城鎮(zhèn)污水處理文獻綜述

城鎮(zhèn)污水處理文獻綜述摘要：隨著生活水平的不斷提高，生活污水的產(chǎn)量也急劇增大，我國面臨著嚴重的環(huán)境問題。國家對于污水排放標準的不斷提高，使得我們對脫氮除磷技術(shù)更加的關(guān)注。污水的大量處理也帶來了大量污泥的問題，污泥如何處置也值得深思。關(guān)鍵詞：污水處理；脫氮除磷；污泥處置AbstractWiththecontinuousimprovementoflivingstandards,Chinaisfacingaseriousproblem,therapidlyincreasingwastewater.Nationaleffluentdischargestandardscontinuetoimprovewhichmaksuspaymoreattentiontonitrogenandphosphorusremovaltechnology.Ofsewagetreatmentalsobroughtalotofsludge,howtodealwiththesludgeisworthpondering.Keywords:wastewatertreatment;Nitrogenandphosphorusremoval;Sludgedisposal前言我國經(jīng)濟的快速增長，城市化進程加快，農(nóng)村生活水平的不斷提高以及農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖和農(nóng)副產(chǎn)品加工等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，村鎮(zhèn)的生活污水、廢水產(chǎn)生量與日劇增。而這些污水大部分未經(jīng)任何處理就近直排放河道、湖泊，使得水體污染嚴重越來越嚴重，民眾要求對此加強控制與治理的呼聲越來越高。在此背景下，我國“十一五”規(guī)劃中提出了建設(shè)社會主義新農(nóng)村的重大歷史任務(wù)，并明確了“生產(chǎn)發(fā)展、生活寬裕、鄉(xiāng)風文明、村容整潔、管理民主”的建設(shè)目標。而加強農(nóng)村生活污水的處理，是村容整治的組成部分，也是社會主義新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容，也是農(nóng)村人居環(huán)境改善需要解決的迫切問題。我國村鎮(zhèn)地域范圍廣且分散，社會組織結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟發(fā)展狀況和生活水平與生活習慣等千差萬別，這不僅決定了村鎮(zhèn)生活污水的來源、水質(zhì)、水量的多樣性，而且決定了其處理工藝選擇、工程建設(shè)與投資、運行管理的模式等方面的復(fù)雜性。因此，如何控制與治理我國農(nóng)村生活污水問題，是需要不斷實踐探索與探討的過程。、國內(nèi)外城鎮(zhèn)生活污水處理現(xiàn)狀我國是一個水資源短缺、水災(zāi)頻繁的國家，水資源總量居世界第六位，人均占有量只有2220m3，約為世界人均水量的1/4,在世界排第110位，被聯(lián)合國列為13個貧水國家之一。每年約有1/3的工業(yè)廢水和90%以上的生活污水未經(jīng)處理就排入水域，全國有監(jiān)測的1200多條河流中，目前850多條受到污染，90%以上的城市水域也遭到污染，致使許多河段魚蝦絕跡，符合國家一級和二級水質(zhì)標準的河流僅占32.2%。污染由淺層向深層發(fā)展，地下水和近海域海水也正在受到污染，我們能夠飲用和使用的水正在減少。據(jù)環(huán)境部門監(jiān)測，全國城鎮(zhèn)每天至少有1億噸污水未經(jīng)處理直接排入水體。全國七大水系中一半以上河段水質(zhì)受到污染，全國1/3的水體不適于魚類生存，1/4的水體不適于灌溉，90%的城市水域污染嚴重，50%的城鎮(zhèn)水資源不符合飲用水標準，40%的水資源已不能飲用。南方城市總?cè)彼康?0%~70%是由于水資源污染造成的?？梢娢覈乇硭Y源非常嚴重，地下水資源污染也不容樂觀。[1]我國的城市污水量正以每年6.5%的速度增大，然而由于資金、能源等方面原因的制約，城市污水處理率很低，我國在建國初期只有幾個過去有國外租界留下來的城市污水處理廠，日處理量還不過萬噸；解放后，城市污水處理廠有了較大的發(fā)展，特別是“六五”期間；截止1987年底全國污水處理廠建成投產(chǎn)的已有78座；至1990年有污水處理的城市56個，省和直轄市增加到21個；1999年全國建成污水處理廠389座，處理率為29.65%。城建系統(tǒng)187座，處理率16.18%。全國大約還有600個城市沒有城市污水處理廠，全國城市污水處理率目前僅達20%左右，這一狀況與國家提出“至2000年使水環(huán)境污染不斷惡化的趨勢得到控制，至2010年使總體環(huán)境質(zhì)量得到改善”的發(fā)展目標是不相稱的。我國已頒發(fā)《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》經(jīng)過幾十年的努力，尤其是近十年的努力，我國的水污染控制工作已有很大的發(fā)展，城市污水處理普及率已達到30%。局部水環(huán)境已有所改善，有些水系統(tǒng)的污染反而有所加劇。[2]

二、城鎮(zhèn)污水污染物性質(zhì)表1城鎮(zhèn)污水處理廠排放標準（基本控制項目）序號壘木控制項日一縱標準A標帝B標戒1優(yōu)學需罕捏（C00）506010012護2生化需掘垃（.m-）102030虻3懸泮物（SS）102030504動植物油135205石油蟄135156陰離子表面待性劑Ol51257總風〔以茂計〕1520―一8氮頓(UNil)-5⑻8(15)25(30)q總鑼2005^12J]31H前建喪的1L535〔MF計】^腑年1J11H起建垃的0.5135IQ也皮（怖釋倍數(shù)）30301050npH12箕大腸菌群數(shù)（M.）1Q11O11O1一表2進出水水質(zhì)表水質(zhì)指標進水濃度（mg/L）出水濃度（mg/L）去除率（％）C0Dcr320<40±84.0BOD5160<20±83.3SS150<20±86.7NH-N328<8±71.4TP4.0<1.0±75.0城市污水中90%以上是水，其余是固體物質(zhì)。水中普遍含有以下各種污染物:1、懸浮物：一般為200?500毫克/升，有時候可超過1000毫克/升。其中無機和膠體顆粒容易吸附有機毒物、重金屬、農(nóng)藥、病原菌等，形成危害大的復(fù)合污染物。懸浮物可經(jīng)過混凝、沉淀、過濾等方法與水分離，形成污泥而去除。病原體：包括病菌、寄生蟲、病毒三類。常見的病菌是腸道傳染病菌，每升污水可達幾百萬個，可傳播霍亂、傷寒、腸胃炎、嬰兒腹瀉、痢疾等疾病。常見的寄生蟲有阿米巴、麥地那絲蟲、蛔蟲、鞭蟲、血吸蟲、肝吸蟲等，可造成各種寄生蟲病。病毒種類很多，僅人糞尿中就有百余種，常見的是腸道病毒、腺病毒、呼吸道病毒、傳染性肝炎病毒等。每升生活污水中病毒可達50萬到7000萬個。2、需氧有機物：包括碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯類等。其濃度常用五日生化需氧量(BOD5)來表示。也可用總需氧量(TOD)、總有機碳(TOC)、化學需氧量(COD)等指標結(jié)合起來評價。常用BOD5與COD的比例來反映污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量隨時間變化曲線來反映生化降解的快慢，據(jù)此選擇處理方案。城市污水BOD5一般為每升300?500毫克，造紙、食品、纖維等工業(yè)廢水可高達每升數(shù)千毫克。植物營養(yǎng)素：生活污水、食品工業(yè)廢水、城市地面徑流污水中都含有植物的營養(yǎng)物質(zhì)一氮和磷。城市污水中磷的含量原先每人每年不到1千克,近年來由于大量使用含磷洗滌劑，含量顯著增加。來自洗滌劑的磷占生活污水中磷含量的30?75％，占地面徑流污水中磷含量的17％左右。氮素的主要來源是食品、化肥、焦化等工業(yè)的廢水，以及城市地面徑流和糞便。硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨鹽、磷酸鹽和一些有機磷化合物都是植物營養(yǎng)素，能造成地面水體富營養(yǎng)化、海水赤潮和地下肥水。硝酸鹽含量過高的飲水有一定的毒性，能在腸胃中還原成亞硝酸鹽而引起腸原性青紫癥。亞硝酸鹽在人體內(nèi)與仲胺合成亞硝胺類物質(zhì)可能有致畸作用、致癌作用。3、無機污染物和有機污染物，如氟、砷、重金屬、酚、氰、有機氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等。三、我國城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)(1)傳統(tǒng)活性污泥工藝傳統(tǒng)活性污泥法是目前應(yīng)用最早的工藝38],它去除有機物和懸浮物的效率很高，對于城鎮(zhèn)污水，可確保出水BOD5和SS達到30mg/L以下，因此，在1996年前在我國尚未要求去除氮磷，該工藝是城鎮(zhèn)污水處理廠的主體工藝。隨著《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)的頒布實施，我國對城鎮(zhèn)污水處理廠的出水水質(zhì)，尤其是對出水的氮、磷指標要求更加嚴格。傳統(tǒng)的活性污泥工藝已經(jīng)不能滿足國家標準對氮、磷的去除要求，必須加以改造，于是出現(xiàn)了活性污泥法的改進型A/O法和A2/O法oA/O法有兩種，一種是用于除磷的厭氧一好氧工藝(A/O),—種是用于脫氮的缺氧一好氧工藝；A2/O法則是既脫氮又除磷的工藝⑷。天津紀莊子30萬m3/d污水處理廠、北京高碑店100萬m3/d污水處理廠、沈陽北部污水處理廠40萬m3/d污水中的20萬m3/d采用的均是活性污泥污水處理技術(shù)2。⑵A/O工藝圖2A/O工藝流程圖A/0(缺氧/好氧)法對于大型活性污泥法污水處理廠來說，處理效果較穩(wěn)定，且實現(xiàn)了脫氮或除磷的目標，能耗和運營費用也較低；其缺點是處理單元多，管理較復(fù)雜，且不能同步脫氮和除磷。用于除磷的A/0工藝的最主要特征是高負荷運行、泥齡短、水力停留時間短；用于脫氮的A/0工藝的負荷很低，泥齡長、水力停留時間長?8］。沈陽北部污水處理廠設(shè)計處理的40萬m3/d污水中的20萬m3/d采用的是A/0脫氮的污水處理技術(shù)［2］。(3)A2/O工藝圖3A2/0工藝流程A2/0(厭氧/缺氧/好氧)工藝同時具有脫氮除磷的效果，其工藝原理是磷在厭氧區(qū)被釋放，在好氧區(qū)被吸收，達到除磷目的；污染物在好氧區(qū)被氧化降解，去除C0D和BOD5，同時在硝化菌作用下，有機氮轉(zhuǎn)化的氨氮繼續(xù)轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮和硝酸氮，含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧區(qū)進行反硝化脫氮［6］。該工藝主要優(yōu)點是對C0D、B0D5、SS等具有較高的去除率，對脫氮除磷也具有較高的去除效果，具有運行費用低、占地少，出水水質(zhì)好等特點；其缺點是運行管理要求較高，投資較大，節(jié)能差［4~9］。我國許多城市的污水處理廠，如廣州大坦沙污水處理廠、保定魯崗污水處理廠采用了該工藝［7,9］。(4)AB法工藝圖4AB法工藝流程圖AB法是吸附生物降解法的簡稱，是聯(lián)邦德國亞琛大學B.Bohnke教授于20世紀70年代中期，在傳統(tǒng)兩段活性污泥法和高負荷活性污泥法基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新工藝，屬超高負荷活性污泥法，在技術(shù)上有所突破［io］。該工藝不設(shè)初沉池，由污泥負荷較高的A段和污泥負荷較低的B段串聯(lián)組成，并分別有獨立的污泥回流系統(tǒng)。該工藝從80年代開始應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，由于具有技術(shù)成熟、處理高濃度生活污水效果好，出水穩(wěn)定、水質(zhì)高的特點，越來越受到污水處理界的青睞。但A/B法也存在污泥量大、構(gòu)筑物及設(shè)備較多，運行管理復(fù)雜，脫氮除磷效果不理想的缺點［in。青島海泊河8?12萬m3/d污水處理廠采用了該工藝［7］。(5)SBR工藝圖5典型SBR處理系統(tǒng)工藝流程SBR工藝也叫序批式活性污泥法，其最根本的特點是處理工序不是連續(xù)的，而是間歇的、周期的，污水一批一批地經(jīng)過進水、曝氣、沉淀、排水，然后又周而復(fù)始［3,4,12］。SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)，該工藝具有以下優(yōu)點：出水水質(zhì)穩(wěn)定、水質(zhì)好；耐沖擊負荷；運行管理簡單、自控水平高；占地面積小、造價低、操作靈活。但SBR法存在的曝氣系統(tǒng)易堵塞，故障率高，人工操作管理繁瑣，監(jiān)測手段要求高等缺點也影響了其使用。美國Cnmdy3000m3/d污水處理廠和澳大利亞的Tmmwqdth污水廠采用了該工藝［7］。

(6)ICEAS工藝傳統(tǒng)SBR是問歇進水,切換頻繁，并且至少需要兩池以上來回倒換，很不方便，于是出現(xiàn)了連續(xù)進水的ICEAS工藝。該工藝的主要改進是在反應(yīng)池中增加一道隔墻，將反應(yīng)池分隔為小體積的預(yù)反應(yīng)區(qū)大體積的圖6ICEAS工藝流程圖主反應(yīng)區(qū)，污水連續(xù)流人預(yù)反應(yīng)區(qū)，然后通過隔墻下端的小孔以層流速度進人主反應(yīng)區(qū)［3,4］。在保持傳統(tǒng)的SBR工藝特點的同時，該工藝省去了問歇進水的麻煩⑻。但該工藝設(shè)備造價偏高，技術(shù)全部進口，操作運行要求嚴格。昆明市15萬rn°/d第三污水處理廠是我國第一個ICEAS污水處理廠，也是我國最早采用SBR工藝的污水處理廠之一⑺。(7)CAST工藝逬水亠1飛L1-4——1悴逬水亠1飛L1-4——1悴祀回流E)1：—■階段1圖7CAST工藝流程圖1—1Tr階設(shè)3—E?階段4CAST工藝是SBR工藝中脫氮除磷效率最好的一種，它對SBR工藝最大的改進是在反應(yīng)池前段增加一個選擇段，污水首先進入選擇段，與來自主反應(yīng)區(qū)的回流混合液混合，在厭氧條件下，選擇段相當于前置厭氧池，為高效除磷創(chuàng)造了有利條件［3］。該工藝的另一個特點是利用同步硝化反硝化原理脫氮，在主反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)時段前期控制溶解氧不大于0.5mg/L，處于缺氧工況，利用池中原有的硝態(tài)氮反硝化，然后利用同步硝化產(chǎn)生的硝態(tài)氮反硝化；到反應(yīng)時段后期。加大充氧量，使主反應(yīng)區(qū)處于好氧工況，完成生物除磷反應(yīng)，并保證出水有足夠的溶解氧4,5］。CAST工藝設(shè)計和運行管理簡單，處理效果穩(wěn)定，已被多座中小型污水處理

廠所采用，規(guī)模8萬m3/d的貴陽市小河污水處理廠以及深圳、天津及云南的一些污水處理廠都采用了該工藝［8］。(8)?氧化溝工藝圖8Carrousel型氧化溝工藝示意氧化溝又稱循環(huán)曝氣池、無終端曝氣池，是活性污泥法的一種變型，通常采用延時曝氣，在污水凈化的同時污泥得到穩(wěn)定處理。常見的氧化溝有Carrousel氧化溝、交替工作式氧化溝、Orbal氧化溝、一體化氧化溝等［4~7］。與活性污泥法相比，它具有處理工藝及構(gòu)筑物簡單、無初沉池和污泥消化池(一體式氧化溝還可以取消二沉池和污泥回流系統(tǒng))、泥齡長、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩(wěn)定等特點；但也存在著負荷低、占地大的缺點［3~8,16］。邯鄲市東污水廠處理水量為10萬m3圖8Carrousel型氧化溝工藝示意污水處理廠采用了該工藝⑸。(9)曝氣生物濾池工藝圖9曝氣濾池工藝流程圖濾池是當前發(fā)展較快的一種新到生物處理技術(shù)，具有占地面積小、出水水質(zhì)高、投資省、運行靈活方便、易于管理、抗沖擊能力強等特點［3~4］，在污水的有機物去除、硝化去氨、反硝化脫氮、除磷以及微污染水源水的預(yù)處理過程中有著較好的應(yīng)用前景。曝氣生物濾池的基本原理是：在一級強化的基礎(chǔ)上，以顆粒狀填料及其附著生長的生物膜為主要處理介質(zhì)，實現(xiàn)污染物在同一單元反應(yīng)器內(nèi)除．省去了二次沉淀設(shè)備。反應(yīng)器內(nèi)存在著不剛的好氧、缺氧區(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［17］。該工藝存在的主要問題包括：進水一股要求進行預(yù)處理，增加了工藝的復(fù)雜性；進水懸浮物較多時，運行周期短，反沖洗頻繁；產(chǎn)生的污泥穩(wěn)定性差，進一步處理比較困難；同步生物除磷效果不好．一般多采用化學法進行，增加了藥劑的使用量［17］等等。在我國，目前曝氣生物濾池正處于推廣階段，大連市馬欄河污水處理廠采用了該工藝［17,18］。參考文獻［1］唐彬?水短缺背景下的中國污水處理市場［J］.每月聚焦,2007(4):37-38.［2］張麗莉，趙旭德，劉子國等.SBR處理城鎮(zhèn)污水中除磷反應(yīng)進程研究［J］?工業(yè)安全與環(huán)保,2010,37(3):35-37.［3］鄭曉飛，李燕?生物脫氮除磷新工藝及展望［J］.華北給排水，2007,25(9)：36-39.［4］李悅，宋曉明.傳統(tǒng)污水處理廠脫氮除磷改造工藝述評［J］.西南給排水,2006,26(6):8—9.［5］駱斌，劉水清，蔣志敏?城市生活污水除磷技術(shù)的研究進展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，38(9):4769-