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据环境部门监测,全国城镇每天至少有1亿吨污水未经处理直接排入水体。
全国七大水系中一半以上河段水质受到污染,全国1/3的水体不适于鱼类生存,1/4的水体不适于灌溉,90%的城市水域污染严重,50%的城镇水资源不符合饮用水标准,40%的水资源己不能饮用。
南方城市总缺水量的60%"
70%是由于水资源污染造成的。
可见我国地表水资源非常严重,地下水资源污染也不容乐观。
⑴
我国的城市污水量正以每年6.5%的速度增大,然而由于资金、能源等方面原因的制约,城市污水处理率很低,我国在建国初期只有几个过去有国外租界留下來的城市污水处理厂,日处理量还不过万吨;
解放后,城市污水处理厂有了较大的发展,特别是“六五”期间;
截止1987年底全国污水处理厂建成投产的己有78座;
至1990年有污水处理的城市56个,省和直辖市增加到21个;
1999年全国建成污水处理厂389座,处理率为29.65%。
城建系统187座,处理率16.18%。
全国大约还有600个城市没有城市污水处理厂,全国城市污水处理率目前仅达20%左右,这一状况与国家提出“至2000年使水环境污染不断恶化的趋势得到控制,至2010年使总体环境质量得到改善”的发展目标是不相称的。
我国己颁发《城市污水处理及污染防治技术政策》经过几十年的努力,尤其是近十年的努力,我国的水污染控制工作己有很大的发展,城市污水处理普及率已达到30%。
局部水环境己有所改善,有些水系统的污染
反而有所加剧。
二城镇污水污染物性质
表1城镇污水处理厂排放标准(基本控制项目)
序号
基本控制项目
级标准
二级标准
A标准
B标准
1
化学需氧晁(C0D)
50
60
120
2
生化需氧虽(BOIK)
10
20
30
60®
3
悬浮物(SS)
4
动植物油
5
石油类
15
6
阴离了表而活性剂
0.5
7
总氮(以N计)
一
8
氨氮(以N计)®
5(8)
8(15)
25(30)
9
总磷2005年12月3L「I询建设的
i
1.5
(以卩计〉2006年11J1II起妃设的
色度(稀释倍数)
40
11
pH
6-9
12
粪大肠菌群数(个几)
10’
101
104
表2进出水水质表
水质指标
进水浓度(mg/L)
出水浓度(mg/L)
去除率(%)
>
COD“
320
W40
284.0
bod5
160
W20
283.3
SS
150
286.7
NH厂N
28
W8
271.4
TP
1.0
W1.0
275.0
城市污水中90%以上是水,其余是固体物质。
水中普遍含有以下各种污染物:
1、悬浮物:
一般为200〜500毫克/升,有时候可超过1000毫克/升。
其中无机和胶体颗粒容易吸附有机毒物、重金属、农药、病原菌等,形成危害大的复合污染物。
悬浮物可经过混凝、沉淀、过滤等方法与水分离,形成污泥而去除。
病原体:
包括病菌、寄生虫、病毒三类。
常见的病菌是肠道传染病菌,每升污水可达几百万个,可传播霍乱、伤寒、肠胃炎、婴儿腹泻、痢疾等疾病。
常见的寄生虫有阿米巴、麦地那丝虫、蛔虫、鞭虫、血吸虫、肝吸虫等,可造成各种寄生虫病。
病毒种类很多,仅人粪尿中就有百余种,常见的是肠道病毒、腺病毒、呼吸道病毒、传染性肝炎病毒等。
每升生活污水中病毒可达50万到7000万个。
2、需氧有机物:
包括碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯类等。
其浓度常用五日生化需氧量(BOD5)來表示。
也可用总需氧量(TOD)、总有机碳(TOC)、化学需氧量(C0D)等指标结合起來评价。
常用B0D5与COD的比例來反映污水的可生化降解性,用微生物呼吸氧量随时间变化曲线来反映生化降解的快慢,据此选择处理方案。
城市污水B0D5—般为每升300〜500毫克,造纸、食品、纤维等工业废水可高达每升数T•毫克。
植物营养素:
生活污水、食品工业废水、城市地面径流污水中都含有植物的营养物质一氮和磷。
城市污水中磷的含量原先每人每年不到1T•克,近年来由于大量使用含磷洗涤剂,含量显著增加。
來自洗涤剂的磷占生活污水中磷含量的30〜75%,占地面径流污水中磷含量的17%左右。
氮素的主要来源是食品、化肥、焦化等工业的废水,以及城市地面径流和粪便。
硝酸盐、亚硝酸盐、钱盐、磷酸盐和一些有机磷化合物都是植物营养素,能造成地面水体富营养化、海水赤潮和地下肥水。
硝酸盐含量过高的饮水有一定的毒性,能在肠胃中还原成亚硝酸盐而引起肠原性青紫症。
亚硝酸盐在人体内与仲胺合成亚硝胺类物质可能有致畸作用、致癌作用。
3、无机污染物和有机污染物,如氟、神、重金属、酚、氤、有机氯农药、多氯联苯、多环芳烧等。
三、我国城镇污水处理技术
(1)传统活性污泥工艺
图1传统活性污泥工艺流程
传统活性污泥法是目前应用最早的工艺[3月,它去除有机物和悬浮物的效率很高,对于城镇污水,可确保出水BOD5和SS达到30mg/L以下,因此,在1996年前在我国尚未要求去除氮磷,该工艺是城镇污水处理厂的主体工艺。
随着《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的颁布实施,我国对城镇污水处理厂的出水水质,尤其是对出水的氮、磷指标要求更加严格。
传统的活性污泥工艺己经不能满足国家标准对氮、磷的去除要求,必须加以改造,于是出现了活性污泥法的改进型A/O法和A?
/0法oA/O法有两种,一种是用于除磷的厌氧一好氧工艺(A/0),一种是用于脱氮的缺氧一好氧工艺;
A?
/。
法则是既脱氮乂除磷的工艺⑷。
天津纪庄子30万in3/d污水处理厂、北京高碑店100万m3/d污水处理厂、沈阳北部污水处理厂40万in3/d污水中的20万m3/d釆用的均是活性污泥污水处理技术
⑵A/O工艺
图2A/0工艺流程图
A/0(缺氧/好氧)法对于大型活性污泥法污水处理厂來说,处理效果较稳定,且实现了脱氮或除磷的目标,能耗和运营费用也较低;
其缺点是处理单元多,管理较复杂,且不能同步脱氮和除磷。
用于除磷的A/O工艺的最主要特征是高负荷运行、泥龄短、水力停留时间短;
用于脱氮的A/O工艺的负荷很低,泥龄长、水力停留时间长[“】。
沈阳北部污水处理厂设计处理的40万m3/d污水中的20万in3/d釆用的是A/O脱氮的污水处理技术[2】。
(3)A2/O工艺
图3A"
0工艺流程
A2/O(厌氧/缺氧/好氧)工艺同时具有脱氮除磷的效果,其工艺原理是磷在厌氧区被释放,在好氧区被吸收,达到除磷目的;
污染物在好氧区被氧化降解,去除C0D和BOD5,同时在硝化菌作用下,有机氮转化的氨氮继续转化为亚硝酸氮和硝酸氮,含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧区进行反硝化脱氮〔%该工艺主要优点是对COD、BOD5、SS等具有较高的去除率,对脱氮除磷也具有较高的去除效果,具有运行费用低、占地少,出水水质好等特点;
其缺点是运行管理要求较高,投资较大,节能差[4~9】。
我国许多城市的污水处理厂,如广州大坦沙污水处理厂、保定鲁岗污水处理厂釆用了该工艺【"
】。
(4)AB法工艺
lit*
图4AB法工艺流程图
AB法是吸附生物降解法的简称,是联邦徳国亚琛大学B.Boluike教授于20世纪70年代中期,在传统两段活性污泥法和高负荷活性污泥法基础上开发的一种新工艺,属超高负荷活性污泥法,在技术上有所突破[⑼。
该工艺不设初沉池,由污泥负荷较高的A段和污泥负荷较低的B段串联组成,并分别有独立的污泥回流系统。
该工艺从80年代开始应用于生产实践,由于具有技术成熟、处理高浓度生活污水效果好,出水稳定、水质高的特点,越來越受到污水处理界的青睐。
但A/B法也存在污泥量大、构筑物及设备较多,运行管理复杂,脱氮除磷效果不理想的缺点[⑴。
青岛海泊河8〜127Jin5/d污水处理厂釆用了该工艺⑺。
(5)SBR工艺
进水
图5典型SBR处理系统工艺流程
SBR工艺也叫序批式活性污泥法,其最根本的特点是处理工序不是连续的,而是间歇的、周期的,污水一批一批地经过进水、曝气、沉淀、排水,然后乂周而复始卩山2]。
SBR技术的核心是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统,该工艺具有以下优点:
出水水质稳定、水质好;
耐冲击负荷;
运行管理简单、自控水平高;
占地面积小、造价低、操作灵活。
但SBR法存在的曝气系统易堵塞,故障率高,人工操作管理繁琐,监测手段要求高等缺点也影响了其使用。
美国Cimidy3000n?
/d污水处理厂和澳大利亚的Tnuiiwqdth污水厂采用了该工艺⑺。
(6)ICEAS工艺
传统SBR是问歇进水,切换频繁,并且至少需要两池以上來回倒换,很不方便,于是出现了连续进水的ICEAST艺。
该工艺的主要改进是在反应池中增加一道隔墙,将
图6ICEAS工艺流程图
反应池分隔为小体积的预反应区大体积的主反应区,污水连续流人预反应区,然后通过隔墙下端的小孔以层流速度进人主反应区[%】。
在保持传统的SBR工艺特点的同时,该工艺省去了问歇进水的麻烦〔%但该工艺设备造价偏高,技术全部进口,操作运行要求严格。
昆明市15万nio/d第三污水处理厂是我国第一个ICEAS污水处理厂,也是我国最早采用SBR工艺的污水处理厂之一卩]。
(7)CAST工艺
图7CAST工艺流程图
CAST工艺是SBR工艺中脱氮除磷效率最好的一种,它对SBR工艺最大的改进是在反应池前段增加一个选择段,污水首先进入选择段,与來自主反应区的
回流混合液混合,在厌氧条件下,选择段相当于前置厌氧池,为高效除磷创造了有利条件卩】。
该工艺的另一个特点是利用同步硝化反硝化原理脱氮,在主反应区,反应时段前期控制溶解氧不大于0.5mg/L,处于缺氧工况,利用池中原有的硝态氮反硝化,然后利用同步硝化产生的硝态氮反硝化;
到反应时段后期。
加大充氧量,使主反应区处于好氧工况,完成生物除磷反应,并保证出水有足够的溶解氧[“】。
CAST工艺设计和运行管理简单,处理效果稳定,己被多座中小型污水处理
厂所采用,规模8万11?
/d的贵阳市小河污水处理厂以及深圳、天津及云南的
一些污水处理厂都釆用了该工艺同。
⑻.氧化沟工艺
图8Carrousel型氧化沟工艺示总
氧化沟乂称循环曝气池、无终端曝气池,是活性污泥法的一种变型,通常采用延时曝气,在污水净化的同时污泥得到稳定处理。
常见的氧化沟有Canousel氧化沟、交替工作式氧化沟>Orbal氧化沟、一体化氧化沟等价7】。
与活性污泥法相比,它具有处理工艺及构筑物简单、无初沉池和污泥消化池(一体式氧化沟还可以取消二沉池和污泥回流系统)、泥龄长、剩余污泥少且容易脱水、处理效果稳定等特点;
但也存在着负荷低、占地大的缺点[3~816]o邯郸市东污水厂处理水量为10万m3/d
污水处理厂采用了该工艺[5】。
图9曝气滤池工艺流程图
(9)曝气生物滤池工艺
滤池是当前发展较快的一种新到生物处理技术,具有占地面积小、出水水质高、投资省、运行灵活方便、易于管理、抗冲击能力强等特点卩~4],在污水的有机物去除、硝化去氨、反硝化脱氮、除磷以及微污染水源水的预处理过程中有着较好的应用前景。
曝气生物滤池的基本原理是:
在一级强化的基础上,以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质,实现污染物在同一单元反应器内除.省去了二次沉淀设备。
反应器内存在着不刚的好氧、缺氧区域,可同步实现硝化和反硝化,在去除有机物的同时达到脱氮的目的⑴】。
该工艺存在的主要问题包括:
进水一股要求进行预处理,增加了工艺的复杂性;
进水悬浮物较多时,运行周期短,反冲洗频繁;
产生的污泥稳定性差,进一步处理比较困难;
同步生物除磷效果不好.一般多釆用化学法进行,增加了药剂的使用量[切等等。
在我国,目前曝气生物滤池正处于推广阶段,大连市马栏河污水处理厂采用了该工艺卩7,同。
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