價低、氧利用率高、節(jié)約能耗、占地面積小。耐沖擊負荷高，能適應(yīng)較大幅度廢水濃度變化，運行穩(wěn)定。SBR中的固液分離處于完全靜止狀態(tài)下的理想沉淀。污泥沉淀性能好，沉淀效果高，剩余污泥排放量

8、少。SBR兼有厭氧、兼氧、好氧并存的功能，能抑制污泥的膨脹，同時具有高效除磷脫氮的效果。SBR活性污泥其微生物的核糖核酸比一般活性污泥大34倍，處理效率高，停留時間短，出水水質(zhì)好。遇休假日、生產(chǎn)設(shè)備維修不排放廢水時，可采取饑餓曝氣、厭氧靜止、投加載體等措施，保存活性污泥的活性，最多可達3個月，運行時能迅速恢復(fù)，這是其它生化處理工藝無法解決的。（3）活性污泥新工藝在SBR工藝的基礎(chǔ)上加以優(yōu)化變形，便發(fā)展形成了CASS（周期循環(huán)活性污泥工藝）、CAST（循環(huán)活性污泥工藝）、ICEAS（間歇式循環(huán)延時曝氣活性污泥法）等形式的活性污泥新工藝4.另外，AB法污水處理工藝（吸附-生物降解工藝）是將活性污泥

9、系統(tǒng)分為兩個階段，即A段和B段，充分利用微生物種群的特性，分別為其創(chuàng)造適宜的實質(zhì)環(huán)境而分為兩段，使不同的生物群得到更好的增殖，從而更好地處理污水。這些新工藝由于形式上的不同，具有了建設(shè)費用低、工藝流程短、占地面積少、運轉(zhuǎn)費用省、有機物去除率高、出水水質(zhì)好、管理簡單，運行可靠、污泥產(chǎn)量低，污泥性質(zhì)穩(wěn)定、具有脫氮除磷功能、無異味等優(yōu)點。(4) 膜-生物反應(yīng)器膜-生物反應(yīng)器（MBR）是90年代興起的一種廢水生化處理的新技術(shù)，它是用膜組件替代傳統(tǒng)的二沉池進行固液分離的一種新型高效廢水處理技術(shù)4，與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，膜-生物反應(yīng)器具有污染物去除率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定、裝置容積負荷大、設(shè)備占地面積小、傳氧

10、率高、污泥產(chǎn)量低、操作運行簡便等優(yōu)點。3生物膜法生物膜法是人們模仿土壤的自凈過程而創(chuàng)造出來的并很早被人們應(yīng)用于廢水生物處理。早在十九世紀，1893年英國科貝特（Corbett）在索爾福德城創(chuàng)造了具有噴嘴布水裝置的生物濾池（灑滴濾池），這也就是廢水生物處理工程中最早出現(xiàn)的生物膜法濾池3。生物膜發(fā)和活性污泥法一樣，都是利用微生物來去除廢水中的有機物的方法。但在活性污泥法中，微生物出于懸浮生長狀態(tài)，所以活性污泥法處理系統(tǒng)在有些教科書中稱懸浮生長系統(tǒng)，而生物膜法中的微生物則附著生長在某些固定表面，所以生物膜法的處理系統(tǒng)又稱附著生長系統(tǒng)，甚至有些教科書中將生物膜稱為固定膜。為生物膜提供附著生長固定表面的

11、材料稱填料（或載體）。填料是影響生物膜法的發(fā)展和性能的重要因素。生物膜處理系統(tǒng)的基本流程：廢水經(jīng)過初次沉淀池進入生物膜反應(yīng)器，廢水在生物膜反應(yīng)器中經(jīng)需氧生物氧化去除有機物后，再通過二次沉淀池出水。初次沉淀池的作用是防止生物膜反應(yīng)器受大塊物質(zhì)的堵塞，對空隙小的填料，是必要的，但對空隙大的填料也可以省略。二次沉淀池的作用是去除從填料上脫落入廢水中的生物膜。生物膜法系統(tǒng)中的回流并不是必不可少的，但回流可稀釋進水中的有機物濃度，提高生物膜反應(yīng)器中水力負荷，從而增大水流對生物膜的沖刷，以便平衡高有機物負荷生物膜反應(yīng)器中生物膜的累積5。生物膜法與活性污泥法比較起來有很多的優(yōu)點。例如，單位體積反應(yīng)器中能夠持

12、有的生物量較大；蛻膜的沉降性能比較好；沒有污泥膨脹現(xiàn)象；不存在運行中的污泥沉降性能限制等等。然而，在20世紀50年代以前，生物膜法卻一直未被人們重視，其原因主要是因為生產(chǎn)中最早采用的生物膜法構(gòu)筑物是以碎石為填料的滴濾法。碎石的比表面積小，能夠為微生物附著生長的表面積小。因而滴濾池的負荷不可能很大，使其占地面積較大，加之廢水以噴灑方式在滴濾池表面布水，衛(wèi)生狀況也不好。50年代，由于塑料工業(yè)的發(fā)展以及塑料填料引入生物膜處理系統(tǒng)，使生物膜法出現(xiàn)了許多具有重要意義的發(fā)展。塑料重量輕，可以生產(chǎn)泡沫塑料或加工成蜂窩形狀，比表面積較大。因此，50年代以后出現(xiàn)了許多新型的生物膜法設(shè)備8。根據(jù)廢水和生物膜接觸方

13、式的不同，主要有一下幾種處理方法：(1) 生物濾池生物濾池是在濾池中填充石子，爐渣或蜂窩狀的塑料濾料。在濾料表面覆蓋著一層生物膜，廢水沿著濾料的空隙從上而下的流動，并帶入空氣，通過與生物膜的接觸，廢水中的有機物被吸附氧化。生物濾池工藝具有以下優(yōu)點：污泥生成量少，運行費用低，對進行水質(zhì)、水量負荷的沖擊有較強的適應(yīng)能力。但此工藝由于存在效率低，易發(fā)生濾池堵塞和環(huán)境衛(wèi)生問題而影響了它的推廣應(yīng)用。80年代末在歐美發(fā)展起來的曝氣生物濾池是一新型污水處理技術(shù)，它的基本原理是在一級強化的基礎(chǔ)上，以顆粒狀填料及附著生長的生物膜為主要介質(zhì)，充分發(fā)揮生物代謝作用、物理過濾作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反應(yīng)器

14、內(nèi)食物鏈的分級捕食作用，將污染物在同一單元反應(yīng)器內(nèi)去除，省卻了二次沉淀設(shè)備，減小了占地面積，顯著的提高了設(shè)備利用率和處理效率6。同時，由于反應(yīng)器內(nèi)存在著不同的好氧、厭氧區(qū)域，可同步實現(xiàn)硝化和反硝化，在去除有機物的同時達到脫氮的目的。曝氣生物濾池的特點是：采用小粒徑顆粒填料作為過濾主體的池型反應(yīng)。 同步發(fā)揮生物氧化作用和物理截留作用。 氧轉(zhuǎn)移和利用率高。 具有較高的處理效率，出水水質(zhì)好，能耐受較高負荷。 通過反沖洗去除濾層中截留的懸浮物和生物膜，不需設(shè)二沉池。 采用模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計，為擴建提供有利條件。 不同的污染物可以在同一反應(yīng)器內(nèi)被漸次去除。這種工藝在美國和日本已有較很多應(yīng)用，而在國內(nèi)起步卻比較

15、晚。中冶馬鞍山設(shè)計院在普通生物濾池的基礎(chǔ)上，加以改進，獲得上向流曝氣生物濾池(UBAF)的專利，目前這項技術(shù)在國內(nèi)已有應(yīng)用。滴濾池法（trickling filter）在中國雖然也稱為生物濾池，但兩者實際上是有區(qū)別的。滴濾池用的是粗填料，常見的是75125mm的碎石，碎石之間有很大的空隙，但廢水灑布在填料上的時候，廢水從填料上的生物膜上滴流而下，當(dāng)池外空氣溫度高于池內(nèi)空氣溫度時，空氣則自下而上流過空隙，反之則空氣自上而下流過，以保持生物需氧氧化狀態(tài)。滴濾池一詞強調(diào)了這個滴字，因為它實際上不是濾池，并無一般所理解的過濾性能。生物濾池雖然也是接生物作用來處理廢水，但它的填料除了包括粗料外，還可以是

16、砂、卵石等細料。這種粗濾料的生物濾池就接近一般滴濾池的概念了。所以，生物濾池的概念雖然包括了滴濾池在內(nèi)，但不能用來代替滴濾池。滴濾池是一個典型的生物膜法，借生物過程以去除廢水中溶解的以及膠體的有機物。(2) 生物接觸氧化法生物接觸氧化法是生物膜法處理污廢水的一種，早期形式為淹沒式好氣濾池，即在曝氣的廢水流經(jīng)填料層，使填料顆粒表面長滿生物膜，廢水和生物膜相接觸，生物膜吸附和氧化廢水中的有機物并同廢水進行物質(zhì)交換，從而使廢水得到凈化。生物接觸氧化處理技術(shù)的另一項技術(shù)實質(zhì)是采用曝氣池相同的曝氣方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到攪拌的作用，這樣，這種技術(shù)又相當(dāng)于在曝氣池充填供微生物棲息的填料，因此

17、，又稱為“接觸曝氣法”。所以可以說，生物接觸氧化是一種介于活性污泥與生物濾池兩者之間的生物技術(shù)。也可以說是具有活性污泥法特點的生物膜法，兼具兩者的優(yōu)點。20世紀70年代，小島貞男成功開發(fā)了生物接觸氧化工藝8。他從河流自凈現(xiàn)象得到啟發(fā)，發(fā)現(xiàn)在河床的礫石表面生長著一層生物膜，對水體中對污染物有明顯的凈化作用，他經(jīng)過多次試驗研究出接觸氧化裝置。但是，接觸氧化工藝又是一種具有一定歷史淵源的處理技術(shù)。遠在19世紀末就已經(jīng)有人從事這種技術(shù)的研究工作了，其成果獲取了德國的專利。在20世紀20年代、30 年代也曾有人對其進行過研究，并在實際生產(chǎn)工作中運用。但這種處理技術(shù)的大發(fā)展還是從70年代開始。近10-20

18、年來，生物接觸氧化處理技術(shù)在一些國家，特別是日本、美國得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用，廣泛地用于處理生活污水、城市污水和食品加工等工業(yè)廢水，而且還用于處理地表水源水的微污染。我國從70年代開始引進生物接觸氧化處理技術(shù)，目前已并得到廣泛的應(yīng)用，除生活污水和城市污水外，還應(yīng)用于石油化工、農(nóng)藥、印染、紡織、輕工造紙、食品加工和發(fā)酵釀造等工業(yè)廢水處理，都取得了良好的處理效果。此外，我國污水處理工程技術(shù)人員在新型填料和曝氣器的研制方面也取得了明顯的成果。生物接觸氧化工藝采用固定式生物填料作為微生物的載體，生長有微生物的載體淹沒在水中，曝氣系統(tǒng)為反應(yīng)器中的微生物供氧。由于生物接觸氧化法的微生物固定生長于生物填料上

19、，克服了懸浮活性污泥易于流失的缺點，在反應(yīng)器中能保持很高的生物量。生物接觸氧化技術(shù)的主要特征是：工藝方面a.由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流完全混合，故對沖擊負荷和水質(zhì)變化的耐受性強，運行穩(wěn)定。由于填料比表面積大，池內(nèi)充氧條件良好，池內(nèi)單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負荷。b.生物接觸氧化法容積負荷高，占地面積小，建設(shè)費用較低。c.生物接觸氧化法污泥產(chǎn)量較低，無需污泥回流，不存在污泥膨脹問題。d.生物接觸氧化法有時脫落一些細碎生物膜，沉淀性能較差造成出水中的懸浮固體濃度稍高，一般可達到30mg/l左右。運行方面a.對沖擊負荷有較強的適應(yīng)能力,在間歇運行條件下,

20、仍能夠保持良好的處理效果,對排水不均勻的企業(yè)更具有實際意義。b.操作簡單、運行方便、易于維護管理,無需污泥回流,不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象,也不產(chǎn)生濾池蠅.污泥生成量少,污泥顆粒較大,易于沉淀。功能方面生物接觸氧化處理技術(shù)具有多種凈化功能,除有效地去除有機污染物外,如運行得當(dāng)還能夠用以脫氮,因此,可以作為三級處理技術(shù).生物接觸氧化處理技術(shù)的主要缺點是:如設(shè)計或運行不當(dāng),填料可能堵塞,此外,布水曝氣不均勻,可能在局部部位出現(xiàn)死角.同時作為生物膜法的一種，接觸氧化法與曝氣生物濾池工藝相比，有很大的相似之處。其生物反應(yīng)原理是一致的，都具有生物活性高（污泥齡短）、傳質(zhì)條件好、充氧效率高、有絲狀菌存在、有較高的

21、生物膜濃度的優(yōu)點，且從曝氣方式和填料的類型來看，這兩者是完全一致的。最主要的差別是接觸氧化工藝需采用沉淀池沉淀接觸氧化池出水?dāng)y帶的生物膜殘片，而曝氣生物濾池采用的是填料過濾或輔以濾頭收水的方法去除懸浮物。但這兩種工藝在城市污水處理領(lǐng)域的發(fā)展卻完全不同3。在接觸氧化發(fā)展初期，人們認為存在如下問題，影響到其在城市污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。 主要原因一是限于當(dāng)時城市污水處理中試和生產(chǎn)性試驗場地的源水水質(zhì)濃度偏低，使得試驗結(jié)果不具有推廣的普遍性，限制這一工藝在城市污水處理領(lǐng)域的迅速推廣。 同時，由于當(dāng)時采用的接觸沉淀池需定時反沖洗，人們認為其運行復(fù)雜，這也是影響其推廣的一個重要問題。 另外，對于接觸氧化法的高效性，在當(dāng)時僅由傳統(tǒng)活性污泥工藝一統(tǒng)天下，并且人們對于污水處理的工藝和原理接觸較少的情況下，接觸氧化工藝技術(shù)的超前性發(fā)反而阻礙了其推廣；并且工藝本身的超前性和高效性，與材料（爐渣填料）技術(shù)和自控技術(shù)的落后性不相適應(yīng)。人們對接觸氧化氮工藝發(fā)展與其工藝原理的了解確實存在差距。例如，人們無法從機理上清楚解釋為什么接觸氧化的負荷可以是活性污泥的5-10倍