（环境科学专业论文）城镇污水处理AltmgtOltngt一体化工艺研发及机理研究.pdf

摘要 的生长方式条件能够形成特定的硝化细菌群落结构和优势菌株。( 2 ) 不同的初 始n h 3 n 浓度不同填充比的硝化试验表明，单位生物膜上硝化能力有一个临界 值，超过此临界值，必须增加生物膜的量才可以维持良好的硝化效果。不同的初 始n 0 3 一n 浓度不同填充比的反硝化试验表明，填充比较大，反硝化速率也相应 较大；在反硝化过程5 h n 0 3 一- n 的降解会使n 0 2 一j n 产生一定程度的积累，不同初 始浓度不同填充比，n 0 2 一- n 浓度最大值出现的时间不同；单位悬浮填料生物膜 的反硝化能力也存在一个临界值，超过此临界值，反硝化效果变差 一体化a 。o 。工艺中试试验研究内容包括：( 1 ) 小试试验所确定工艺参数中 试试验验证。结果表明：中试装置按照小试优化的参数运行。污染物去除效果良 好，在常规进水温度条件下，对c o d c r 和n i - 1 3 - n 去除效率高于小试同温度条件 下的去除效率；t n 去除效率中试比小试略低，但对1 1 p 去除效率高于小试装置。 当进水温度下降较快时，中试反应器对c o d c f 和n h 3 - n 去除效率影响较为明显， 尤其是硝化反应影响幅度较大：而t n 和t p 的去除效率受温度变化影响较小。( 2 ) 在系统前端增加了厌氧缺氧段，使整个系统改为a - - a m o 方式运行，整个系统 除对c o d c ，的去除效率没有明显变化外，好氧硝化、缺氧反硝化以及除磷效果都 得到明显提高。污泥回流比的大小会对反硝化以及除磷效果造成影响，污泥回流 比越大，其除磷效果越好；与此相反，污泥回流比越小的反硝化效果越好。污泥 回流比的大小对c o d c r 以及硝化效果的影响不大 一体化a 。o 。工艺数学模型研究内容包括：( 1 ) 活性污泥a i m o t i 工艺反应动力 学方程的构建。利用莫诺( m o n o d ) 模型对试验数据进行处理，求出其中的动力 学参数。计算后得到：反应器中有机底物值s 与原水有机底物s 。之间的关系表达 式为：1 0 0 1 n s + s = 1 0 0 1 n s o + s o 一0 2 6 4 x t ( 2 ) a n o 。工艺b p 神经网络模型构 建。网络采用双隐含层结构，第一隐含层包括2 0 4 节点，第二隐含层包括5 个节 点；选取具有代表性的进水端1 1 个参数组成输入层向量，输出向量由5 个主要的 出水指标参数组成。经过计算，得到了神经网络隐含层各节点的联接权值及各层 阈值，并最终建立了完整的神经网络结构。对模型的验证结果表明，b p 神经网 络模型基本反映了a 。o n 一体化工艺的主要特点，网络预测出水结果与实测结果 相差不大，神经网络模型具有较好的泛化能力。 论文最后对工艺的进一步研究提出了个人建议。 关键词：生活污水一体化a m o 。工艺活性污泥悬浮填料硝化反硝化 数学模型b p 神经网络 a b s t r a c t h2 0 0 5 ，t h e r ew a s5 2 4 5b i i l i o nt o n so fs e w a g ed i s c h a r g e di no u rc o u n t r y n 措 a m o 妞to f m u n i c i p a ls e w a g ew a s2 8 1 4m i l l i o nt o n s ，a c c o u n t e df o r5 3 7 o f t h et o t a l w a s t e w a t e r al a r g ea m o u n to f m u n i c i p a ls e w a g ei nt o w n s h i pi ss e l d o mt r e s t e d , w h i c h p o l l u t et h ew a t e re n v i r o n m e n to ft o w n s h i ps e r i o u s l y , a n di ta l s ob e c o m et h em a i n 8 0 u r c eo ft h er e g o ne n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n a sd o m e s t i cw a s t e w a t e ri st h em a i n c o m p o n e n to ft o w n s h i ps e w a g e , t h ew a s t e w a t e ri nd o n gq uw a s t e w a t e rt r e s t m e n t p l a n tw a ss e l o c 湖a st h et a r g e tw h i c hi sm a i n l yc o m p o s e db yd o m e s t i cw a s t e w a t e r u s ei n t e g r a t i v e 编p r o c e s si r e a t st h ew a s t e w a t e r a f t e rb e n c h - s c a l ea n dp i l o t - s c a l e r e s e a r c h i n g , w i t ht h eh e l po f m o l e c u l a rb i o l o g y , m e c h a n i c sw a sa n a l y z e di nt h i sp a p c f a tt h ee n do ft h i sp a p e r , m a t h e m a t i cm o d e lw a sa l s oa n a l y z e d t h em a i np a r t so ft h i s p a p e ra r ei n t r o d u c e da sf o l l o w i n g ： mc o n t e n to fb e n c hs c a l et e s to ft h ei n t e g r a t e d 蠊p r o c e s si n c l u d e s ：( 1 ) o p t i m a lo p e r a t i o np a r a m e t e r so f t h ea m o np m c c sa r ed e t e r m i n e da s8 5h o u r s w h i l e w h e nt h eh r te x c e e d8 5 l lh r t p r o l o n g a t i o nc a n ti m p r o v et h ee f f e c to fp o l l u t a n t r e m o v a l ( 2 ) s t u d yi no p t i m i z a t i o no fs l u d g ea g e 1 1 坞r e s u l t ss h o wt h a t ，f o rp o l l u t a n t r e m o v a l w h e nt h ee n v i r o n m e n t a lt e m p e r a t u r ei se l i g i b l e , w ec a na d o p tt h el o w e r s l u d g ea g ei na m o np r o c e s s u n d e rt h ec o n d i t i o no fw a t e rt e m p e r a t u r es u r p a s s2 0 a n ds l u d g ea g ei s1 0 d t h er e m o v a lr a t eo fc o d ，n h 3 - n ，t i na n dt pi si n d i v i d u a l l y 6 6 4 ，8 3 8 ，5 4 7 ，48 1 ( 3 ) s t u d yi nt h ee f f e c to ft h ed i s s o l v eo x y g e n c o n c e n t r a t i o ni na e r o b i cz o n eo nt h er e a c t o r n 坞r e s u l t ss h o wt h a t t h ed ov a l u ei n t h ea e r o b i cz o n ei st h ek e y p a r a m e t e ro f t h ep r o c e s so p e r a t i o na n dc o n t r o l ，w h i c hn o t o n l yi n f l u e n c e sk i n d so fm i c r o b ea c t i v i t i e s ，b u ta l s ot h ev a l i dv o l u m eo f a n a e r o b i c a n o x i cz o n e n 圮t e s ts h o w st h a tm a i n t a i n i n gt h ed ov a l u ei nt h ea e r o b i c z o n ei nt h er a n g e3 0 - 5 0 m ：i st h es u i t a b l ec h o i c e ( 4 ) r e s e a r c ho f s u s p e n d e dc a r r i e r i n t e g r a t e da n l o ni nb e n c h - s c a l et e s t t h et e s ti n v e s t i g a t e st h er e r a o v a le f f e c to f d i f f e r e n tc a r r i e rf i l l i n gr a t ew i t hd i f f e r e n td 0c o n c e n t r a t i o n t 1 1 er e s u l t ss h o wt h a t , i n t h es a m ed oc o n c e n t r a t i o nt h er e m o v a la b i l i t yo f 也er e a c t o rw i l ld e c r e a s ec o m p a n i e d w i t ht h ec a r r i e rf i l l i n gr a t ed e c r e a s i n g i nt h e8 a n l ec a r r i e rf i l l i n gr o t ea n dt h ed i f f e r e n t d 0c o n c e n t r a t i o n , t h ep o l l u t a n tr e m o v a le f f e c ti nt h eh i g h = d ov a l u ei sb e t t e r h o w e v e r , w i t ht h ec a r r i e rf i l l i n gr a t ed e c r e a s i n g , t h ed i f f e r e n c eo f t h et r e a t m e n te f f e c t r e s u l t i n g 劬mt h ed oc o n c e n t r a t i o nw i l lb er e d u e d ( 5 ) s t u d yi nt h es u s p e n d e d c a r r i e ra n da c t i v a t e ds l u d g ei n t e g r a t e da n o np r o c e s s b e c a u s et h es u s p e n d e dc a r r i e r c a ns t r e n g t h e nt h ea e r o b i cn i t r i f y i n ge f f e c t , a c t i v a t e ds l u d g ec a nb ea tal o w e rs l u d g e a g e ，w h i c hi sg o o df o rt h enr e m o v a le f f e c to ft h ew h o l es y s t e m w h e nt h ec s a - 1 4 e r f i l l i n gr a t ei 8 a t3 0 a n dt h ea c t i v a t e ds l u d g ea g ei s9 d , r e a c t o rr e m o v a lr a t ei s i n d i v i d u a l l yc o d ：7 5 2 ，n h a - n ：7 6 5 ，t n ：6 5 5 。t p ：5 5 2 t h em e c h a n i s mr e s e a r c ho ft h ei n t e g r a t e da “o np r o c e s si n c l u d e s ：( 1 ) s t u d ya n d a n a l y s i so fc o m m u n i t ys t r u c r u - e a n dc h a r a c t e r i s t i co fr e s o u r o e 8d i v e r s i t yo f a m m o n i a - o x i d i z i n gb a c t e r i aa n dn i t r i t e - o x i d i z i n gb a c t e r i ai nt h ei n t e g r a t e dw a s t e w a t e r t r e a t m e n tb yt h ep c r m g g em e t h o d o l o g y r e s u l t ss h o wt h a tc h a r a c t e r i s t i co f m a b s t r a c t o p e r a t i o ni n f l u e n c e st h ec o m p o s i t i o no fb a c t e r i ao b v i o u s l y c o m p 缸e dw i t ha o b b a c t e r i a , t h ec h a n g eo fn i t r o b a c t e r i ai sm o r eo b v i o u g t h ec o m m u n i t ys t r u c t u r eo f s p e c i a ln i t r i f a n gb a c t 嚣i aa n dd o m i n a n ts t r a i n s 锄b ef o r m e di nt h es a m er e a c t o r u n d e rt h ed i f f e r e n tg r o w t hc o n d i t i o n ( 2 ) s t u d yo fn i t r i f i c a t i o ne f f e c ti nt h ed i f f e r e n t n h 3 - nc o n c e n t r a t i o na n df i l l i n gr a t e 1 1 艟t e s ts h o w st h a tu n i tb i o - m a s sn i t r i f i c a t i o n a b i l i t yh a sac r i t i c a lv a l u e , b e y o n dw h i c ht h es y 8 t e mm u s ti n c r e a s eq u a n t i t yo f b i o m a s s s t u d yo f n i t r i f i c a t i o ne f f e c ti nt h ed i f f e r e n tn 0 3 。- nc o n c e n t r a t i o na n df i l a n g r a t et e s ts h o w st h a tt h ed e n r r i f i c a t i o nr a t ew i l li n c r e a s ec o r r e s p o n d i n gt of i l l i n gr a t e i n c r e a s e s 。i nt h ed e n i t r i 丘c a t i o n , t h ed e g r a d a t i o no fn h 3 - nc a l ll c a dt on ( h n a c c u m u l a t i o n 1 1 坞m a x i m u mo fn o f - nc o n c e n 灯a t i o no c c u l y e n c t i m ei sn o tt h e s a m ew i t hd i f f e r e n tc a r r i e rf i l l i n gr a t ea n di n i t i a lc o n c e n t r a t i o n a n dd e n i t r i f i c a t i o n a b i l i t yo fu n i tb i o m a s so nt h es u s p e n d e dc a r r i e ra l s oh a sac r i t i c a lv a l u e , b e y o n d w h i c ht h ed e n i t r i f i c a t i o ne f f e c tw i l lb e 、o r s e t h ec o n t e n to fp i l o t - s c a l et e s to ft h ei n t e g r a t e da m o np r o c e s si n c l u d e s ：( 1 ) c e r t i f i c a t i o no ft h ep a r a m e t e rg o tb yb e n c h - s c a l et e s t r e s u l t ss h o wt h a t t h ee f f e c to f p o l l u t a n tr e m o v a li sg o o du s i n gt h ep a r a m e t e rg o ti nt h eb e n c h s c a l et e s t w i t ht h e s a m ei n f l u e n tt e m p e r a t u r e ，t h er a t eo f c o d ，n h 3 - na n dt pr e m o v a li nt h ep i l o t s c a l e t e s ti sh i g h e rt h a nb e n c h s c a l e w h i l et h et nr c n l o v a lr a t ei sl o w e r w h e nt h ei n f l u e n t t e m p e r a t u r ed e c r e a s e sq u i c k l y , i n f l u e n c et oc o d ，n t h nr e m o v a lr a t e i sm o r e o b v i o u si np i l o t - s c a l e ，e s p e c i a l l yt ot h en i t r i f i c a t i o nr e a c t i o n ，w h i l et h ee f f e c to i l1 n a n dt pr e m o v a li ss m a l l e r ( 2 ) t h ew h o l es y s t e mi sc h a n g e dt oa - a m o np a t t e r nb y a d d i n ga n a c r o b i c a n o x i cz o n ei n t h eh e a d w h i c hc a ni m p r o v et h en i t r i f i c a t i o n , d e n i t r i f i c a t i o na n dt pr e m o v a lr a t eo b v i o u s l y , w h i l et h ec o dr e m o v a lr a t eh a sn o c h a n g e s 1 u d g er e c y c l er a t eh a sa l le f f e c t0 nt h ed e n i t r i f i c a t i o na n dt pr e m o v a l t h e t pr e f r o v a lr a t ew i l lb eh i g h e rc o r r e s p o n d i n gt ot h es l u d g er e c y c l er a t ee n h a n c e ， w h i l et h ed e n i t r i f i c a t i o nr e m o v a lr a t ew i l ld e c r e a s e t h ee f f c c to fs l u d g er e c y c l er a t e e l lc o dr e m o v a la n dn i t r i 丘c a t i o ni sn o to b v i o i l s t h es t u d yo ft h ei n t e g r a t e d 。l ip r o c c s sm a t h e m a t i cm e d e li n c l u d e s ：( 1 ) c o n s t r u c t i o no f t h er e a c t i o nd y n a m i c se q u a t i o no f a c t i v a t e ds l u d g e 4 m 口p r o c e s s 7 矗e t e s td a t ac a nb ef i c a l tw i t hb ym o n o dm o d e l f r o mw h i c hw ec a ng e tt h ed y n a m i c s p a r a m e t e r s t h ef d a t i o nb e t w e e no r g a n i cs u b s t r a t ev a l u esi nt h er e a c t o ra n dt h eo n e i n w a s t w a t e rs o c a l lb e e x p r e s s e db y t h ef o l l o w e d e q u a t i o n ： 1 0 0 i n s + s = 1 0 0 l n 鼠+ s 。一0 2 6 4 m ( 2 ) t h e c o n s t r u c t i o no f n e u t r a l n e t m o d e lo f a m o np r o c e s s d o u b l eh i d d e nl a y e ri sa p p l i e dt ot h en e t 1 1 圮f i r s tl a y e ri n c l u d e s2 0 c o n n e c t i o np o i n t s a n dt h es e c o n dl a y e ri n c l u d e s5c o n n e c t i o np o i n t s e l e v e n r e p r e s e n t a t i v ep a r a m e t e r ss e l e c t e df r o mi n f l u e n th e a de o n s i s to fi n p u tl a y e rv e c t o r 0 u t p u t1 a y c rv e c t o ri sc o m p o s e do f5m a i ne f f l u e n tp a r a m e t e r s l i n kw e i g h i n gv a l u e o fe v e r yc o n n e c t i o np o i n to ft h en e u t r a ln e ta n dt h r e s h o l dv a l u eo fe v e r yi a y e ra r e o b t a i n e db yc a l c u l a t i o ma n d 蠡i l a l l vt h en e u t r a ln e ts t r u c t u r ew i l lb ec o m p l e t e l yb u i l t n 坞r e s u l t ss h o wt h a tb pn e u t r a ln e tm o d e lr e f l e c t st h em a i nc h a r a c t e r i s t i co ft h e i n t e g r a t e d 编p r o c e s s ，a n dt h ed i f f e r e n c eb e t w e e np r e d i c t i v ee f f l u e n tr e s u l ta n d a c t u a lv a l u ei sa c c e p t a b l e t h en e n t r a ln e tm o d e lh a sg o o dg e n e r a l i z a t i 0 1 1a b i l i t y 1 v k e y w o r d s ：d o m e s t i cw a s t e w a t 比, i n t e g r a t e da xp r o c e s s ；a c t i v a t e ds l u d g e ； s u s p e n d e dc a r r i e r ；, n i t r i f i c a t i o n ；d e n i t r i f i c a t i o n ；m a t h e m a t i cm o d e l ；b pn e t t r a l n e t w o r k v 申请同济大学工学博士学位论文 城镇污水处理a m o n 一体化工艺研发及机理研究 ( 国家“十五”科技攻关项目编号：2 0 0 3 b a 8 0 8 a 1 7 “8 6 3 ”青年基金项目编号：2 0 0 4 a a 6 4 9 3 1 0 1 培养单位：环境科学与工程学院 一级学科：环境科学与工程 二级学科：环境科学 研究生：刘长青 指导教师：赵建夫教授 副指导教师：张亚雷教授 二oo 六年十二月 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：l 慌膏 灿7 年月j 。日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：童tl 苗育 旧年9 1 月 第1 章前言 1 1 小城镇污水处理现状 第1 章前言 小城镇发展是推进农村城镇化的重要方面，在我国现代化进程中具有重要 的战略意义然而，我国目前小城镇的发展面临诸多瓶颈问题，尤为突出的是 小城镇生态环境质量正在迅速持续恶化我国小城镇污水处理率低、排放量大、 收集和处理设施不完善，对水体、土地等自然环境造成严重污染，威胁水源安 全和身体健康，因此。加强小城镇污水处理是新农村建设的一项重要内容，也 是改善当前农村人居环境迫切需要解决的问题，具有重要的现实意义 中华环保联合会于2 0 0 4 年1 2 月2 0 0 5 年6 月，在全国范围内开展了公开 征集公众对编制国家“十一五”环保规划意见和建议的活动，调查显示：在专 家问卷调查中，乡镇企业污染排在“十一五”期间污染防治任务的前3 位。可 见小城镇污染治理已经是迫在眉睫，需要大力开展技术攻关研究 1 1 1 小城镇污水造成的严重污染 按我国对城市规模的划分，所谓小城市是指市区和近郊区人口不足2 0 万人 的城市实际上大多数县级市和县城的人口均在1 0 万以下，一般为5 万1 0 万 人，3 万5 万人的县级市和县城也不在少数。从城市概念上来看，建制镇亦属 “城市”范畴，建制镇的人口规模从5 0 0 0 3 0 0 0 0 人不等，这部分小城市的数 量更是数以万计【” 小城镇污水主要指县城以下镇、村、户等所排出污水我国现在城市污水 处理率在4 6 左右，主要指的是6 6 1 个大中小城市，而县城的污水处理率也就在 1 1 左右，到乡镇一级不超过1 。但是，县、镇、村的水量占全国总排水量的 5 0 ，其污水处理问题却长期被忽略，造成严重的环境污染。 随着经济的发展，我国每年废水的排放量和处置率也逐步提高，根据全 国环境统计公报( 2 0 0 5 年) 1 2 数据，2 0 0 5 年，全国废水排放总量为5 2 4 5 亿吨， 其中城镇生活污水排放量为2 8 1 4 亿吨，占废水排放总量的5 3 7 。虽然随着 综合国力的提高，我国每年投入环保的资金逐步增加，2 0 0 4 年已达到g d p 的 第1 章前言 1 4 0 ，但这些钱绝大多数用于大城市的污水处理工程，根本无力顾及小城镇 建设部村庄人居环境现状与问题调查报告，对我国具有代表性的9 个省4 3 个县7 4 个村庄的入村入户调查显示，9 6 的村庄没有排水渠道和污水处理系统， 生产生活污水随意排放。农村污水除处理率低这一显著特点外，间歇排放排量 少且分散，这是农村污水的又一典型特征。此外，氮磷浓度高及含有大量的营 养盐、细菌、病毒等特点，给农村污水的收集和处理带来了一定的难度。 随着人民生活水平的提高，农村地区用水量也随之加大，使得生活污水的 排放量也随之骤增。农村生活污水由于氮磷含量较高，是导致河流和湖泊富营 养化的主要因素之一。农村生活源和农业面源占我国太湖主要污染物氨氮排放 总量的7 7 ，占总磷排放的6 6 。陈能汪、张珞平【3 】等人通过对福建省九龙江 流域汇水点定点监测分析。发现农村生活污水总氮、氨氮、总磷等各项水质指 标浓度均很高，其浓度变化基本反映了居民的生活方式及作息规律；农村生活 污水污染人均年排放量为：总氮1 5 6 2 k g 年，总磷0 1 5 3 k g 年。经济发达，人 口集中的沿江两岸地区豹氮、磷排放负荷较大。 由于污水处理设施建设的滞后，大量没有经过处理的生活污水直接排入农 村的小河道，最终进入湖泊等受纳水体。因此，为了实现对面源污染的有效控 制，遏制水环境富营养化趋势，对农村生活污水进行收集处理已迫在眉睫。 1 1 2 小城镇污水的主要特征 小城镇用水一般以河水、井水和自来水三者结合使用、自来水为饮用水源， 河水、井永作为辅助用水用于衣物洗涤、冲刷地面、饲养家禽等，其中生活污 水具有与城市污水不同的特点。小城镇生活污水主要是洗涤、沐浴和部分卫生 洁具排水，水量园地区经济程度的差异而不同。小城镇生活污水一般具有排量少， 所含有机物浓度相对偏高，日变化系数大( 一般在3 o 5 0 之间) ，间歇排放等 特点。 ( 1 ) 污水混合排放，生活污水比重大。受城市建设、环境管理、资金投 入等方面因素的影响，小城镇工业、生活污水混合排放，且排放废水以生活污 水为主，污水水质因地区生活习惯、经济发展水平及设施完善程度的不同而存 在一定差异。 ( 2 )污水水量小，水质水量变化幅度大，水质成分复杂。由于小城镇人 2 第1 章前言 口较少、排放的污水量也较小，从而水量波动较大，污水处理规模小污水受 区域的产业结构影响较大，在市场经济的影响下，一定时期内某种行业或是产 品社会需求量大时，则该产业发展较快，该种废水量就会增加，反之则该种污 染物排放消失，以上种种都造成了小城镇污水排放的成分复杂，水质波动较大 的特点 ( 3 ) 污水处理率较低，管理困难由于经济发展水平偏低，经济承受能 力弱，可供选择的适用技术范围小，而且污水处理规模小，从而工程建设费及 运输费提高，后期运行维护缺乏有效的管理。 一般小城镇废水主要由居民生活污水和乡镇企业排放污水组成，污染物质 主要有s s 、c o d 、b o d 、总氮、总磷、动植物油和大肠菌群污水水质和水量 因地区生活习惯、经济发展水平及设施完善程度的不同而存在一定差异。就一 般水平而言，一般b o d 为1 0 0 1 5 0 m g l ，c o d 为2 5 0 3 0 0 m g l ，s s 为2 0 0 m g l 左右【。 1 2 小城镇污水处理工艺 目前，我国中小城镇绝大数污水处理厂所采用的都是低负荷的活性污泥工 艺。这些工艺普遍都有建设费用大、运行费用高、反应时间长、占地面积大的 缺点。许多污水厂建成后因为缺乏经费而不能正常运行【4 】 中小城镇污水处理工艺应克服以上不足，在选择工艺时，还要同时考虑废 水处理设施所产生的环境污染、生态影响以及资源和能源的消耗水平。我国城 镇迫切需要经济、高效、节能、技术先进可靠的污水处理工艺和技术。 1 2 1 小城镇污水处理工艺应满足的条件 污水处理工艺选择是依据进水水质、水量状况及受纳水体环境容量或者排 放标准，确定应该去除污染物的项目与数量，从而选择合适的污水处理工艺 一般说来小城镇污水处理工艺应满足以下条件翻： ( 1 ) 处理工艺应具有较强的适应冲击负荷的能力，去除效率高。 ( 2 ) 处理工艺简便易行、运行稳定、维护管理方便，利用当地技术和管 理力量能正常运行。 ( 3 ) 处理工艺应具有能方便改变处理流程的能力 第1 章前言 ( 4 ) 基建投资和运行费用低、节省能耗，基本上不投加药荆或投加药剂 量很少。 ( 5 ) 污泥产量少。 1 2 2 几种小城镇污水处理工艺 1 2 2 1a o 工艺 a o 6 - 7 l ( a x i o x i c o x i c ) 工艺于2 0 世纪8 0 年代初开发，主要特点是将反硝 化段设置在系统的前端，因此又称为前置反硝化生物脱氮工艺，是目前较为广 泛使用的一种脱氮工艺。 在反硝化反应器中，反硝化菌以原废水中的有机碳为碳源，以曝气池中充 分硝化的回流液为电子受体，进行反硝化脱氮，不需外加碳源，且反硝化产生 的碱度可以补偿硝化反应所消耗碱度的5 0 左右。同时废水在好氧池中可进行 b o d 的进一步降解和硝化作用。 1 2 2 2a 2 o 工艺 a 2 o 【8 母i t 艺是a n a c r o b i c a n o x i c o x i c 的简称，该工艺是在a o 工艺的基础 上增设了一个厌氧( a n a e r o b i c ) 池，具有脱氮除磷功能，如图1 1 所示。 i 提盒巷麟j 图1 1m o 工艺流程 废水首先进入厌氧区，聚磷菌在厌氧环境下释放体内多聚磷酸盐，产生的 能量吸收进水中有机碳源转化为贮能物质储存在体内；厌氧出水进入缺氧池， 利用好氧池回流的硝酸盐和厌氧池出水中的有机碳源进行反硝化，最后进入好 氧段氧化降解有机物和硝化反应，一部分混合液回流进入缺氧区反硝化，另一 部分出水进入二沉池，沉淀分离污泥后出水，污泥回流到厌氧段。 4 第1 章前言 a 2 o 工艺的主要特点为；厌氧、缺氧，好氧三种不同种类的微生物有机 配合，具有较高的c o d 和氨氮去除率；废水首先进入厌氧段，能够降解部分 难降解有机物，改善废水的可生化性，为反硝化提供合适碳源，脱氮效果好于 单级的a o 工艺；厌氧、缺氧、好氧交替运行，减少污泥膨胀的可能性； 反硝化不需外加碳源，硝化消耗碱度由缺氧过程提供，保证碱度平衡：工艺 操作稳定，对水质水量具有很好的抗冲击能力；工艺具有较好的除磷能力。 k o j im i 3 h i m a 等在a 2 o 工艺的好氧区加入悬浮填料，以增强好氧区硝化功 能，使好氧区所需的容积减小一半，在水温1 5 以下，硝化效率达到9 3 【 1 2 2 3s b r 工艺 s b r 法【i l - 1 4 】( s e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ) 又称序批式活性污泥法或间歇式活 性污泥法，是1 9 1 4 年英国学者a r d e r n 和l o c k e t t 发明活性污泥法之时，首先采 用的水处理工艺s b r 工艺的过程是按时序来运行的，一个操作过程分五个阶 。段：迸水、反应( 曝气) 、沉淀、出水、闲置，不需设置专门的二沉池和污泥回 流系统，反应操作都在同一个池中完成，随着时间顺序进行反应 随着自动控制技术的发展，s b r 反应器可以交替进行进水，缺氧搅拌、厌 氧搅拌、曝气、沉淀、出水阶段，从而提供了硝化反硝化的可能性，提高了脱 氮除磷能力s b rt 艺特点有：工艺简单，投资和运行费用低，原则上s b r 的主体工艺设备，只有一个间歇反应器，不需二沉池和污泥回流系统：污泥 活性强，抑止污泥膨胀，改善污泥沉降性能；对水量、水质变化的适应性强， 有机物去除率高；控制灵活，脱氮除磷效果好 1 2 2 4 人工湿地系统 人工湿地系统是模拟自然湿地的人工生态系统，类似自然沼泽地，它由人 工建造、监督和控制【”】，是一种人为将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质 按一定比例构成基质，并有选择地植入植物的污水处理生态系统。通过自然生 态系统物理、化学和生物三重协同作用实现对污水的净化【l “” 与传统污水生化处理工艺相比，人工湿地具有净化效果好、去除氮磷能力 强、工艺设备简单、运转维护管理方便、能耗低、系统配置可塑性强、对负荷 交化适应性强、工程基建和运行费用低、出水具有一定的生物安全性、生态环 5 第1 章前言 境效益显著、可实现废水的资源化等特点，越来越多地得到人们的关注n 8 伽。 1 3 一体化污水处理工艺 1 3 1 一体化装置的特征及分类 传统的生物脱氮是将硝化和反硝化分隔在两个独立的或具有不同溶解氧浓 度的反应器中进行，或是通过时间、空间的交替实现缺氧好氧环境达到脱氮目 的，这样不仅条件控制复杂，而且需要外加碱度或是碳源，提高了处理成本。 丽一体化技术将传统生物处理工艺的反应、沉淀和污泥回流集中于一个反应器 中完成，减少占地面积，提高了反应器耐受水质和水量冲击的能力，并可根据 要求实现脱氮除磷。根据污水在反应器中的时间和空间分布以及反应类型，一 体化方法可以分为三类： 第一类是按时间和多个空间将反应、沉淀和污泥回流等工序进行调配，最 终完成污水的处理。按时问进行调配的工艺类型有s b r 、循环式活性污泥法 c a s t 和u n i t a n k 等。按空间进行调配的工艺如三沟式氧化沟等【2 习。 第二类是指不作时间和空间的调配，通过反应器内空间的分区优化完成反 应、沉淀等过程的技术，如m s b r 、一体化氧化沟、一体化o c o 技术、厌氧一 缺氧好氧一体化等。 第三类是指各种化学、物理、生物等污水处理方法的组合，如生物化学 一体化、化学一生物物理一体化。 1 3 2 几种一体化污水处理工艺 1 3 2 1厌氯好氧一体化污水处理工艺 周琪口6 垮研究了厌氧一好氧一体化污水净化器，反应器内筒为上流式厌氧 污泥床，外筒为好氧接触氧化池( 内填有弹性立体填料) 和沉淀池。污水被提 升进入上流式厌氧污泥床( u a s b ) ，有机物厌氧发酵分解，出水进入好氧接触 池，迸一步水解有机物后进入沉淀池泥水分离。沉淀的污泥则送入厌氧污泥床 中，同初沉污泥一并厌氧消化稳定厌氧段产生一定量的沼气，可作为燃料利 6 第1 章前言 用装置的处理效果良好，s s 和n h 3 - n 去除率较高。 刘旭东等【2 7 】研究了缺氧好氧一体式曝气生物滤池，该滤池将缺氧段和曝 气生物滤池( b a d 的好氧段有机地结合起来，利用缺氧段中反硝化菌的反硝化 作用实现脱氮，利用好氧段中好氧菌对有机污染物质的高效去除作用实现对有 机污染物的去除，滤池后不设沉淀工序，反应池通常采用悬浮有机填料实际 运行时，将出水部分