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城市污水处理新技术摘要：随着我国经济的飞速发展、人民生活水平的日益提高、更多的人口涌入城市，这会使城市中的污水排放量大大的增加，对城市造成了严重的环境污染、水污染给城市的污水处理带来巨大的压力，因此本文主要分析几种污水处理新技术，以提高城市污水处理效率和出水水质。关键词：AB法；BAF工艺；UMATNK；MBRAbstract:withtherapiddevelopmentofChina'seconomy,theincreasingofpeople'slivingstandard,moreandmorepeopleflowintothecity,thiswillmakethecitysewageemissionsofgreatlyincreased,tothecitycausedtremendouspressureontheseriousenvironmentalpollution,waterpollutiontothecity'ssewagetreatment,thispapermainlyanalysisofseveralnewtechniquessewagetreatment,toimprovetheefficiencyandtheeffluentwaterqualityincitysewagetreatment.Keywords:ABmethod;BAFprocess;UMATNK;MBR1前言随着经济的发展和人民牛活水平的提高，人们对环境质量的要求也越来越高，传统的生物处理工艺出水难以满足日趋严格的污水排放标准，同时水资源的日益短缺也迫切要求开发新型的污水资源化技术，以缓解水资源的供需矛盾，膜生物反应器作为一种新型高效的水处理技术已受到各国水处理工作者的广泛关注和高度重视，膜作为泥水分离手段与活性污泥工艺联用而省去三级处理，山水水质良好可直接回用于非饮用水．实现了污染物的资源化和能源化，实现了处理工艺高效低能的目标[1]，这必将给人类带来巨大的环境和经济效益2城市污水处理新工艺概述2.1AB法(吸附生物降解)工艺\nAB法工艺由德国BOHUKE教授首先开发[2]。该工艺将曝气池分为高低负荷两段,各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段(A段)停留时间约20-40分钟,以生物絮凝吸附作用为主,同时发生不完全氧化反应,生物主要为短世代的细菌群落,去除BOD达50%以上。B段与常规活性污泥法相似,负荷较低,泥龄较长。AB法A段效率很高,并有较强的缓冲能力。B段起到出水把关作用,处理稳定性较好。对于高浓度的污水处理,AB法具有很好的适用性,并有较高的节能效益。尤其在采用污泥消化和沼气利用工艺时,优势最为明显。但是,AB法污泥产量较大,A段污泥有机物含量极高,污泥后续稳定化处理是必需的,这将增加一定的投资和费用。另外,由于A段去除了较多的BOD,可能造成碳源不足,难以实现脱氮工艺。对于污水浓度较低的场合,B段运行较为困难,也难以发挥优势。AB法工艺对运行管理有较高的要求,尤其是污泥厌氧消化和沼气利用部分,目前国内成功运行的并不多见。目前有仅采用A段的做法,效果要好于一级处理,作为一种过渡型工艺,在性能价格比上有较大的优势。一般适用于排江、排海和暂时对水质要求不高的场合。总体而言,AB法工艺较适合于污水浓度高、具有污泥消化等后续处理设施的大中规模的城市污水处理厂,有明显的节能效果。2.2BAF(生物曝气过滤)工艺生物曝气过滤工艺是一生物过滤池[3],内设特制的微生物附着生长必需的颗粒性滤料。为达到生物氧化有机物和氨氮的目的,滤池需进行曝气。一般,生物曝气过滤工艺主要用于生物处理出水的进一步硝化,去除生物处理出水中残余的氨氮,以满足更高的氨氮出水要求。近几年,出现了在城市污水处理厂中将生物曝气过滤工艺直接作为生物处理段对原污水进行生化处理和硝化和反硝化的实例。生物曝气过滤工艺布置得十分紧凑、占地面积约为常规工艺的十分之一,这一优点十分令人瞩目。国内不少城市也都跃跃欲试地准备采用这一新兴的工艺技术。生物滤池的省地优点是显而易见的,但是对于它可能产生的问题必须有充分的预见:为避免污水进水中悬浮颗粒堵塞后续的生物曝气滤池,一般均需采用加药的措施以强化初沉池去除悬浮固体的效果。这样会增加药剂的成本,同时加药沉淀将产生大量初沉污泥和化学污泥,后续污泥处理和难度较大。为使滤料上一定厚度的生物膜获得充足的氧,介质中的溶解氧浓度一般需维持在4毫克/升以上,从而大\n大增加系统的充氧强度,降低系统的充氧能力和动力效率。处理能耗将增高。由于整个滤池的容积较小,其抗水力和有机冲击尤其是氨氮冲击的能力较低,当水质、水量波动时,出水水质波动较大。特别是,当一级处理对SS的去除率达不到理想要求时,日积月累后,滤头的堵塞是难以避免的,这就会增加管理和维护的难度。生物滤池虽然有省地的显著优点,但运行管理难度较大,工艺投资和运行成本并不节省。一般仅在用地面积严重不足或受到严格限制时优先考虑采用。2.3UMATNK(一体化活性污泥法)工艺UMTANK的工艺思想、池子布置和运行方式与三沟式氧化沟相类似,但在池体构型、曝气方法、出水方式等方面有所不同[4]。UMTANK工艺一般由一矩形池子组成,内分三格,三格在水力上是连通的。池子外侧的两格即第一格和第三格交替作为曝气池和沉淀池,第二格则始终作为曝气池。在每一格池子中设置曝气装置,可以为表面曝气设备,也可以是鼓风曝气系统。在第一格和第三格中另需设置周边出水堰(所需堰长如同传统二沉池)。由于受池子沉淀功能(即需要一定的池子表面积)的制约,一般一组UMATNK工艺的处理能力在2万m3/天左右。UMTANK工艺采用矩形池形式,不需另设沉淀池,故布置紧凑,节省占地。在设备方面,省去了刮泥桥和污泥回流系统,采用固定堰槽出水,避免了撇水器造成的水位损失和机械故障。采用微孔曝气时有一定的节能效果。因此,UMTANK作为一种新工艺在国内开始推广应用。如,上海石洞口污水处理厂(40万m3/天)、目前正在建设之中的石家庄开发区污水处理厂(8万m3/天)等均采用这一工艺。按照一分为二的观点,我们同样分析一下该工艺可能存在的不足:从工艺机理方面分析,该工艺实际上是一个无污泥回流的连续流活性污泥法系统,污水从池子第一格朝第三格方向流动时,将把大量污泥带人到第三格,在污水处理的主体部分即第一格和第二格中的污泥量逐渐减少,活性污泥浓度有所降低;与此同时,大量活性污泥将被水流挟带至第三格中,将导致沉淀池中污泥泥面的上升,有可能使出水水质变差。当出现峰值流量时,这种缺陷尤为突出。在该工艺中,第一格或第三格交替作为沉淀池使用,但池子的构造并非为专门的沉淀功能而设计,故难以在一个较佳的水力条件下进行泥水分离。污泥泥面在池子底部的分布是不均匀的,靠人流侧的污泥泥面将提高,可能影响出水的SS指标。在设备方面,UMTANK虽通过固定堰槽出水,\n但在曝气阶段堰槽内存有混合液,排水前必须先进行冲洗,增加了相应设备;另外,该工艺管道系统布置较为复杂,且需要大量的电动进水阀门、电动空气阀门(当采用鼓风曝气时)以及剩余污泥阀门;该系统完全依赖于自动控制运行,对管理操作的要求较高;和三沟式氧化沟类似,也存在着设备闲置问题,一次性设备投资有所增加。该工艺和SBR类似,可以将生物处理和沉淀系统合为一体,布置紧凑,节省占地。在用地十分紧缺环境保护或必须室内布置的情况下,适宜采用该工艺。2.4声波能污水处理技术声波能污水处理技术是指运用超声波对污水中的化学污染物以及一些难以降解的有机污染物进行降解，这是一种近年来新奇的新型水处理技术。超声波污水处理技术的降解相对较为温和，并且降解速度决，适用范围比较广泛，能够单独使用或者与其他的无数处理技术联合使用，具有较强的应用和发展潜力。超声波是一种由一系列的疏密相间的纵波构成的声波，它能够通过液体介质向四周扩散传播，在声波能量足够高的时候，能够打破液相分子之间的吸引力，形成空化核，有助于在局部产生高温高压环境，形成超声空化，使得有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧以及高温分解作用，达到污水处理的目的。但是，超声波污水处理技术与污水本身的粘性有很大的关系，如果污水本身的粘度过高，则会导致超声降解作用下降，甚至是无法产生空化核。因此，超声波污水处理技术对于污水本身也有一定的要求。在实际的应用过程中，还需要注意污水的酸碱度、和温度的调节，酸碱度应该以有利于有机物以中性分子的形态存在为依据，而温度的调节通过研究发现，在温度低于2O摄氏度的条件下，更有利于有机物的降解。2.5高级氧化处理技术高级氧化处理技术就是指利用在特定的条件下产生的具有一定氧化能力的自由基，从而强化并分解污水中的有机污染物，这种技术一般是被应用在水质要求较高或是水源污染较重的情况下的。但是这种技术的成本是比较高的，由于这种技术的处理效果也是更好的，因此其可以作为未来发展的重点内容来研究。通过利用光的激发产生或是通过使用合成特殊的催化剂引发能够产生自由基，其研\n究的内容主要有：光化学催化氧化处理工艺理论与技术，同位素、紫外线水工艺理论与技术等内容。高级氧化处理技术已经成为了当代环保型水处理技术的重点研究课题，其在未来也将引领我国的环保型水处理技术的快速发展。2.6膜生物反应嚣(MBR)膜生物反应嚣是将膜分离技术与生物处理相结合的水净化技术[5]，世界各地运行的MBR系统都体现了以下几点优势：(1)固液分离率高，出水水质良好。城市生活污水经MRR处理后，C0D、BOD、浊度都很低，几乎不含SS，大部分细菌、病毒被截留，一般无需三级处理，出水水质已达到或优于建设部《生活杂用水水质标准》(CJ25.1—89)，可直接作为城市园林绿化、环卫、消防等用水。(2)高效的截留作用。MBR系统可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离，使得系统在HRT很短而SRT很长的运行状况成为可能．从而可以延长废水中生物难降解的大部分有机物在反应器中停留时间，增强生物处理的效果，由于硝化系统SRT长，对世代时间较长的硝化曲的生长繁殖有利，因而，该系统对氮磷也有较好的去除效率，同时HRT的缩矩可降低污泥负荷(F/M)，减少剩余污泥排放量，实现污泥减量化，另外由于HRT和SRT的完全分离，易于调控，实现处理过程的优化。(3)耐冲击负荷。由于反垃器内微生物浓度高(2g/L甚至更高)处理装置容积负荷高，(可达4-5kgC0Dcr/m3·d)，在负荷波动较大的情况下，系统的去除效果变化不大，处理的水质稳定。(4)系统结构简单，设备紧凑，占地面积小，容易操作。为了克服活性污泥法存在的问题,将MBR工艺与活性污工艺相结合，在借鉴于CASS(循环活性污泥系统)工艺、膜生物反应器工艺和反硝化除磷工艺思想基础上，提出了城市污水二级、三级处理同步完成的设想．新的工艺流程见图1[6、7]\n（1）厌氧池厌氧池的功能主要起生物选择器的作用，保证聚磷菌的最佳释磷条件，利用酶的快速转移迅速吸收并去除部分易降解的溶解性有机物，由此而产生基质积累和再生过程，有利于选择出絮凝性细菌，防止污泥膨胀，同时对大量的污水流人还可以起缓冲和调节水质的作用，与传统的活性污泥工艺相比，新工艺又增加了在线分离，离线沉淀化学除磷单元。众所周知，采用生物除磷技术主要足为了减少化学药剂的使用量，然而在以下两种情况下生物除磷效果不佳：满足硝化而使污泥龄延长；②进水中C0D/P的比值过低，为解决这一问题，本优化方案通过增加磷分离单元，避开生物除磷的不利条件，同时为磷的回用提供了可能；把厌氧末端富磷(一般为30-40mg/L)上清液在线分离(抽取的上清液叫视进水水质以及污泥龄长短随时调整，建议值为10％)，以离线方式在沉淀单元内投加铁盐或镁盐并予以同收，处理后污泥不再回流到污水处理构筑物中，因此消除了加人化学除磷后对污泥活性的影响。以生物除磷辅以化学除磷的优化方案，主要是利用了PAOS(聚磷菌)／DPB对磷酸盐具有很高的亲和性的特点，很容易获得极低的出水正磷酸盐浓度，并能在保证良好出水水质的前提下，大大降低COD的用量．为进步提高其除磷效果提供了可能。（2）缺氧／好氧池缺氧／好氧池的设置目的有三方面：一是形成低氧环境以获得同时硝化和反硝化，进一步提高系统脱氮除磷的效果；二是保证污泥充分再生(好氧池)时不影\n响硝酸盐氮的有效去除，因为污泥的再生程度被控制，所以低负荷时污泥(磷细菌)中的DHB与糖原的最低含水量被保证，这就意味着可保证较好的磷酸盐去除率，三是由于从主反应区回流的恬性污泥氧浓度较高(高达6mg/L)，对于同流到缺氧反应器的污水来说浓度太高，因而，可以先回流到缺氧／好氧池，从这里进入缺氧区。（3）缺氧区缺氧区的作用：经厌氧池后，废水进入缺氧区，同流污泥中的反硝化菌利用进水有机物为C源将回流混合液中的大量硝态氮(N03-N)还原为N2，从而达到脱氮的目的，同时优化后的缺氧区还具有自身的一些优势：首先是通过反硝化以降低同流到厌氧区的硝酸盐浓度；其次，反硝化除磷：从主反应区回流的大量富集硝酸盐的混合液为反硝化聚磷菌提供了良好的电子受体，它利用硝酸盐氧化在缺氧区内合成大量的PHB同时释磷，为随后主反应区的缺氧/好氧环境的进一步脱除氮磷提供了条件。（4）主反应区在主反应区内采用一体化的膜生物反应嚣。即将膜组件浸没在好氧区内，使用膜牛物反府器最人的问题是膜污染，根据引起膜污染的原因可咀在设计时采取有效的措施优先防止膜污染，本工艺设计中主要体现在以下几个方而：膜组件采用附有细胞固定技术的微滤中空纤维膜。由于此中空纤维膜既有生物降解作用，同叫还具有分离功能。生物膜附着生长在具有渗透性的纤维载体上，空气通过此载体渗透流人生物膜层，生物膜中的微生物自然分层，紧贴在渗透性膜载体上的足硝化荫群，而反硝化菌和其它异氧菌则附着在硝化菌群上，从而可以防止反硝化菌与膜表面直接接触而分泌胞外聚合物造成堵塞。进水方式为错流式。曝气器设置在膜绀件下端，采用微孔曝气，利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流效应。以减少浓度差极化和结垢问题，使被截留的溶质及时设水流带走。减少膜堵塞。污水从缺氧区和主反应区之间的隔墙下端以推流方式进人主反应区，利用曝气器下端的缺氧环境进一步反硝化，在提高脱氢除磷效果的同时还能减小反硝化菌与膜表面接触的可能性。同时为适应污水处理厂的大水量处理，可以采用多组膜组件并联设置，各组膜组件可以交替地转换，不至于使膜永久承受\n负荷，较易控制膜污染，采用多组膜组件并联的另外一个优点在于其中一部分膜组件可以取出和放入，以进行维护和检修，可以显著地提高装置的运行性能。(5)系统配置好氧区配置压力计、液位计和流量计，在厌氧、缺氧/好氧池和缺氧区还配置有氧化还原电位在线监测计，各配置单元的功能在于：①压力计：用于监测膜过滤压力的变化。②液位汁：用来控制好氧区的液面。③水流量计：用于控制膜出水的流量。④氧化还原电位计：通过临测各个区的氧化还原电位来控制同流量以解决多路回流的管路问题。整个系统的运行由可编程控制器(PLC)全自动操作，使操作过程更为简单化。（6）新工艺存在的潜在优势与现有的城市污水处理工艺相比，在保证良好的出水水质的前提下，省去了三级处理，节省了投资。与传统的活性污泥工艺相比，省去了初沉池、二沉池、污泥浓缩池和污泥消化池，节省了处理厂的占地面积，原水经粗细两道格栅后就可以直接进入反应区。与CASS工艺相比，除省去了三级处理外还省去了滗水装置，改善出水水质(因为在实际的工程实践中，滗水器很难达到设计要求，出水悬浮物较多，浓度较高，出水水质很难保证)，同时还提高了容积利用率．节省了能耗。与现有的MBR工艺相比，工艺运行稳定可靠，操作管理方便，易于膜的清洗更换和增设，节省动力费用和占地面积，同时膜污染程度的降低可保证在较长的运行周期保持较高的膜通量。出水水质好，可直接回用于非饮用水，若出水后接纳滤(NF)或反渗透装置则可生产出优质的饮用水而回用于地下。剩余污泥量少，减少了二次污染，降低了污泥处理费用。(7)整个装置结构简单设备紧凑，占地面积小，全程在线监测，操作管理方便，易于实现自动化。(8)随着MBR技术的发展和中水回用标准的进一步提高，系统易于优化和升级。参考文献[1]白韬光.城市污水处理技术及其发展[J].机电设备,2003．[2]范瑞雪.浅谈城市污水处理主要方法[J]广东建材,2011．\n[3]向君容.城市污水处理技术分析[J]中国新技术新产品,2012．[4]李多松.浅谈城市污水处理新技术[J]．水科学与工程技术,2006．[5]彭跃莲,刘忠洲.膜生物反应器在废水处理中的应用[J]水处理技术，1999,25(2)：63—68.[6]郑祥，魏源送。樊耀波等.膜牛物反府器在找国的研究进展[J]给水排水，2002,28(2):105—110.[7]张虮，工臻.膜生物反应器在行水处理领域中的研究进展[J]南京工程学院学报，2003，1(12)38～42.