城市污水處理途徑分析

佐志強(qiáng)

(北京中聯(lián)環(huán)工程股份有限公司市政設(shè)計二部，北京 100044)

隨著全球城市化進(jìn)程的加快，水資源成了制約城市發(fā)展的重要因素。跟據(jù)城市污水的利用并參考本地水體的自凈能力，來確定本地污水的處理程度及采取的相應(yīng)工藝。城市污水主要是指生活污水，其中合有大量有機(jī)物，如淀粉、糖類、蛋白質(zhì)等，也常含有無機(jī)鹽類的氯化物、磷酸鹽和鈉、鉀、鈣、鎂等元素。

1 城市污水處理現(xiàn)狀

城市污水處理技術(shù)最初以生物濾池為主。生物濾池法運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便;但由于占地面積大、易產(chǎn)生臭味等缺點(diǎn)，使得生物濾池法漸被講話效果好的活性污泥工藝所取代。但由于工程投資和運(yùn)行費(fèi)用高，加之水體富營養(yǎng)化日益嚴(yán)重，含有大量氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的城市污水的排放，使得傳統(tǒng)活性污泥法不能滿足脫氮除磷的要求，基于氧化溝法和SBR法基礎(chǔ)的新方法呼之欲出[1]。

目前我國城市污水處理廠大部分以二級生物處理為主，但由于其投資巨大，能耗和運(yùn)行費(fèi)用較高;另外，隨著近年來水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重加劇，國內(nèi)現(xiàn)有的污水處理廠絕大多數(shù)不具備氮、磷脫除能力，因而研究和開發(fā)“高效低能”的污水處理技術(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。

2 城市污水處理途徑

2.1 膜處理法[2]

生物膜法是指從廢水中去除溶解性有機(jī)污染物的方法。其原理是利用微生物附著在介質(zhì)濾料表面，從而形成生物膜。在污水接觸生物膜后，溶解的有機(jī)污染物被微生物吸附轉(zhuǎn)化生成微生物細(xì)胞物質(zhì)，從而凈化水質(zhì)。該方法處理效率高、耐沖擊負(fù)荷性能好，產(chǎn)泥量低且占地面積少，便于運(yùn)行管理，故被廣泛應(yīng)用于生活污水處理。

2.2 城市污水強(qiáng)化一級處理

城市生活污水強(qiáng)化一級處理工藝具有投資少、提高污染物的去除率、工藝運(yùn)行管理簡便靈活、處理過程穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)[1]。主要包括化學(xué)法、生物絮凝吸附法和化學(xué)——生物聯(lián)合絮凝法。

2.2.1 化學(xué)強(qiáng)化一級處理

該方法是在一級處理的基礎(chǔ)上采用絮凝劑去除污染物的方法(簡稱CEPT)(見圖1)。該工藝流程簡單，易于操作管理。有機(jī)絮凝劑具有用量少、效率高的特點(diǎn)而常被人們使用，尤以硫酸鋁、聚合氯化鋁(PAC)、石灰等應(yīng)用較為廣泛。同濟(jì)大學(xué)以鐵鹽為絮凝劑，對上海污水進(jìn)行強(qiáng)化一級處理小試和中試試驗研究，均取得了較好的效果[3-4]，證明該方法具有很強(qiáng)的實際應(yīng)用效果。

圖1 化學(xué)強(qiáng)化一級處理工藝流程圖

化學(xué)強(qiáng)化一級處理技術(shù)對 SS、CODCr和BOD5都有較好的處理效果，還具有投資低廉、運(yùn)行費(fèi)用低、易于管理、處理過程穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。但對污水中氨氮去除率較低，同時還會產(chǎn)生沉淀污泥，導(dǎo)致污泥處理難度加大[5]。

2.2.2 生物絮凝吸附強(qiáng)化一級處理[6]

該方法是指沉淀池污泥活化后再回流，利用活性污泥中微生物絮凝吸附作用去除污染物。該方法對有機(jī)物去除率較高，但對氨氮和磷去除率較低，故出水達(dá)不到排放要求，一般只做為預(yù)處理，用于減輕二級處理負(fù)荷或擴(kuò)大二級處理能力。

2.2.3 化學(xué)——生物聯(lián)合絮凝強(qiáng)化一級處理[4]

此方法以化學(xué)強(qiáng)化絮凝沉淀為主，生物絮凝沉淀為輔(見圖2)。既可減少投藥量、降低處理成本，又可減少污泥產(chǎn)生量，從而達(dá)到去除SS和TP以及CODCr和BOD5的目的。鄭興燦[7]研究結(jié)果證明該方法可使得CODCr和BOD5去除率高達(dá)80%，SS去除率達(dá)到90%，TP達(dá)到90% 左右。

圖2 化學(xué)生物絮凝強(qiáng)化一級處理工藝流程圖

2.3 生物處理方法

生物脫氮是在好氧條件下，硝化細(xì)菌將污水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化成氨氮，經(jīng)過好氧硝化細(xì)菌的硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)或亞硝態(tài)的氮;在缺氧條件下，反硝化細(xì)菌將硝態(tài)或亞硝態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)?，從而達(dá)到脫氮的目的[6]。研究表明該方法對于有機(jī)物具有較高的去除率。

3 城市污水處理發(fā)展趨勢

目前，我國的城市污水處理已由“污水處理達(dá)標(biāo)排放”轉(zhuǎn)變?yōu)橐运|(zhì)再生處理為核心的“水生態(tài)修復(fù)”。大力推行以除磷脫氮為核心的二級強(qiáng)化處理技術(shù)，并增加三級處理工藝，已達(dá)到生態(tài)凈化水質(zhì)的效果。如各種類型的絮凝沉淀技術(shù)，人工濕地等生態(tài)凈化處理技術(shù)等都被開發(fā)并廣泛應(yīng)用于污水處理環(huán)節(jié)中。使得污水處理技術(shù)由單一的污水凈化轉(zhuǎn)變?yōu)槲鬯赜茫固幚砗蟮脑偕_(dá)到適用于各種用途要求的水質(zhì)。例如，膜生物反應(yīng)器(MBR)作為一種新興高效的污水深度處理技術(shù)，可代替二沉池，同時還達(dá)到除菌的效果。生物膜中的生物過濾技術(shù)能有效去除二沉池出水中的大多數(shù)有機(jī)物、氮、磷，并減少后續(xù)消毒費(fèi)用，因而在回用領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。國外一些污水處理廠還利用UV紫外線消毒系統(tǒng)進(jìn)行深度處理并直接用于農(nóng)業(yè)灌溉，效果良好。

我國城市污水處理廠的集中控制和計算機(jī)管理技術(shù)還很薄弱，日后應(yīng)加大推廣計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在污水處理方面的應(yīng)用。下面以百樂克工藝為例進(jìn)行的模擬實驗來說明計算機(jī)應(yīng)用的效果。

百樂克工藝是指在湖體、水塘內(nèi)采用生物的方法處理污水。無論是處理單一生活污水，還是生活污水和工業(yè)廢水的混合水，該工藝相對于傳統(tǒng)工藝，具有投資少、日常維護(hù)簡單和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。利用BioW in3軟件模擬百樂克污水處理工藝的實際水廠運(yùn)行，結(jié)果表明，模擬運(yùn)行的出水與實際的出水狀況基本吻合，且參數(shù)也與實際運(yùn)行值基本相同。這些參數(shù)可以有效地指導(dǎo)實際水廠的運(yùn)行，從而避免因調(diào)試而造成的浪費(fèi)，同時也可以讓水廠在實際運(yùn)行中具有可操作性。

保護(hù)和節(jié)約現(xiàn)有水資源，進(jìn)一步科學(xué)、合理地開發(fā)和利用城市污水，最大效率地提高水的重復(fù)利用率，實現(xiàn)污水資源化、化解水資源危機(jī)，使污水回用成為城市的第二水源，必須積極研究符合我國國情的城市污水可持續(xù)發(fā)展道路，這才是解決我國水資源問題的出路。

[1]劉軍，淺談城市污水的處理技術(shù)[J].建筑工程，2010年 9月，P148.

[2]唐月新，對環(huán)境工程中城市污水處理的探討[J].環(huán)保科技，2012年第14期，P298.

[3]熊建英，楊海真，王闖，等.鐵鹽處理上海合流一期污水試驗研究[J].中國給水排水，2000，16(6):17-19.

[4]邢延峰，中小城鎮(zhèn)城市污水處理技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)[J].黑龍江環(huán)境通報，2011年12月第35卷，第4期，P39.41

[5]邱慎初，化學(xué)強(qiáng)化一級處理(CEPT)技術(shù)[J].中國給水排水，2000，16(1):26-29.

[6]付立凱，國內(nèi)外城市污水處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].石油石化節(jié)能與減排，2012年第2卷第1期，P34-35.

[7]鄭興燦，化學(xué)－生物聯(lián)合絮凝劑的污水強(qiáng)化一級處理工藝[J].中國給水排水，2000，16(7):29-32.

[8] Chih Cheng Chang，Szu Kung Tseng，Hsien Kai Huang.Hydrogenotrophic denitrification with immobilized Alcaligenes eutrophus for drinking water treatment[J].Bioresource Technology，1999，69(1)53-58.