城市污水处理的方法和新技术

城市污水的新方法和新技术

摘 要: 目前，我国城市污水处理技术基本可分为活性污泥法和生物膜法两类，这些技术均需将污水集中收集，通过泵站输送到远离市区的污水处理厂，因此污水收集管网和泵站的建设费用远高于建厂的投资费用，且长期运行维护费用庞大，使许多经济条件较差、管网铺设困难的中小城镇不堪重负，导致污水处理建设滞后。因此，新的污水处理方法和技术成为解决上述问题的关键。本文主要介绍了几种新的污水处理技术和方法。

关键词：城市污水；处理技术；生物膜法；活性污泥；废物处理

New methods and techniques for the treatment of municipal

sewages

Wang Qian

(College of Chemical and Chemical Engineering, Northwest normal university, Lanzhou

730070)

Abstract: At present, the treatment techniques of municipal sewage can be basically divided into an active mud and biological membrane methods in China. These techniques need the collection of the sewages, deliver to the sewage treatment plants far away from urban area through the pump station. Thus the investment in the collection of sewages and the construction of the pipe network and pump station is much higher than that in the factory, operation and daily maintenance. Such an economic difficulty is the heavy loading for small towns for a long time and lead to the lags behind the construction of sewages disposal sites. New treatment methods and techniques of various sewages become urgent. In this paper, several treatment methods and techniques were briefly introduced. Keywords: Municipal sewages; Treatment techniques; Biological membrane methods; Active sludges; Waste treatments

城市废水指城市内生活污水、工业废水和大气降水的混合物，其性质因城规模、气候条件、排水体制等因素，特别是城市中工业的多少和性质、工业废水预处理程度等而异，但当对工业所排放的特殊污染物如重金属、酸、碱、有毒物质、油类等有一定的内部治理措施时，一般的城市废水的性质是相似的。城市废水所形成的水污染，以有机污染最为严重，表现为水体中的BOD5，COD超标，还含有不少难以被生物降解的、甚至是有毒有害的有机物。此外，氮磷物质引起的富营养化污染也非常严重[1]。传统上废水的处理方法分为物理法、化学法和生物法。物理法的去除对象是水中不溶解的悬浮物质，化学法是指向废水中投加化学物质，通过化学反应达到净化废水的目的.生物法指采取一定的人工措施，创造微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量繁殖，从而提高微生物氧化、分解有机污染物的一种技术。生物法主要用于去除废水中呈溶解态和胶态的有机物，与物理和化学法囸比，生物处理在去除废水中有机碳、硫、氮、磷等污染物质方面,存在许多优越之处。在生物处理中，溶解性污染物或者被转化为无毒形式如CO2或者NH3，或者被转化为容易分离的颗粒状微生物细胞物质。此外，微生物在生长过程中，能够吸附一些不溶性的有机物，使之能够通过物理的方法去除。按照微生物的生长方式，生物法又可分为以活性污泥法为代表的悬浮生长法和生物膜法为代表的附着生长法。目前，在城市废水处理中尤以活性污泥法的应用最广。但是，由于传统的活性污泥法流程复杂基建费用高，运行中消耗大量的能源，运行费也很高,需要进行革新。为开发高效、节能的城市污水处理新技术、新流程，国内外开展了大量的研究，并取得了一定的成就。

随着工业发展和人口膨胀，排放的污水越来越多，水质越来越复杂， 人们除需要开发、研制水污染控制的新技术外，更要注意环境立法、环境管理和综合防治措施的发展，从工艺改革、推行清洁生产和依靠科技进步孉方面控制污染。在污染控制技术方面充分利用环境自净能力、全面考虑污染控制费用，通过系统控制工程进行区域综合控制，取得环境、经济、社会效益的统一。围绕这一目标，以下主要介绍几种新的污水处理技术。

1. 国内城市污水处理工艺的研究

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；“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；“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；“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。

2. 污水处理新技术

近年来城市污水处理技术的发展方向主要有[2]：对传统的活性污泥法流程和技术进行革新，使之更为经济合理；研究开发可以代替活性污泥法的处理流程和技术；研究开发目标为城市废水回用的处理流程和技术，由此开发了许多废水处理的新工艺，如吸附生物降解(AB)工艺，序批式间歇反应器(SBR)、膜分离活性污泥法、氧化沟工艺等。 2.1 AB法

AB法是吸附生物降解法(Adsorption biodegradation)的简称，是联邦德国亚大B. Bohnke教授于20世纪70年代中期在传统两段活性污泥法(Z-A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，在技术上有突破[3].AB工艺是一种新型的活性污泥法，具有一定的特色,对BOD5、COD、SS、氮磷的去除率高于常规活性污泥法，且可节省基建投资约20%、能耗15%左右。其突出的优点是A段负荷高，抗冲击负荷能力很强对pH和有毒物质的影响具有很大的缓冲作用，并能破坏络合化学污染物而去除COD和BOD5，特别适合处理浓度高、水质水量变化较大的污水如纸浆厂、造纸厂、食品加工厂和印染等工业废水。另外，A段和B段可以分期建设，适合经济水平不高的中小城市。该工艺的主要缺点是污泥产量较高，该工艺在我国一些城市已有应用，如深圳市罗芳污水处理厂。 2.2 SBR法

SBR法是间歇式活性污泥法的简称，它是一项既古老又年轻的污水处理技术。世界上第一个间歇式运转的工艺是英国工程师S. T. Wardle于1898年发现，1914年在英国的Salford市污水处理得到实际应用，后来由于该工艺运行方式操作烦琐，空气扩散装置容易堵塞以及认识方面的问题，没有得到推广。近年来，由于电子工业发展，污水处理厂的整个系统做到了自控运行，为活性污泥法的间歇式运行在技术上创造了条件[4~5]。1979年以来，在美国、德国、日本、澳大利亚和加拿大等工业发达国家的污水处理领域得到广泛运用。主要变形工艺有间歇式循环延时活性污泥工艺

(ICEAS)和循环式活性污泥工艺(CAST)。SBR工艺可以实现高浓度进水、高容积负荷和高去除率，在处理高浓度有机废水方面独具特色，而且对氮、磷、硫的脱除效果好，特别适合浓度高、排放量小的各种工业有机废水,如化工、造纸、印染等，同时也适合应用于对出水水质要求较高、水量水质波动较大的旅游城市的污水处理。如昆明市第三污水处理厂就采用ICEAS工艺，扬州市污水处理厂采用了CAST工艺。 2.3 MSBR法

MSBR(Modified Sequencing Batch Reactor)污泥法技术，研究开发的一种更为理想的污水处理系统.MSBR法是A2/O法和SBR法工艺组合合成的工艺系统，它具有二者的一些优点,因而出水水质稳定，是20世纪80年代发展起来的处理工艺，在北美、南美和韩国均有应用，我国深圳盐田处理厂在国内首次采用该工艺[6]。MSBR工艺目前被认为是最新、集约化程度最高的污水处理工艺。从系统的可靠性、土建工程量、总装机容量、节能、降低运行成本和节约用地等多方面来看，均具有明显优势。加拿大Saskatchewan的Estevan污水处理厂则为一实例[7]。 2.4 CASS法

CASS(Cyclic activated sludge system)也是改良式序列间歇反应器，它是近年来国际公认的生活污水和工业废水的先进处理工艺。其主要原理是把序批式活性污泥法SBR的反应池沿长度方向分为2个部分，前部为生物选择区也称为预反应区，后部为主反应区，在主反应区的后部安装了可升降的撇水装置，曝气、沉淀等在同一池子周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统[8]。CASS工艺是以生物反应动力学原理及合理的水力条件为基础而开发的一种废水处理新工艺，尤其适合含较多工业废水的城市污水及要求除磷脱氮的处理。在国外的大型污水处理厂实例较多，近几年在我国开始推广应用，北京航天城工程是我国使用该工艺较早的工程之一。 2.5 Unitank

Unitank是20世纪90年代比利时西格斯(SEGERS)公司开发的。从运行方式来看，它像是SBR法的一种变形和发展，具有SBR法和传统活性污泥法的优点，一体化设计，不仅具有SBR法的主要特点，还可以像传统活性污泥法那样在恒定水位下连续运行[11]。从构筑物形式来看，Unitank系统近似于三沟式氧化沟系统，它由3个矩形池组成，其中外边两侧的矩形池既可做曝气池，又可做沉淀池。中间一个矩形池只

做曝气池。该工艺是一个较为灵活、高效的处理工艺[9]，在世界各地已建成100多个，但在我国应用较少，报道仅见梧州污水处理厂。

Unitank属于低负荷污水处理工艺,出水水质非常好。由于负荷低，一般不再设置初沉池，二沉池往往和曝气池组合为一；由于泥龄长、污泥较稳定，一般可以不再做稳定化处理而直接处理或应用，省去了污泥稳定化设施，大大简化了工艺流程，使运行管理非常简单，但是负荷低、泥龄长也使生化部分大大增加，增加了污水处理设施的建设投入，提高了能耗及运行成本。该工艺适合规模小、技术力量较薄弱的中小城市污水处理。 2.6 氧化沟

氧化沟(Oxidation Ditch)又名氧化渠，因其构筑物呈封闭状的沟渠而得名。氧化沟工艺属于悬浮生物处理技术，在机理上类似于延时曝气工艺，常见的氧化沟有Carrousel氧化沟、交替工作式氧化沟、Orbal氧化沟、一体化氧化沟。与常规的活性污泥法或传统的活性污泥法相比，它具有以下优点[1,3,11]：工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便；处理效果稳定，出水水质好；基建费用低，运行费用低；污泥产生量少，污泥的性质稳定；能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度的工业废水有很大的稀释能力；污泥停留时间较长，硝化反应容易进行。通过调节供氧量，可获得较高的脱氮效率[11,12]。氧化沟工艺是我国目前采用较多的污水处理工艺技术之一。 2.7 A2/O法

A2/O(厌氧、缺氧、好氧)法是常用的脱氮除磷工艺。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COD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。该工艺主要优点是生化效率高、流程简捷、管理方便、运行稳定、经济节能，缺点是污泥回流，污泥处理工作量大，节能差。我国许多城市的污水处理厂，如广州大坦沙污水处理厂、桂林的第四污水处理厂采用了该工艺。

3. 城市污水处理的问题和发展

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。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。

参考文献

[1] 钱易, 米祥友. 现代废水处理新技术[M]. 北京:中国科学技术出版社, 1993, 25-34. [2] Leslie Grady C P, Jr. Glen T D Aigger, Henry C Lim. 废水生物处理[M]. 张锡辉, 刘

勇弟. 北京: 化学工业出版社, 环境科学与工程出版中心, 2003, 123-142. [3] 王彩霞. 城市污水处理新技术[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1990, 15-48. [4] 彭永臻. SBR法的五大优点[J]. 中国给水排水, 1993, 9(2): 94-101.

[5] 张统. SBR及其变法污水处理与回用技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 环境科学

与工程出版中心, 2003. 124-125.

[6] 罗万申. 新型污水处理工艺—MSBR[J]. 中国给水排水, 1999, 15(6): 67-72. [7] Ketchum L H. First cost analysis of sequencing batch biological reactor[J]. JWPCF,

1979, 51(2): 1254-1260.

[8] Arora M L. Technology evaluation of sequencing batch reactor[J]. JWPCF, 1985, 57(8):

94-101.

[9] Ng Wun-Jern. Sequencing batch reactor (SBR) treatment of waste water[J].

Environmental Sanitation Reviews, 1989, 28(9): 119-124.

[10] 张自杰. 环境工程手册水污染(防治卷)[M]. 北京: 高等教育出版社, 1996. 94-101 [11] 金兆丰. 21世纪的水处理[M]. 北京: 化学工业出版社, 环境科学与工程出版中心,

2003, 12-18.

[12] 邓荣森, 李伟民, 王涛, 等.从运行方式看氧化沟技术的发展[J]. 中国给水排水,

2000, 26(3): 34-58.

中将有相当一部分用于城市基础设施建设。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。

参考文献

[1] 钱易, 米祥友. 现代废水处理新技术[M]. 北京:中国科学技术出版社, 1993, 25-34. [2] Leslie Grady C P, Jr. Glen T D Aigger, Henry C Lim. 废水生物处理[M]. 张锡辉, 刘

勇弟. 北京: 化学工业出版社, 环境科学与工程出版中心, 2003, 123-142. [3] 王彩霞. 城市污水处理新技术[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1990, 15-48. [4] 彭永臻. SBR法的五大优点[J]. 中国给水排水, 1993, 9(2): 94-101.

[5] 张统. SBR及其变法污水处理与回用技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 环境科学

与工程出版中心, 2003. 124-125.

[6] 罗万申. 新型污水处理工艺—MSBR[J]. 中国给水排水, 1999, 15(6): 67-72. [7] Ketchum L H. First cost analysis of sequencing batch biological reactor[J]. JWPCF,

1979, 51(2): 1254-1260.

[8] Arora M L. Technology evaluation of sequencing batch reactor[J]. JWPCF, 1985, 57(8):

94-101.

[9] Ng Wun-Jern. Sequencing batch reactor (SBR) treatment of waste water[J].

Environmental Sanitation Reviews, 1989, 28(9): 119-124.

[10] 张自杰. 环境工程手册水污染(防治卷)[M]. 北京: 高等教育出版社, 1996. 94-101 [11] 金兆丰. 21世纪的水处理[M]. 北京: 化学工业出版社, 环境科学与工程出版中心,

2003, 12-18.

[12] 邓荣森, 李伟民, 王涛, 等.从运行方式看氧化沟技术的发展[J]. 中国给水排水,

2000, 26(3): 34-58.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ih23.html