梁成的污水处理工艺.doc

长期以来，人们一直认为水是“取之不尽、用之不竭”的资源。但近半个世纪以来的事实表明，随着人类对水资源的利用范围不断扩大、强度不断增加,对水的需求量在许多国家和地区已大大超出水资源的产出，水资源危机频频告急，甚至在那些水资源比较丰富的国家和地区，由于在开发、利用水的同时也污染了水资源，也出现了水质型水资源缺乏的问题。我国是世界上人 口最多的国家，随着城市人口的骤增、乡村的城镇化和人民生活水平的提高，人均需水量和总需水量不断增加，城市污水总排放量也随之相应逐渐增加。这一点，90年代以来尤为明显。1997年，我国市政污水排放量为189亿 m3，其中COD含量为684亿吨。1999年，我国城市生活污水污染负荷首次超过了工业废水污染负荷，我国水污染控制的重点已经从工业点源为主的控制，逐渐转变到 以城市生活污水为主的控制。据估计，到2010年，我国城市生活污水排放总量为1050亿m3，其中村镇污水排放量可达270亿 m3 。然而，我国 目前城市生活污水处理率尚未达到 10 。根据国民经济和社会发展2010年远景规划，到2010年，城市生活污水处理率要达到50。按照这一要求，大量城市生活污水有待处理。因此，急需发展研制更为经济、更为高效或更为普遍适用的城镇生活污水处理技术 。实施好城镇生活污水处理的难点家庭生活设施使用对产生的废水是生活污水的主要来源。科学技术的进步和生活方式的多样化，人们对水的需求呈多样化趋势，越来越多的不同成分的日常消费品大量使用 , 使生活污水组成成分复杂化，有些地区，生活污水中还容纳一定数量和浓度的工业污水, 成分更加复杂。与工业废水相比，生活污水中污染物的浓度较低。在我国的南方地区,下水道污水因雨水稀释 ，浓度更低 。Butler 等(1995) 的研究表明，不同生活设施对生活污水的质量和数量影响是不相同的。厕所卫生废水对生活污水组成成分影响程度最大，特别是氨盐含量高，排放时间集中在晚上，占夜间排放量 的 6 09 0 ;厨房洗碗废水中正磷酸盐 比例高，排放高峰期出现在 67am和 6 l O pm。居民的生活习惯和作息时间因地地区、季节和民族习惯而异,家庭生活设施的使用情况与当地经济条件居民生活水平、年龄结构和消费群体等密切相关。综合各方 面的资料表明，实施城镇生活污水处理的难点主要是 ：1 ) 城镇生活污水成分日益复杂，各污染成分浓度较低，波动性很大，难以正确评估生活污水的污染负荷及其昼夜、季节性变化，影响到城镇生活污水处理方法的正确选择、 处理工艺与污染物去除方案的合理设计、出水水质的准确估计以及污水处理设施的正常运转；2 ) 现有生活污水处理工艺设计大多建立在实验室或中试结果基础上。根据经验设计大规模应用工艺，在实际操作与具体实践中受外界环境变化影响很大；3 ) 城镇生活污水处理工艺与技术的选择，还受到当地社会、经济发展水平的制约和地方保护主义或其他人文因素的抵制，常常不是采用最佳的处理工艺与处理技术； 4 ) 当地自然与生态条件(如气温、降水、风向和土壤等)对所选择的处理工艺与处理技术有负面影响,使其不能发挥正常效力。膜分离技术的进展及在生活污水处理中的应用自1960年Loeb和Sourirajan开发成功不对称合成膜以来，鉴于膜分离技术在污水处理中通过固液分离机制去作污染物和细菌方法有独到的优势，人们对膜分离技术应用于给水和污水处理方面进行了多途径的开发和应用。膜分离技术(如微粒、超滤)在城市生活污水处理应用方面也有了较大进展，已经部分商业化用作回用水。KyuHong和Song(1999)C31J设计的中空纤维膜微滤系统，小规模处理生活污水，由于微生物降解了60的TOC，其中的悬浮颗粒和固体主要通过膜吸附作用从水中得以清除，结果使出水水质中COD、B0D、TOC、SS和浊度分别低于30mgL、10mgL、10mgL、2mgL和1NTU，满足回用水标准。Abdessemed (2000)32J报道了絮凝一吸附一微滤系统处理生活污水，出水可回用，出水水质中浊度和O0D分别为从18NTU、77mgL降到O5NUT、13mgL。膜污染是膜分离技术在污水处理应用中的一个难题。膜污染是指处理物料中的微粒、胶体、溶质大分子由于物理化学相互作用或机械作用而在膜表面或孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量和分离特性发生不可逆变化，导致处理水的质量和数量下降。膜污染防治技术目前主要有：1)对滤液进行前处理。研究表明：各种混凝技术对滤液进行前处理能有效去除有颗粒物。强化一级处理工艺与膜技术联合作用能有效降低膜污染。2)改善操作环境，有关研究证实双向搅动、物理冲洗、改变曝气等方式能有效降低膜污染。3)定期对膜组件进行清洗。尽管如此，膜污染还是随使用时间的延长而增加，直到现在，膜污染仍是制约膜技术在处理城镇生活污水应用中的最重要因素。防治膜污染而采取的种种措施使膜法水处理耗能相对较高，故与其他水处理方法结合应用的新型、低能耗合成膜法水处理工艺成为水处理领域研究的热点之一。膜生物反应器就是由膜分离技术与生物反应器结合的生物化学反应处理系统。Gander等(2000)u J等就该膜生物反应器处理生活污水，从能耗角度(特别是曝气和循环泵的费用上)研究了一体式和分体式2类反应器，结果表明：在处理特殊废水(如N浓度高废水)和废水回用情况下膜反应器是非常有效的，但分体式的耗能要高于一体式，而后者的膜建设和维护费用则较高。Ueda等(19961999)等研制的加压浸没式膜生物反应器是膜生物反应器研制过程中的又一进展，通过抬高进水水位，利用膜组件外部水的压力形成压力差，并串联一个厌氧硝化池除N，可使其能耗大大降低。该反应器在理城市生活污水时的连续运行结果证实：1)膜在连续运行371天期间，经过清洗，处理效果稳定；2)B()D、TOC、SS、TN和TP的平均去除率分别为99、93、100、79和74；3)短期抗冲击能力显著；4)平均耗能低，为24kWhm。Chiemchaisri等(1993)L36J研究了应用膜生物反应器和中空纤维膜分离组件，该装置在小规模污水处理运行中，无污泥排放、有机物高度稳定化，通过控制曝气速率，脱氮效率高达90。Chiemchaisri随后对曝气的方式加以改进，以增大膜的通量。Lee等(1999)在膜生物反应器中加入铝盐或沸石，结果表明能有效降低膜污染，同时除磷、脱氮效果明显。总之，通过开发新型有机、无机及复合经济型膜材料，采用经济、有效手段防止膜污染，加强膜技术与其他水处理技术联合应用，可大大促进分离技术在城镇生活污水处理中的实际应用。设计：进水种类及水量：厨房排水46 m3/d杂排水38 m3/d厕所废水90 m3/d共计174 m3/d进水水质：BOD2141020mg/L，COD89323mg/L，SS106587mg/L，PH值6.38.2，色度4080倍系统形式：分置式，包括调整槽、排水槽、曝气池、污泥池、集水槽和膜单元处理水量：110 m3/d膜组件形式：平板膜膜材料：聚丙烯腈膜规格MWCO为20000dalton膜面积：40m2系统主要性能指标：污泥浓度600013000mg/L，容积负荷27kg BOD m3/d出水水质：BOD低于1mg/L，COD116mg/L，SS在1mg/L以下，PH值5.97.8，色度不高于1倍膜污染及膜清洗：定期化学清洗系统运行稳定性：膜透水量变化不大处理水用途：冲洗厕所工艺流程： 反渗透膜发展趋势最初反渗透是以脱盐为目开发，对膜要求也为分离无机盐和水，反渗透用途扩大，目前已达到用途对膜构造进行设计阶段。目前将传统中压膜改为低压膜或超低压膜动向非常活跃，其发展趋势概括如下：脱盐领域中，海水淡化由高压（57 MPa）向超高压（88.5 MPa）；咸水淡化将向脱盐（下水、江河水）、废水处理（工业废水、城市污水）和超纯水（电子工业用水、医疗用水）等三方面发展；对处理压强将由中压（34 MPa）向低压（12 MPa）超低压（1 MPa以下）；同时有用物质浓缩回收领域会有更大发展10。目前，海水淡化方面，利用复合膜成功达到了高脱盐率。咸水淡化方面，目前将传统中压膜改为低压膜或超低压膜，并保持脱盐率不变（或提高），可以说是时代潮流。反渗透工程应用另一个发展方向是反渗透膜组器与超滤、微滤、纳滤、EDI等组器有机组合应用，充分发挥各种膜分离技术特性，形成一个完整系统工程，达到浓缩、分离、提纯目。鉴于RO技术最近进展，不久将来，该领域中可望有如下发展11：(1) 将开发去除小氯化物有机分子聚合物膜。(2) 将开发分离烃混合物无机RO膜。(3) 以动力膜为基础，将开发出无机和有机混合材料膜。(4) 采用更先进物理方法获悉膜结构及膜中液体结构。(5) 以控制聚合物体球