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下列有关我国城镇污水中

发布时间:2020-12-15 23:50:16

❶ 《城市污水处理厂设计中热点问题剖析》羊寿生、张辰 哪位大侠有财富值帮帮忙啊,O(∩_∩)O谢谢,我急用啊

城市污水处理厂设计中热点问题剖析
羊寿生

❷ 保护海洋的措施

答:我国主要采取9项措施保护海洋。

基本策略:预防版为主,防治结合。

基本方针:“全面权规划,合理布局,综合利用,化害为利,依靠群众,大家动手,保护环境,造福人民”。
主要措施:
(1)全面规划,合理布局;综合利用,化害为利;
(2)依靠群众,大家动手;保护环境,造福人民
(3)建立监测沿海污染的网络,发布海域污染通报,评价海域环境质量
(4)开展海洋环境科学方面的研究工作。
(5)防止海岸工程对海洋环境的损害,主要指在海岸建造港口、油码头和兴建入海口的水利工程等;
(6)防止海洋石油勘探开发对海洋环境的污染,主要指爆破勘探、钻井、试油、输油等;
(7)防止陆源污染物对海洋环境的污染,主要指向海洋排放污染物、在海岸滩涂设置废弃物堆放处理场等;
(8)防止船舶对海洋环境的污染,规定了向海洋倾倒废弃物的限制条件、申请、批准和监督的程序。
(9)开拓海洋生态保护工作领域,抢建一批海洋自然保护区和海洋特别保护区,有选择、有控制地开展保护区生态恢复、生态养殖、生态旅游。

❸ 一般中小城市生活污水污染物浓度是多少

摘要:本文系统地介绍并分析了污水处理厂流程中各个处理构筑的能耗情况,并针对各个构筑物提出有效的节能途径。指出了常用的污水好氧处理能耗过高的突出问题,建议改用能耗低,但是造价稍高的好氧过滤等处理方法。污水再生利用也是解决污水处理能耗高的途径之一。
关键词:污水能耗与功效 好氧过滤 生态处理 自净 一、前言 目前我国城市污水处理率低、环境污染压力大,但现行的处理技术多数面临高额资金投入的难题,当前迫切需要低能耗、生态型的污水处理技术。并且,随着人民生活水平的提高和城市化的日益加快,我国城市污水排放量持续增长。我国水污染的治理重点已经开始从工业点源为主的控制治理,逐步转变为以城市生活污水污染为主的控制治理。如何经济有效地解决生活污水的污染问题已成为一个亟待解决的难题,引起了人民群众和政府部门的极大关注。 然而污水处理的费用也是一个很大的问题,要想将污水和废水处理好,对环境的污染降到最低,我们就必须以最经济的方式处理污水,这就涉及到一个污水能耗与功效的问题。下面就污水处理厂的整个污水处理的流程进行分析,找到当前常用的污水处理流程中工艺的不足之处,并提出更好的解决方法,使以后的污水处理更加容易,更加全面,将污水对环境的污染降到最低的限度。 二、污水处理厂的工艺流程 目前,常用于我国城市污水处理的方式为集中污水处理系统和传统的三格式化粪池。其它的处理构筑物也都是大同小异的,主要的流程不外乎如此: 污水收集设施[包括污水管道、雨水管道、工厂排放水管道等]--污水提升泵站--格栅拦截--沉砂池--初沉池--曝气池、厌氧池等核心处理工艺流程--二次沉淀池--排水管道或渠排入水体[①] 其中核心处理流程可分为一级处理和二级及以上的深度处理。深度处理流程主要有好氧处理流程、厌氧处理流程及两者相结合的处理方法。 目前,好氧处理方法有SBR工艺、UASB工艺、氧化沟、氧化塘等工艺,在曝气池里充入空气或氧气,让好氧细菌除去污水中的有机物杂质;厌氧处理流程主要有厌氧流化床、两相厌氧发酵、厌氧滤池等利用厌氧菌进行厌氧发酵的方法除去污水中的有机物的;另外常用的还有像A20及其变种的工艺流程都是好氧处理和厌氧处理相结合的处理流程,其处理效果往往比单一的处理方式好得多。 深度处理构筑物不外乎以下几种:曝气池、厌氧池、氧化塘、厌氧反应器及特殊的除磷脱氮设备,或者是它们的变种工艺,但是处理原理都是大同小异的。 三、各个处理构筑物的能耗分析 3.1、污水处理系统[②] 目前,污水处理系统又有集中污水处理系统和分散式处理系统。前者是指各种城市生活污水,经预处理符合管道排放标准的工业废水和城市融雪、降水等混合废水经过城市下水管道收集,然后集中被输往城市污水处理厂,城市污水处理厂再根据进水的水质,综合规划,采用适宜的措施集中处理;在达到国家排放标准后,排入自然水系的一种污水处理方式。一般用于经济比较发达的大中型城市。该系统初始投资大,需要敷设相应的城市污水管网,运行管理成本很高,因而对于经济欠发达地区的中小城镇有极大的应用局限性。 分散式污水处理系统,是指在小区或一个工厂设置化粪池或小型的污水处理设施,对生活污水进行预处理,对能够利用的中水进行冲厕所、洗车、浇洒路面花坛等。虽然分散式处理流程可能导致处理费用提升,但是这种处理方式是有它的优越性的,特别是现在过于集中的污水处理费用越来越高,处理流量也越来越大的情况下,分散式处理方式更显示了它的优越性。 3.2、污水提升泵站的能耗分析 随着人们对环境污染越来越严重这一状况的认识和对加强环境保护意识的加强,现在大多数城市都纷纷建设了污水处理厂,处理流程也由简单的一级处理升级为二级或更深度的处理。但是对于大中型城市来说,普启遍还是采用集中处理的方式。一个污水处理厂处理的污水面积都很大,这就需要用提升泵站将远处的污水提升到污水处理厂进行集中处理,这些污水提升泵站不仅要保障所有污水都要提升到污水处理厂,还要适应污水量变化的要求,一般其流量都是很大的,输送的路程也很远,再者污水管道一般都埋设较深,泵站需要有很高扬程,电耗十分可观。 电费是污水提升泵站的主根能耗,输送路程越远,电价越高,像武汉的龙王嘴污水处理厂就设有五个污水提升泵站,将附近很大面积的污水汇集起来,其流量还是不大,目前正在扩建的工程处理流量也才15万吨。 3.3、格栅、沉砂池和初沉池的能耗分析 格栅是利用栅条拦截污水中粗大的杂质,污水经过格栅时,由于栅条的阻挡会引起水头损失,这就需要有水泵提升污水以增大污水的势能;再者,栅渣的机械粉碎处理也是耗能过程。这两者是格栅处理流程的主要能耗根源。 沉砂池和初沉池用以除去污水中粗大的砂粒以及细小的悬浮物,除了污水在池子中的水损外,刮砂刮泥设施以及其后续处理会有很大的能耗,但是这些能耗都不大。 3.4、曝气池的能耗分析 曝气池是好氧处理工艺的能耗大户,大部分的能耗都集中于此。能降低曝气池的能耗就相当于解决了好氧处理工艺流程的能耗问题。 常规的曝气池都是用机械的方式向污水中鼓入空气或是从池底充入空气,并且用搅拌等方式让空气和污水充分混合,从而使空气均匀地分布于污水中,提高好氧使理的效果。 污水在曝气池里的停留时间一般会在两个小时以上,其容积是相当大的,不管是采用叶轮旋转曝气还是通气帽在池底鼓入空气的方式曝气,电机的功率很大,且要昼夜运行,其能耗之大是可想而知的了。 3.5、厌氧池及厌氧处理设备的能耗分析 除了好氧处理技术之处,厌氧处理工艺也很容易为人们所接受,厌氧处理工艺的能耗相对较低,并且可以产生沼气,回收利用也很方便,只是厌氧处理过程中,污水停留时间很长,并且要保证好的处理效果,必须要有较好的隔绝空气的措施。尽管如此,厌氧处理的趋势还是很看好的。 3.6、二沉池及其它处理设施的能耗分析 二沉池是处理后的污水进行泥水分离的地方,现在普遍使用的二沉池都设有刮渣挡板,出水排泥等装置,二沉池的面积也比较大。分离出来的污泥还要用污泥泵输送到污泥泵房,污泥的压缩处理等也是耗能很大的。 现在常用的污泥机械压缩处理,浓缩后的污泥外运填进等方法,耗能巨大,并容易引起二次污染。像污泥中的高浓度污染物很容易随雨水再次进入水循环系统,造成二次污染,有关二次污染的处理也是很伤脑筋的事情。 四、污水处理各个环节的节能途径 4.1、再生回用以减少深度处理 城市污水处理出水的再生利用在我国,花费大量投资建设了城市污水处理厂,但经过处理后的再生水并没有得到充分利用,在城市污水处理决策中应充分考虑污水的再生利用。发展再生水在农业灌溉、绿地浇灌、城市杂用、生态恢复和工业冷却等方面的利用。 城市污水再生利用,应根据用户需求和用途,合理确定用水的水量和水质。污水再生利用,可选用混凝、过滤、消毒或自然净化等深度处理技术。因此,缺水城市和水环境污染严重的地区,在规划建设远距离调水之前应积极实施城市污水再生利用工程,同时做好非投资性或低投资性的节水减污工作。 城市污水再生利用规划建设要依照客观需要和实际可能的原则,按照远期规划确定最终规模,以现状水量及用水需求为主要依据确定实施规模。城市污水再生利用技术选择与工程实施要考虑国情、实际条件和用户需求,城市污水再生利用规模、处理程度、处理流程、输水方式、再生水质、使用用途的选择上,既要满足要求,又要经济合理。目前城市污水再生利用应着重于农业灌溉、市政杂用、景观水体、生活杂用、工业冷却、生态环境和补充地表水。 但是,城市污水再生过程和再生水的使用应确保公众和操作人员的健康安全,以及周边的环境安全,尤其要有效地控制病原菌的污染和传播。再生水使用应满足国家和地方有关污水再生利用的水质标准和规定,处理工艺的选择,尤其是工艺的可靠性和安全性的保障,应经过严格的专家论证、评估和主管部门的批准。 4.2、环境自净和生态处理以降低能耗 城市污水处理厂出水也可看作是水文循环的组成部分,将合乎质量要求的出水排放到河流水体中,使河流水体能维持或变成供下游使用的原水源,不仅经济可行,而且可减少风险并发挥河流自净能力。 正是因为自然环境自身有很强的处理污水的能力,我们可以用生态的方法处理污水,这样不仅可以获得很好的处理效果还能省去很多处理费用,是两全其美的办法。 目前的生态处理方法中很多处理方法都存在占地多,处理流量小的问题。所以生态处理方法要因地制宜,用在空地较多、生物生长好的地方,像人工湿地、土壤层微生物滤池、植物浮床等都是很好的生态处理方法,能耗低,很值得推广。 4.3、各个处理构筑物的节能途径 在污水处理流程中,各个污水处理构筑物的节能途径很多,下面就污水处理流程中各个构筑物的节能方法。 污水提升泵站节能途径。将现有的集中式污水处理改成分散式处理,并充分利用一级处理后的中水,可以减小城市污水处理厂的压力,更可以大大减少深度处理所需的费用。同时污水提升泵站的水量也会适当减少,甚至可以取消,全部采用分散处理模式。污水处理厂只负责处理工厂附近、污水量大的用户排放的污水。 格栅的节能途径。尽量将污水处理设备安装在地势较低的地方,可以减小提升泵的功率。污水经过格栅的时候可以凭借其较快的流速通过栅条,必要时再用提升泵将污水提升至沉淀池。 曝气设施的节能途径[③]。不管是好氧处理还是厌氧处理设施,其能耗都是非常大的。因为我们必须要用电力设备将空气充入到污水中,但是我们可以采用多层好氧过滤的方式减小这一能耗开支。好氧过滤的各个滤层的厚度的材料都是不相同的,实现的过滤效果也大相径庭。 好氧过滤具体的方法是:污水经过格栅拦截之后,即可以直接进入第一层好氧过滤层,第一层好氧过滤层的孔隙是很大的,一般用粗大的砂石铺垫,主要去除污水中大的悬浮物并通过水流在砂石中紊动的流动将空气中的氧气混入污水中。然后污水进入第二层好氧过滤层,这一层的砂石粒径相对较小,污水在这一层的停留时间相对较长,主要是好氧微生物对有机物的氧化过程,在这一好氧滤层里,很容易生成生物膜,类似于生物膜的处理。如果污水的有机物的含量不是很高的话,处理水已经基本达到了排放的标准了,也可以将处理后的水收集起来作中水使用。如果污水的有机物含量很高的话,可以让污水继续进行下一层的好氧过滤,滤层的孔隙也将更小,处理时间更长,效果也更好。在这一层中,由于污水的停留时间较长,对污水中的N和P也有较好的去除效果。 进行好氧过滤处理的排放水已经可以达到排放的要求,没有必要设置二次沉淀池进行泥水分离。这种处理流程适用于建设在河湖的旁边,有利用处理水的就近排放,而且可以不用清水管道或管渠即可。 五、结论 上面提到的比较节能的污水处理方法主要是生态的处理方法,其中好氧生物滤池尽管很节能,但是也有它自身的限制因素所在: 1 占地较大。因为这种处理方式全靠生物进行氧化分解有机物的方式处理污水,污水停留时间很长,所以处理流量是十分有限的,但是正如前面提到的,在大部分污水都用分散式处理方式的情况下,处理流量都不会很大,所以这种处理方式是有它的优势所在的。 2 不能进行反冲洗,容易堵塞。由于污水通过滤层的时候,会生成很厚的生物膜,老化的生物膜脱落后很容易堵塞住滤层的孔隙,过滤效果会因此而大为降低。所以我们只能用孔隙较大的滤料层,并且尽量避免用垂直分层的布置方式。 3 初期造价高,但是处理费用低。初期造价主要集中在滤层铺砌和滤层上面草皮的种植上,但是一经运行,其运行费用是很低的。 该处理方案有以下几个方面的特点: 1 如果在滤层上面种植植被的话,可以将过滤和湿地相结合建设,处理效果会更好。 2 这种处理方案只适用于分散式处理方案中,处理流量很小,具体的设施可以同家庭的小花坛、花园合建,并不会影响建设的美观性。处理后的水可以直接渗透到附近的水池里,用于花坛的浇灌,路面浇洒等,甚至可以回用于冲洗厕所。 3好氧过滤可以结合化粪池共同使用,有化粪池进行初步处理,粗大的杂质已经去除,滤层的堵塞的几率会大大减小。 参考文献: [1]《排水工程》第四版,张自杰主编,顾夏声主审,中国建筑工业出版社出版。 [2]《污水处理能耗与能效》[美]W.F.OWEN,章北平、车武译,金儒霖校,能源出版社出版。 [①] :这里没有分析污泥处理流程和能耗。 [②] :这里的污水处理系统分类是针对污水收集和处理方式而言,分为集中处理和分散处理两种。 [③] :二级及以上的深度处理流程未完全列出,只以好氧处理流程中的曝气池为例,提出了曝气处理的新方法。

❹ 城市的下水道里的污水都流向哪儿

1、向地表水体排放,一般包括排放到海洋、湖泊、小河甚至沙漠等。不用担心污染,在制定排放标准时,就已经考虑到受纳水体的环境承载容量了。《污水综合排放标准》规定了不同场合下水质的排放标准。

2、工农业利用,水质达到一定标准,就可以利用了,如绿地灌溉、冲洗厕所、洗车、工艺用水、冷却用水、锅炉补充水等。

3、地下水回灌。部分地区由于对水资源采用过度,会导致地下水枯竭,所以需要回灌,保持一定的水量。注意涉及到地下水一定要慎重,因为地下水的修复要比地表水的修复难得多得多得多得多。

(4)下列有关我国城镇污水中扩展阅读:

注意事项:

1、要保障安全:保障排水与污水处理设施的安全稳定运行,是实现水的社会循环的基础。《条例》第三章到第五章分别从排水、污水处理、设施维护与保护三个方面,对保障设施安全运行的各方责任主体(政府、相关企事业单位及个人)、措施和权利义务等内容作了规定。

2、统筹规划、配套建设:城镇排水与污水处理系统是促进城镇健康水循环的重要工程,其系统布局直接关系到对水的自然循环的影响,因而必须统筹规划、配套建设。

3、要综合利用:从规划、设施建设及政策鼓励等方面制定了一系列促进污水的再生利用和污泥、雨水的资源化利用的制度措施。同时明确了初期雨水收集与处理的方式,对初期雨水的排放调控和污染防治提出了要求,这对于防止城市水环境污染。

❺ 经管资产里城市排水和污水处理设施中收集设施都有哪些

污水处理问题一直都是我国面临的严重问题,我国城市污水处理尚处于起步阶段,城市污水管网收集系统建设滞后,污水处理设施难以充分发挥效益,这是全国存在的共性问题。保障污水处理厂稳定高效运行,对于保护良好生态环境、完成节能减排任务、推进新型城镇化和城市建设具有十分重大的意义。
1、改进城市污水处理方法
首先,我们应该掌握一些污染源治理技术和城市污水处理技术的最新情况,推动我国污水处理方法的发展,大力开发低耗高效污水处理的科学技术,对我国现有污水处理方法进行分析,根据实际的情况选择合适的技术,更高的提高污水处理效率,有力的控制水污染。创新并优化污水处理工艺,从实际情况出发,通过各种技术的综合运用,使其达到现阶段城市污水处理回收再利用的标准,提高水资源的重发利用率。其次,是加大人才和资金的投入,建立专门的研究和开发机构,提高技术水平,积极开发、研制和应用城市污水回用技术和新设备,提高污水处理和回用能力;引进和开发新技术,通过积极推广各种膜分离技术、臭氧化技术以及安全消毒技术的应用,将污水中的废物分离,提高城市污水处理标准,完善处理系统,达到再生水的指标,提高水的重发利用率。最后就是排水合理分区和合理布局,分析当地的实际情况,考虑其规模和对污水利用的方便程度,对城市污水的排水范围进行规划,污水处理厂要适度集中,合理划分,进行统筹规划,合理布局,对选址和方案进行合理规划,促进城市污水处理工作的合理进行,尽量做到最低投入成本获得最大化的经济效益、环境效益和社会效益。保证污水处理设施的正常运转,强化一级污水处理法,根据自身条件适时选择二级处理法,降低城市污水处理设备的负荷和处理成本,将水处理由原来单一模式转变成综合利用处理模式,转变我国水资源缺乏的局面。
2、完善污水处理管理机制
改革污水处理单位的考核制度,对处理后的水质、水量同时监管,将处理后的水体指标纳入考核范围,有效改善污水处理工作的质量水平,提高处理后水质的标准。政府加强对污水处理的管理,明确分工,将责任落实到每个人,采用问责制度,并对出现问题的责任人进行惩治,保障污水处理系统的建设。政府将传统的城市排水体制分为分流制和合流制两种,明确各个部门责任,各个部门互相监督。分流制适合于新建区、扩建区、新建开发区,并不受历史因素影响;合流制适合具有历史因素的大中型城市。政府根据具体情况,采用不同的管理制度,对城市污水处理进行多元化管理,引进投资模式,保证城市污水处理的持续发展。借鉴城市污水处理较好国家和地区的经验和做法,改进自身的技术,政府应该建立一系列的监管体系,全方位的展开工作,并且要通过政府、企业和公民“三位一体”,强化监督机制,提高员工的监管水平和监管素质,依法对污水处理全过程进行监督,提高污水治理的彻底性,促使污水处理设施充分发挥改善环境质量的效能。
3、提高民众认识,树立环保观念
积极利用各种媒介,提高全民的水资源危机意识以及综合利用意识,倡导建立节水型社会,其次就是树立污染者收费意识,同时应该做到“谁污染,谁治理”,同时可以用来加大对城市污水处理的资源投入,改进设备,加大技术投入。
4、污水处理的资源化和产业化
城市污水处理之后也是一种水资源,成为城市的第二种水源,回用之后,可以很大的节约水资源的供应量,同时还能减少生活污水直接排放的污染,既解决了供水紧张又改善了环境,还可以就近处理利用,节省管道投资和运输消耗,实现水源的可持续发展。分类供水,从而实现对水资源的回收利用,并且鼓励中水回用,对废水回用之后的污泥进行研究,将它变废为宝,真正的提高污泥的资源程度。对于那些排放污水的企业要缴纳相应的费用,为城市污水处理设施提供资金,加强污水处理的能力,采用市场化的方式来发展污水处理行业。

❻ 近年来,我国城镇排水与污水处理事业取得较大发展,但也存在的突出问题是什么

突出的问题有:1、城镇排水设施老化,一般都是修修补补,没有大的改观。2、城市新建排水设施管道较小,不能满足排水要求,特别是较大的雨水。3、雨污混合排放的比较多,给城市污水处理工作带来很多麻烦。4、污水汇集率较低,大城市表现在老城区,中小城市污水汇集率更小,虽然建了污水厂,处理的污水也是一部分。5、污水厂不能满足要求,主要是污水处理量太小,另外就是处理效果差,达不到排放标准就排放了。

❼ 有关于污水处理的知识,详细点,

环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明,为实现经济的持续稳定的发展,必须解决好发展与环境保护的矛盾。随着我国社会和经济的高速发展,城市环境污染特别是水污染的问题日趋严重。城镇生活污水的排放量逐年增加,2002年全国工业和城镇生活废水排放总量为439.5亿吨,比上年增加1.5%。其中工业废水排放量207.2亿吨,比上年增加2.3%;城镇生活污水排放量232.3亿吨,比上年增加0.9%,其中仅有10%得到处理。[1]生活污水中含有较高的氮、磷等营养物质,未经处理直接排入江河湖海,是导致水域富营养化污染的主要原因。2002年监测数据显示,辽河、海河水系污染严重,劣V类水体占60%以上;淮河干流水质以III-V类水体为主,支流及省界河段水质仍然较差;黄河水系总体水质较差,干流水质以III-IV类水体为主,支流污染普通严重;松花江水系以III-IV类水体为主;珠江水系水质总体良好,以II类水体为主;长江干流及主要一级支流水质良好,以II类水体为主。由于“污染性”造成的水资源短缺,已成为严重制约我国社会经济持续发展的突出问题,丞待解决。目前我国水污染控制的重点已从以工业点源为主,逐步转变为以城市污水污染为主的控制。根据预测 [2],到2010年我国城市污水排放总量为1050亿m3,城市污水处理率要达到50%,预计需新建污水处理厂1000余座,而决定城市污水处理厂投资和运行成本的主要因素是污水处理工艺和技术的选择,因此开发适合我国国情的、高效、低耗、能满足排放要求、基建和运行费用低的污水处理新技术和新工艺,具有十分重要的现实意义。
二、生活污水处理工艺研究和应用领域共同关注的问题
长期以来,城市生活污水的二级生物处理多采用活性污泥法,它是当前世界各国应用最广的一种二级生物处理流程,具有处理能力高,出水水质好等优点。但却普遍存在着基建费、运行费高,能耗大,管理较复杂,易出现污泥膨胀、污泥上浮等问题,且不能去除氮、磷等无机营养物质。对于我国这样一个资源不足、人口众多的发展中国家,从可持续发展的角度来看,并不适合中国国情。由于污水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程,因此在建设和实际运行过程中常受到资金的限制,使得治理技术与资金问题成为我国水污染治理的“瓶颈”。归纳起来,目前在城市生活污水处理研究和应用领域,普遍存在的问题有:
(1)采用传统的活性污泥法,往往基建费、运行费高,能耗大,管理较复杂,易出现污泥膨胀现象;工艺设备不能满足高效低耗的要求。
(2)随着污水排放标准的不断严格,对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高,传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主,往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联,形成多级反应池,通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的,这势必要增加基建投资的费用及能耗,并且使运行管理较为复杂。
(3)目前城市污水的处理多以集中处理为主,庞大的污水收集系统的投资远远超过污水处理厂本身的投资,因此建设大型的污水处理厂,集中处理生活污水,从污水再生回用的角度来说不一定是唯一可取的方案。
因此,如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理,以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展。已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题,就要求污水处理不应仅仅满足单一的水质改善,同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题,且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提。
三、生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究发展
在污水生物处理的发展和应用中,活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善,与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高,耐冲击负荷性能好,产泥量低,占地面积少,便于运行管理等优点,在处理中极具竞争力。
1.生物膜法净化污水机理
污水中有机污染物质种类繁多,成分复杂。但对于生活污水来说,其有机成分归纳起来主要包括:蛋白质(40%-60%),碳水化合物(25%-50%)和油脂(10%),此外还含有一定量的尿素[3]。生物膜法依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物,由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖,由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构,因此生物膜通常具有孔状结构,并具有很强的吸附性能。
生物膜附着在载体的表面,是高度亲水的物质,在污水不断流动的条件下,其外侧总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质,在膜的表面上和一这深度的内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物,形成由有机污染物 →细菌→原生动物(后生动物)组成的食物链。生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。其中细菌一般有:假单苞菌属、芽苞菌属、产碱杆菌属和动胶菌属以及球衣菌属,原生动物多为钟虫、独缩虫、等枝虫、盖纤虫等。后生动物只有在溶解氧非常充足的条件下才出现,且主要为线虫。污水在流过载体表面时,污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附,并通过氧向生物膜内部扩散,在膜中发生生物氧化等作用,从而完成对有机物的降解。生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物,而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态,当生物膜逐渐增厚,厌氧层的厚度超过好氧层时,会导致生物膜的脱落,而新的生物膜又会在载体表面重新生成,通过生物膜的周期更新,以维持生物膜反应器的正常运行。
生物膜法通过将微生物细胞固定于反应器内的载体上,实现了微生物停留时间和水力停留时间的分离,载体填料的存在,对水流起到强制紊动的作用,同时可促进水中污染物质与微生物细胞的充分接触,从实质上强化了传质过程。生物膜法克服了活性污泥法中易出现的污泥膨胀和污泥上浮等问题,在许多情况下不仅能代替活性污泥法用于城市污水的二级生物处理,而且还具有运行稳定、抗冲击负荷强、更为经济节能、具有一定的硝化反硝化功能、可实现封闭运转防止臭味等优点。
通过人工强化作用将生物膜引入到污水处理反应器中,便形成了生物膜反应器。近年来,物物膜反应器发展迅速,由单一到复合,有好氧也有厌氧,逐步形成了一套较完整的生物处理系统。
填料是生物膜技术的核心之一,它的性能对废水处理工艺过程的效率、能耗、稳定性以及可靠性均有直接关系。
2、厌氧生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究进展
(1)、复杂物料的厌氧降解阶段
在废水的厌氧处理过程中,废水中的有机物经大量微生物的共同作用,被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程中,不同的微生物的代谢过程相互影响,相互制约,形成复杂的生态系统。对复杂物料的厌氧过程的叙述,有助于我们了解这一过程的基本内容。所谓复杂物料,即指那些高分子的有机物,这些有机物在废水中以悬浮物或胶体形式存在。
复杂物料的厌氧降解过程可以被分为四个阶段。
水解阶段:高分子有机物因相对分子质量巨大,不能透过细胞膜,因此不可能为细菌直接利用。因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖,淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被蛋白酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。
发酵(或酸化)阶段:在这一阶段,上述小分子的化合物在发酵细菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸(简写作VFA)、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时,酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质,因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。
产乙酸阶段:在此阶段,上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。
产甲烷阶段:这一阶段里,乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
在以上阶段里,还包含着以下这些过程:a、水解阶段里有蛋白质水解、碳水化合物的水解和脂类水解;b、发酵酸化阶段包含氨基酸和糖类的厌氧氧化与较高级的脂肪酸与醇类的厌氧氧化;c、产乙酸阶段里有从中间产物中形成乙酸和氢气和由氢气和 氧化碳形成乙酸;d、甲烷化阶段包括由乙酸形成甲烷和从氢气和二氧化碳形成甲烷。除以上这些过程之外,当废水含有硫酸盐时还会有硫酸盐还原过程。复杂化合物的厌氧降解可以利用图来表述(见图1)
(2)厌氧生物膜法处理工艺的应用研究进展
a、厌氧滤器(AF)
厌氧滤器是60年代末由美国McCarty 等在Coulter等研究基础上发展并确立的第一个高速厌氧反应器。传统的好氧生物系统一般容积负荷在2KgCOD/(m3?d)以下。而在AF发明之前的厌氧反应器一般容积负荷也在4-5kgCOD/(m3?d)以下。但AF在处理溶解性废水时负荷可高达10-15 kgCOD/(m3?d)。[4]因此AF的发展大大提高了厌氧反应器的处理速率,使反应器容积大大减少。
AF作为高速厌氧反应器地位的确立,还在于它采用了生物固定化的技术,使污泥在反应器内的停留时间(SRT)极大地延长。McCarty发现在保持同样处理效果时,SRT的提高可以大大缩短废水的水力停留时间(HRT),从而减少反应器容积,或在相同反应器容积时增加处理的水量。这种采用生物固定化延长SRT,并把SRT和HRT分别对待的思想推动了新一代高速厌氧反应器的发展。
SRT的延长实质是维持了反应器内污泥的高浓度,在AF内,厌氧污泥的浓度可以达到10-20gVSS/L。AF内厌氧污泥的保留由两种方式完成:其一是细菌在AF内固定的填料表面(也包括反应器内壁)形成生物膜;其二是在填料之间细菌形成聚集体。高浓度厌氧污泥在反应器内的积累是AF具有高速反应性能的生物学基础,在一定的污泥比产甲烷活性下,厌氧反应器的负荷与污泥浓度成正比。同时,AF内形成的厌氧污泥较之厌氧接触工艺的污泥密度大、沉淀性能好,因而其出水中的剩余污泥不存在分离困难的问题。由于AF内可自行保留高浓度的污泥,也不需要污泥的回流。
在AF内,由于填料是固定的,废水进入反应器内,逐渐被细菌水解酸化、转化为乙酸和甲烷,废水组成在不同反应器高度逐渐变化。因此微生物种群的分布也呈现规律性。在底部(进水处),发酵菌和产酸菌占有最大的比重,随反应器高度上升,产乙酸菌和产甲烷菌逐渐增多并占主导地位。细菌的种类与废水的成分有关,在已酸化的废水中,发酵与产酸菌不会有太大的浓度。
细菌在反应器内分布的另一特征是反应器进水处(例如上流式AF的内部)细菌由于得到营养最多因而污泥浓度最高,污泥的浓度随高度迅速减少。
污泥的这种分布特征赋予AF一些工艺上的特点。首先,AF内废水中有机物的去除主要在AF底部进行(指上流式AF),据Young和Dahab报道[4], AF反应器在1m以上COD的去除率几乎不再增加,而大部分COD是在0.3m以内去除的。因此研究者认为在一定的容积负荷下,浅的AF反应器比深的反应器能有更好的处理效率。其次,由于反应器底部污泥浓度特别大,因此容易引起反应器的堵塞。堵塞问题是影响AF应用的最主要问题之一。据报道,上流式AF底部污泥浓度可高达60g/L。厌氧污泥在AF内的有规律分布还使得反应器对有毒物质的适应能力较强,可以生物降解的毒性物质在反应器内的浓度也呈现出规律性的变化,加之厌氧生物膜形成各种菌群的良好共生体系,因此在AF内易于培养出适应有毒物质的厌氧污泥。例如在处理三氯甲烷和甲醛废水中,发现AF反应器内的污泥产生了良好的适应性,这些有毒物质的去除效果和允许的进液浓度逐渐上升。AF同时也具有较大的抗冲击负荷能力。一般认为在相同的温度条件下,AF的负荷可高出厌氧接触工艺2~3倍,同时会有较高的COD去除率。
AF在应用上的问题除了堵塞和由局部堵塞引起的沟流以外,另一个问题是它需要大量的填料,填料的使用使其成本上升。由于以上问题,国外生产规模的AF系统应用也不是很多。据Le-ttinga在1993年估计,国外生产规模的AF系统大约仅有30~40个。[4]
作为升流式厌氧滤池的革新技术——厌氧膜床(S?pecial Anaerobic Film Bed, SAFB),采用较大颗粒及孔隙率的填料代替传统的小粒径填料,有效地解决了反应器的堵塞问题。厌氧膜床具有如下特点:
有效克服了厌氧滤池易堵塞和出水水质差的缺点;
生物固体浓度高,因此可获得较高的有机负荷;
在厌氧膜床内微生物通过附着在填料表面形成生物膜,以及悬浮于填料孔隙间形成细菌聚集体,因此在厌氧膜床内可以保持较高的生物量。因此可缩短水力停留时间,耐冲击负荷能力较强;
启动时间短,停止运行后再启动也较容易;
不需要回流污泥,运行管理方便;
在水量和负荷有较大变化的情况下,耐冲击性较好。
b、厌氧流化床反应器(AFBR)
在流化床系统中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜来保留厌氧污泥,液体与污泥的混合、物质的传递依靠使这些带有生物膜的微粒形成流态化来实现。
流化床反应器的主要特点可归纳如下:
流态化能最大程度使厌氧污泥与被处理的废水接触;
由于颗粒与流体相对运动速度高,液膜扩散阻力小,且由于形成的生物膜较薄,传质作用强,因此生物化学过程进行较快,允许废水在反应器内有较短的水力停留时间;
克服了厌氧滤器堵塞和沟流问题;
高的反应器容积负荷可减少反应器体积,同时由于其高度与直径的比例大于其它厌氧反应器,因此可以减少占地面积。
但是,厌氧流化床反应器存在着几个尚未解决的问题。其一,为了实现良好的流态化并使污泥和填料不致从反应器流失,必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度,但这几乎是难以做到的,因此稳定的流态化也难以保证。[5]其次,一些较新的研究认为流化床反应器需要有单独的预酸化反应器。同时,为取得高的上流速度以保证流态化,流化床反应器需要大量的回流水,这样导致能耗加大,成本上升。由于以上原因,流化床反应器至今没有生产规模的设施运行。有人认为它在今后应用的前景也不大。[5]
c、厌氧附着膜膨胀床反应器(AAFEB)
厌氧附着膜膨胀床(Anaerobic Attached Film Expanded Bed)是Jewell等人在1974年研究和开发出来的一种污水处理工艺。与生物流化床相比,区别在于载体的膨胀程度。以填料层高度计,膨胀床的膨胀率约为10%~20%,此时颗粒间仍保持互相接触,而流化床则为20%~70%。Bruce J.Alderman等[6]通过对比厌氧膨胀床、滴滤池和活性污泥法等工艺的经济性,发现对于小型污水处理厂而言,厌氧膨胀床后续滴滤池的设计是最为经济的选择,能耗量少,污泥产率量低。但目前此工艺仍主要停留在小试和中试研究阶段。
综上所述,采用厌氧生物膜反应器为主体的厌氧处理技术,作为生活污水处理的核心方法,在技术上已经成熟,并且较之其它方法有独到的一些优势。但是,厌氧方法在浓缩营养物(氮和磷)方面效果不大,同时它仅能除去部分病源微生物。此外,残存的BOD、悬浮物或还原性物质可能影响到出水的质量。所以厌氧生物膜反应器要成为完整的环境治理技术,合适的后处理手段必不可少。
3、好氧生物膜法处理技术——生物接触氧化
生物接触氧化法是由生物滤池和接触曝气氧化池演变而来的。早在20世纪30年代,已在美国出现生产型装置。当时的生物接触氧化池,填料的材质是砂石、竹木制品和金属制品,主要用于处理低浓度、低有机负荷的污水,它克服了活性污泥法在处理此类污水时,因污泥流失而不能维持正常运行的缺点,并取得了较好的效果。进入70年代,随着大孔径、高比表面积的蜂窝直管填料和立体波纹塑料填料的出现,使生物接触氧化法的应用范围得到拓宽,它不仅可用于处理生活污水,而且可用于处理高浓度有机废水和有毒有害工业废水,与其他生物处理方法相比,展现出了优越性,我国在70年代开始对生物接触氧化法进行了研究,第一座生产性试验装置用于处理城市污水,在处理效果、动力消耗、经济效益和管理维护等方面都明显优于活性污泥法。与活性污泥法比较,生物接触氧化具有以下主要优点:①生物接触化法以填料作为载体,供生物群栖息生长,形成稳定的生态体系,有较高的微生物浓度,一般可达10~20g/l;氧的利用率高,可达10%。具有较高的耐冲击负荷能力和对环境变化的适应能力,剩余污泥量少。②生物接触氧化法可以充分利用丝状菌的强氧化能力且不产生污泥膨胀。并且不需要象活性污泥法那样采用污泥回流以调整污泥量和溶解氧浓度,易于管理和操作。随着十余年的大量实践,对氧化池结构形式、填料的品种和安装方式、供气装置的种类和布置形式等方面进行了不断创新、不断优化。目前,生物接触氧化技术已经广泛应用处理生活污水、生活杂用水和不同有机物浓度的工业废水。
填料是微生物栖息的场所、生物膜的载体。填料的表面生长生物膜,生物膜的新陈代谢过程使污水得利净化。填料的性能直接影响着生物接触氧化技术的效果和经济上的合理性,因而填料的选择是生物接触氧化技术的关键。
填料的特性取决于填料的材质和结构形式。填料的材质应具有分子结构稳定、抗老化、耐腐蚀和生物稳定性好等特性。填料的结构形式应具有比表面积大、空隙率高、硬度高、有布水布气和切割气泡的功能。填料之间的空隙在外力作用下可发生变化,有利于剥落的生物膜及时排出填料区,以及填料的体积应具有可压缩性,并在复原后不发生变形,便于运输和安装。
固定化载体的发展
(1)固定式填料
固定式填料以蜂窝状及波纹状填料为代表,多用玻璃钢、各种薄形塑料片构成。新近有陶土直接烧结生产的陶瓷蜂窝填料,孔形为六角形,孔径在20~100mm之间。由于比表面积小,生物膜量小,表面光滑,生物膜易脱落,填料横向不流通,造成布气不均匀,易堵塞以至无法正常运转,且造价较高,近年来,此类填料已逐渐淘汰。
(2)悬挂式填料
悬挂式填料包括软性、半软性及组合填料、软性填料,理论比表面积大,空隙率>90%,挂膜快,空隙的可变性使之不易堵塞,而且造价低,组装方便,出水稳定,处理效果较好,COD和BOD5去除率达80%以上。但废水浓度高或水中悬浮物较大时,填料丝会结团,大大减少了实际利用的比表面积,且易发生断丝、中心绳断裂等情况,影响使用寿命,其寿命一般为1~2年。半软性填料,具有较强的气泡切割性能和再行布水布气的能力、挂膜脱膜效果较好、不堵塞;COD和BOD去除率在70-80%。使用寿命较软性填料长。但其理论比表面积较小(87-93m2/m3)生物膜总量不足影响污水处理效果,且造价偏高。
组合式填料,是鉴于软性、半软性存在的上述缺点并吸取软性填料比表面积大、易挂膜和半软性填料不结团,气泡切割性能好而设计的新型填料,在填料中央设计半软性部件支撑着外围的软性纤维束,其平面有如盾形,故又称盾式填料。其比表面积1000~2500 m2/m3,空隙率98%-99%,具有挂膜快,生物总量大,不结团等优点。污水处理能力优于软性、半软性填料,在正常水力负荷条件下COD去除率70%-85%,BOD5去除率达80%~90%,与之类似的还有灯笼式(或龙式)和YDT弹性立体填料。
(3)分散式填料
分散式填料包括堆积式、悬浮式填料,种类繁多。特点是无需固定和悬挂,只需将之放置于处理装置之中,使用方便,更换简单。北京晓清环保公司的多孔球形悬浮填料和北京桑德公司的SNP无剩余污泥悬浮填料等,具有充氧性能好,挂膜快,使用寿命长等优点。江西萍乡佳能环保工程公司新近开发的堆积式填料—球形轻质陶料,填料粒径2~4 mm,有巨大的比表面积,使反应器中单位体积内可保持较高的生物量,而且填料上的生物膜较薄,其活性相对较高,具有完全符合曝气生物滤池填料的国际性能标准,在法国承建的我国大连马栏河污水处理厂使用,这是我国新型填料开发的一项重大突破。
四、水解酸化—好氧活性污泥工艺在生活污水处理中的应用
城市污水经厌氧处理后,在现有的技术条件下,要达到二级出水标准,需要相当长的停留时间,结果使厌氧处理虽然在运行管理费用上占有优势,但在基建投资上却失去了竞争力。因此从微生物和化学角度讲,厌氧处理仅仅提供了一种预处理,它一般需要后处理方能满足新的污水排放标准。印度和南美国家在积极推广应用厌氧生活污水处理技术的同时,普遍意识到由于厌氧处理后氮和磷基本上没有去除,因此对厌氧出水进一步处理很有必要。缺乏合适的后处理技术,是导致厌氧生物处理技术在生活污水处理领域应用缓慢的主要原因之一。虽然已有的小试实验结果表明,两级厌氧系统组合可以获得良好的处理效果。但目前,在实际生产中,应用最为广泛的仍然是厌氧与好氧组合系统。在印度,氧化塘是最常用的后处理方法。经厌氧、氧化塘两级处理后的出水BOD5、CODcr和TSS去除率分别为87%、81%和90%。在巴西NovaVista市的7000人生活污水处理工程中,以及哥伦比亚Bucarmanga镇的160000人生活污水处理工程中,后处理均采用的是兼性氧化塘。在墨西哥的厌氧生活污水处理工程中,后处理方法比较多样化,二沉池+氯消毒、淹没滤池+二沉池+氯消毒、氧化沟等,最后直接排入城市污水管网或用于农灌。在日本,城镇生活污水一般采用厌氧消化+好氧活性污泥法联合处理、厌氧滤池+好氧滤池以及厌氧滤池+接触氧化法组合处理。并且最新研制的具有脱氮除磷功能的高级型JOHKASO小型家用生活污水净化器系统,广泛应用于分散处理生活污水方面。[7]厌氧和好氧生物处理技术的组合能够有效的去除大部分有机和无机污染物。厌氧生物专家G·Lettinga教授断言厌氧处理生物技术如果有合适的后处理方法相配合,可以成为分散型生活污水处理模式的核心手段,这一模式较之于传统的集中处理方法更具有可持续性和生命力,尤其适合发展中国家的情况。[8]
厌氧-好氧组合处理工艺,充分发挥了厌氧技术节能、好氧技术高效的优势,成为目前污水处理工艺发展的主要趋势。在国外,由上流式厌氧污泥床反应器(UASB)和好氧生物膜反应器组成的厌氧—好氧组合处理工艺一直是研究的重点,[9,10,11]并针对组合工艺的硝化/反硝化性能和动力学机理展开了较为深入的研究。[12,13]近年来,Ricardo Franci Goncalves等[14,15]进行的小试和中试的研究结果表明,采用UASB和淹没式曝气生物滤池(BF)组合工艺处理生活污水,两段HRT分别为6h和0.17h时系统对CODcr 、BOD5 和SS去除率均在90%以上,并且该组合系统相对单一的UASB污水处理系统而言,有更好的稳定出水水质的作用。当BF段的污泥回流至UASB段时,厌氧反应器内有机物甲烷化的能力提高,使产气量增加、剩余污泥量减少,可以减少甚至省去污泥浓缩池和消化池。
由于以UASB为主体的厌氧-好氧组合处理工艺,受温度的影响较大,特别是在低温条件下,系统的性能不能得到充分的发挥。Igor Bodik等[16]通过中试试验研究了厌氧折流板生物滤池反应器和淹没式曝气生物滤池组合工艺低温下处理生活污水时的脱氮性能。系统经过一年的运行,在厌氧段和好氧段的水力停留时间分别为15 h和4h的条件下,即使环境温度低于10℃(平均气温5.9℃),对CODcr、BOD5和SS的去除率仍达80%左右。低温使硝化的活性受到一定的影响,温度在4.5-23℃范围内,TKN的去除率在46.4-87.3%间变化,并且该系统也具有一定的反硝化功能,为低温环境下生活污水的脱氮处理提供了参考。
参考资料:http://..com/question/23545633.html?si=4

❽ 国内城市污水污泥处理中存在的问题主要有几个方面

1) 污泥处理率低、工艺不完善
我国存在着重废水处理,轻污泥处理的倾向。很多城市未把污泥的处理作为污水厂的必要组成部分,往往是污水处理厂建成后,相当长的时间后才建污泥处理系统,造成我国城市污水污泥处理率很低。从表 1 的工艺中也可以看出,国内城市污水厂的污泥处理工艺是很不完善的。污泥经过浓缩、消化稳定和干化脱水处理的污水厂仅占上述城市污水厂的 25.68%。这说明我国 70%以上的污水厂中不具有完整的污泥处理工艺。不具有污泥稳定处理的污水厂占 55.70%,大量未经过稳定处理的污水污泥将对环境产生严重的二次污染。不具有污泥干化脱水处理的污水厂约占 48.65%。污泥经浓缩、消化后,尚有约 95%~97%含水率,体积仍然很大。这样庞大体积的污泥如果不经过污泥的干化脱水处理,将为运输及后续处置带来许多不便。

2) 污泥处理技术设备落后
当前我国有些污水处理厂所采用的污泥处理技术已经是发达国家所摈弃的技术,其水平还停留在发达国家的 70、80 年代的水平,有的甚至是国外的 60 年代的水平。而且有些污泥处理技术根本不合乎国内的污水污泥特性,对所采用的技术缺乏必要的调查研究。污泥处理设备也比较落后,性能差、效率低、能耗高,专用设备少,未能形成标准化和系列化。因此,限制了我国污泥处理技术的提高和发展。

3) 污泥处理管理水平低
很多已建成的污泥处理设施不能正常运行,除技术水平外,管理水平低也是重要因素。大部分污水厂的管理人员和操作人员的素质较差,缺乏管理经验,不能有效地组织生产,加上技术人员少,各个专业不配套,所以一旦生产上出现问题,不知如何处理,有的污水处理厂的污泥处理系统只好长期停止运行。提高污水厂的管理水平,早日实现科学管理是保证污水厂污泥系统长期运转关键所在。

4) 污泥处理设计水平低
我国排水事业有很大发展,积累了较为丰富的污水处理设计经验,并培养了大批设计人材。但在污泥处理方面,我国还缺乏实践经验和设计经验,尤其是污泥处理系统的整体水平还比较低,从已建成的污水处理厂的污泥处理装置看,运行工况不佳,不能保证长期运行,很多厂的装置建成后,又进行较大的技术改造,造成人力、物力和财力的极大浪费。

5) 污泥处理投资低
国内污泥处理投资只占污水处理厂总投资的 20%~50%,而发达国家污泥处理投资要占总投资的 50%~70%。

❾ 城市污水处理中深度处理有哪些工艺

深度处理常见的方法有以下几种。

1.1 活性炭吸附法与离子交换
活性炭是一种多孔性物质,而且易于自动控制,对水量、水质、水温变化适应性强,因此活性炭吸附法是一种具有广阔应用前景的污水深度处理技术。活性炭对分子量在500~3 000的有机物有十分明显的去除效果,去除率一般为70%~86.7%[1],可经济有效地去除嗅、色度、重金属、消毒副产物、氯化有机物、农药、放射性有机物等。
常用的活性炭主要有粉末活性炭(PAC)、颗粒活性炭(GAC)和生物活性碳(BAC)三大类。近年来,国外对PAC的研究较多,已经深入到对各种具体污染物的吸附能力的研究。淄博市引黄供水有限公司根据水污染的程度,在水处理系统中,投加粉末活性炭去除水中的COD,过滤后水的色度能降底1~2度;臭味降低到0度[2]。GAC在国外水处理中应用较多,处理效果也较稳定,美国环保署(USEPA)饮用水标准的64项有机物指标中,有51项将GAC列为最有效技术[3]。
GAC处理工艺的缺点是基建和运行费用较高,且容易产生亚硝酸盐等致癌物,突发性污染适应性差。如何进一步降低基建投资和运行费用,降低活性炭再生成本将成为今后的研究重点。BAC可以发挥生化和物化处理的协同作用,从而延长活性炭的工作周期,大大提高处理效率,改善出水水质。不足之处在于活性炭微孔极易被阻塞、进水水质的pH 适用范围窄、抗冲击负荷差等。目前,欧洲应用BAC技术的水厂已发展到70个以上,应用最广泛的是对水进行深度处理[4]。抚顺石化分公司石油三厂采用BAC技术,既节省了新鲜水的补充量,减少污水排放量,减轻水体污染,降低生产成本,还体现了经济效益和社会效益的统一[5]。今后的研究重点是降低投资成本和增加各种预处理措施与BAC联用,提高处理效果。
1.2 膜分离法
膜分离技术是以高分子分离膜为代表的一种新型的流体分离单元操作技术[6,7]。它的最大特点是分离过程中不伴随有相的变化,仅靠一定的压力作为驱动力就能获得很高的分离效果,是一种非常节省能源的分离技术。
微滤可以除去细菌、病毒和寄生生物等,还可以降低水中的磷酸盐含量。天津开发区污水处理厂采用微滤膜对SBR二级出水进行深度处理, 满足了景观、冲洗路面和冲厕等市政杂用和生活杂用的需求[8]。
超滤用于去除大分子,对二级出水的COD和BOD去除率大于50%。北京市高碑店污水处理厂采用超滤法对二级出水进行深度处理,产水水质达到生活杂用水标准,回用污水用于洗车,每年可节约用水4 700 m3[9]。
反渗透用于降低矿化度和去除总溶解固体,对二级出水的脱盐率达到90%以上,COD和BOD的去除率在85%左右,细菌去除率90%以上[10]。缅甸某电厂采用反渗透膜和电除盐联用技术,用于锅炉补给水。经反渗透处理的水,能去除绝大部分的无机盐、有机物和微生物[11]。
纳滤介于反渗透和超滤之间,其操作压力通常为0.5~1.0 MPa,纳滤膜的一个显著特点是具有离子选择性,它对二价离子的去除率高达95%以上,一价离子的去除率较低,为40%~80%[12]。潘巧明等人采用膜生物反应器-纳滤膜集成技术处理糖蜜制酒精废水取得了较好结果,出水COD小于100 mg/L,废水回用率大于80%[13]。
我国的膜技术在深度处理领域的应用与世界先进水平尚有较大差距。今后的研究重点是开发、制造高强度、长寿命、抗污染、高通量的膜材料,着重解决膜污染、浓差极化及清洗等关键问题。
1.3 高级氧化法
工业生产中排放的高浓度有机污染物和有毒有害污染物,种类多、危害大,有些污染物难以生物降解且对生化反应有抑制和毒害作用。而高级氧化法在反应中产生活性极强的自由基(如•OH等),使难降解有机污染物转变成易降解小分子物质,甚至直接生成CO2和H2O,达到无害化目的。
1.3.1 湿式氧化法
湿式氧化法(WAO)是在高温(150~350 ℃)、高压(0.5~20 MPa)下利用O2或空气作为氧化剂,氧化水中的有机物或无机物,达到去除污染物的目的,其最终产物是CO2和H2O[14]。福建炼油化工有限公司于2002年引进了WAO工艺,彻底解决了碱渣的后续治理和恶臭污染问题,而且运行成本低,氧化效率高[15]。
1.3.2 湿式催化氧化法
湿式催化氧化法(CWAO)是在传统的湿式氧化处理工艺中加入适宜的催化剂使氧化反应能在更温和的条件下和更短的时间内完成,也因此可减轻设备腐蚀、降低运行费用[16,17]。目前,建于昆明市的一套连续流动型CWAO工业实验装置,已经体现出了较好的经济性[18]。
湿式催化氧化法的催化剂一般分为金属盐、氧化物和复合氧化物3类。目前,考虑经济性,应用最多的催化剂是过渡金属氧化物如Cu、Fe、Ni、Co、Mn等及其盐类。采用固体催化剂还可避免催化剂的流失、二次污染的产生及资金的浪费。
1.3.3 超临界水氧化法
超临界水氧化法把温度和压力升高到水的临界点以上,该状态的水就称为超临界水。在此状态下水的密度、介电常数、粘度、扩散系数、电导率和溶剂化学性能都不同于普通水。较高的反应温度(400~600 ℃)和压力也使反应速率加快,可以在几秒钟内对有机物达到很高的破坏效率。
美国德克萨斯州哈灵顿首次大规模应用超临界水氧化法处理污泥,日处理量达9.8 t。系统运行证明其COD的去除率达到99.9%以上,污泥中的有机成分全部转化为CO2、H2O以及其他无害物质,且运行成本较低[19]。
1.3.4 光化学催化氧化法
目前研究较多的光化学催化氧化法主要分为Fenton试剂法、类Fenton试剂法和以TiO2为主体的氧化法。
Fenton试剂法由Fenton在20世纪发现,如今作为废水处理领域中有意义的研究方法重新被重视起来。Fenton试剂依靠H2O2和Fe2+盐生成•OH,对于废水处理来说,这种反应物是一个非常有吸引力的氧化体系,因为铁是很丰富且无毒的元素,而且H2O2也很容易操作,对环境也是安全的[20]。Fenton试剂能够破坏废水中诸如苯酚和除草剂等有毒化合物。目前国内对于Fenton试剂用于印染废水处理方面的研究很多,结果证明Fenton 试剂对于印染废水的脱色效果非常好。另外,国内外的研究还证明,用Fenton试剂可有效地处理含油、醇、苯系物、硝基苯及酚等物质的废水。
类Fenton试剂法具有设备简单、反应条件温和、操作方便等优点,在处理有毒有害难生物降解有机废水中极具应用潜力。该法实际应用的主要问题是处理费用高,只适用于低浓度、少量废水的处理。将其作为难降解有机废水的预处理或深度处理方法,再与其他处理方法(如生物法、混凝法等)联用,则可以更好地降低废水处理成本、提高处理效率,并拓宽该技术的应用范围。
光催化法是利用光照某些具有能带结构的半导体光催化剂如TiO2、ZnO、CdS、WO3等诱发强氧化自由基•OH,使许多难以实现的化学反应能在常规条件下进行。锐钛矿中形成的TiO2具有稳定性高、性能优良和成本低等特征。在全世界范围内开展的最新研究是获得改良的(掺入其他成分)TiO2,改良后的TiO2具有更宽的吸收谱线和更高的量子产生率。
1.3.5 电化学氧化法
电化学氧化又称电化学燃烧,是环境电化学的一个分支。其基本原理是在电极表面的电催化作用下或在由电场作用而产生的自由基作用下使有机物氧化。除可将有机物彻底氧化为CO2和H2O外,电化学氧化还可作为生物处理的预处理工艺,将非生物相容性的物质经电化学转化后变为生物相容性物质。这种方法具有能量利用率高,低温下也可进行;设备相对较为简单,操作费用低,易于自动控制;无二次污染等特点。
1.3.6 超声辐射降解法
超声辐射降解法主要源于液体在超声波辐射下产生空化气泡,它能吸收声能并在极短时间内崩溃释放能量,在其周围极小的空间范围内产生1 900~5 200 K的高温和超过50 MPa的高压。进入空化气泡的水分子可发生分解反应产生高氧化活性的•OH,诱发有机物降解;此外,在空化气泡表层的水分子则可以形成超临界水,有利于化学反应速度的提高。
超声波对含卤化物的脱卤、氧化效果显著,氯代苯酚、氯苯、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等含氯有机物最终的降解产物为HCl、H2O、CO、CO2等。超声降解对硝基化合物的脱硝基也很有效。添加O3、H2O2、Fenton试剂等氧化剂将进一步增强超声降解效果。超声与其他氧化法的组合是目前的研究热点,如US/O3、US/H2O2、US/Fenton、US/光化学法。目前,超声辐射降解水体污染物的研究仍处于试验探索阶段。
1.3.7 辐射法
辐射法是利用高能射线(γ、χ射线)和电子束等对化合物的破坏作用所开发的污水辐射净化法。一般认为辐射技术处理有机废水的反应机理是由于水在高能辐射的作用下产生•OH、H2O2、•HO2等高活性粒子,再由这些高活性粒子诱发反应,使有害物质降解。
辐射法对有机物的处理效率高、操作简便。该技术存在的主要难题是用于产生高能粒子的装置昂贵、技术要求高,而且该法的能耗大、能量利用率较低;此外为避免辐射对人体的危害,还需要特殊的保护措施。更多资料可登录易净水网查看。因此该法要投入运行,还需进行大量的研究探索工作。
1.4 臭氧法
臭氧具有极强的氧化性,对许多有机物或官能团发生反应,有效地改善水质。臭氧能氧化分解水中各种杂质所造成的色、嗅,其脱色效果比活性炭好;还能降低出水浊度,起到良好的絮凝作用,提高过滤滤速或者延长过滤周期。目前,由于国内的臭氧发生技术和工艺比较落后,所以运行费用过高,推广有难度。

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