第一章 革新---水污染治理的永恒主题

Sino DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment 第一章革新 水污染治理的永恒主题 污水水量 成分和性质发生了变化19世纪初期 以居民生活污水为主 19世纪中期以来 燃煤工业革命的开始 内燃机的发展和以石油为原料的化学工业的发展 农业面源污染跨国度 遍布整个流域的流域性水污染问题突出 1 1水污染治理面临的挑战 Sino DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment 1 2 1水污染治理工程技术变化及发展趋势污水处理技术伴随着社会的需求在不断发展 改善和进步 从最初简单的沉淀工艺和最原始的生物滤池 滴滤池 发展到活性污泥法和生物膜法 在现代的处理工艺中 又将这些工艺进行了不断的改进 革新和创新 形成了现代污水处理新工艺的基本单元 即包括物理 化学和生物反应的方法去除污染物的工艺单元 通常采用这些工艺的组合 以实现强化一级处理 强化二级处理 去除营养物 和深度处理 包括能够生产直接饮用水的以高级氧化与膜分离技术为主体工艺的污水高级回收处理工艺 1 2水污染控制工程的发展趋势 水污染控制工程是环境工程的一个分支 该工程的主要目的是采用科学和工程技术的方法 解决与污水处理及回用相关的问题 并最总终以与环境 生态 社会和经济相适应的方式保护水环境 水资源和公共健康 维持社会和经济的可持续发展 Sino DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment 近20年来 由于保护水体和水资源的需要 在生物脱氮除磷方面获得了长足的发展 研究开发和推广应用了多种新的生物除磷和脱氮工艺 如A O A A O Johnnesburg UCT 改进的UCT Bardenpho 改进的Bardenpho Biodenipho SBR等工艺 为了减少生物脱氮的能耗和有机碳源的耗用量 研究开发了以短程硝化 反硝化为主的最新一代的生物脱氮工艺 如SHARON OLAND ANAMMOX等工艺 与化学处理方式相比 生物脱氮除磷具有使用化学药剂少甚至不用化学药剂 产生的剩余污泥量少 能耗低的优点 生物去除氮 磷工艺在污水处理工艺中的重要性 使它成为现代生物处理工艺理论研究 应用和设计中不可分割的和最令人感兴趣的研究领域之一 Sino DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment 为了进一步去除水中的悬浮物 还增加了过滤系统 过滤极大地提高了消毒系统的效能 尤其是采用紫外消毒工艺的系统 许多污水回用系统 除了用于农业灌溉 大多数都采用了过滤 为了提高回收水的质量 膜分离技术以及微滤或超滤膜与活性污泥法相结合的膜生物反应器已经广泛地应用于各种不同用途回用水的处理工艺中 近年来随着计算机的普及和应用 计算机也被广泛用于污水处理的各个方面 自动控制技术在污水处理中的应用 Sino DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment 随着被处理的污水水质的不断变化 考虑公众的健康和环境问题 工业污染物问题以及日趋严格的新标准和条例 使得污水处理与管理正在不断革新与发展 此外 还不得不考虑的问题有 基础设施的老化 工艺分析 控制的新方法 处理厂运行的可靠性 污水氯化消毒对受纳水体 饮用水水源和水生态系统的影响 河流制在暴雨期间雨 污混合水溢流问题 非点源污染对水域的影响与控制 臭气的控制以及原有的污水处理厂的改造 Sino DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment 随着集中污水处理解决了人们关心的水环境污染问题 集中污水处理成为一种城市污水处理的主要方式 各个城市纷纷效仿 出现了集中污水处理技术大发展的时代 污水处理厂的规模也越来越大 在进行大规模污水集中处理时 必然进行相应的管网建设 将大面积服务区范围内的污水进行收集 需要庞大的管网系统和中途提升泵站 投资巨大 运行费用昂贵 1 2 2水污染控制的方法 Sino DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment 当水资源短缺到成为全球面临的严重问题时 污水经过适当的处理进行回用和水的循环 已经成为全世界的共识 在现有污水集中处理基础上的污水的回收与再用 需要将处理后的回收水 经过类似于给水管网一样的城市回收配水系统 经过多次的管网系统和多次的中途提升泵站再配送到用户 这就浪费了大量的基建费用和运行维护费用 在全球可持续发展战略的影响下 人们开始重新思考水处理专家们一直倡导的污水集中处理的概念和哲理 回首20世纪污水处理的历程 发现在水资源短缺的今天 当我们考虑污水回用时 污水集中处理的方法显然是有局限性的 Sino DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment 时代的进步 社会的发展和环境的变迁都是认识领域发展的原动力 于是出现了新的哲理思维 即目前全世界许多水处理科学家正在积极倡导的污水分散处理的思想 就地处理就地回用 实现水平衡和水循环 尤其在居住区范围内的生活小区污水就地收集 处理和回收再用 比集中处理更为经济和可行 当水污染控制的理念出现变革时 随之而来的必然是基础设施设计概念的变革 它改变了目前以安全排放为目的的处理概念 代之以回收再用为目的的污水处理概念 形成按用途分类使用 分用途提供不同标准的水质 以满足低质低用 高质高用 Sino DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment 为了满足和实现给水和污水分散处理的新概念 在污水和给水的处理技术上必然要适应这种发展的新趋势 在20世纪就已经进行了多种形式的技术研究与应用 其中最有代表性的就是普通的物理分离技术 包括砂滤系统 与生物膜结合构成曝气生物滤池 其代表性的工程实例为英国伦敦世纪圆顶内部采用的用于回收灰水的曝气生物滤池 除了简单的物理截留进行回水的处理之外 还有各种不同类型的膜生物反应器 截至到2000年全日本大约有几百座灰水的处理系统 其中25 采用了膜生物反应器 1 2 3污水处理新技术 Sino DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment 在应用生物工艺对污水进行分散处理时 其最大的障碍是当污水处理规模过小时 它们对于毒性冲击负荷非常敏感 如漂白剂和浴室清洁剂等灭菌剂 一旦进入生物反应系统 将影响反应的进程 1 2 3分散处理的障碍 Sino DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment 从简单的污水处理技术发展至今 已有100余年的历史 在这一历程中 通过技术的创新与进步 从简单的物理沉淀到农田灌溉发展到目前日趋完善的多种技术用于污水处理的局面 既有以物理分离为核心的先进的膜分离技术 又有以生物化学为主的最新一代生物处理工艺 他们在高效取出有机物的同时 又能高效取出营养物 提高了出水水质 有效地保护了水资源和水环境 还有高级氧化技术 利用强化化学氧化过程 将一些难降解的有机污染物进行分解 消除其毒性 1 3革新 水污染控制的永恒主题 Sino DutchDemonst