城鎮(zhèn)污水生物處理工藝研究

城鎮(zhèn)污水生物處理的工藝研究姓名：潘進成班級：生科3班學(xué)號：2015116110摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，水質(zhì)每況愈下，水資源污染日漸嚴重。我國從70年代以來就開展了保護水資源工作。但經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，人口增加及城鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展，大幅度增大了用水量，同時伴隨而來的污水排放量的增大，全國水環(huán)境總體上呈惡化趨勢。目前，城鎮(zhèn)普遍面臨水資源污染、環(huán)境惡化的趨勢，由于小城鎮(zhèn)的經(jīng)濟水平相對落后，資金匱乏，投資力度也不足[1]。因此，研究開發(fā)試用我國小城鎮(zhèn)污水處理的經(jīng)濟型處理技術(shù)和工藝勢在必行。本論文主要對現(xiàn)有的污水生物處理工藝從其適應(yīng)條件所能應(yīng)對的情況及技術(shù)經(jīng)濟等方面對其進行介紹，如人工濕地工藝、活性污泥工藝、氧化溝法、BAF和SBR等等。同時介紹幾種國外采用的污水生物處理工藝，以方便與結(jié)合我國城鎮(zhèn)特點選擇合適的污水生物處理工藝。關(guān)鍵詞：污水；生物處理；人工濕地；活性污泥1前言目前，我國小城鎮(zhèn)的排水機制多為合流制，且沒有較完善的管道系統(tǒng)，排水系統(tǒng)普及率較低，大部分小城鎮(zhèn)污水未經(jīng)處理就直接排放，給水環(huán)境質(zhì)量造成很大威脅。我國90%以上小城鎮(zhèn)水體環(huán)境受到不同程度污染。小城鎮(zhèn)污水治理是繼大中城市污水治理后一個新的戰(zhàn)略目標，由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)經(jīng)濟實力弱，追求短期經(jīng)濟效益，對污染物基本不采取任何措施治理或者治理效益較差[2]。因此，小城鎮(zhèn)建設(shè)要加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高其承載能力，建設(shè)與小城鎮(zhèn)相符的污水處理機制。所以，研究開發(fā)適用于我國中小城鎮(zhèn)污水處理的經(jīng)濟型處理技術(shù)與工藝迫在眉睫。2污水生物處理方法原理污水生物處理是指利用微生物的代謝作用去除污水中有機污染物的一種方法。其基本原理為在污水構(gòu)筑物種，通過微生物酶的作用，將污水中的污染物分解。在好氧條件下污染物最終被分解成CO2、H2O和各種無機酸鹽；在厭氧條件細污染物最終形成CH4、CO2、H2、SN2、H2和H2O以及有機酸和醇等。主要以分散的懸浮污泥如活性污泥、厭氧顆粒污泥和生物膜的形式存在。污水生物處理過程課歸納為四個連續(xù)進行的階段，即絮凝作用、吸附作用、氧化作用和沉淀作用。3污水生物處理工藝3.1人工濕地工藝人工濕地是一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部生物體和非生物體之間可以進行連續(xù)的能量和物質(zhì)的交換。與一般農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不同，它是以污水處理為目標，包括資源再生和再利用的良性循環(huán)系統(tǒng)[3]。人工濕地根據(jù)其建造目的不同至少可分為四大類：①人工生態(tài)濕地，協(xié)助天然濕地用于生物多樣性的保護。②人工抗洪濕地，用于控制洪水。③人工水產(chǎn)濕地，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖。④人工處理濕地，用于污水處理。大多數(shù)人工濕地用于污水處理。人工濕地從工程設(shè)計角度出發(fā)，按照系統(tǒng)布水方式的不同或誰在系統(tǒng)中流式不同一般分為地表流人工濕地、潛流人工濕地和垂直流人工濕地[4]。不同類型人工濕地對特征污染物的去除效果不同，具有各自優(yōu)缺點。(1)地表流人工濕地這種類型的人工濕地與自然濕地相似，污水中絕大部分無機污染物的去除是靠生長在植物水下部分的莖、桿上的生物膜完成。因而這種系統(tǒng)難以充分利用生長填料表面的生物膜和生長豐富的植物根系對污染物的降解作用，處理能力低下。但這類型的人工濕地具有投資少、操作簡單、運行費用低等優(yōu)點。(2)潛流人工濕地該類型濕地系統(tǒng)中，污水在濕地床的內(nèi)部流動，因而一方面可以充分利用填料表面生長的生物膜、豐富的植物根系及表層土和填料截留的作用，另一方面則由于水流在地表以下流動，故具有保溫性好、處理效果受氣候影響小等特點。是目前研究應(yīng)用比較多的處理系統(tǒng)。但投資要比地表流系統(tǒng)高。(3)垂直流人工濕地污水從濕地表面縱向流向填料床底部，床體處于不飽和狀態(tài)，氧可通過大氣擴散和植物傳輸進入系統(tǒng)。垂直流的硝化能力高于水平潛流濕地，可用于處理氨氮量高的污水。缺點是對有機物去除能力差、控制復(fù)雜。3.2活性污泥法活性污泥法其原理是利用好氧微生物的新陳代謝作用，使污水中有機污染物被降解并被轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使污水得以凈化。隨著技術(shù)水平不斷發(fā)展進步，從活性污泥法上逐漸發(fā)展起多種新污水處理工藝，如A2/O法、SBR法、MSBR法、UNITANK法、一體化氧化溝法及DAT—IAT法等，它們均具有降解BOD5和脫氮除磷的同步作用?；钚晕勰喾ǖ闹饕O(shè)施是生化反應(yīng)器或曝氣池。在曝氣池中，有機污染物與活性污泥形成“混合液”，并人工曝氣數(shù)小時。其間池中微生物(主要為細菌)利用胞內(nèi)酶進水或胞外酶使污水中的有機物被水中溶解氧氧化成較小分子，獲得能量，并進行細胞合成。然后混合液進入二沉池，實現(xiàn)污泥與水的固液分離，一部分污泥回流到曝氣池，另外一部分污泥連續(xù)或間歇式廢棄，以維持曝氣池內(nèi)微生物濃度在一定范圍內(nèi)[5]。活性污泥系統(tǒng)的主要運行方式包括傳統(tǒng)活性污泥法、完全混合性污泥法、階段曝氣活性污泥法、吸附—再生活性污泥法、延時曝氣活性污泥法、高負荷活性污泥法以及純氧曝氣活性污泥法等。鹽濃度變化對生物系統(tǒng)和污泥活性也會產(chǎn)生影響，幾句的鹽濃度增加導(dǎo)致BOD去除率的降低[6]。3.3AB法AB工藝是兩段活性污泥工藝，分為A段和B段，A段位吸附段,B段位生物氧化段，AB工藝的主要處理建筑物有A段曝氣池、中間沉淀池、B段曝氣池和二沉池等，通常不設(shè)初沉池，以A段為一級處理系統(tǒng)。AB工藝的優(yōu)點（1）去除污染物效果好經(jīng)過時間證明，AB工藝在一般情況下，BOD的去除率達到90～95%，COD的去除率達到80～90%。（2）運行穩(wěn)定性好AB工藝出水水質(zhì)波動小，具有很強的耐沖擊負荷能力，且AB工藝的污泥具有良好的沉降性能，一般A段的污泥指數(shù)小于60mL/g,B段的污泥指數(shù)小于100mL/g。生物膜法所需要的設(shè)備簡單，能源消耗低，成本和維護費用低，而處理污水的效率高，它是今后發(fā)展的一個方向。4.3美國的高效藻類塘系統(tǒng)美國加州大學(xué)伯克利分校的Oswald提出并發(fā)展的高效藻類塘是對傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的改進，其充分利用菌藻共生關(guān)系，對污染物進行處理［12］。正因其最大限度地利用了藻類產(chǎn)生的氧氣，塘內(nèi)的一級降解動力學(xué)常數(shù)值比較大，故稱之為高效藻類塘。高效藻類塘較傳統(tǒng)的穩(wěn)定塘停留時間短，占地面積少；建設(shè)容易，維護簡便，基建投資少，運行費用低；BOD5、NH4+-N、病原體等去除效率高；若高效藻類塘后接的是高等水生生物塘，則其中的水生生物不但可以除藻，降低出水的SS，而且能進一步去除水中的氮磷，同時收割的高等水生植物可以作為優(yōu)良的飼料和肥料。缺點：它受環(huán)境因素影響明顯，溫度影響生物的組成，營養(yǎng)物的需求，新陳代謝的特點和反應(yīng)速率；pH影響生物的適應(yīng)能力，離子輸送和新陳代謝的速率。4.4荷蘭的一體化氧化溝最早的一體化氧化溝是Pasveee教授1954年在荷蘭Voorfshoten研制成功，是一種集曝氣、沉淀、泥水分離、污泥回流等功能于一體的技術(shù)，適合中小型污水處理廠的應(yīng)用。該工藝具有流程短，構(gòu)筑物和設(shè)備少，不設(shè)初沉池、調(diào)節(jié)池和單獨的二沉池，污泥自動回流，投資少，能耗低，占地少，管理簡便；處理效果穩(wěn)定可靠，BOD5和SS去除率在90～95%或更高，COD去除率在85%以上，且硝化、脫氮作用明顯；產(chǎn)生的剩余污泥量少，不需硝化，污泥性質(zhì)穩(wěn)定，易脫水，不帶來二次污染；固液分離效果比一般二沉池高，整個系統(tǒng)能在較大的流量濃度范圍內(nèi)穩(wěn)定運行；污泥回流及時，減少了污泥膨脹。缺點是難以形成功能相對獨立的厭氧、缺氧和好氧區(qū)域，對除磷脫氮要求較高的場合穩(wěn)定性較差；固液分離器內(nèi)斜板(或類似組件)強化了分離效果，但由于污水污泥具有粘稠性，且易形成生物粘膜，斜管或斜板有堵塞和淤積的可能，會增加維護工作量;由于污水流量和本質(zhì)的變化，氧化溝內(nèi)的流速和出流量總是變化的，污泥層難以穩(wěn)定，有可能出現(xiàn)浮泥，增加出水的SS。4.5“LIVINGMACHINE”生態(tài)處理系統(tǒng)近年來，在美國、加拿大、英國、澳大利亞等國家出現(xiàn)了一種叫“LIVINGMACHINE”的生態(tài)系統(tǒng)，適用于工業(yè)和生活污水的處理。其技術(shù)基礎(chǔ)是活化技術(shù)，活化技術(shù)是采用多種生物形式在人工裝置中，建立新的物種聯(lián)系，從而進行某種凈化處理。加拿大多倫多市BODYSHOP工廠內(nèi)就建有這樣的一個處理系統(tǒng)。它的設(shè)計和施工的原則均是利用自然生態(tài)系統(tǒng)將污水凈化，是一個較為完善的生態(tài)系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，污水首先進入封閉在地下的無氧箱，一段時間后進入有氧箱，空氣由底孔吹入，在此氨氮在細菌的作用下分解為硝化物，其后流入生物綜合池。在池內(nèi)，其中的藻類、單細胞有機體、魚類、水生及沼澤植物等一系列豐富的生物混合體將對水中的營養(yǎng)物繼續(xù)分解，隨后污水流經(jīng)地下濕地，通過植物根系作用及沙石的過濾，硝化物在此轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨?，污水被初步凈化。這種污水處理的生態(tài)系統(tǒng)有美觀、耐用、體積小、費用低的特點。5小結(jié)（1）當(dāng)小城鎮(zhèn)具有天然的濕地或者天然廢塘、荒地、洼地時，應(yīng)優(yōu)先選用相應(yīng)人工濕地法或穩(wěn)定塘法，節(jié)約建造成本，減少耕地的使用；缺水地區(qū)的小城鎮(zhèn)可采用穩(wěn)定塘法；位于風(fēng)景游覽區(qū)、湖泊和港灣等地區(qū)的小城鎮(zhèn)，可采用SBR法，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，防止水體營養(yǎng)化。（2）當(dāng)小城鎮(zhèn)已經(jīng)擁有污水處理廠，但需要進行擴建和改造時，可以考慮A2/O法SBR法，這2種方法都可以在原有污水處理廠的基礎(chǔ)上改造建設(shè)。（3）不具備上述條件的小城鎮(zhèn)，可根據(jù)本地的經(jīng)濟、技術(shù)、氣候等條件，選擇合適的污水處理工藝，建議優(yōu)先選擇氧化溝法和SBR法。參考文獻[1]鄭潔敏，牛天新、宋亮．污水生態(tài)處理技術(shù)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