国内外研究现状和发展趋势综述.docVIP

目前，国内外污水处理厂采用的工艺有普通活性污泥法，氧化沟工艺，SBR间歇活性污泥法，AB法(AdsorptionBiooxidation),A-A-O法(AnaerobicAnoxicOxic),活性污泥法非新工艺，生物滤池法，生物转盘法，生物接触氧化法等工艺1普通活性污泥法在当前污水处理技术领域中，普通活性污泥法是应用最广泛的技术之一。有机污染物在曝气池内降解，有机污染物沿池长降低，需氧速度也沿池长降低。普通活性污泥法处理效果很好，BOD去除率达到90%以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水。不足之处是：普通活性污泥法只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷的功能；曝气池容积大，占地面积大，经济上面不划算；耗氧速度沿池长是变化的，但是供氧速度达不到要求；对进水水质，水量变化的适应性较低；运行效果易受水质水量的影响。2 氧化沟工艺 氧化沟又称循环曝气池，是于50年代由荷兰的Pasveer所开发的一种污水生物处理技术，属活性污泥法的一种变法。氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有：卡罗塞尔(Carrousel)氧化沟；奥贝尔(Orbal)氧化沟；三沟式氧化沟(T型氧化沟)氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题，如污泥膨胀问题、泡沫问题、污泥上浮问题、流速不均及污泥沉积问题。同时，该法采用低负荷延时曝气运行方式，池的容量大，曝气时间长，建设费用和运行费用都比较高，而且占地大，一般运用于处理水质要求高的小型城镇污水和工业污水。3 SBR间歇活性污泥法(Sequencing Batch Reactor) SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池。正是SBR 工艺这些特殊性使其具有以下优点：1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。3、耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。5、处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。6、反应池内存在 DO、BOD5 浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。7、 SBR 法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。9、工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。 但是，因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。4 AB法(AdsorptionBiooxidation) AB法污水处理工艺，系吸附生物降解工艺的简称。是德国亚琛工业大学宾客教授于70年代中期开创。从80年代开始应用于生产实践。其中，A段由吸附池和中间沉淀池组成，B段则有曝气池及二次沉淀池所组成。A段和B段各自拥有独立的污泥回流系统，两段完全分开，每段能够培育出各自独特的，适于本段水质的微生物种群。AB法尽管有节能的优点，对氮磷和有机物都有一定的去除率，但不适合低浓度水质， 但通常用在BOD250mg/l的场合才具有明显的优势，更主要的缺点是AB法产泥量高。 5 A-A-O法(AnaerobicAnoxicOxic) A-A-O法即厌氧一缺氧一好氧活性污泥法。污水在流经厌氧、缺氧、好氧三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群的作用下，使污水中的有机物、N、P得到去除。A-A-O法是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时问短，在厌氧缺氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，SVI一般小于100，有利于处理后的污水与污泥分离，厌氧和缺氧段在运行中只需轻缓搅拌，运行费用低。由于厌氧、缺氧和好氧三个区域严格分开，有利于不同微生物菌种的繁殖生长，因此脱氮除磷效果很好。该工艺在国内外使用比较广泛。如广州大坦沙污水处理厂即采用了A-A-O法。6 活性污泥法非新工艺 活性污泥工艺包括传统活性污泥法、完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、渐减曝气工艺、吸附-再生活性污泥法、延时曝气活性污泥法、高负荷活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法等，其他的还有浅层低压曝气、深水曝气、深井曝气等方法。传统活性污泥法，经验多，可适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。 生物膜法与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，使废水接触生长在固定支撑物表面上的生物膜，利用生物降解或转化废水中有机污染物的一种废水处理方法。 主要用于去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。生物滤池法、生物接触氧化法和生物转盘法均属于此种方法。7 生物滤池法 此方法是利用需氧微生物对污水或有有机性废水进行生物氧化处理的方法。以淬石、焦炭、矿渣或人工滤衬等作为先填层，然后将污水以点滴状喷洒在上面，并充分供给氧气和营养，此时在滤材表面生成一层凝胶状生物膜（细菌类、原生动物、藻类、茵类等），当污水沿此膜流下时，污水中的可溶性、胶性和悬浮性物质吸附在生物膜上而被微生物氮化分解。为使生物滤池有效地处理污水：（1）微生物的繁殖，必需有足够的表面积。（2）必需充分供给微生物氧气。（3）污水需具有适于生物处理的水质。生物滤池法有标准滤池法和高速生物滤池法两种方式。8 生物转盘法 生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种，是污水灌溉和土地处理的人工强化，这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育，形成膜状生物性污泥生物膜。污水经沉淀池初级处现后与生物膜接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物作为营养，使污水得到净化。在气动生物转盘中，微生物代谢所需的溶解氧通过设在生物转盘下侧的曝气管供给。转盘表面覆有空气罩，从曝气管中释放出的压缩空气驱动空气罩使转盘转动，当转盘离开污水时，转盘表面上形成一层薄薄的水层，水层也从空气中吸收溶解氧。它具有很多优点，在印染、造纸、皮革和石油化工等行业的工业废水处理中得到应用，效果较好。9 生物接触氧化法 生物接触氧化工艺又称“淹没式生物滤池”、“接触曝气法”、“固着式活性污泥法”，是一种于20世纪70年代初开创的污水处理技术，其技术实质是在生物反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。生物接触氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特点，池内的生物固体浓度（5-10g/l）高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达2.0-3.0kgBOD5/m3.d），另外接触氧化工艺不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理较活性污泥法简单，对水量水质的波动有较强的适应能力。 总体来说，生物膜法处理城市污水，在国内尚需积累经验，处理规模不宜过大，约5 104m3/d左右为宜。国外(主要在欧洲)处理水量有达到36104m3/d的，这与其填料材质、自控手段和先进的反冲洗装置有关，也与其有长期积累的运行 管理经验有关。2. 生物处理法的新进展 膜分离技术的新发展 膜分离技术是一种新型高效、精密分离技术，它是材料科学与介质分离技术的交叉结合，具有高效分离、设备简单、节能、常温操作、无污染等优点，广泛应用于工业领域，在水处理领域发展迅猛。 膜分离技术在水处理中的主要方向为饮用水的制取(包括以地表水为水源生产高品质的饮用水、海水淡化、苦咸水脱盐等)、城市废水治理与回用、工业用水中物质的回收与水资源再利用、工业废水的治理等。 膜技术在环保领域的应用将成为国内外重点发展的前沿课题。因此对膜材料提出了更高的要求，尤其是要制备出适应于环保行业高强度、长寿命、抗污染、高通量的膜材料。 膜分离技术用于污水处理能耗低效率高，工艺简单，投资小和污染轻，膜组件简洁紧凑，易于自动化操作，维护方便，与其他污水处理方法相比具有明显的优势。所以在污水处理中已受到特别的青睐。在饮用水处理中，膜分离是一种在某种推动力作用下，利用特定膜的透过性能分离水中的离子、分子和杂质的技术。膜分离性能按截留相对分子质量大小评价。截留相对分子质量是反映膜孔径大小的替代参数，具有较小的截留相对分子质量的膜可除去水中较小分子量的物质。膜分离技术可解决传统工艺难以解决的诸多问题，如去除水中的微污染物、运行管理简单、基建费用低等优点，已被大规模用于处理饮用水。 厌氧生物处理法的新发展 在很长的一段时期内，好氧生物处理方法一直是生活污水与工业废水的主要处理方法，而废水好氧生物处理方法的实质是利用电能的消耗来达到改善水质使其符合水域环境质量要求的一种技术措施。所以，废水好氧生物处理是耗能型的废水处理技术。而随着工业的飞速发展和人口的不断增加，能源、资源和环境等问题日趋严重，近30年来，能源的短缺变得更加突出。世界各国尤其是第三世界国家，已日益感到为了解决环境问题所需付出大量能耗的沉重负担因此人们开始研究和探索采用高效率低能耗的新型废水处理技术。厌氧生物法是一种既节能又产能的废水生物处理工艺它不仅能把好氧生物法过高的能耗节省下来，而且厌氧生物法可把有机物转化为生物能沼气。经过各国学者的努力，近年来厌氧生物处理方法取得了长足的发展，厌氧生物法不仅可处理高浓度有机废水，而且能处理中等浓度的有机废水，还成功地实现了处理低浓度有机废水的可行性。为废水处理方法提供了一条既是高效能的，又是低能耗的，且符合可持续发展原则的治理废水途径。 厌氧处理与好氧处理相比有以下特点：第一，可以直接处理高浓度的有机废水，不需要大量的稀释水。并有较高的去除效果，可降解一些好氧处理难以降解的物质。第二，处理过程中动力消耗低一般为活性污泥法的110，产生的甲烷气体又能作为能源。第三产生的剩余污泥量少，仅为好氧处理的110到l，6。并已高度矿化易于脱水；硝化后的污泥在生学和化学上都是稳定的。可以作为肥料和饲料。第四，厌氧处理设备较便宜，不需价格较贵的曝气设备等；可利用某些废水的高温条件进行高温厌氧处理，减少人工降温费用。第五，为使出水水质达到国家标准还需进行补充处理；污泥增长缓慢，因此装置启动周期长(第一次启动要在812周左右的时间)且操作控制因素较为复杂，需对操作人员进行培训；因所产甲烷易燃，需要有相应安全措施。 目前，对厌氧生物处理方法的研究成果有很多，如厌氧滤池(AF)、厌氧膨胀床和厌氧流化床、