文献综述-600td城镇生活污水处理工艺设计方案.doc

毕业论文：文献综述 学生姓名： 定稿时间：2014-3-5毕业设计文献综述题目：生活污水处理现状及发展趋势学 院：环境科学与工程学院专 业：环境工程班 级：环工1001学 号：学生姓名：指导教师：二一四 年 三 月- 9 -生活污水处理现状及发展趋势摘 要：水资源短缺和水污染问题制约着我国经济社会的可持续发展，生活污水已成为继工业废水之后的第二大污染源。本文介绍了生活污水处理发展现状和存在的问题、相应的水处理工艺如A2/O、SBR和厌氧处理工艺、以及污水处理发展趋势。以期减少水资源短缺问题和污水处理副产物污泥对环境带来的影响，实现污水和污泥的资源化利用。关键词：生活污水；A2/O；SBR；厌氧处理；资源化Present status and Developing Trend of Sanitary Sewage treatmentAbstract：Water resource scarcity and water pollution problems restrict the sustainable development of Chinas economic and sociaty. Sanitary sewage has become the second largest pollution sources after industrial wastewater. This paper introduces the development situation and existing problems of sanitary sewage treatment, water treatment processes such as A2/O, SBR and anaerobic treatment, and development trend of sanitary sewage treatment, so as to solve the water resource scarcity and the impact of sewage treatment by-product sludge on the environment, and utilize the sewage and sludge resource.Keywords：Sanitary sewage；A2/O；SBR；Anaerobic treatment；Resource recovery1. 生活污水的来源与特点中国水资源总量居世界第六位，但人均水资源占有量仅占世界平均水平的1/4，是个水资源十分匮乏的国家。我国水资源紧缺，北方以资源型缺水为主，南方则以水质型缺水为主1。水资源短缺和严重的水污染问题制约着我国社会经济的可持续发展，因此，提高节约用水意识，加大对污水的处理，发展污水回用再生技术是未来水环境发展的趋势。随着经济的快速发展、社会的不断进步和生活水平的快速提高，环境污染也日益加剧，尤其是水体污染。工业企业增多，城市化加快，水体污染越来越严重。水体污染主要来源于工业废水、农业废水和生活污水。工业废水是指工业生产过程中排放的废水，具有排放量大、面积广、成分复杂、毒性大、难处理等特点。农业废水是指农业生产生活中产生的、未经合理处置的污染物污染水体产生的污水，有机质、病原微生物、农药化肥含量高。生活污水主要是人类生活中产生的污水，主要是洗涤水和粪便。生活污水多为无机盐类，氮、磷含量高，致病细菌多。水污染不仅威胁着人类的健康和生存，也影响工业、农业的发展，阻碍着我国社会经济的可持续发展。面对严重的水污染问题，我国政府、各级地方政府和有关部门对提高了污水处理事业的重视程度，加大了污水治理的资金投入和治理力度。同时国家也颁布了相应的法律和标准。我国水体污染主要来源于未经处理直接排放的生活污水和超标排放的工业废水。工业废水因其量大集中，重视程度高，现如今工业废水的处理水平已经得到很大的提高，多数企业都已能够达标排放，废水处理工艺也日趋成熟。而生活污水由于面广、毒性小、废水收集系统不完善、往往被人们忽视、成为继工业废水之后的第二大污染源。城市规模的扩大，城镇化的加快，新农村的建设，生活用水量和排水量也在不断的增加，加剧了用水紧张和水质污染，所以对生活污水的处理显得十分紧迫和重要。生活污水主要是人类生活中产生的污水，其中包括洗涤污水、垃圾、粪便等，有机物浓度高，氮、磷等无机盐含量多，致病菌多。生活污水主要来自于住户、公共设施和工厂的厨房、卫生间以及浴室等生活设施中排放的洗澡水、粪便水、冲洗水、洗涤水和餐饮排水等2。生活污水有毒有害物质含量少，几乎不含，但是无机盐、表面活性剂和致病菌含量高，可生化性好。生活污水波动性大，水量和水质都随着季节变化而变化，夏季水量多废水浓度低，冬季则水量少浓度低。春末夏初和天晴时洗涤剂水增多，表面活性剂含量增加，水质波动大，影响着污水处理厂生化池的正常运行。生活污水因其致病菌含量多进入水体后引起人体疾病，威胁身体健康；氮、磷等无机盐会造成水体富营养化，水中溶解氧含量减少，造成水生动物死亡和水体恶臭加剧以及减少了可利用的水资源。对此应加大对生活污水处理处置的重视。2生活污水处理现状2.1生活污水处理发展情况生活污水主要由污水处理厂处理，十五期间，我国污水处理厂建设速度加快，成为处理城市污水的主要力量。随着污水收集管网的不断完善，污水集中处理能力在增强。随着节约用水的工作力度在不断加大，节水措施的推广和完善，生活污水的排放量在逐年下降，污水处理效率在不断提高3。城市经济发达，污水处理厂和污水收集管网设施完善，城市生活污水处理率和集中率较高，随着政府和人民对污水处理事业的重视提高，城镇和农村污水处理厂的建设在不断发展。近十年是城镇污水处理厂建设运行的高峰时段，截至2009年底，全国建设运行的城镇污水处理设施共1916座，建设运行主要集中在2003年以后；2008年达到最大值494座，2000年以来平均增长率达到35%，但新增设计处理能力具有一定的波动性。不同处理规模的污水处理厂建设运行情况总体呈增长趋势，尤其是小型污水处理厂（处理量小于50000m3/d）的建设运行数量增长最为迅速4。2.2生活污水处理存在的问题生活污水处理中存在的问题主要是地区差异大，建设不平衡；资金不足带来的一系列问题。比如说部分地区没有污水处理设施，即使有也因为缺少运行资金，造成设备利用率低或污水厂停运；人们节约用水意识较低，导致污水排放量大和水资源利用率低。我国污水处理厂的建设在东、中、西部地区差距较大3，东部地区经济较为发达，污水处理率和污水处理厂的集中率占领先地位，中部地区污水处理率要高于西部地区，但因中部地区中小城市多，部分中小城市还没有建设污水处理厂，使得中部地区污水处理厂的集中率要低于西部地区。污水厂的建设和运行都需要大量的资金支持，资金问题阻碍着污水处理厂的发展。缺乏建设资金，部分中小城市还未建立污水处理厂，生活污水直接排放在水体中，造成污染。已建设的污水处理厂由于缺乏运营管理资金不得不停止运行，资源没能得到充分的利用。城市污水收集管网的完善也需要资金的支持，部分城市由于污水收集管网建设不完善造成设备利用率不高，形成资源的浪费，未发挥污水处理厂的最大效益4。污水处理厂的建设投资主要为国家投资，投资低不利于处理厂的建设和发展，可以考虑市场化运行，吸引外资和民间资本，提高污水的处理率和设备的利用率。2.3生活污水处理工艺生活污水处理工艺中二级生化处理占主导地位，主要工艺有传统活性污泥法、A2/O、SBR、氧化沟、厌氧活性污泥法。2.3.1 A2/O工艺A2/O工艺是将缺氧/好氧脱氮系统和厌氧/好氧除磷系统结合而成，作为最简单的生物脱氮除磷工艺广泛应用于国内外各大污水处理厂5。A2/O工艺构造简单、操作简单、运行费用低、不易产生污泥膨胀且产生的剩余污泥量相对少6-7。A2/O工艺运行原理是原水首先进入厌氧池，厌氧池中的聚磷菌利用污水中溶解的有机物进行厌氧释磷，然后进入缺氧池；缺氧池中的反硝化菌利用污水中剩余有机物和回流的硝酸盐进行反硝化作用脱氮，脱氮反应完成后，进入好氧池；好氧池中的硝化菌进行硝化作用将污水中的氨氮转化为硝酸盐同时聚磷菌进行好氧吸磷，剩余的有机物也被好氧细菌降解；最后在沉淀池进行泥水分离，上清液排放，沉淀的污泥部分返回到厌氧池，部分以污泥排出。厌氧池中聚磷菌发生厌氧释磷反应，缺氧池中反硝化细菌进行反硝化脱氮，好氧池中硝化细菌发生硝化作用产生硝酸盐，聚磷菌进行好氧吸磷的过程。A2/O工艺同样也存在一些问题，比如有：(1）厌氧区在前，回流污泥中含有的大量硝酸根会破坏厌氧环境，不利于厌氧区聚磷菌厌氧释磷。（2）处于系统中间的缺氧区存在C源供给不足，使反硝化脱氮受限。（3）由于内循环的存在，系统排放的剩余污泥中只有部分经历了完整的释磷、吸磷过程，其余则未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，不利于系统的除磷。针对传统A2/O工艺运行中存在的问题，有两项中国专利倒置A2/O工艺和A-A2/O工艺可解决问题。倒置A2/O工艺是把缺氧池置于厌氧池前面，进水时约60%的污水进入缺氧池，其余则进入厌氧池。倒置A2/O工艺利于微生物具有更强的吸磷动力，所有污泥都将经历完整的释磷、吸磷过程，除磷能力得到增强。A-A2/O工艺是在厌氧池前增设缺氧池。充裕的回流污泥停留时间保证了硝酸盐彻底反硝化，10%20%的原污水提供了足够的碳源，厌氧池中低限度的硝酸盐提高了除磷效率7。2.3.2 SBR工艺在污水处理工艺中，序批式活性污泥反应器(SBR)是近些年来国内外研究较多的一种生物处理技术，它是通过时间上的交替实现传统活性污泥法整个运行的过程8，进水、反应、沉淀、滗水和沉淀集于一个操作单元池。SBR工艺具有占地面积小、建设投资小，运行操作灵活不易产生污泥膨胀，抗冲击负荷能力强，污水处理效果好等众多优点9-10。因此在中小城镇污水以及间歇排放的工业废水处理中得到广泛应用。SBR工艺反应过程和完全混合性污泥法一样，即微生物以污水中有机质作为食物，进行吸附、吸收、氧化、分解过程。由于反应和沉淀在同一反应池中进行，废水分批次进入反应池，依次进行反应、沉淀、滗水和闲置，完成一个操作运行周期。反应过程中另外不进水，反应器则内存在F/M梯度，F/M梯度与反应时间密切相关，所以SBR工艺严格地按照推流式运行。运行阶段污泥中微生物周期性地处于高浓度与低浓度基质的环境中，反应器也相应地形成缺氧与厌氧的交替，这种操作周期反复的进行，对废水进行不断处理。然而，针对不同性质的废水，如一些高氨氮废水或者低碳氮比的生活污水，常规的SBR法很难完全去除氨氮，而通过后期的外加碳源进行反硝化脱氮又会增加污水厂的运行成本11-12。为了解决这个问题，提出了分段进水的运行方式，主要是通过缺氧与好氧的交替运行，充分利用污水中的COD进行反硝化13，保证污水脱氮的彻底性。与常规SBR运行方式相比，分段进水方式不仅能彻底的脱氮，而且可实现节能减排的目的，减少了碳源的投加成本和降低了电能消耗8。2.3.3 厌氧处理工艺厌氧生物处理技术与好氧生物处理技术相比，拥有投资和运行维护费用低、占地面积小、能耗低、污泥产量少等优点14-15，广泛应用于高浓度有机物和有毒有害物质含量高的废水处理，在低浓度有机物废水（如生活污水）处理方面还处于发展阶段。生活污水属于低浓度有机废水，其排放量大不能采用先加热再处理的方式，所以选用厌氧处理工艺必须考虑在常温甚至低温的情况下处理16。但厌氧反应器对温度和污染负荷要求很高，难以在低温( 20以下) 下处理低浓度的生活污水。所以提出两相厌氧工艺处理生活污水。两相厌氧工艺是将产酸菌和产甲烷菌分别置于两个反应器内，并提供了最佳的生长和代谢环境，使它们发挥各自的最大活性，大大提高了处理能力和处理效率，提高了容积负荷率，减少反应容积，增加运行稳定性的目的。厌氧废水处理可分为低温（520）、中温（2042）和高温（4275）3类，3类不同运行温度区间存在不同类型的微生物。处理生活污水比较适宜的温度约为35，即中温消化。生活污水中有机物含量低，处理时则要尽量减少污泥的流失量，提高有效容积。3.生活污水处理发展趋势水资源可持续利用是实现社会经济可持续发展的重要因素和战略性问题17。日益严重的水体污染加剧了水资源短缺的问题，不仅仅降低了水体的使用功能，还影响了我国社会经济可持续发展，威胁到人们饮水安全和身体健康，为解决水资源不足的问题，污水的合理利用和再生利用显得极其重要。同时，污水处理厂的不断兴建和污水处理程度的提高，污泥产量大幅度增加，污泥处理处置成为污水处理中一大难题。3.1生活污水资源化利用生活污水回用作为第二水源，可减轻江河湖泊污染，保护水资源不受破坏，减少用水及污水处理费用，促进经济和环境协调发展，具有良好的经济效益和环境效益，污水回用对解决水资源短缺和缓解水污染问题具有非常重要的意义18。与工业废水相比，生活污水因有毒有害物质含量少资源化利用要安全的多。所以要保证生活污水再生利用的安全，首先应保证生活污水不与其他未经有效处理的污水混合，而且要做好雨污分离，避免雨水进入引起溢流致使污染物到处扩散。据统计，2007年全国污水回用总量17.26108 m3，占全国城市污水排放总量5.02%，占城市污水处理总量8.80%。主要用于景观环境、农林牧业、和工业用水。其中回用于景观环境5.54108 m3 ，农林牧业5.13108 m3，工业4.75108 m3，城市非饮用1.14108 m3，地下水回灌0.69108 m3。截至2007年底，全国再生水厂共127座，再生水管道长1421.78 km，再生水生产能力达347.7104m3d119。提高生活污水的资源化利用，需要提高人们的节约意识，污水多级利用，减少废水的排放量，充分认识到污水资源化利用的重要性才能加强污水的资源化利用。对此还应该大力培养污水再生利用方面的研究型人才，全面推广污水再生利用，在不同地区不同条件下实现污水的再生利用。3.2污泥的资源化利用污泥的产生受水质和工艺环节运行的影响，主要成分是有机物、矿物质（氮、磷、硫等）、重金属离子以及有毒物质20。污泥处理处置方法主要有填埋和焚烧。填埋成本最低，占地面积大，产生的渗滤液和臭气对周围环境影响大。焚烧减量化最大，但焚烧产生的烟气造成二次环境污染不利于可持续发展。农业利用、建材利用和能源利用是污泥资源化利用的发展趋势。污泥资源化利用是基于污泥中含有丰富N、P、K以及各种有机物质和含有Ca、Si、Al等矿物质等等，根据污泥的性质和地区环境，通过处理技术进行减量化、稳定化、无害化处理，选择性地用于土地改建材制造和能源利用等22。污泥农业利用主要用于农田、林地和园林土地的复垦以及荒漠化或沙化土地的改变等，分为直接利用和间接利用。直接利用是将污泥直接施用在土地上，间接利用是将污泥堆肥化或制成复合肥利用。污泥建材利用主要是利用污泥制沥青、陶粒、砖、混凝土、生态水泥、生化纤维板等。经过处理的污泥用于烧制建筑材料，参入不同比例的污泥用于不同的建材生产从而得到资源化利用。污泥能源利用是在获取其热量的同时，对其进行干化和焚烧，实现稳定化、无害化和减量化。能源利用主要为污泥燃料燃烧发电和污泥厌氧消化产生沼气。4.总结与建议生活污水已成为继工业废水后的第二大污染源，应加大对生活污水处理的重视程度，完善污水收集管网，提高污水处理效率。我国城市污水处理厂建设在不断发展，各大城市污水处理厂建设完善，城镇和农村污水处理厂数量在不断增加。生活污水有毒有害物质含量少，可生化性好，生化处理方式为主。应用广泛得的工艺主要是A2/O工艺，SBR适用于处理水量少的城镇、农村污水处理，厌氧生物处理技术应拥有投资低、占地面积小、能耗低、污泥产量少等优点，在低浓度生活污水处理方面得到重视。污水的合理利用和再生利用可解决当今水资源不足的问题。同时，污水处理的副产物污泥产量资源化利用也显得格外重要。参考文献1 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