【《污水生物处理技术的发展研究》9000字】

I污水生物处理技术的发展研究摘要根据污水的来源，可将污水划分成生活污水，生产污水和降水污水等，这些污水均具有组成差异。城市污水的主要成分是有机物，不过因为食物结构差异，并且生活污水中还混杂了一些排泄物，使得城市污水的处理变得非常困难。污水的类别有很多，污水中包含了多种有害物质。受污染地区包含了许多污染沉积物，雨水受工业废料以及工业废气的污染之后，变成了污水，经过一系列的恶性循环，使得受污染地区的污染越来越严重。本文首先介绍了我国污水处理技术的发展历程，探讨了生物技术在废水处理中的作用；从而找到我国生物水处理技术，在未来的发展方向，进一步改进我国的生物污水处理技术，从而促进生物技术创新到产业实现，通过开发生物再生项目扩大污水处理规模，利用生态治理的理念积极发展生物技术。关键词：污水处理；技术革新；生物技术目录30659摘要 I223目录 14967第1章引言 34796第2章我国污水处理技术发展历程 425693第3章生物技术在污水处理的研究现状 6228643.1生物技术在对城市污水处理的研究 6294163.2生物技术在低温环境下进行污水处理的研究 7232883.3生物膜法技术在污水处理中的应用 7270493.3.1动态内部响应技术 7308883.3.2EGSB-MBR重组技术 8111163.3.3DDE技术 82663.3.4曝气过滤方法 8201903.3.5主要优势 8286813.4活性污泥技术在污水处理中的应用 9185643.4.1处理有机废水 9141553.4.2处理重金属废水 10158063.4.3处理印染废水 1016318第4章污水处理生物技术发展驱动力分析 1142604.1污水量增加 1152334.2水资源危机 11296874.3生物污水处理技术迅速发展 1126957第5章我国污水处理生物技术发展建议 1339735.1市场多元化发展促进生物技术创新到产业实现 1311245.2通过开发生物再生项目扩大污水处理规模 13165505.3利用生态治污的理念积极发展生物技术 131778结论 158135参考文献 16第1章引言污水可以按其来源划分为生活、生产、区域水污和降水污染，这些污水的组成差别很大。城市污水的主要成分是有机物，不过因为食物结构差异，并且生活污水中还混杂了一些排泄物，使得城市污水的处理变得非常困难。本文首先介绍了城市污水的现状以及相关问题，接着对目前国内外有关污水处理厂污泥处置技术研究中存在的一些主要问题进行了分析，最后，对这些问题给出了解决措施，并作了说明与总结。通过对以上内容进行讨论，能够让大家对城市污水资源化利用程度有更深入的认识，继而对环境保护起到促进作用。污水的类别有很多，污水中包含了多种有害物质。受污染地区包含了许多污染沉积物，雨水受工业废料以及工业废气的污染之后，变成了污水，经过一系列的恶性循环，使得受污染地区的污染越来越严重[1]。按照有关部门提供的我国环境数据报告，中国的劣质V型水断层比为8.9%，地下水污染程度为42.5%和18.8%。并且由于城市进程的不断加速，国民用水比例以及污水生产比例也在逐年上升，而我国的污水处理能力要比美国等发达国家差许多。2015年我国城市污水量占全国总污水量的71.4%。虽然工业废水的排放量正以每年2%的速度减少，但需要处理的污水量依旧十分庞大。为了解决这一问题，美国政府制定了一套相关的政策，同时也提高了废水的处理水平。目前世界上的淡水数量在持续降低，但世界人民对淡水的需求也在不断上升，人们对于水资源的保护意识也在逐年增加，在城市污水以及废水越来越多以及市政供水越来越紧缺的情况之下，研究城市污水的处理对于我国的持续发展有着很强的积极意义，所以有必要加强对污水处理技术的研发力度，从而找到方法解决人们用水需求以及环境污染之间的矛盾[2]。第2章我国污水处理技术发展历程对于我国的污水处理需要以综合处理为基础。综合治理一定要以保护水资源、减少工业污染以及城市用水污染，以及对农业源污染进行防治，从而大幅度提高项目管理和预防能力，避免因为水资源污染而造成环境破坏。对比其他国家我国污水的成分更多，污水中除了有机物和各类添加剂，还有大量的悬浮物以及乳胶型有机化合物，并且还富含具有毒性的微生物，这些都为我国的污水治理增加了难度[3]。我国的污水处理技术的发展速度较慢:在1949年的时候，我国只有4个小型污水处理厂，并且污水的处理方法以自净为主。到1960年之后，我国开始尝试使用废水进行农田浇灌[4]。1970年之后，我国采取了对工业污染源进行分散处理的方法。国内早期的污水治理方式是物化，目前采用的是混凝法和高浓度氧化法。混凝法指的是将一定量的化学制剂加到污水里面，利用化学制剂的吸附作用，利用凝聚反应和沉降反应与污水中的胶状化合物进行反应，然后通过一系列反应把污水里面的化学物质变成中性物质，然后生成大颗粒物质，使得污水中的有害物质沉降。高级氧化技术主要是通过利用大量的羟基（OH）核污水中的化学物质进行氧化反应，在利用高温高压的条件，向污水中加入一些催化剂，而降低污水的毒性[5]。1980年之后，污水处理生物技术的发展速度加快。SBR技术通过对时间的分割有效的节省了空间占用，使得传统污水处理技术的问题得到了改善，进一步提高了我国的污水处理能力，还能提高生物化学反应的稳定性。和传统技术进行比较，现在用的最多的污水处理技术是活性污泥法，通过使用反应容器对污水进行净化。为了提高氧化沟的氧化能力，必须要控制排气并加强通风，利用旋转盘来改善通风条件，从而对污水进行合理控制。在污水处理厂建造的时候有必要做好厌氧区、耗氧区以及缺氧区的区分，以加强对污水处理效果。对于生活污水排放量较大的地区可以考虑采用厌氧工艺，而对于一些城市中存在一定数量的工业废水排放，则应该采取氧工艺。对于生活污水处理来说，除了要保证水质达到国家相关标准之外，还要根据当地实际情况选择合适的处理工艺。所以，生活污水治理的过程中，要重视设备和设施建设，还要重视日常的管理，使之能起到应有的效果。当前，污水污泥处理在我国城镇污水处理行业占据着首要位置，就是采用多种方法对水体进行污染物分离，然后进行净化处理，最终获得最终产品。1990年以后，我国工业发展迈入了崭新的台阶，我国出现了高分子膜处理技术。到了21世纪之后，SBR等技术被进一步改进，如MSBR（改良间歇顺序反应器）、Unitank系统等系统也得到了升级。SBR法也存在一些缺点，不仅有着更高的自动控制要求，并且需要专业人员进行管理，而上面提到的两种方法都是比较常用的污水处理方法，所以选择污水处理技术的时候，需要根据每个城市的污水排放情况进行选择，并且还需要考虑城市的结构特性，建造合适的污水处理厂。城市污水的处理是一个非常大的工程，并且因为水质变化加快，水中的固体物以及有机化合物的含量越来越高，对于那些水质污染严重的城市的周边城市，也会产生很多有毒的超标废水，并且这种情况很难进行管理，加大了城市污水处理的难度。并且我国大多数农村都不具备污水处理能力，同时，我国的废水治理技术也与世界先进水平相去甚远，所以我国从1980年之后就开始重视起了农村污水的排放与治理，为我国的大多数农村配备了相应的污水处理设备，但这些设备的使用频率并不高，并且存在很多的使用问题。发展到目前，随着我国大部分的农村地区都开始关注废水的治理，采用节能环保的环保工艺进行治理，从而大大改善了农村生活污水的治理。但是我国目前农村的污水处理还处于起步阶段，还不会熟练使用生物处理技术，如厌氧沼泽技术、人工湿地技术、土壤渗透系统、蚯蚓环境过滤、污水净化技术等[6]。所以说目前我国大部分地区的污水治理水平得到了很大的提高，但依旧有处理效率太低的情况，需要我国污水处理部门进一步改进。而我国污水处理技术的发展受限的具体原因是污水技术很难朝着商业化的方向进行发展，并且污水处理厂的运营和管理比较困难，并且由于技术的发展程度以及应用程度不够，导致我国的污水处理效果不尽人意，这些都进一步限制了我国污水处理技术的发展。第3章生物技术在污水处理的研究现状3.1生物技术在对城市污水处理的研究大多数情况下城市污水主要包含生活污水以及生产污水等，表面上看我国污水处理技术的发展受限是因为污水处理的难度较大，但实际原因是因为经济能力的提高，随着新技术的发展，工业废水的排放也随之增加，废水中的污染物浓度也随之增加，同时废水中含有大量不可降解的有机物，使得废水的治理更加困难。目前，在城市环境工程中，采用的最多的是生物技术。在实践中，可以对各种废水进行优化，以达到更好的效果。比如，对于不同区域的废水，采用的是活性污染法。另外，各种生物膜技术在生物处理上更加广泛、高效，并且具有较低的污泥排放、自适应能力、易于操作和管理等优点，对改善城市污水处理的经济效益具有重要意义。生物膜技术是目前环保领域中应用最广泛的一种技术。但是该技术也有其不足之处，比如具体实施难度大、耗时长等。但是，通过识别和隔离，可以在某种程度上促进有效的分工。这就要求有高素质的技术人员和高技术水平的支持。生物膜技术是一种很好的方法，它可以有效地将废水中的活性微生物分离出来，并将其效果降到最低。以生物技术为例，可以对生活废水中的磷进行有效的脱除，也就是要对其进行预处理；在厌氧水解法和厌氧条件下进行异质生长，使大分子有机物向小分子有机物转化，从而达到提高污水生物降解速率的目的。3.2生物技术在低温环境下进行污水处理的研究因为生物技术具备的一些特点，使得处理人员在使用该技术进行城市污水处理的时候，需要着重控制温度，并且还要注重外界环境，对于处理过程的影响，虽说当前对于低温、中温和高温并没有清晰的温度界定，但无法否认的是，微生物会对不同的温度条件作出不同的反应，所以在污水处理中通常将20℃以下认定成低温，而高温则是40~55℃之间，中温通常指的是在这两个温度之间的温度，而研究污水处理过程中微生物技术的影响，对于我国的污水处理能力的提升有一定的积极作用。我国土地面积十分庞大，而我国一些地区在某些季节是不适合使用微生物污水处理技术的，这主要是因为低温环境下微生物的新陈代谢能力会减弱，不过不同种类的微生物对于环境温度的抵抗力是不同的。当采用活性污泥工艺进行废水处理时，对污水有一定的净化作用，这是因为污泥中具有一种冷适应微生物，具备净化污水的能力。对此在一些低温地区进行污水处理的时候，护理人员可以选用冷适应微生物，进一步提高污水的净化效果。3.3生物膜法技术在污水处理中的应用生物膜法是通过微生物对废水进行净化和处理，同时采用滤料进行过滤，而微生物则是通过吸附在滤料的表面，从而形成一层微生物膜。在污水通过生物膜并进行过滤的时候，附着在生物膜表面的微生物就会对污水中的有机物进行降解，并且还会将有机污染物吸附到生物膜上，经过一段时间的反应后，转变成水和二氧化碳，从而达成处理污水的目标。在选用生物膜法处理污水的时候，微生物就能吸收空气中的氧，并且生物膜法在使用过程中还可以根据功能分成不同种类的方法，例如高负荷生物滤池、固体接触法、生物曝气滤池法等技术也开始应用到了工业污水处理过程中。3.3.1动态内部响应技术这种技术主要是利用活性内循环的反应来优化膜的工艺，以减少反应器的生产成本，使其成为由有机过滤产生的动态膜。试验结果显示，该类型的反应器需要在20分钟后进行清洁，使其能够充分利用过滤膜的作用，对废水中的COD、TN、TP等成分进行有效的过滤。另外，由于在反应器内加入了动力学内循环模式，可以增加其内部的流动，从而使得混合液的均匀性得到改善，从而达到比单独使用的生物反应器更好的净化效果。其中，氨气的脱除率大于98%，而在全氮条件下，动态生物膜的脱除率可达52%。3.3.2EGSB-MBR重组技术此项技术是将废水处理系统添加到厌氧反应器中，这些微粒可以在三代淤渣中膨胀，这样可以更好地将液体与反应器结合，更均匀地与微生物接触，加快生物化学反应，提高生物降解率。在实践中，将EGSB和膜生物处理技术相结合，既能充分利用二者的优点，又能弥补两者各自的缺点。同时，采用EGSB-MBR重组技术，也能弥补和强化其优劣，提高系统的稳定性和有效性。。3.3.3DDE技术目前，废水的处理工艺是：废水进入污水处理厂后，首先经过出水口，排出大量的垃圾和漂浮物；当废水正常时，排入泵房，除去漂浮的小块和废物；最后将砂粒从沉淀槽中分离出来。一般情况下，在对废水进行物理处理后，会对废水进行除氮除硫，使废水中的有机物降解，从而达到净化的目的。3.3.4曝气过滤方法这是一种很有意义的膜生物技术体系。目前，采用的是气溶胶过滤法和分离式反应器。而气浮则是利用气溶胶生物反应器与特定清洁剂在废水中发生化学反应，以实现中和沉淀，使废水中的杂质与水得到有效的分离。净化效果明显。同时利用爆气操作为生物吸附和生物絮凝能反映提供良好的反应条件，通过这两种反应，可有效地去除废水中的微粒和有机物，提高废水处理的效率。3.3.5主要优势在进行上述几种方法处理污水的时候，通常会导致污水处理过程处于高负荷的状态，从而减少污水在池中的停留时间，加快大规模污水的处理效率，并且还控制了能源的消耗，并且这几种方法都会减少污泥的产生，从而进一步降低了废水处理的投资，大大节省了废水处理的费用。生物膜法有着很强的污水冲击抵抗能力，并且操作过程比较简单，对于污水的净化能力，也能够满足我国污水处理的要求，并且在我国人口压力增大以及污水量逐年增加的情况之下，生物膜法相较于其他污水处理方法要更加实用以及经济，因此生物膜法的应用前景还是十分广阔的。3.4活性污泥技术在污水处理中的应用采用活性污泥技术对废水进行净化，达到了国家的排放标准，但是由于其对水质的影响，无法满足饮用水的水质要求。将活性污泥用于废水的处理分为两个阶段：①利用活性污泥对废水中的污染物进行吸附，再利用微生物的胞外酶将其分解为小分子有机物；②在一定的氧条件下，微生物可以将小分子的有机物吸附到水中，使其发生氧化和降解，从而使污泥中的微生物群不断增殖，从而达到改善水质的目的。活性污泥是一种通过人工曝气的方式来将活性污泥均匀分散悬浮到曝气池和反应器中。近几年来，人们在反应动力学、生物学、工艺变形等方面做了大量的工作，并在不同的工艺过程中进行了试验，提高了工艺的适应性和效率。目前，活性污泥法已广泛用于城市污水和工业废水，是对污水进行处理的主要技术。3.4.1处理有机废水活性污泥曝气对有机物的降解主要包括吸附和稳定两个阶段。在曝气前期，由于表面凝聚能力强的微生物与废水充分接触，其周缘的粘液层可以将有机物吸附到活性污泥上，此阶段为吸附期，约为30分钟，在此期间，废水中的有机物（以BOD计）会被清除大半，而BOD的脱除率为70%。微生物在活性污泥中吸收养分的研究一步是对有机物进行吸附，这是一种物理过程，为下一阶段的物质转化作好准备。在不断的曝气过程中，微生物通过氧的作用，使有机物发生氧化，分解为中间产物，有些中间产品与细胞相结合，而其它的中间产品则不断地被氧化并转化为无机化合物。该工艺使材料由稳定向稳定转变，也就是将聚合物有机化合物转化为简单、稳定、低分子的有机化合物。3.4.2处理重金属废水传统的废水治理技术主要有吸附、离子交换、氧化还原、化学沉淀、膜分离等物理和化学方法。在传统的工艺思想中，由于重金属废水中的有机物含量较低，所以用活性污泥法处理重金属废水时很难取得很好的效果，同时也会对微生物产生一定的毒性，从而影响其处理效果。由于对活性污泥工艺的改进，目前，已能将活性污泥技术用于重金属废水的治理。在处理重金属废水时，一般使用微生物、原生动物、悬浮物质、胶体物质等，形成具有良好的吸附分解性能。活性污泥法对重金属废水的处理机理较为复杂，采用活性污泥沉淀、吸附、选择性微生物在水中累积等方法对重金属进行脱除。采用活性污泥法对含铅废水进行处理，结果表明，采用Pb质量比为1:300的方法，对含铅浓度小于100mg/L的焊钳废水进行了脱铅率达99%以上。活性污泥对铜、锌、镍等重金属也有较好的脱除作用。3.4.3处理印染废水在纺织工业中，由于存在着大量的印染废水，产生了大量的废水，其中包括了纤维原料的夹带物、化学助剂、浆料、油剂、燃油等。印染废水pH值高，生化需氧量高，色度高，采用活性污泥工艺处理印染废水，不但可以去除大部分的有机物质，而且还可以调节pH值，去除色素，提高出水的品质，降低了生产成本。第4章污水处理生物技术发展驱动力分析4.1污水量增加随着工业的发展和城市人口的增加，城市产生的废水越来越多，废水的质量也越来越复杂。2000年、2005年、2010年和2015年城市污水年排放量分别为2.21x1010、2.81x1010、3.80x1010和5.35x1010m3。与2000年、2005年、2010年和2015年相比，年城市污水排放量分别增加了27.38%、79.33%和142.28%[7]。同时，由于城市污水水质的复杂性和污水系统的老化，老旧的城市污水系统越来越不能满足城市污水处理的需要。同时，由于城市污水水质的复杂性和排水系统的老化，原有的城市污水排水系统越来越不能满足城市污水排放的需要，这种情况正在推动城市污水系统的改革。4.2水资源危机我国当前所剩的淡水含量已经严重不足。全国600多个城市中，有400个城市不同程度缺水。其中，32个是100万以上人口的大城市，30个长期缺水；沿海开放城市14个，其中有九个城市严重缺水[8]。根据我国水资源公报，2016年水利部总用水量约为6.04x1011m3，我国国务院称《关于实施最严格的水资源管理制度的意见》，即2020年为6.7x1011m3。2016年地下水位为每年1.051011m3，接近我国浅层地下水限1.921011m3[9]。一场水危机迫在眉睫，影响着人们的生活水平，制约着我国的经济发展。随着水危机形式的加剧，城市排水系统的变化将成为普遍趋势。生物污水处理技术可以有效利用污水资源解决用水问题。4.3生物污水处理技术迅速发展在城市化和工业化进程中，环境问题日益突出。随着城市水污染技术和工艺的研究，水污染开始迅速增加。1914年，开发了侵蚀性污水处理技术。目前，我国污水处理厂通过污水生物处理技术在5天内实现了90%的生化需氧量（BOD5）去除率，总磷（TP）去除率从80%提高到95%。随着21世纪工业技术的发展，生物污水处理技术和高分子膜处理污水处理技术的创新可以满足GB5749-2006饮用水卫生标准[10]。水处理技术的发展为大部分城市污水循环利用提供了技术支持，促进了储存和循环利用，增加了水的生态利用，改善了该地区的环境缺水状况。第5章我国污水处理生物技术发展建议5.1市场多元化发展促进生物技术创新到产业实现随着我国城市建设的不断发展，我国的污水生物处理技术也在不断的发展，但要从技术上进行技术创新，走向产业化，仍有很大的差距。目前，污水处理行业更加关注公共投资和外资和民营企业的收益。随着污水处理，市场经济形势逐渐好转，对技术和废水处理能力的要求显著提高。工业化的发展使得废水的治理变得更加困难。污水厂必须提高标准以适应市场发展的需要，因此未来的污水净化企业通过市场多元化来充分整合和引导综合管理机制。做。城市污水处理、企业管理模式优化，平摊生物污水处理技术产业化成本，才能实现生物污水处理技术的产业落地，从而真正实现生物技术创新到产业落地。5.2通过开发生物再生项目扩大污水处理规模根据我国的污水分布，目前，国内的污水处理设备已不能适应目前的需要。在一些普遍处理大面积污水的中小城市，不足以满足城市污水处理的地域需求，尤其是城市污水处理较为普遍，受限于污水处理技术和管理创新。城市污水的复杂成分可以通过有效的处理方法改变，产生符合工业发展需要的二次循环水，尽管存在许多有害物质。再生水的使用将有利于企业的污水处理，这将使废水处理规模和规模进一步扩大，并为工业的创新发展提供了有利条件。5.3利用生态治污的理念积极发展生物技术随着技术创新的发展，我国的污水处理水珠是一项开创性的技术，但今天，很多污水处理技术的处理能力并不乐观，技术创新放缓，缺乏应对水的技术支持质量问题。污水处理项目虽然进展缓慢，但是，可以通过技术革新来达到发展的目的，为我国的污水问题创造了一条技术手段，满足我国污水治理的需要，保证专家的稳定发展在污水处理领域。不断推广污水处理技术。在未来的世界中，废水管理必须朝着节能和可持续发展的方向发展。只有通过不断的技术探索，才能找到真正的污水处理的真正解决方案，形成积极发展的趋势。最广泛应用的是生物技术。这种生物技术是一种生态保护与污水处理相结合的技术方法，是社会公认的通过污水微生物的厌氧和好氧反应完全处理污水的方法，同时广泛应用于各个领域。在污水处理领域，不断的创新与发展，现已研制出含有丰富维他命及蛋白质的光合作用细菌。有着超高的污水处理能力，这也使其短时期内就受到欧美国家的强烈追捧[6]。结论我国经济发展更加迅速，只有通过全面的技术创新和高效的管理能力，才能有效解决我国的污水问题。在污水处理、可持续发展和环境方面，我国可以通过不断创新生物技术，有效利用城市水资源循环利用，维持城市用水，保证城市污水处理质量，建设真正的城市生态环境。所以，为了达到污水资源化的目的，加强污水深度处理工艺的研究势在必行。本文主要对污水深度处理有关理论基础进行分析，污水深度处理技术及应用概况，并根据目前国内外的情况，提出具体的对策和建议，希望对促进我国污水深度处理技术创新有所助益。目前