隨著社會和經(jīng)濟的高速發(fā)展,使環(huán)境問題日益突出,尤其是城市水環(huán)境的惡化,加劇了水資源的短缺,影響著人民群眾的身心健康,已成為城市可持續(xù)發(fā)展的嚴重制約因素。所以城市污水處理工藝的優(yōu)化,將是環(huán)保工作者面臨的首要問題。
1引言
縱觀我國城市污水處理在污水處理工藝技術(shù)、污泥處理及污水回用等技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢大體情況簡述如下：
(1)預處理
預處理僅用于城市污水排海排江工程,予處理的目的在于去除污水中的漂浮物質(zhì)、油類或油脂類物質(zhì)以及砂粒等無機物質(zhì)及部分有機物。
(2)一級處理
從傳統(tǒng)的城市污水處理工藝流程來看,一級處理部分以污水收集粗、中、細格柵或水力篩、沉砂池及初次沉淀池等物理處理來達到一級處理。近期主要的發(fā)展為處理設(shè)備的機械化和自動化水平的提高,各種機械設(shè)備的研制與開發(fā),各種新型處理構(gòu)筑物的應用等。
(3)二級處理
從污水二級處理工藝來看,仍然以生化處理為主,典型的流程格局仍為污水經(jīng)格柵到沉砂池到初沉池、曝氣池、二沉池、消毒接觸池后排放。
(4)三級處理
進一步處理水中難降解的有機物，以及氮和磷等能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機物等。
經(jīng)過以上三級處理之后，基本去除了水中的污染物。
2目前國內(nèi)城市污水的主流處理方法
(一)活性泥技術(shù)
簡單來說活性泥技術(shù)就是利用活性污泥去除水中的有機物。首先是回流的活性污泥和污水同時進入曝氣池，并將空氣打入曝氣池，使污水和活性污泥充分混合，曝氣池中微生物吸附、混合液進入二次沉淀池進行分離操作。后就可以向外排放凈化后的水，分離出一部分活性污泥通過回流系統(tǒng)，回流至曝氣池，另一部分將從系統(tǒng)出中排出。
下面簡單介紹幾種有關(guān)活性污泥技術(shù)的方法。
(1)AB法
該工藝將曝氣池分為高低負荷兩段,各有獨立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負荷段(A段)停留時間約20—40分鐘,以生物絮凝吸附作用為主,同時發(fā)生不*氧化反應,生物主要為短世代的細菌群落,去除BOD達50%以上。B段與常規(guī)活性污泥法相似,負荷較低,泥齡較長。
AB法A段效率很高,并有較強的緩沖能力。但是,AB法污泥產(chǎn)量較高,A段污泥有機物含量*,污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理是必須的,將增加一定的投資和費用。另外，A段在運行中如果控制不好,很容易產(chǎn)生臭氣,影響附近的環(huán)境衛(wèi)生，產(chǎn)生硫化氫、大糞素等惡臭氣體。對于污水濃度較低的場合，B段運行較為困難,也難以發(fā)揮優(yōu)勢。目前有僅采用A段的做法,效果要好于一級處理。當對脫氮除磷要求很高時,A段不宜按AB法的原來去除有機物的分配比去除BOD,因為B段曝氣池的進水含碳有機物含量的碳/氮比偏低,不能有效地脫氮。
(2)SBR
序批式反應池(SBR)屬于"注水——反應——排水"類型的反應器，在流態(tài)上屬于*混合式，氮有機污染物確實隨著反應時間的推移而被降解的。其操作流程由進水、反應、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成，從污水流入到閑置結(jié)束構(gòu)成一個周期，所有處理過程都是在同一個設(shè)有抱起或攪拌裝置的反應器內(nèi)依次進行，混合液始終留在池中，從而不需另外設(shè)置沉淀池。
該工藝將傳統(tǒng)的曝氣池、沉淀池由空間上的分布改為時間上的分布,形成一體化的集約構(gòu)筑物,并利于實現(xiàn)緊湊的模塊布置,大的優(yōu)點是節(jié)省占地,可以減少污泥回流量,有節(jié)能效果。SBR工藝對自動化控制要求很高,并需要大量的電控閥門和機械撇水器,稍有故障將不能運行,一般必須引進全套進口設(shè)備。
(3)CAST法
CAST工藝SBR工藝的一種變形，池體內(nèi)用隔油墻隔出生物選擇區(qū)、兼性區(qū)和主反應區(qū)三個反應區(qū)，三個反應區(qū)的體積比大致為1:2:20，混合液由第三區(qū)回流到區(qū)，回流比一般為20%，在區(qū)內(nèi)活性污泥與進入的新鮮污水混合、接觸。創(chuàng)造微生物種群在高濃度、高負荷環(huán)境下競爭生存的條件，從而選出適合該系統(tǒng)的*的微生物種群，并有效抑制絲狀菌的過分增值，避免污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(4)氧化溝
氧化溝是活性污泥法的一種變形,是延時曝氣法的一種特殊形式。一般采用圓形或橢圓形廊道，池體狹長,池深較淺，在溝內(nèi)設(shè)有機械曝氣和推進裝置，近年來也有采用局部區(qū)域鼓風曝氣外加水下推進器的運行方式。通過曝氣或攪拌作用在廊道中形成0.25—0.30m/s的流速，使活性污泥成懸浮狀態(tài)，在這樣的廊道流速下，混合液在5—15min內(nèi)完成一次循環(huán)，而廊道中大量的混合液可以稀釋進水20—30倍，廊道中水流雖然呈推流式。當污水離開曝氣區(qū)后，溶解氧濃度降低，有可能發(fā)生反消化反應。
(二)、生物脫氮除磷工藝
近年來，隨著對生物脫氮除磷的機理研究不斷深入，以及各種新材料、新技術(shù)、新設(shè)備的不斷運用，衍生除了許多新的生物脫氮除磷工藝，下面簡單介紹幾種我國各污水處理廠的生物脫氮除磷工藝。
(1)A/O法
流程如下:
污水——前處理——厭氧水解池——接觸氧化池——沉淀池——過濾池——出水——污泥回流
A/O脫氮工藝處理高濃度城市污水,不但熊夠效穩(wěn)定地脫氮,而且COD、BOD和ss的去除效果和穩(wěn)定性更好。雖然其基建投資和運行管理費用均高于設(shè)有硝化功能的傳統(tǒng)法,但當要求出水的TKN濃度較低或考慮處理后的出水回用,并考慮工藝運行穩(wěn)定時,建議首先采用A/O脫氮工藝。但A/O法中如果有硝化發(fā)生，除磷效果會降低，而且脫氮效果受內(nèi)循環(huán)比的影響，另外，此工藝的靈活性較差。
(2)A2/O法
A2/O工藝是通過厭氧、兼氧和好氧交替變化的環(huán)境,完成除磷脫氮反應。在厭氧條件下,回流污泥中的聚磷菌受到抑制,只能釋放體內(nèi)的磷酸鹽獲取能量,以吸收污水中的可快速生物降解的溶解性有機物來維持生存,在這個過程中完成了磷的厭氧釋放;在缺氧條件下,反硝化細菌利用污水中的有機碳作為電子供體,以硝酸鹽作為電子受體進行無氧呼吸,將回流液中硝態(tài)氮還原成氮氣釋放出來,完成反硝化過程;在好氧條件下,一方面聚磷菌將體內(nèi)的PHB進行好氧分解,釋放的能量用于細胞合成、增殖和吸收污水中的磷合成聚磷酸鹽,隨剩余污泥排出系統(tǒng),從而實現(xiàn)污水的脫磷;采用A2/O系統(tǒng)可將污水中的COD、BOD和氮、磷同時去除,處理出水可優(yōu)于國家排放標準,接近三級處理水平。另外，污泥沉降性能也較好。
(三)生物接觸氧化法
生物接觸氧化法就是在生物接觸氧化池內(nèi)安裝一定數(shù)量的填料，為了使污水達到凈化的目的，通過填料上的生物膜和供應的氧氣發(fā)生生物氧化作用，以此來將氧化分解廢水中的有機物。生物接觸氧化法是生物法處理廢水中的一種重要方法。
臭氧技術(shù)如今已被廣泛應用于市政污水處理領(lǐng)域，臭氧處理法具有占地面積小、凈化程度高、無二次污染、浮渣和污泥產(chǎn)生量較少等優(yōu)點。我國部分城市包括北京等地已經(jīng)采用臭氧污水處理法，但整體仍處于起步階段，各種相關(guān)的技術(shù)、配套工藝、設(shè)備乃至標準還不完善，是未來的重點發(fā)展技術(shù)。
臭氧用于市政污水處理的特點
臭氧具有強氧化能力，可以破壞有機污染物的分子結(jié)構(gòu)從而達到改變污染物性質(zhì)的目的，在一定條件下能提高常規(guī)工藝去除常量有機物的能力，具有較強的殺菌消毒作用，還具有除臭去味、褪色、去除鐵除錳等作用，能有效氧化分解有機物。
城市污水經(jīng)二級處理后，水質(zhì)得到改善，細菌含量也大幅度減少，但仍存在一定數(shù)量的細菌，必須去除這些微生物后，廢水才可以安全地排入水體或循環(huán)再用。隨著居民對生活品質(zhì)要求的不斷提高，污水處理廠的二級處理出水對城市水體造成的影響引起了人們對健康和安全問題的更多關(guān)注。消毒是滅活這些致病生物體的基本方法之一，因此污水處理廠的尾水消毒已經(jīng)成為污水處理中的重要工序，水處理專業(yè)人員也在不斷探索污水消毒方法，臭氧則是殺菌抑菌方案之一。
市政污水處理流程中，其必要的單元處理過程除水的消毒之外，就是水的脫色。臭氧處理法不需要向水中投加其它化學藥劑。水的色度主要由溶解性有機物、懸浮膠體、鐵錳和顆粒物引起，臭氧的強氧化能力可使水質(zhì)更為清澈。
臭氧用于污水處理的優(yōu)點
臭氧在污水處理過程中具有以下優(yōu)點：
1.臭氧能有效地去除污水中COD、陰離子洗滌劑及氨氮，而且在常溫下，臭氧經(jīng)過30min左右即可還原成氧氣，因而沒有任何殘留和二次污染;
2.臭氧可以在生產(chǎn)現(xiàn)場制造，次氯酸鈉相比，不需要儲運環(huán)節(jié)，減少了操作危險性;
3.臭氧具有強的氧化作用，反應速度快。臭氧對微生物、細菌、病毒都有良好的滅活和致死作用，它滅活微生物的效果優(yōu)于氯、氯胺、二氧化氯等消毒劑。同時還能夠氧化降解水中的其他污染物質(zhì);
4.水中剩余的臭氧能很快自然分解為氧氣，出水中含有較高的溶解氧，排放到受納水體后不增加水體的負擔，并可改善水體的水質(zhì)，是潔凈的消毒劑。臭氧發(fā)生器,臭氧機
臭氧的應用技術(shù)
水處理臭氧發(fā)生應用技術(shù)主要分發(fā)生、冷卻、干燥、汽水混合四大基礎(chǔ)部分和電控系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)六大方面技術(shù)水處理臭氧發(fā)生多采用氣隙放電法，因濃度需求，其電耗增高，器件的溫升也不可避免，溫升是影響臭氧產(chǎn)生和設(shè)備壽命的主要因素，所以一般需要冷卻，主要有風冷，水冷兩種。在同樣臭氧發(fā)生部件、電源條件下，臭氧產(chǎn)量與氣源干燥度是成正比的，目前氣源干燥的手段主要有冷凍、露凝、化學法等。
氣水混合裝置是臭氧用于水處理*的配套設(shè)備，雖然臭氧易溶于水，溶解度比氧氣高十幾倍，但必須采用一定的技術(shù)手段使臭氧與水充分接觸，其中接觸面積、時間、臭氧濃度、壓力等都是混合效率的決定因素。
所以臭氧雖然被*是一種、安全的殺菌、抑菌方式，但其技術(shù)較為復雜，在操作過程中也需要精密控制，我國目前正大力發(fā)展臭氧污水處理技術(shù)，以求為人民提供更好的水質(zhì)及生活。
