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市政污水│

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    市政污水处理中中水是一种水质变化大,处理起来非常困难的水源,总溶解固体、COD、BOD、全硅、氨和一些其他的污染物浓度变化非常频繁,再加上处理前的污水中含有高浓度的有机物,微生物等,所以任何设计用来处理中水的设备、工艺都必须能容忍这种可变性和含有高浓度的有机物和活性生物的要求。
典型城市污水处理工艺概述
传统活性污泥工艺
    活性污泥法(activated sludge process)是在人工条件下,对污水中的各种微生物群体进行连续混合和培养,形成悬浮状态活性污泥的一种污水处理工艺。利用活性污泥的生物作用,在好氧条件下,分解去除污水中的有机污染物,然后使污泥与水分离,大部分污泥回流到生物反应池,多余部分作为剩余污泥排出活性污泥系统。
    活性污泥法是当前应用最为广泛的一种生物处理技术,活性污泥就是生物絮凝体,上面栖息、生活着大量的好氧微生物,这种微生物在氧分充足的环境下,以溶解型有机物为食料获得能量、不断生长,从而使废水得到净化。该方法主要用来处理低浓度的有机废水。
    目前,活性污泥法已成为城市污水、有机工业废水的有效处理方法和污水生物处理的主流方法,随着新工艺的不断研制和应用,活性污泥法正在朝着快速、高效、低耗等多功能方面发展。
2.生物脱氮除磷处理工艺(A/O)工艺
    通常称为A/O工艺的实际上可分为两类,一类是厌氧/好氧工艺,另一类是缺氧/好氧工艺。厌氧状态和缺氧状态之间存在着根本的差别:在厌氧状态下既有无分子态氧,也没有化合态氧,而在缺氧状态下则存在微量的分子态氧(DO浓度<0.5mg/L),同时还存在化合态的氧,如硝酸盐。AO工艺于20世纪80年代初开发,是目前广泛采用的城市污水生物脱氮工艺之一,它的最大优点是可以充分利用原水中的有机碳源进行反硝化,能有效的去除BOD和含氮化合物。A/O工艺自被开发以来,就因为其特有的经济技术优势和环境效益,愈来愈受到人们的广泛重视。
    A2/O及其变型工艺是目前生物法脱氮除磷的主流系统,其通过厌氧、缺氧好氧的交替运行,能够在去除有机物的同时,达到同步脱氮除磷的目的,适用于对氮磷排放要求较高的处理系统,目前已广泛应用于国内许多家污水处理厂。其处理规模从小型的家庭一体化处理系统,到服务百万人口的超大型污水处理厂,几乎可以应用到任何规模的污水处理系统。A2/O工艺具有较强的抗冲击负荷能力,不仅能够处理普通生活污水,也可用于含有较多有机工业废水的城市污水,在纺织、印染、焦化等工业废水的处理中也有应用,而对于UCT、MUCT和VIP工艺,一般适用于浓度较低的污水。另外,A2/O工艺所产生的污泥一般含磷可达2-3%,具有较高肥效,可是使污泥得到资源化利用。
3.传统SBR工艺
    序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor),简称SBR,也称间歇式活性污泥法,属传统活性污泥法的变型,是近十几年来应用最为广泛的城市污水生物处理工艺之一。它的反应原理和污染物质的去除处理机制和传统活性污泥法基本相同,其在流态上虽属完全混合式,但在有机物的降解反应的时间历程上属于推流式。
    由于上述技术特点,SBR系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。就近期的技术条件,SBR系统更适合以下情况:
    1) 中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水,尤其是间歇排放和流量变化较大的地方;
    2) 需要较高出水水质的地方,如风景游览区、湖泊和港湾等,不但要去除有机物,还要求出水中除磷脱氮,防止河湖富营养化;
    3) 水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理,不需要增加设施,便于水的回收利用;
    4) 用地紧张的地方;
    5) 对已建连续流污水处理厂的改造等;
    6) 非常适合处理小水量,间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。
4、CAST工艺
    CAST工艺又称CASS或CASP(Cyclic Activated Sludge System/Technology/ Process的缩写),即循环式活性污泥法。该工艺是在SBR工艺的基础上,增加了选择器及污泥回流设施,并对时序做了一些调整,利用不同微生物在不同的负荷条件下生长速率差异和污水生物除磷脱氮机理,将生物选择器与传统SBR反应器相结合的产物,从而大大提高了SBR工艺的可靠性及效率。CAST工艺主体构筑物由SBR反应池组成,反应池内主要分为选择区和反应区。在CAST系统中,至少应设两个池子,以使系统能实现连续进水。一般地,在第一个池子中进水和曝气,在另一个池子中沉淀和滗水,反之亦然。在多池系统中,通过合理的选择循环过程,可以使出水连续。
    CAST池是污水处理厂的核心,它在SBR的基础上前部设置了生物选择区,后部安装了可升降的自动滗水器,曝气、沉淀、排水均在同一池子内周期性循环进行。生物选择区和主反应区之间由隔墙隔开,污水由生物选择区通过隔墙下部进入主反应区,托动水层缓慢上升,其结构见图9。在预反应区内,微生物通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物,经历一个高负荷的基质快速积累过程,这对进水水质、水量、pH 和有毒有害物质起到较好的缓冲作用,同时对丝状菌的生长起到抑制作用,有效防止污泥膨胀,随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CAST工艺对污染物降解,在时间上是一个推流过程,微生物处于好氧-缺氧-厌氧周期性变化之中,因此,CAST工艺具有较好的脱氮、除磷功能。其采用连续进水,一个完整的操作周期包括,曝气阶段、沉淀阶段、滗水阶段和闲置阶段四个步骤。CAST工艺无需初沉池、二沉池,具有建设费用低,占地面积省,运行费用低,自动化控制程度高,管理方便,氮、脱磷去除效果好,出水稳定,运行可靠,耐负荷冲击能力强,不发生污泥膨胀等优点。
    CAST工艺可以连续进水,因此其处理最大规模可达2×105m3/d, 适用范围广,可用于处理各类生活污水和工业废水。
5.人工湿地系统
    人工湿地(CW—Constructed Wetland)污水处理技术是70年代末发展起来的一种污水处理和水环境修复技术新技术,其是从生态学原理出发,模仿自然生态系统,人为将土壤、沙、石等材料按一定比例组成基质,并栽种经过选择的耐污植物,培育多种微生物,组成类似于自然湿地的新型污水净化系统。美国著名的湿地研究、设计与管理专家Hammer博士等将人工湿地定义为“一个为了人类利用和利益,通过模拟自然湿地,人为设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植被、动物和水体组成的复合体”。夏汉平对其定义进行了修改:人工湿地是通过模拟自然湿地的结构和功能,选择一定的地理位置与地形,根据人们的需要人为设计与建造的湿地。1974年联邦德国建造世界首个人工湿地处理系统,随后该工艺在欧洲、美国和加拿大等国得到了推广和应用,我国也于上世界90年代开始人工湿地的研究和应用。
    人工湿地在对废水的处理过程中综合了生物、物理、化学三方面的作用,通过基质过滤、吸附、沉淀、离子交换、络合反应、硝化和反硝化作用、植物对营养元素的摄取和微生物分解等来实现对污水的高效净化。湿地填料表面和植物根系中存在大量的微生物,形成生物膜,废水流经湿地时,悬浮物被填料及根系阻挡截留,有机质通过生物膜的吸附及同化、异化作用得以去除。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放,使其周围的微环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态,保证了废水中的氮、磷不仅能被植物及微生物作为营养成分直接吸收,还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的积累作用从废水中去除,最后通过湿地基质的定期更换或植物收割使污染物质最终从系统中去除。
    目前,CW应用范围较为广泛,涉及受污染地表水、湖泊水体修复、生活污水、城镇综合废水、工业废水、养殖水体、景观用水、医疗废水、城市及农村面源污染、无公害农业灌溉用水等方面,应用的规模按工程要求有大有小,从每天几吨到十几万吨不等。对于处理低浓度污水和受污染地表水等,其处理系统可以从天然的河流、湖泊环境,或者非湿地生态系统改造而成,可以改造成人工湿地的类型包括沼泽地、潜水湖泊、河流等,而且湿地植物主要以多年生草本植物为主,包括香蒲、灯心草、芦苇等。而用于生活污水处理的CW系统,尽管占地面积较大,吨水用地是其他处理方法的数倍,但其具有处理效果好,运转维护管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等特点,尤其是其投资运行费用远远低于常规二级污水处理设施,比较适合于技术管理水平不高,规模较小的城镇或乡村的污水处理设施。
    同时CW系统还具有一定的经济效益和社会效益。选用具有经济价值的种植植物,通过收获成熟植物,达到污水处理和经济效益的同一。选用花卉型植物,池体结合生态设计,避免人工构筑物的突兀,可将处理系统和周边的景观建设有机结合,实现了“净”与“美”的和谐统一。某些处理单元还可采用地埋式设计,顶部采用草皮绿地可与周围景观协调,更适合建设在城区绿化带。
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