淺析小區(qū)生活污水處理模式的研究進(jìn)展

張婷婷

上海張江集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，上海 201203

我國(guó)是淡水資源非常貧瘠的國(guó)家，然而我國(guó)現(xiàn)今城鎮(zhèn)日排放廢水總量約為1.37億t，有近94%的城市污水未經(jīng)處理直接排入各種水體，造成我國(guó)絕大部分地面水和50%以上的城市地下水受到不同程度的污染。據(jù)非官方統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)70%以上的河流湖泊遭受不同程度污染。據(jù)初步調(diào)查，全國(guó)農(nóng)村有3億多人飲水不安全，其中約6300多萬(wàn)人飲用高氟水，200萬(wàn)人飲用高砷水，3800多萬(wàn)人飲用苦咸水，1.9億人飲用水有害物質(zhì)含量超標(biāo)。因此合理的處理污水成為如今社會(huì)的重中之重，小區(qū)的污水處理也得到充分重視，治理好小區(qū)污水，也是城鎮(zhèn)建設(shè)的重要一環(huán)。

1 生活污水的定義

想要對(duì)小區(qū)生活污水處理模式的研究進(jìn)展進(jìn)一步了解及研究，首先我們要知道什么是生活污水。所謂的生活污水是指城市機(jī)關(guān)、學(xué)校和居民在日常生活中產(chǎn)生的廢水，包括廁所糞尿、洗衣洗澡水、廚房等家庭排水以及商業(yè)、醫(yī)院和游樂(lè)場(chǎng)所的排水等。人們生活中產(chǎn)生的這些污水是水體的主要污染源之一，尤其是糞便和洗滌污水。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析得出，城市生活中每一個(gè)每天所要排出的生活污水量為150L～400L，其量與生活水平有密切關(guān)系。生活污水中含有大量的有機(jī)物，比如纖維素、淀粉、糖類和脂肪蛋白質(zhì)等；也常常會(huì)含有病原菌、病毒和寄生蟲(chóng)卵；無(wú)機(jī)鹽類的氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽和鈉、鉀、鈣、鎂等?？偟奶攸c(diǎn)是含氮、含硫和含磷高，在厭氧細(xì)菌作用下，很容易生惡臭物質(zhì)，因此人們應(yīng)該保護(hù)水資源。

2 小區(qū)生活污水處理模式

2.1 生物膜技術(shù)污水處理模式

生物膜法是通過(guò)附著在載體或介質(zhì)表面上的細(xì)菌等微生物生長(zhǎng)繁殖，形成膜狀活性生物污泥生物膜，利用生物膜降解污水中的有機(jī)物的生物處理方法。生物膜中的微生物以污水中的有機(jī)污染物為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在新陳代謝過(guò)程中將有機(jī)物降解，同時(shí)微生物自身也得到增殖。 隨著微生物的不斷繁殖增長(zhǎng)，以及廢水中懸浮物和微生物的不斷沉積，使生物膜的厚度不斷增加，其結(jié)果是使生物膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。在生物處理過(guò)程中，生物膜總是在不斷地生長(zhǎng)、更新和脫落的，造成生物膜不斷脫落的原因有：水力沖刷、由于膜增厚造成重的增大、原生動(dòng)物的松動(dòng)、厭氧層和介質(zhì)的粘結(jié)力較弱等。生物膜法適用于中小規(guī)模污水生物處理，污水處理系統(tǒng)可以獨(dú)立建立，也可以與其他污水處理工藝組合應(yīng)用。污水進(jìn)行生物膜法處理前，宜經(jīng)沉淀處理，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)或水量波動(dòng)大時(shí)，應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)池。生物膜是蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔多，表面積大，具有很強(qiáng)的吸附能力。生物膜微生物以吸附和沉積于膜上的有機(jī)物為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將一部分物質(zhì)轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)，進(jìn)行繁殖生長(zhǎng)，成為生物膜中新的活性物質(zhì)，另一部分物質(zhì)轉(zhuǎn)化為排泄物，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中放出能量，供應(yīng)微生物生長(zhǎng)的需要。增殖的生物膜脫落后進(jìn)入廢水，在二次沉淀池中被截留下來(lái)，成為污泥。如果有機(jī)物負(fù)荷比較高，生物膜對(duì)吸附的有機(jī)物來(lái)不及氧化分解時(shí)，能形成不穩(wěn)定的污泥，這類污泥需要進(jìn)行再處理。由于生物膜法中的微生物以附著的狀態(tài)存在，所以泥齡長(zhǎng)，使生物膜中既有世代時(shí)間短、比增長(zhǎng)速率大的微生物，雙有世代時(shí)間長(zhǎng)、比增長(zhǎng)速率小的微生物，這使生物膜法中參與代謝的微生物種類多于活性污泥法。與活性污泥法相比，生物相特征有：1）能夠參與凈化反應(yīng)微生物多樣化；2）生物的食物鏈長(zhǎng)；3）能夠存活世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物；4）分段運(yùn)行與優(yōu)占種屬。 其工藝特征有抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng) ，污泥沉降性能良好，宜于固液分離、能夠處理低濃度的廢水，運(yùn)行簡(jiǎn)單、節(jié)能，易于維護(hù)管理，動(dòng)力費(fèi)用低，產(chǎn)生的污泥量少，在低水溫條件下，也能保持一定的凈化功能，并且具有較好的硝化與脫氮功能。生物膜法處理城市生活小區(qū)等城市污水具有活性淤泥法不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

2.2 人工濕地污水處理技術(shù)

人工濕地污水處理技術(shù)是利用人工水生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)多級(jí)生物的稀釋降解作用來(lái)去除或削減水中污染物的方法。歐美國(guó)家廣泛采用人工濕地系統(tǒng)處理村鎮(zhèn)地區(qū)及小型社區(qū)的污水，取得了顯著的成效。目前，國(guó)內(nèi)也有利用該技術(shù)處理小城鎮(zhèn)污水、污染河道水、村鎮(zhèn)污水及面源污水的成功實(shí)例。人工濕地系統(tǒng)處理污水具有一系列的顯著優(yōu)點(diǎn)，適合不同的處理規(guī)模，基建費(fèi)用低廉，處理構(gòu)筑物由各種天然生態(tài)系統(tǒng)或經(jīng)簡(jiǎn)單修建而成，沒(méi)有復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，易于運(yùn)行維護(hù)與管理。人工濕地的主要材料如碎石、砂礫、煤渣、土壤等均可就近獲得，處理系統(tǒng)依地勢(shì)而建，污水可自流進(jìn)入，無(wú)需額外動(dòng)力，運(yùn)行費(fèi)用只有常規(guī)工藝的10%～50%。對(duì)于我國(guó)廣大農(nóng)村地區(qū)來(lái)說(shuō)，占地面積較大的人工濕地污水處理工藝具有很好的應(yīng)用前景。

2.3 序批式活性污泥法（SBR）處理模式

1）SBR是序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）的簡(jiǎn)稱，它是從Fill Draw（加入及排放）反應(yīng)器發(fā)展而來(lái)的，F(xiàn)ill Draw比連續(xù)流活性污泥產(chǎn)生的還早，主要用于間歇排放的工廠或農(nóng)村的污水處理，具有工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。20年代后，工業(yè)化和城市化的迅猛發(fā)展，生活污水和工業(yè)廢水量増加，采用Fill Draw系統(tǒng)常需要多個(gè)反應(yīng)池交替運(yùn)行，當(dāng)時(shí)，有關(guān)自動(dòng)控制設(shè)備和技術(shù)還很落后，進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水等操作都依靠人工完成，規(guī)模擴(kuò)大后，管理十分復(fù)雜，因此，連續(xù)流反應(yīng)器（Continues Activated Sludge Reactor,簡(jiǎn)稱CAS）很快替代了Fill Draw系統(tǒng)。70年代初，為了解決連續(xù)流污水處理工藝（CAS）中存在的一些問(wèn)題，由美國(guó)Robert Irvine教授等人發(fā)起，日本、澳大利亞等國(guó)都對(duì)間歇式活性污泥工藝進(jìn)行了重新研究和評(píng)價(jià)，R.Irvine教授等人于1979年發(fā)表了第一篇運(yùn)用間歇活性污泥反應(yīng)器處理污水的論著。隨著研究的不斷深入，該工藝的機(jī)理和優(yōu)越性被廣泛認(rèn)識(shí)。本世紀(jì)80年代各種新型不堵塞曝氣器、新型浮動(dòng)式出水堰（潷水器、撇水器）和自動(dòng)監(jiān)控硬件設(shè)備和軟件技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，使SBR充分顯示出優(yōu)勢(shì)，并迅速得到開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。1984年美國(guó)環(huán)保局通過(guò)了SBR技術(shù)評(píng)價(jià)，同時(shí)，由于聯(lián)邦政府的資助，SBR成為美國(guó)中小型污水處理的首選工藝。1985年日本下水道理事會(huì)公布了對(duì)間歇式活性污泥法的技術(shù)評(píng)價(jià)報(bào)告書，充分肯定了其優(yōu)點(diǎn)，SBR工藝在日本仍保持著小型污水處理廠世界上數(shù)量第一的記錄。在澳大利亞，公用事業(yè)部引入SBR工藝用于城市污水處理，SBR法已成為城市污水處理的主導(dǎo)工藝，近10年來(lái)已建成SBR污水處理廠近600座。我國(guó)自1985年建成首座處理肉類加工污水的SBR系統(tǒng)后，又陸續(xù)在城市污水及工業(yè)廢水處理領(lǐng)域得以應(yīng)用。反應(yīng)池是SBR工作原理的核心，它集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一體。進(jìn)水階段接納需處理的廢水，有調(diào)蓄和勻質(zhì)作用，此階段可曝氣或不曝氣；反應(yīng)階段是停止進(jìn)水后的反應(yīng)過(guò)程，根據(jù)需要可以在富氧和缺氧條件下進(jìn)行，也可周期性進(jìn)行，但一般以富氧為主；沉淀階段進(jìn)行泥水分離，分離后的上清液排出池外；排水完成后至再次進(jìn)水之間為閑置階段。閑置階段內(nèi)可采取措施恢復(fù)污泥活性并等待下一周期的開(kāi)始。在一個(gè)運(yùn)行周期中，各階段的運(yùn)行時(shí)間和控制參數(shù)等都可以根據(jù)污水水質(zhì)和出水要求靈活掌握。SBR工藝的5個(gè)運(yùn)行階段，可按實(shí)際情況省去某一階段（如閑置期），也可以把反應(yīng)期與進(jìn)水期合并，還可在進(jìn)水期間同時(shí)曝氣等，控制十分靈活。SBR法有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）投資省，運(yùn)行費(fèi)用低。Ketchum等人的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：采用SBR法處理小城鎮(zhèn)污水，要比用普通活性污泥法節(jié)省基建投資30%；（2）SBR裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，操作管理方便；（3）SBR處于好氧/厭氧的交替運(yùn)行過(guò)程中，能夠在去除碳物質(zhì)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫氮除磷；（4）可抑制絲狀菌生長(zhǎng)繁殖，不易發(fā)生污泥膨脹，污泥指數(shù)SVI較低，有利于活性污泥的沉淀和濃縮；（5）SBR處理工藝系統(tǒng)布置緊湊、節(jié)省占地；（6）運(yùn)行穩(wěn)定性好，能承受較大的水質(zhì)水量沖擊；（7）各項(xiàng)運(yùn)行控制參數(shù)都能通過(guò)計(jì)算機(jī)加以控制，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行。由于SBR的諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在我國(guó)得到較廣泛的應(yīng)用，實(shí)踐表明SBR仍有不足之處。在實(shí)際工作中，廢水排放規(guī)律與SBR間歇進(jìn)水的要求存在不匹配問(wèn)題，特別污水量較大時(shí)，需多套SBR池并聯(lián)操作，增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。連續(xù)進(jìn)水間斷排水的改進(jìn)型間歇式活性污泥法是對(duì)SBR技術(shù)的發(fā)展，保留了SBR的優(yōu)點(diǎn)，克服了缺點(diǎn)，在工程應(yīng)用中更加方便。

2）周期循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法（Intermittent Cycle Extended Aeration System，簡(jiǎn)稱ICEAS）是80年代初在澳大利亞發(fā)展起來(lái)的。1976年建成世界上第一座ICEAS污水處理廠，隨后在日本、美國(guó)、加拿大、澳大利亞等地得到廣泛應(yīng)用。1986年美國(guó)國(guó)家環(huán)保局正式承認(rèn)ICEAS工藝屬于革新代用技術(shù)（I/A）技術(shù)。ICEAS最大的特點(diǎn)是在SBR池內(nèi)增加了一個(gè)生物選擇器，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水（沉淀期、排水期仍連續(xù)進(jìn)水），間歇排水，無(wú)明顯的反應(yīng)階段和閑置階段，由于全過(guò)程連續(xù)進(jìn)水，沉淀階段泥水分離差，限制了進(jìn)水量，因此處理費(fèi)用比傳統(tǒng)SBR低。與其它工藝相比，ICEAS工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）ICEAS工藝所有的反應(yīng)階段都在同一反應(yīng)池中連續(xù)不斷進(jìn)行，減少了初沉池、二沉池、污泥消化池等構(gòu)筑物。占地面積小，池體容積少，因而土建投資低；（2）ICEAS技術(shù)是一種改進(jìn)的延時(shí)曝氣系統(tǒng)，運(yùn)行時(shí)曝氣時(shí)間短，氧利用率高。另外不需要回流污泥再循環(huán)管路系統(tǒng)，回流泵和回流污泥控制設(shè)備，因此能耗較其他工藝低；（3）由于是連續(xù)進(jìn)水，每個(gè)反應(yīng)池所承受的水質(zhì)水量是均等的，因此耐沖擊負(fù)荷性更強(qiáng)?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)周期來(lái)適應(yīng)進(jìn)水量和水質(zhì)的變化；（4）ICEAS反應(yīng)池在沉淀階段時(shí)起沉淀池作用。由于此階段已停止曝氣，只有進(jìn)水而無(wú)出水，沉淀過(guò)程處于半靜止?fàn)顟B(tài)，污泥沉淀時(shí)間充分，固液分離效率高。綜上所述，ICEAS工藝流程簡(jiǎn)單，具有SBR的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水，使其在大型污水處理廠的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。該工藝強(qiáng)調(diào)延時(shí)曝氣，污泥負(fù)荷很低（0.04～0.05kgBOD5/kgMLSS.d），因此，使ICEAS工藝投資低（無(wú)初沉池、二沉池及污泥回流設(shè)備）的優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際工程中無(wú)法體現(xiàn)，因此影響了這種工藝的推廣應(yīng)用。

3）周期循環(huán)曝氣活性污泥法：CASS工藝是近年來(lái)有名的處理生活污水及工業(yè)廢水的頂尖工藝。它是在序批式活性污泥法（SBR）的基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿長(zhǎng)度方向設(shè)計(jì)為兩部分，前部為生物選擇區(qū)，也稱預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)，在主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的自動(dòng)撇水裝置，曝氣、沉淀、排水等過(guò)程在同一池子內(nèi)進(jìn)行，省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)。CASS工藝集反應(yīng)、沉淀、排水、功能于一體，污染物的降解在時(shí)間上是一個(gè)推流過(guò)程，而微生物正處于好氧、缺氧、厭氧周期性交替變化的過(guò)程中，因而達(dá)到污染物去除的作用，同時(shí)還具有較好的脫氮、除磷功能。再者CASS工藝的設(shè)備安裝簡(jiǎn)便，施工周期短，具有較好的耐水、防腐能力，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)；對(duì)原水的水質(zhì)水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，可回用于污水處理廠內(nèi)的如綠化、澆地、洗車等有關(guān)雜用用途；處理工藝在國(guó)內(nèi)外處于先進(jìn)水平，設(shè)備自動(dòng)化程度高，可用微機(jī)進(jìn)行操作和控制；整個(gè)工藝運(yùn)轉(zhuǎn)操作較為簡(jiǎn)單，維修方便，處理廠內(nèi)不產(chǎn)生污染環(huán)境的臭氣和蚊蠅投資較省，處理成本低，工藝有推廣應(yīng)用價(jià)值。CASS工藝已成功應(yīng)用于生活污水、食品廢水、制藥廢水的治理，取得了良好的處理效果，為CASS法在我國(guó)的推廣應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

4）CASS與SBR撇水機(jī)的選擇：撇水機(jī)是CASS工藝的重要組成部分，其性能的好壞穩(wěn)定可靠與否直接影響到CASS工藝的正常運(yùn)行。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)撇水機(jī)的開(kāi)發(fā)和研究仍在進(jìn)行。根據(jù)現(xiàn)在所使用的原理，撇水機(jī)有3種類型，即浮球式、旋轉(zhuǎn)式和虹吸式。撇水機(jī)研制的關(guān)鍵是解決潷水過(guò)程中，堰口、導(dǎo)水軟管和升降控制裝置與水流之間形成的動(dòng)態(tài)平衡，使之可隨排水量的不同調(diào)整浮動(dòng)水堰浸沒(méi)的深度，并隨水位均勻地升降，將排水對(duì)底層污泥的干擾降低到最低限度，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定。

3 結(jié)論

以上幾種污水處理模式可以作為你們小區(qū)的一種處理模式，選擇好適合自己小區(qū)的，處理好小區(qū)污水，這是如今人們生活的迫切要求，也是人們身體健康的一種保障。

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