(重要)城市污水处理技术现状和发展趋势-学习

城市污水处理技术现状和发展趋势 城市污水处理技术现状和发展趋势 一 我国面临的重大水污染问题 1 水污染与水资源紧缺矛盾更趋尖锐a 水资源和用水浪费 b 水污染严重 水资源缺乏和水污染问题 制约社会经济的可持续发展是一个基本的现实 也是考虑我国水环境问题的出发点 2 我国流域性水环境问题具有复杂性a 北方地区 水资源短缺和合理利用 水污染控制和污水的回用 季节性河流的达标 特别是功能区达标 等问题 b 南方地区 生态破坏引起的水患问题以及水体富营养化 成为突出的环境问题 一 我国面临的重大水污染问题3 近海海域污染日益严重 4 饮用水源普遍受到污染 受污染水体的复育任务十分艰巨地表和地下水源的污染使今后相当长时期内对微污染水的净化和恢复将是一个重要研究课题 5 量大面广的城市污水污染问题 缺乏适合国情高效 低耗的技术城市污水二级处理率不足10 适宜的技术与资金支持 城市污水处理技术现状和发展趋势 城市污水处理技术现状和发展趋势 一 我国面临的重大水污染问题6 对一些重点污染行业水污染的控制缺乏有效的手段 对造纸 染料 糖蜜 农药和焦化废水等难降解工业废水的治理有相当大的难度 要实现达标排放十分困难 7 农村城市化进程将使小流域普遍受到污染 是目前和今后面临的新问题2010年 全国设市城市达到1200个 建制镇达到2 5 3万个 依此计算 村镇年废水量可能达到270亿吨 城市污水处理技术现状和发展趋势 一 我国面临的重大水污染问题8 水环境的有机污染在相当长的一个时期内仍然是水污染的重点 有机污染 包括造纸 食品 皮革 酿造 化工和大量未处理的城市污水 治理难度大 所需投资高 9 城市和工业废水污泥及畜禽粪便污染是面临的新问题污泥与河流污泥沉积物畜禽规模养殖污染负荷很大 城市污水处理技术现状和发展趋势 a 在世界范围内 环境贸易将进入世界十大贸易领域之列b 扩大水处理产业的内涵 积极发展我国的环保产业市场c 环境咨询产业 工程和设备产业 金融和服务管理产业 一 我国面临的重大水污染问题10 环保产业处于初级发展阶段 促进环保产业发展是水污染控制实施的关键 城市污水处理技术现状和发展趋势 二 国内城市污水处理工艺的研究 1 我国城市污水处理技术从 七五 国家攻关开始逐步进行研究 2 七五 攻关项目在氧化塘 土地处理和复合生态系统等自然处理技术方面的研究较多 建立了一些氧化塘 土地处理城市污水示范工程 3 八五 对高负荷活性污泥 高负荷生物膜 一体化氧化沟技术进行了深入研究 研究成果已被应用于大批污水处理厂 4 九五 期间工艺技术研究重点为中小城镇简易高效污水处理实用的成套技术 解决人工处理能耗高 自然处理占地大等问题 城市污水处理技术现状和发展趋势 二 国内城市污水处理工艺的研究5 国内可提供下列技术的工艺参数 传统活性污泥法 延时曝气法 吸附再生法 各种新型活性污泥工艺 如 SBR AB法和氧化沟技术等等 脱氮除磷工艺 A O法和A2 O技术 酸化 水解 好氧技术 多种类型的稳定塘技术 土地处理技术等等 城市污水处理技术现状和发展趋势 三 我国城市污水处理的问题和发展1 我国城市污水处理资金渠道匮乏 投资力度不足 导致目前发达国家大批水处理环保企业采取贷款方式 大举进军我国水处理环保市场 但1998年以来 国家加大了基础设施的投入 城市基础设施成为其中重要的一部分 目前发行了近的3000亿国债中将有相当一部分用于城市基础设施建设 2 1988年以来 给水排水利用外资建设项目共约200个 总金额达78亿美元 我国城市污水处理约90 来自于国际各种贷款 基本被国际各大公司所占领 城市污水处理技术现状和发展趋势 4 1998年以来 国家加大了基础设施的投入 城市基础设施成为其中重要的一部分 目前发行的1000亿国债中将有300亿用于城市基础设施建设 在地方上报建设部的给水排水建设项目中 供水项目322个 污水项目208个 总投资将达1100亿元 1999年国家增发650亿国债主要用于1998年的在建项目和一些新建项目 三 我国城市污水处理的问题和发展3 技术研究以单项优势为主 缺乏足够的系统性 完整性 也缺乏综合性的比较研究和技术经济评价体系 城市污水处理技术现状和发展趋势 三 我国城市污水处理的问题和发展5 我国水污染控制的三个主要阶段 a 对工业污染行业水污染的控制阶段b 对量大面广城市污水污染控制阶段c 面源污染控制阶段 城市污水处理技术现状和发展趋势 四 城市污水排放量分析与预测1 污水量 2 预测预计新世纪的头20年内我国经济增长将保持在6 9 的高 中速率稳定发展 污水量增加考虑上述因素按5 的速率考虑 到2010年增加污水量300亿m3 自1985年以来 我国废水年排放总量一直的维持在350 400亿m3 a 1997年废水排放量达到最高值416亿m3 其中工业废水排放量227亿t 市政污水排放量189亿t 根据建设部估计2000年废水排放量为480亿m3 城市污水处理技术现状和发展趋势 四 城市污水排放量分析与预测3 2010年 全国设市城市达到1200个左右 建制镇达到2 5 3万个 依此计算村镇年废水量可能达到270亿m3 4 综上所述 考虑现状污水量 污水增量和建制镇污水量 到2010年城市污水排放总量为1050亿m3 5 根据 国民经济和社会发展九五计划和2010年远景目标纲要 的要求 到2010年城市污水处理率要达到50 城市污水污水量和投资预测见表1 城市污水处理技术现状和发展趋势 表4 1污水量预测和2010年达到50 处理量投资预测 四 城市污水排放量分析与预测 城市污水处理技术现状和发展趋势 1 传统活性污泥工艺 3 氧化沟 五 城市污水处理技术 2 SBR反应器 4 曝气生物滤池 5 水解 好氧生物处理工艺 6 化学强化一级处理 城市污水处理技术现状和发展趋势 一 活性污泥生物处理工艺 城市污水处理技术现状和发展趋势 二 SBR工艺类型和发展 图5 2去除碳源的典型的SBR运行程序 1 经典SBR反应器 城市污水处理技术现状和发展趋势 2 SBR反应器 城市污水处理技术现状和发展趋势 3 经典SBR反应器的优点通过对以上SBR工艺特点和不同研究者的研究结果进行汇总 不考虑一些由于SBR反应器本身优点导致的直接结果 如 投资低和运行费用低等 SBR反应器的众多优点可以归纳成如下几类 1 沉淀效果好 2 可以防止污泥膨胀 3 反应效率高 特别对难降解有机物降解性能好 4 可以除磷脱氮等等 5 工艺简单 如可省去二沉池 不需污泥回流等 城市污水处理技术现状和发展趋势 4 SBR反应器的理论分析1 流态理论 2 理想沉淀理论 3 推流反应器理论 4 选择性准则 5 微生物环境的多样性 6 提供了时空上的可操作性 以上的特点 从另一方面分类可以分为 a SBR反应器的流态特点 如上面的1 2 3 和4 b 生态特点 5 c 结构特点 6 城市污水处理技术现状和发展趋势 表5 2SBR的优点汇总 5 SBR反应器的优缺点分析 城市污水处理技术现状和发展趋势 表5 1不同学者对SBR的不同看法 城市污水处理技术现状和发展趋势 同时 经典的SBR反应器也操作一定的问题 比如1 对于单一SBR反应器的应用需要较大的调节池 2 对于多个SBR反应器进水和排水的阀门自动切换频繁 3 无法解决大型污水处理项目连续进水 连续出水的处理要求 4 设备的闲置率较高5 污水提升水头损失较大 正是以上这一系列问题的存在导致了对于SBR反应器的不断改进和开发 城市污水处理技术现状和发展趋势 6 SBR工艺应用和认识上的误区1 初沉池的设置和污泥稳定性问题2 正确认识SBR反应器的优缺点SBR工艺把沉淀与反应集中在同一个反应池进行 虽然是SBR反应器的优点 但是在一定条件下这也可能成为SBR工艺的缺点 比如ICEAS系统 城市污水处理技术现状和发展趋势 图5 1周期数对于SBR反应器池容的影响 假设HRT 24h 沉淀和滗水时间为2 0h 城市污水处理技术现状和发展趋势 二 SBR工艺类型和发展1 经典SBR反应器 2 ICEAS工艺 城市污水处理技术现状和发展趋势 3 ICEAS工艺与经典SBR工艺的对比a 沉淀特性不同 b 由于连续进水损失理想推流性能和污泥膨胀的控制功能 c 连续进水便于较大型污水处理厂 d 由于池长过长水平流速会过大 这也使得ICEAS工艺的单池无法进一步扩大 e ICEAS工艺的运行周期比较短 城市污水处理技术现状和发展趋势 4 CASS工艺CASS工艺是Goronszy教授在ICEAS的基础上开发出来的 1 生物选择器 2 缺氧区 3 好氧区 4 回流污泥和剩余污泥 5 滗水器图5 4循环式活性污泥法工艺 CASS 的组成 城市污水处理技术现状和发展趋势 3 CASS工艺与ICEAS工艺的对比1 增加了污泥回流 2 加大了预反应区的体积 3 增加了兼氧区 通过以上三个措施 CASS反应器强化了以下的功能 1 加速对溶解性底物的去除和对难降解有机物的水解作用 2 加大兼氧区强化污泥中磷在厌氧条件下得到有效的释放 3 此外 选择器和兼氧区中还可发生比较显著的反硝化作用 4 采用多池串联运行 使废水在反应器的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态 保证了处理效果 5 改善污泥的沉降性能 防止污泥膨胀问题的发生 城市污水处理技术现状和发展趋势 4 UNITANK系统UNITANK系统是90年代初 比利时SEGHERS公司提出一种SBR的变型工艺 图5 5UNITANK工艺图 城市污水处理技术现状和发展趋势 2 UNITANK系统的原理和特点1 标准的UNITANK系统是由三个正方形池所组成 三个池子之间构成了一个级串的形式 弥补了单个反应器完全混合的缺点 2 UNITANK系统在恒定水位下连续运行 出水采用固定堰而不是滗水器 3 从整个系统来看 它已经不属于SBR了 与交替运转的三沟氧化沟非常相似 更接近于传统的活性污泥法 这是UNITANK工艺最为显著的一个特点 城市污水处理技术现状和发展趋势 3 UNITANK系统的缺点与三沟氧化沟的情况相类似 UNITANK工艺中三池的作用也是不均等的 存在中间池子污泥浓度高的情况 表5 395 96年实际运行情况参数 城市污水处理技术现状和发展趋势 5 UNITANK工艺的改进UNITANK发明人在离开SEGHERS公司之后 提出新的变型工艺 LUCAS工艺 图5 6采用四个正方形反应器和四个圆形反应的LUCAS工艺 城市污水处理技术现状和发展趋势 三 各种不同类型SBR的设计方法1 进水浓度和设计负荷的影响2 周期的影响3 进水方式的影响4 不同类型SBR反应器的设计公式 不同类型SBR常用的运行方式和动力学公式 城市污水处理技术现状和发展趋势 二 氧化沟工艺1 氧化沟的定义 3 氧化沟结型式采用环形沟渠型式 混合液在氧化沟曝气器的推动下作水平流动 平均流速 0 3m s 4 氧化沟采用延时曝气 不需初沉池 且不采用污泥消化处理 1 氧化沟属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺 2 氧化沟一般采用转刷等表面曝气设备 5 氧化沟的污泥负荷在0 05 0 10kgBOD5 kgMLSS d之间 6 污泥负荷和污泥龄的选取 要考虑污水硝化和污泥稳定化两个因素 一般污泥龄为10 30d 城市污水处理技术现状和发展趋势 二 氧化沟工艺 2 氧化沟的特点虽然氧化沟属于活性污泥工艺的变形 但在其发展过程中也形成很多独有的优点和特点 1 氧化沟构造形式多样 2 氧化沟曝气设备的多样性 3 曝气强度可调节 4 对预处理 二沉池和污泥处理进行工艺简化 城市污水处理技术现状和发展趋势 二 氧化沟工艺 3 氧化沟的类型 1 传统转刷曝气氧化沟 2 三沟式氧化沟 3 卡鲁塞尔氧化沟 4 奥贝尔氧化沟 5 一体化氧化沟 6 微曝氧化沟等等 城市污水处理技术现状和发展趋势 4 氧化沟的命名 二 氧化沟工艺 1 根据采用的特殊曝气设备命名 例如将采用立式表曝机曝气的氧化沟 命名为表曝氧化沟 将采用射流曝气的氧化沟命名为射流曝气氧化沟等 2 根据氧化沟的运行方式和氧化沟的主要特点方式命名 例如将目前的双沟氧化沟和三沟式氧化沟命名为交替 工作 式氧化沟 将沉淀设备在氧化沟内的氧化沟命名为一体化氧化沟等 而不宜将采用立式表曝机的氧化沟统称为卡鲁塞尔氧化沟 城市污水处理技术现状和发展趋势 3 在引进项目上可以直接采用原名 如奥贝尔氧化沟 卡鲁塞尔氧化沟等等 在我们应用时虽然采用同样的工作原理 但是在其已有注册商标的情况下也不要采用同样的名称 4 对应用曝气转刷和曝气转盘的氧化沟没作命名 这是因为这类设备应用非常广泛 几乎可以应用于各种类型的氧化沟 城市污水处理技术现状和发展趋势 5 不同类型的氧化沟1 卡鲁塞尔氧化沟 图6 1采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟 英国ASHVale污水处理厂 城市污水处理技术现状和发展趋势 5 不同类型的氧化沟2 交替工作式氧化沟 图6 2OTV Gruger的三沟式氧化沟 Faabborg污水处理厂 城市污水处理技术现状和发展趋势 3 Orbal氧化沟型 6 3Orbal型氧化沟 城市污水处理技术现状和发展趋势 4 一体化氧化沟 图6 4Simon Hartley船型氧化沟 城市污水处理技术现状和发展趋势 5 其他类型的氧化沟射流曝气 JAC 系统 U 型化沟采用微孔曝气的逆流氧化沟等等 城市污水处理技术现状和发展趋势 6 氧化沟的装置1 采用的处理流程 城市污水处理技术现状和发展趋势 2 曝气装置转刷或转盘曝气器立式表面曝气器射流曝气器导管式曝气机混合曝气系统 城市污水处理技术现状和发展趋势 3 氧化沟曝气设备a 水平轴曝气转刷或转盘 图6 7曝气转刷设备 OTV Gruger产品 城市污水处理技术现状和发展趋势 3 氧化沟曝气设备b 水平轴曝气转盘 曝气转盘设备 美国USFilter产品 城市污水处理技术现状和发展趋势 c 立式低速表曝机 图6 8荷兰DHV公司表曝机 城市污水处理技术现状和发展趋势 4 进 出水装置 图6 9三沟式氧化沟可调式出水堰 城市污水处理技术现状和发展趋势 5 导流和混合装置 图6 10潜水搅拌机 图6 11水下推进器 城市污水处理技术现状和发展趋势 6 附属构筑物如 二沉池刮泥机污泥回流泵房等这一部分与传统活性污泥工艺相同 城市污水处理技术现状和发展趋势 7 全面认识氧化沟处理技术 1 要考虑污染物的去除目的 对于不同的污染物的去除 设计参数和方法是不同的 2 氧化沟最重要的特点之一是专用的曝气设备 对于曝气设备不仅仅要求掌握其充氧能力 更重要的是全面了解和掌握氧化沟的水力学特性尤为重要 3 有关曝气设备的水力学特性 大部分设计单位恰恰掌握不够 致使在设计中由于设备型号和参数不准 常常导致设计没有达到预期效果 城市污水处理技术现状和发展趋势 8 设计 研究和生产厂家应加强基础研究 1 氧化沟技术发展与高效曝气设备的发展是密切相关的 国内外的实践证明 往往新的曝气设备开发和应用 意味着一种新的氧化沟工艺的诞生 2 大多数氧化沟工艺与其拥有的专利和设备是密切相关 并且与各厂商的注册商标相联系 如卡鲁塞尔 CarrouselR 奥贝尔 Orbal 和三沟式氧化沟等等 都有各自的一些特色 城市污水处理技术现状和发展趋势 3 曝气生物滤池工艺1 曝气生物滤池工艺的优点 a 负荷高 出水水质好 容积负荷可在6 0kgBOD m3 d的负荷下 保持出水在20mg L 出水可以达到硝化 出水达到或接近生活杂用水水标准 b 占地面积少 曝气生物滤池的占地只是常规二级生化处理的1 5 1 10 c 耐冲击负荷 d 投资省 BAF系统总水力停留时间短 所需基建投资少 同时该工艺出水水质高 城市污水处理技术现状和发展趋势 2 曝气生物滤池工艺的原理1 生物活性高 污泥龄短 2 传质条件好 3 充氧效率高 4 有丝状菌存在 5 有较高的生物膜浓度 城市污水处理技术现状和发展趋势 3 曝气生物滤池的工艺组成 图7 1生物曝气滤池 BAF 的构造 曝气生物滤池主体可分为布水系统 布气系统 承托层 生物填料层 反冲洗等五个部分 城市污水处理技术现状和发展趋势 d 曝气生物滤床 城市污水处理技术现状和发展趋势 4 曝气生物滤池的运行方式a 曝气生物滤池的流向 a 采用滤头的下向流滤池 b 不采用滤头的下向流滤池 c 上向流的曝气生物滤池 图7 3升流式和下向流方式的曝气生物滤池工艺 城市污水处理技术现状和发展趋势 图7 4带回流的升流式曝气生物滤池工艺 b 曝气生物滤床的串联 城市污水处理技术现状和发展趋势 c 曝气生物滤床的串联运行 城市污水处理技术现状和发展趋势 d 曝气生物滤床的脱氮 升流式曝气生物滤池工艺 下向流方式的曝气生物滤池工艺 城市污水处理技术现状和发展趋势 e 曝气和回流的布置形式 城市污水处理技术现状和发展趋势 5 Biostyr工艺的结构法国OTV公司开发Biostyr的生物曝气滤池的新型好氧生物处理设备 1 配水廊道 2 滤池进水和排泥 3 反冲洗循环闸门 4 填料 5 反冲洗气管 6 工艺空气管 7 好氧区 8 缺氧区 9 挡板 10 出水滤头 11 处理后水的储存和排出 12 回流泵 13 进水管 城市污水处理技术现状和发展趋势 图7 9山东诸城兴贸玉米制品有限公司成武公司淀粉曝气生物滤池平面图 6 曝气生物滤池的应用 城市污水处理技术现状和发展趋势 图7 2济南将军卷烟厂的废水处理工艺流程图 城市污水处理技术现状和发展趋势 5 水解 好氧生物处理工艺1 水解池工作机理 水解池为改进的UASB反应器 在与初沉池相当的停留时间内 集生物降解 物理沉降和吸附为一体 污水中的颗粒和胶体污染物在水解池得到截留和吸附 并在产酸细菌等微生物作用下得到分解和降解 使得大分子的物质变成小分子物质 固体物质变成了溶解性物质 城市污水处理技术现状和发展趋势 2 水解池作用a 水解池的去除率高于初沉池 BOD5为30 COD为40 50 SS大于80 b 水解池能提高污水的可生化性 降低后续的好氧工艺的能耗与反应时间 c 水解池能实现污水污泥一元化处理 3 水解 好氧工艺特点 a 系统抗冲击负荷能力大大加强 b 系统污泥比传统好氧系统减少30 c 工艺投资少 运行费用低 能耗省的污水处理新工艺d 水解工艺可以与其它各种好氧工艺有机地结合 城市污水处理技术现状和发展趋势 4 水解 好氧工艺的生产性应用 9 4密云污水厂 城市污水处理技术现状和发展趋势 城市污水处理技术现状和发展趋势 密云污水厂好氧池 城市污水处理技术现状和发展趋势 阿克苏污水厂水解池 城市污水处理技术现状和发展趋势 阿克苏污水厂改进SBR 城市污水处理技术现状和发展趋势 城市污水处理技术现状和发展趋势 吉林省梨树县污水处理公司 城市污水处理技术现状和发展趋势 城市污水处理技术现状和发展趋势 城市污水处理技术现状和发展趋势 城市污水处理技术现状和发展趋势 6 化学强化一级处理1 化学强化一级处理的特点分析a 去除率高b 投资效益好c 除磷效果好d 运行费用问题e 化学污泥的处理和处置 城市污水处理技术现状和发展趋势 2 一级强化处理工艺的种类一级强化处理的主要技术有吸附生物降解法 AB法 的A段技术 厌氧 水解 技术和高负荷活性污泥法技术等 也可采用物化法强化一级处理 一级强化生物处理技术的BOD5负荷高 池容小 投资省 能去除50 左右的BOD5 a AB法A段工艺b 厌氧 水解 工艺c 化学强化一级处理技术d 污水过滤技术 城市污水处理技术现状和发展趋势 3 一级强化与二级处理工艺的经济技术对比水量为Q 10万m3 d 对各种一级强化处理工艺进行分析 表8 1不同一级强化处理工艺的去除率 城市污水处理技术现状和发展趋势 表8 2采用一级强化处理工艺参数和主要构筑物计算 概算根据示范工程设计的范围和内容进行编制 设备价格参考有关厂家现行报价 并采用 给排水预算与经济评价手册 1993年版 城市污水处理技术现状和发展趋势 注 按远期二级处理考虑 包括污泥消化处理 运行费不包括沼气收入 按2万元 亩计算 碱铝按60mg L的投加量 干粉产品价格为2000元 t 表8 3建设费用 运行费用概算 城市污水处理技术现状和发展趋势 1 污水处理投资上的排序为 物化强化处理 A段工艺 水解工艺 2 从成本分析来看 各种强化一级处理的投资效益是十分明显的 A B工艺A段处理工艺 水解工艺和物化强化工艺的去除每吨COD的万元投资仅有传统二级处理的50 3 强化一级处理对于我国这样资金缺乏 污染严重的发展中国家来讲 有及其重大意义 城市污水处理技术现状和发展趋势 六 我国城市污水处理的发展1 总体评价1 目前 城市污水处理普遍采用技术是水污染控制行之有效的技术 3 是60 80年代成熟技术 但并不一定是先进的 特别并不一定适合我国的国情 4 氧化沟 SBR等延时曝气 对我国是否适合是值得推敲的问题 a 低负荷的曝气池的池容和设备是中 高负荷活性污泥工艺的几倍 b 延时曝气对污泥是采用好氧稳定的方法 能耗高 c 能耗增加带来直接运行费的增加 同时还要增加间接投资 5 从可持续发展角度讲 延时曝气的氧化沟 SBR不适合中国国情 城市污水处理技术现状和发展趋势 六 我国城市污水处理的发展2 城市污水污泥处理问题1 污泥处理和处置技术刚刚起步 污泥产量将大幅度的增加 2 污泥厌氧消化的投资高 费用高 技术较复杂 3 高效 高负荷 低耗污水处理工艺关键是解决污泥处理技术城市污水工艺的进步在很大程度上取决于污泥处理和利用技术的进步 4 从污泥最终处置的出路来看 污泥农用从我国具体情况来说是最为可行和现实的处置方案 城市污水处理技术现状和发展趋势 六 我国城市污水处理的发展3 大力发展先进的水处理工艺技术1 先进工艺的标准应适合国情的高效 低耗和低成本的污水处理技术a 吨水投资低 吨水造价应该控制在800元 b 运行费用低 吨水运行费应该控制在0 3元以下 c 采用总承包和实施运营的机制 2 现有的物化 生化工艺 一级强化化学处理技术 水解 好氧工艺 曝气生物滤池 高 中负荷的好氧工艺和厌氧 好氧处理技术等工艺都是有希望的新工艺 但需进一步完善 城市污水处理技术现状和发展趋势 六 我国城市污水处理的发展4 大力推进水处理技术和设备的产业化 5 大力鼓励水处理设施运营产业化 城市污水处理技术现状和发展趋势 6 城市污水处理建设重点1 超大型城市污水处理厂建设 污水量 20万m3 d 这一类的城市污水处理厂在全国总共不超过100个 但是占污水排放总量的30 50 这一类污水处理厂采用成熟的活性污泥工艺 相关设备发展重点是大型污水处理厂的单项技术设备 特别是二级处理相关设备 其中