城镇污水生物处理工艺研究

城镇污水生物处理的工艺研究姓名：潘进成班级：生科3班学号：2015116110摘要：随着我国经济的发展，水质每况愈下，水资源污染日渐严重。我国从70年代以来就开展了保护水资源工作。但经济建设的发展，人口增加及城镇企业的发展，大幅度增大了用水量，同时伴随而来的污水排放量的增大，全国水环境总体上呈恶化趋势。目前，城镇普遍面临水资源污染、环境恶化的趋势，由于小城镇的经济水平相对落后，资金匮乏，投资力度也不足[1]。因此，研究开发试用我国小城镇污水处理的经济型处理技术和工艺势在必行。本论文主要对现有的污水生物处理工艺从其适应条件所能应对的情况及技术经济等方面对其进行介绍，如人工湿地工艺、活性污泥工艺、氧化沟法、BAF和SBR等等。同时介绍几种国外采用的污水生物处理工艺，以方便与结合我国城镇特点选择合适的污水生物处理工艺。关键词：污水；生物处理；人工湿地；活性污泥1前言目前，我国小城镇的排水机制多为合流制，且没有较完善的管道系统，排水系统普及率较低，大部分小城镇污水未经处理就直接排放，给水环境质量造成很大威胁。我国90%以上小城镇水体环境受到不同程度污染。小城镇污水治理是继大中城市污水治理后一个新的战略目标，由于乡镇企业经济实力弱，追求短期经济效益，对污染物基本不采取任何措施治理或者治理效益较差[2]。因此，小城镇建设要加强基础设施建设，提高其承载能力，建设与小城镇相符的污水处理机制。所以，研究开发适用于我国中小城镇污水处理的经济型处理技术与工艺迫在眉睫。2污水生物处理方法原理污水生物处理是指利用微生物的代谢作用去除污水中有机污染物的一种方法。其基本原理为在污水构筑物种，通过微生物酶的作用，将污水中的污染物分解。在好氧条件下污染物最终被分解成CO2、H2O和各种无机酸盐；在厌氧条件细污染物最终形成CH4、CO2、H2、SN2、H2和H2O以及有机酸和醇等。主要以分散的悬浮污泥如活性污泥、厌氧颗粒污泥和生物膜的形式存在。污水生物处理过程课归纳为四个连续进行的阶段，即絮凝作用、吸附作用、氧化作用和沉淀作用。3污水生物处理工艺3.1人工湿地工艺人工湿地是一个完整的生态系统，系统内部生物体和非生物体之间可以进行连续的能量和物质的交换。与一般农业生态系统不同，它是以污水处理为目标，包括资源再生和再利用的良性循环系统[3]。人工湿地根据其建造目的不同至少可分为四大类：①人工生态湿地，协助天然湿地用于生物多样性的保护。②人工抗洪湿地，用于控制洪水。③人工水产湿地，用于农业生产和水产养殖。④人工处理湿地，用于污水处理。大多数人工湿地用于污水处理。人工湿地从工程设计角度出发，按照系统布水方式的不同或谁在系统中流式不同一般分为地表流人工湿地、潜流人工湿地和垂直流人工湿地[4]。不同类型人工湿地对特征污染物的去除效果不同，具有各自优缺点。(1)地表流人工湿地这种类型的人工湿地与自然湿地相似，污水中绝大部分无机污染物的去除是靠生长在植物水下部分的茎、杆上的生物膜完成。因而这种系统难以充分利用生长填料表面的生物膜和生长丰富的植物根系对污染物的降解作用，处理能力低下。但这类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点。(2)潜流人工湿地该类型湿地系统中，污水在湿地床的内部流动，因而一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留的作用，另一方面则由于水流在地表以下流动，故具有保温性好、处理效果受气候影响小等特点。是目前研究应用比较多的处理系统。但投资要比地表流系统高。(3)垂直流人工湿地污水从湿地表面纵向流向填料床底部，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入系统。垂直流的硝化能力高于水平潜流湿地，可用于处理氨氮量高的污水。缺点是对有机物去除能力差、控制复杂。3.2活性污泥法活性污泥法其原理是利用好氧微生物的新陈代谢作用，使污水中有机污染物被降解并被转化为无害物质，使污水得以净化。随着技术水平不断发展进步，从活性污泥法上逐渐发展起多种新污水处理工艺，如A2/O法、SBR法、MSBR法、UNITANK法、一体化氧化沟法及DAT—IAT法等，它们均具有降解BOD5和脱氮除磷的同步作用。活性污泥法的主要设施是生化反应器或曝气池。在曝气池中，有机污染物与活性污泥形成“混合液”，并人工曝气数小时。其间池中微生物(主要为细菌)利用胞内酶进水或胞外酶使污水中的有机物被水中溶解氧氧化成较小分子，获得能量，并进行细胞合成。然后混合液进入二沉池，实现污泥与水的固液分离，一部分污泥回流到曝气池，另外一部分污泥连续或间歇式废弃，以维持曝气池内微生物浓度在一定范围内[5]。活性污泥系统的主要运行方式包括传统活性污泥法、完全混合性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附—再生活性污泥法、延时曝气活性污泥法、高负荷活性污泥法以及纯氧曝气活性污泥法等。盐浓度变化对生物系统和污泥活性也会产生影响，几句的盐浓度增加导致BOD去除率的降低[6]。3.3AB法AB工艺是两段活性污泥工艺，分为A段和B段，A段位吸附段,B段位生物氧化段，AB工艺的主要处理建筑物有A段曝气池、中间沉淀池、B段曝气池和二沉池等，通常不设初沉池，以A段为一级处理系统。AB工艺的优点（1）去除污染物效果好经过时间证明，AB工艺在一般情况下，BOD的去除率达到90～95%，COD的去除率达到80～90%。（2）运行稳定性好AB工艺出水水质波动小，具有很强的耐冲击负荷能力，且AB工艺的污泥具有良好的沉降性能，一般A段的污泥指数小于60mL/g,B段的污泥指数小于100mL/g。生物膜法所需要的设备简单，能源消耗低，成本和维护费用低，而处理污水的效率高，它是今后发展的一个方向。4.3美国的高效藻类塘系统美国加州大学伯克利分校的Oswald提出并发展的高效藻类塘是对传统稳定塘的改进，其充分利用菌藻共生关系，对污染物进行处理［12］。正因其最大限度地利用了藻类产生的氧气，塘内的一级降解动力学常数值比较大，故称之为高效藻类塘。高效藻类塘较传统的稳定塘停留时间短，占地面积少；建设容易，维护简便，基建投资少，运行费用低；BOD5、NH4+-N、病原体等去除效率高；若高效藻类塘后接的是高等水生生物塘，则其中的水生生物不但可以除藻，降低出水的SS，而且能进一步去除水中的氮磷，同时收割的高等水生植物可以作为优良的饲料和肥料。缺点：它受环境因素影响明显，温度影响生物的组成，营养物的需求，新陈代谢的特点和反应速率；pH影响生物的适应能力，离子输送和新陈代谢的速率。4.4荷兰的一体化氧化沟最早的一体化氧化沟是Pasveee教授1954年在荷兰Voorfshoten研制成功，是一种集曝气、沉淀、泥水分离、污泥回流等功能于一体的技术，适合中小型污水处理厂的应用。该工艺具有流程短，构筑物和设备少，不设初沉池、调节池和单独的二沉池，污泥自动回流，投资少，能耗低，占地少，管理简便；处理效果稳定可靠，BOD5和SS去除率在90～95%或更高，COD去除率在85%以上，且硝化、脱氮作用明显；产生的剩余污泥量少，不需硝化，污泥性质稳定，易脱水，不带来二次污染；固液分离效果比一般二沉池高，整个系统能在较大的流量浓度范围内稳定运行；污泥回流及时，减少了污泥膨胀。缺点是难以形成功能相对独立的厌氧、缺氧和好氧区域，对除磷脱氮要求较高的场合稳定性较差；固液分离器内斜板(或类似组件)强化了分离效果，但由于污水污泥具有粘稠性，且易形成生物粘膜，斜管或斜板有堵塞和淤积的可能，会增加维护工作量;由于污水流量和本质的变化，氧化沟内的流速和出流量总是变化的，污泥层难以稳定，有可能出现浮泥，增加出水的SS。4.5“LIVINGMACHINE”生态处理系统近年来，在美国、加拿大、英国、澳大利亚等国家出现了一种叫“LIVINGMACHINE”的生态系统，适用于工业和生活污水的处理。其技术基础是活化技术，活化技术是采用多种生物形式在人工装置中，建立新的物种联系，从而进行某种净化处理。加拿大多伦多市BODYSHOP工厂内就建有这样的一个处理系统。它的设计和施工的原则均是利用自然生态系统将污水净化，是一个较为完善的生态系统。在这个系统中，污水首先进入封闭在地下的无氧箱，一段时间后进入有氧箱，空气由底孔吹入，在此氨氮在细菌的作用下分解为硝化物，其后流入生物综合池。在池内，其中的藻类、单细胞有机体、鱼类、水生及沼泽植物等一系列丰富的生物混合体将对水中的营养物继续分解，随后污水流经地下湿地，通过植物根系作用及沙石的过滤，硝化物在此转变为氮气，污水被初步净化。这种污水处理的生态系统有美观、耐用、体积小、费用低的特点。5小结（1）当小城镇具有天然的湿地或者天然废塘、荒地、洼地时，应优先选用相应人工湿地法或稳定塘法，节约建造成本，减少耕地的使用；缺水地区的小城镇可采用稳定塘法；位于风景游览区、湖泊和港湾等地区的小城镇，可采用SBR法，保证出水水质稳定可靠，防止水体营养化。（2）当小城镇已经拥有污水处理厂，但需要进行扩建和改造时，可以考虑A2/O法SBR法，这2种方法都可以在原有污水处理厂的基础上改造建设。（3）不具备上述条件的小城镇，可根据本地的经济、技术、气候等条件，选择合适的污水处理工艺，建议优先选择氧化沟法和SBR法。参考文献[1]郑洁敏，牛天新、宋亮．污水生态处理技术概述[J].杭州农业科技,2008,02:23-29.[2]田文龙，刘瑶环．我国污水处理事业现状和发展趋势[J]．中国科技信息,2006,03（A）:110-111.[3]夏汉平等．人工湿地处理污水机理与效率．生态学杂志,2002,21(4):51-59.[4]丁疆华，舒强．人工湿地在处理污水中的应用[J]．农业环境保护,2000,19(15):320～321.[5]朱明权．循环式活性污泥法（CAST）的应用及其发展．中国给水排水,1996,12（6）：4-11.[6]何健,陈利伟,李顺鹏.高盐难降解工业废水生化处理研究[J].中国沼气,2000,18(2):12-16.[7]李伟民，邓荣森、王涛．一体化氧化沟在城市污水处理中的工程应用[J]．重庆建筑大学学报,2001,04:104～109.[8]王凯军，