淺談城市污水的處理

1、淺談城市污水的處理淺談城市污水的處理摘要： 隨著城市污水排放量增加，城市生活污水成為水污染的一個(gè)重要來(lái)源。本設(shè)計(jì)針對(duì)城市生活污水水質(zhì)特征，對(duì) SBR氧化溝和A2/O工藝進(jìn)行比選， 選if SBR作為主體工藝。污水通過(guò)格柵-調(diào)節(jié)池-SBR也工藝處理后，達(dá)到城 鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：SBRX藝/城市生活污水/排放標(biāo)準(zhǔn)1 城市污水的現(xiàn)狀21 世紀(jì)是水的世紀(jì). 水資源短缺、水污染等問(wèn)題的加劇將對(duì)21 世紀(jì)人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展帶來(lái)深刻的影響 . （1） 我國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重缺乏的國(guó)家，嚴(yán)重缺水的城市就有110 個(gè)，而在不少城市缺水的同時(shí)，城市污水的排放量卻逐年遞增，近20 年，我

2、國(guó)城市化發(fā)展迅速，人口和產(chǎn)業(yè)密度向城市空間轉(zhuǎn)移，生活水平和工業(yè)活動(dòng)強(qiáng)度不斷提高，水需求量也隨之飛速增長(zhǎng)，使許多城市供水緊張，城市水污染及水供需矛盾日趨尖銳，已經(jīng)嚴(yán)重制約了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和，并對(duì)城市居民生活和社會(huì)造成一定的影響。隨著我國(guó)城市化率的的不斷提高 , 我國(guó)城市污水量以每年6. 5%的速度增長(zhǎng) , 然而由于資金、能源等的限制 , 城市污水處理率還很低, 僅為10%左右 , 并且現(xiàn)已建成的污水處理廠仍有部分不能正運(yùn)轉(zhuǎn)。城鎮(zhèn)污水處理是環(huán)境保護(hù)的客觀要求, 有關(guān)部門出臺(tái)技術(shù)政策, 提出到 2010 年全國(guó)設(shè)市城市和建制鎮(zhèn)均應(yīng)規(guī)劃建設(shè)城市污水集中處理設(shè)施。 達(dá)標(biāo)排放的工業(yè)區(qū)污水應(yīng)納入城市污水收集

3、系統(tǒng)與生活污水合并處理。屆時(shí) , 全國(guó)設(shè)市城市和建制鎮(zhèn)的污水處理率將不低于50%,設(shè)市城市污水處理率不低于60%,重點(diǎn)城市的污水處理率將不低于70%。在此前提下，城市污水處理設(shè)施是現(xiàn)代化城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源保護(hù)不可或缺的組成部分。 建造城市污水處理廠被證實(shí)是解決城市水污染的一條有效途徑。而研究新的城市污水處理技術(shù), 將處理后的水和泥變?yōu)榭衫玫馁Y源, 使城市污水處理事業(yè)成為一種自然資源再生和利用的新興工業(yè) , 是解決水污染和合理利用水資源的重要途徑之作為污水處理技術(shù)的研究方向 , 重點(diǎn)在于降低能耗、 改善出水水質(zhì)、 減少污泥量、簡(jiǎn)化與縮小處理構(gòu)筑物的體積、 減少占地、 降低基建與運(yùn)行費(fèi)用、 改

4、善管理?xiàng)l件等. 可以預(yù)見(jiàn) , 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理論與方法在水污染的研究和水污染的控制應(yīng)用方面不斷拓寬與加深, 諸如化學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、 系統(tǒng)論、 控制論、 信息論、 耗散結(jié)構(gòu)論、 協(xié)同學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科和理論,以及化工技術(shù)、生物技術(shù)、生態(tài)工程技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙控遙測(cè)技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)手段的廣泛應(yīng)用 , 城市污水處理技術(shù)將會(huì)得到迅速發(fā)展. 就我國(guó)目前的污水處理現(xiàn)狀而言 , 污水處理技術(shù)市場(chǎng)需求相當(dāng)大. 城市污水處理的發(fā)展將表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面的特點(diǎn) : 氮、 磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除仍為重點(diǎn) ,也是難點(diǎn) ; 工業(yè)廢水治理開(kāi)始轉(zhuǎn)向全過(guò)程控制 , 單獨(dú)分散處理轉(zhuǎn)為城市污水集中處理; 水質(zhì)控制指標(biāo)越來(lái)越嚴(yán); 由單

5、純工藝技術(shù)研究轉(zhuǎn)向工藝、設(shè)備、工程的綜合集成與產(chǎn)業(yè)化及經(jīng)濟(jì)、政策、標(biāo)準(zhǔn)的綜合性研究 ; 污水再生利用提上日程; 中小城鎮(zhèn)污水污染與治理問(wèn)題受到重視. 因此采用高效、低能耗、運(yùn)行成本低、管理維護(hù)方便的處理工藝應(yīng)是優(yōu)選方案 , 它也是工程技術(shù)人員為之奮斗的目標(biāo)。城市污水處理設(shè)施是現(xiàn)代化城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源保護(hù)不可或缺的組成部分。 城市污水處理廠在發(fā)達(dá)國(guó)家已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。 如英國(guó)、 德國(guó)、 芬蘭、荷蘭等歐洲國(guó)家均已投巨資對(duì)因工業(yè)革命和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的城市水污染進(jìn)行治理, 日本、新加坡、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家也對(duì)城市污水處理給予了較大投資, 特別是新加坡并沒(méi)有走先污染后治理的道路, 而是采取經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)

6、調(diào)發(fā)展的政策, 使該國(guó)不僅在經(jīng)濟(jì)上進(jìn)入了發(fā)達(dá)國(guó)家的行列 , 而且還是一個(gè)綠樹(shù)成蔭、藍(lán)天碧水、環(huán)境優(yōu)美的國(guó)家。建造城市污水處理廠被證實(shí)是解決城市水污染的一條有效途徑。美國(guó)平均每 1 萬(wàn)人擁有一座污水處理廠, 瑞典和法國(guó)每5 000人有一座污水處理廠,英國(guó)和德國(guó)每7 0008 000 人有一座污水處理廠, 而我國(guó)城市每150 萬(wàn)人左右才擁有一座污水處理廠, 而且還存在污水處理廠建設(shè)有效投資利用率及處理出水達(dá)標(biāo)率低等諸多問(wèn)題。表1 列出了世界一些地區(qū) 1989 年的下水道普及率和污水處理率。 當(dāng)時(shí) , 北京的污水處理率僅為22%,說(shuō)明我國(guó)的污水處理設(shè)施建設(shè)相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家還十分落后。因此, 加快城市污

7、水處理廠建設(shè)的步伐 , 完善與污水處理廠相關(guān)的政策是我國(guó)目前急需解決的問(wèn)題。19 世紀(jì)以來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家相繼出現(xiàn)了環(huán)境污染和社會(huì)公害問(wèn)題，許多國(guó)家的河湖水域解氧降低，水生物減少，甚至絕跡。由于水環(huán)境污染，人們發(fā)病率增加， 政府開(kāi)始認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)污水處理的必要性， 并投以大量資金興建污水處理工程。經(jīng)過(guò)30 多年的大力整治，付出巨大代價(jià)，才基本控制了形勢(shì)， 使水生物恢復(fù)生長(zhǎng)， 水環(huán)境得到改善。 這種污水處理事業(yè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不相適應(yīng)的狀況所造成的損失是極大的， 教訓(xùn)是深刻的。 為此， 各國(guó)政府對(duì)于污水處理工作極為重視， 從法律和建設(shè)資金上給予保證， 并不斷開(kāi)拓新技術(shù)，使城市污水處理事業(yè)得以迅速發(fā)展。美國(guó)

8、是目前世界上污水處理廠最多的國(guó)家，平均 5000 人就有 1 座，其中 78%為二級(jí)生物處理廠; 英國(guó)共有處理廠約 80000 座，平均 7000 人 l 座，幾乎全部是二級(jí)生物處理廠; 日本城市廢水處理廠約 630 座， 平均 20 萬(wàn)人 1座，但其中二級(jí)處理廠及高級(jí)處理廠占98.6%;瑞典是目前污水處理設(shè)施最普及的國(guó)家，下水道普及率99%以上，平均5000人 l 座污水處理廠，其中91%為二級(jí)生物處理廠。這些國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明，大力興建二級(jí)處理廠對(duì)改善水體衛(wèi)生情況起了很大的作用。 如美國(guó) 7000 多條河流的水質(zhì)有了明顯改善 ;日本不符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)水域，已從1971 年的0.6%下降到1980年

9、的 0.05%;歐洲萊茵河的有機(jī)污染已基本控制，部分河段水質(zhì)明顯改善，魚類復(fù)生 ; 英國(guó)泰晤士河絕跡了 100 多年的魚群又重新出現(xiàn)，目前已達(dá)119 種。截至上世紀(jì)70 年代，發(fā)達(dá)國(guó)家基本上普及二級(jí)處理。但二級(jí)生物處理耗能多，運(yùn)行費(fèi)用高，基建投資也不低。發(fā)展中國(guó)家普遍“建不起” ，或是“養(yǎng)不起” ，因此紛紛尋求適用于本國(guó)國(guó)情的經(jīng)濟(jì)高效技術(shù)。就連美國(guó)也因廢水處理費(fèi)用的高昂引起了眾多的非議， 據(jù)悉， 美國(guó)每年二級(jí)生物處理廠所耗能量已超過(guò)10 億美元，因此他們也在大力研究新技術(shù)，或改革傳統(tǒng)的流程。我國(guó)城市污水處理事業(yè)開(kāi)始于1921 年。上海首先建立了北區(qū)污水處理廠，1926 年又建了西區(qū)和東區(qū)污水廠

10、，總處理能力為 4 萬(wàn)噸 / 日。近幾年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水污染控制所面臨的問(wèn)題也愈加嚴(yán)重，目前不僅大、中、小城市建設(shè)污水廠， 還有些郊區(qū)縣也建設(shè)污水廠， 如上海市嘉定縣的污水廠已投人運(yùn)行十幾年了，上海市青浦徐徑鎮(zhèn)、重慶市渝北區(qū)、河南省汝州市、浙江省多個(gè)縣郊等幾十個(gè)污水處理廠工程正在興建中。據(jù) 2000年統(tǒng)計(jì)，全國(guó)城鎮(zhèn)的污水處理率達(dá)到25%， 2010年將達(dá)到50%。然而，同先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)城市污水處理事業(yè)從數(shù)量、規(guī)模、普及率以及機(jī)械化、自動(dòng)化程度上，還都存在著較大的差距。按照城市污水污染控制技術(shù)政策要求，城區(qū)人口達(dá)50 萬(wàn)以上的城市，必須建立污水處理設(shè)施;在重點(diǎn)流域和水資源保護(hù)區(qū)，城區(qū)人口

11、在50 萬(wàn)以下的中小城市及村鎮(zhèn)，應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)厮廴究刂埔螅?建設(shè)污水處理設(shè)施。 在憲法中也有明文規(guī)定， 并組建了許多專門生產(chǎn)環(huán)保設(shè)備和給排水機(jī)械的專業(yè)工廠， 許多產(chǎn)品已系列化了，但自動(dòng)化儀表，檢測(cè)儀與國(guó)外差距還很大，資金不足仍是根本性問(wèn)題。隨著人類對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的提高 , 同時(shí)受水資源短缺和能源危機(jī)等影響 ,未來(lái)的城市污水處理廠將向以下方向發(fā)展:國(guó)外城市都在為污水處理普及率達(dá)到100%而努力, 如日本東京連同郊區(qū)在內(nèi)制定了污水處理普及率在2000年就要達(dá)到100%的計(jì)劃?；钚晕勰喾ㄗ鳛槌鞘形鬯幚淼闹黧w工藝在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)有太大變化。 但一批低投資、 低能耗、 與生態(tài)處理相結(jié)合的具

12、有深度處理功能的半自然化工藝, 如土地處理法、氧化塘處理法等可能更適合第三世界國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家, 并以此在其中小城鎮(zhèn)提高污水處理普及率。另外污水處理廠采用高效節(jié)能的污泥處理系統(tǒng)和回收沼氣也是降低能耗的一條有效途徑。隨著人們生活質(zhì)量的提高 , 對(duì)環(huán)境質(zhì)量的的要求排水標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高 , 除BO3卜，對(duì)氮磷等的去除要求也將提升隨著城市的發(fā)展，城市用水的供需矛盾日益突出 , 污水處理廠不僅要承擔(dān)控制污染的任務(wù), 還要承擔(dān)解決城市水資源短缺的任務(wù), 污水回用量將越另外污水處理還要兼顧生態(tài)恢復(fù) , 對(duì)污水熱能的開(kāi)發(fā)研究也將產(chǎn)生。各國(guó)對(duì)城市污水處理都非常重視, 建立專門管理機(jī)構(gòu)以解決城市污水處理問(wèn)題 , 污水

13、處理設(shè)施的投資在國(guó)民生產(chǎn)總值中所占的比例會(huì)更大。排污收費(fèi)和污水處理設(shè)施有償使用的觀念逐步為公眾接受 ,水污染收費(fèi)體制日趨健全AB 法AB法是吸附生物降解法（Adsorption Bio-degradation）的簡(jiǎn)稱,是聯(lián)邦彳惠 國(guó)亞琛大學(xué)B.Bohnke教授于20世紀(jì)70年代中期在傳統(tǒng)兩段活性污泥法 （Z-A 法） 和高負(fù)荷活性污泥法基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種新工藝, 屬超高負(fù)荷活性污泥法 , 在技術(shù)上有突破.AB 工藝是一種新型的活性污泥法 , 具有一定的特色,BOD5,COD,SS氮磷的去除率高于常規(guī)活性污泥法，且可節(jié)省基建投資約 20%、 能耗15%左右 . 其突出的優(yōu)點(diǎn)是A 段負(fù)荷高 , 抗沖

14、擊負(fù)荷能力很強(qiáng) , 對(duì) pH和有毒物質(zhì)的影響具有很大的緩沖作用 , 并能破壞絡(luò)合化學(xué)污染物而去除CODF口 BOD5特別適合處理濃度高、水質(zhì)水量變化較大的污水如紙漿廠、造 紙廠、食品加工廠和印染等工業(yè)廢水.另外,A段和B段可以分期建設(shè)，適合 污水濃度高、具有污泥消化等后續(xù)處理設(shè)施的大中規(guī)模的城市污水處理廠， 有明顯的節(jié)能效果 . 該工藝的主要缺點(diǎn)是污泥產(chǎn)量較高，不適合于有脫氮要 求的城市污水處理廠. 該工藝在我國(guó)一些城市已有應(yīng)用 , 如深圳市羅芳污水處理廠 . （ 16）SBR 法SBR法是間歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱，它是一項(xiàng)既古老又年輕的污水處理技 術(shù) . 世界上第一個(gè)間歇式運(yùn)轉(zhuǎn)的工藝是英國(guó)工程

15、師Sim Thomas Wardle 于1898年發(fā)現(xiàn) ,1914 年在英國(guó)的 Salford 市污水處理得到實(shí)際應(yīng)用 ,后來(lái)由于 該工藝運(yùn)行方式操作煩瑣 , 空氣擴(kuò)散裝置容易堵塞以及認(rèn)識(shí)方面的問(wèn)題 , 沒(méi) 有得到推廣. 近年來(lái) , 由于電子工業(yè)發(fā)展, 污水處理廠的整個(gè)系統(tǒng)做到了自控運(yùn)行 , 為活性污泥法的間歇式運(yùn)行在技術(shù)上創(chuàng)造了條件 .1979 年以來(lái) , 在美 國(guó)、 德國(guó)、 日本、 澳大利亞和加拿大等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的污水處理領(lǐng)域得到廣 泛運(yùn)用 . 主要變形工藝有間歇式循環(huán)延時(shí)活性污泥工藝（ICEAS） 和循環(huán)式活性污泥工藝（CA-ST）.SBR工藝可以實(shí)現(xiàn)高濃度進(jìn)水、高容積負(fù)荷和高去除率，

16、在處理高濃度有機(jī)廢水方面獨(dú)具特色, 而且對(duì)氮、 磷、 硫的脫除效果好, 特別適合濃度高、 排放量小的各種工業(yè)有機(jī)廢水, 如化工、 造紙、 印染等 , 同時(shí)也適合應(yīng)用于對(duì)出水水質(zhì)要求較高、 水量水質(zhì)波動(dòng)較大的旅游城市的污水處理.如昆明市第三污水處理廠就采用ICEAS工藝,揚(yáng)州市污水處理廠采用了 CAST 工藝.SBRX藝缺點(diǎn)1.間歇運(yùn)行，對(duì)自動(dòng)化控制能力要求高；2.污泥穩(wěn)定性 沒(méi)有厭氧消化穩(wěn)定； 3. 容積及設(shè)備利用率低； 4. 變水位運(yùn)行，電耗增大； 5.除磷脫氮效果一般。UNITANK 工藝Unitank是20世紀(jì)90年代比利時(shí)西格斯(SEGER嵌司開(kāi)發(fā)的.從運(yùn)行方 式來(lái)看，它像是SBRt的

17、一種變形和發(fā)展，具有SBRt和傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu) 點(diǎn)，一體化設(shè)計(jì)，不僅具有SBRt的主要特點(diǎn)，還可以像傳統(tǒng)活性污泥法那樣 在恒定水位下連續(xù)運(yùn)行. 從構(gòu)筑物形式來(lái)看,Unitank 系統(tǒng)近似于三溝式氧化溝系統(tǒng) , 它由 3 個(gè)矩形池組成, 其中外邊兩側(cè)的矩形池既可做曝氣池 , 又可做沉淀池 . 中間一個(gè)矩形池只做曝氣池. 該工藝是一個(gè)較為靈活、 高效的處理工藝 , 在世界各地已建成100 多個(gè) , 但在我國(guó)應(yīng)用較少.Unitank 屬于低負(fù)荷污水處理工藝 , 出水水質(zhì)非常好. 由于負(fù)荷低, 一般不再設(shè)置初沉池, 二沉池往往和曝氣池組合為一; 由于泥齡長(zhǎng)、污泥較穩(wěn)定 , 一般可以不再做穩(wěn)定化處理而

18、直接處理或應(yīng)用 , 省去了污泥穩(wěn)定化設(shè)施, 大大簡(jiǎn)化了工藝流程, 使運(yùn)行管理非常簡(jiǎn)單, 但是負(fù)荷低、 泥齡長(zhǎng)也使生化部分大大增加 , 增加了污水處理設(shè)施的建設(shè)投入, 提高了能耗及運(yùn)行成本. 該工藝適合規(guī)模較小(小于2X 105m3/d)、技術(shù)力量較薄弱的中小城市污水處理.氧化溝 (Oxidation Ditch)氧化溝又名氧化渠, 因其構(gòu)筑物呈封閉狀的溝渠而得名 . 氧化溝工藝屬于懸浮生物處理技術(shù), 在機(jī)理上類似于延時(shí)曝氣工藝 , 常見(jiàn)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 . 與常 規(guī)的活性污泥法或傳統(tǒng)的活性污泥法相比 , 它具有以下優(yōu)

19、點(diǎn) : 工藝流程簡(jiǎn)單,構(gòu)筑物少 , 運(yùn)行管理方便; 處理效果穩(wěn)定, 出水水質(zhì)好; 基建費(fèi)用低, 運(yùn)行費(fèi)用低 ; 污泥產(chǎn)生量少, 污泥的性質(zhì)穩(wěn)定; 能承受水量、 水質(zhì)沖擊負(fù)荷, 對(duì)高濃度的工業(yè)廢水有很大的稀釋能力 ; 污泥停留時(shí)間較長(zhǎng) , 硝化反應(yīng)容易進(jìn)行, 通過(guò)調(diào)節(jié)供氧量 , 可獲得較高的脫氮效率. 氧化溝工藝是我國(guó)目前采用較多的污水處理工藝技術(shù)之一. 氧化溝工藝缺點(diǎn) 1. 周期運(yùn)行，對(duì)自動(dòng)化控制能力要求高； 2. 污泥穩(wěn)定性沒(méi)有厭氧消化穩(wěn)定； 3. 容積及設(shè)備利用率低； 4. 脫氮效果 進(jìn)一步提高需要在氧化溝前設(shè)厭氧池。A20(Anaerobic Anoxic Oxic)I- 藝對(duì)于有除磷脫氮要求的城市污水處理廠，傳統(tǒng)上往往考慮首選A20工藝 A20 工藝根據(jù)活性污泥微生物在完成硝化、反硝化以及生物除磷過(guò)程對(duì)環(huán)境條件要求的不同，在不同的池子區(qū)域分別設(shè)置厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū) A20 工藝應(yīng)用較為廣泛，歷史較長(zhǎng)，已積累有一定的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)精心的控制和調(diào)節(jié)， 一般可以獲得較好的除磷脫氮效果， 出水水質(zhì)較穩(wěn)定，在國(guó)內(nèi)外大中型城市污水處理