国内外中小型生活污水处理工艺综述.pdf 3页

'’2005自来水厂、污水处理厂技术改造研讨会论文集国内外中小型生活污水处理工艺综述吉祝美，(东南大学环境工程系，吕锡武江苏南京210096)摘要：由于中小型生活污水的处理已备受人们的关注，介绍几种当前国内外较先进的中小型生活污水的处理方法。在中小型生活污水的处理中除磷脱氮仍是人们关注的问题，虽然对脱氮的研究已经有了较大的进步，但除磷的问题仍有待研究。关键词：生活污水；活性污泥；人工湿地；接触氧化中小型生活污水处理工艺主要适用中小城镇和大型企业。城镇小型工业排放的生产废水经预处理达到《污水综合排放标准》(BG8978—1996)三级标准后，可与生活污水合并处理。在企业中，处理后的生活污水可作为工业用水或生活杂用水，也可用于绿化灌溉。1常规处理方法中小型生活污水常规处理的方法，概括来说主要分为人工生物净化、自然生物净化两种。1．1人工生物净化人工生物处理方法主要是人为地创造微生物的生长环境，使微生物大量繁殖，利用微生物的新陈代谢作用有效地降解污水中的有机污染物，使污水得到净化，是国内外对生活污水二级处理的主体工艺。运行条件是：供给充足的氧，适当的温度(10一50℃)，养料，合适pH值(6—9)，BOD，、氮、磷成一定比例，污水中毒物在细菌能承受的范围内。活性污泥法、生物膜法均属于此类净化方法，其优点是：处理效果稳定，可以在一定范围内调节处理效率，占地面积小；但是其投资高、运行费用高、管理复杂、需操作人员较多。1．2自然生物净化自然生物净化处理，主要利用土壤中的微生物和植物根系或水塘中的微生物作用使水中的污染物浓度降低。主要有氧化塘土地处理及快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流土地处理。该种生物净化方法优点是：可以结合地方有利地形条件进行就地处理、投资低、运行费低、管理简单、需要的操作人员少，可以单独使用，也可相互组成联合处理系统。缺点是占地面积很大。2国内中小型生活污水处理新工艺2．1水力旋转生物膜反应器武汉科技学院环科所的鲁敏等人针对生物转盘在实际应用中出现盘片扭曲变形、转轴弯曲的问题提出了一种新型生物膜反应器——水力旋转生物膜反应器。该反应器填料装在旋转构件内，旋转构件外围固定了许多槽，用来承接污水以驱动填料的转动。一套装置由两级水力旋转生物膜反应器串联而成，级间设置一定的高差，以使前一级的出水驱动后一级的转动。鲁敏等人将该试验装置应用于生活污水处理中，所处理的污水为附近下水道内污水，其COD=666．8mg／L、TN=23．34mg／L、TP=3．01mg／L、DO=2．9mg／L。试验结果表明当HRT为8h时，对COD、TN和TP的去除率均较高。2．2双膜H／O工艺该工艺采用水解池(H池)和两级好氧池前段(O，池)、后段(O：池)相组合的方法，污水进入水解池，采用折流式布水方式，穿孔隔板结构可使水力分布均匀，避免短流。在水解池的缺氧条件下通过异养菌和兼性厌氧菌的繁殖代谢，使污水中不溶性有机物变为有利于细菌吸收的可溶性有机物，结构复杂的、大分子有机·355· 吉祝美，等：国内外中小型生活污水处理工艺综述物变为小分子有机物，接着将有机氮转化成氨氮，提高污水的可生化性，降低好氧池的供氧量。好氧池的结构与水解池基本相同，池底设微孔曝气装置，产生微小气泡，提高好氧氧化率。在前段好氧异养菌的生长繁殖将水解池所分解的小分子有机物进一步氧化成co：、H：O，使COD、BOD，、ArOH、油类等有机污染物基本得到降解。在后段，通过自养菌的繁殖，将NH，一N硝化使之转化为NO，一N。利锋、黎松强等人用该工艺处理粤东某市的生活污水取得了很好的效果，尤其是脱氮功能强，处理出水水质符合国家I级排放标准。2．3波式潜流人工湿地W—SFCW水平潜流人工湿地SFCW已经成功地应用于生活污水、雨水和工业污水处理近30年。在潜流湿地系统中，污水在湿地床的内部流动，一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的根系及表层土和填料截留等的作用，以提高其处理效果和处理能力；另一方面由于水流在地表以下流动，故具有保温性能好、处理效果受气候影响小、卫生条件较好的特点，是目前研究和应用比较多的一种湿地处理系统。但是潜流湿地内部污水几乎是水平流动的，而湿地垂直方向上污染物去除的机制不同，因此传统潜流湿地处理污水的效能未能有效地发挥。扬州大学何成达等人提出并初步试验研究了一种新型潜流构造湿地——波形潜流人工湿地。w—SFCW通过在湿地内部有规则地设置导流板对传统水平潜流湿地的水流条件加以改进，以波形流态取代水平流态，使污水在垂直方向上多次经过湿地内部具有不同处理特性的构造层，以期达到增强污水处理效果的目的。试验水质为短时厌氧预处理过的生活污水，试验结果表明波形潜流人工湿地W—SFCW在污染物去除方面明显优于传统潜流人工湿地。在相同试验条件下，W—SFCW对COD、NH。+和TP的去除率分别比SFCW提高了8．2％、13．1％和6．6％。2．4悬浮填料生物接触氧化法悬浮填料生物接触氧化法是以密度接近于水的悬浮填料直接投入到曝气池中作为微生物的活动载体，依靠曝气池内的曝气和水流提升作用处于流动状态。其污泥浓度可达普通活性污泥法的污泥浓度的5一lo倍，曝气池污泥总浓度最高可达30—40∥L，具有较高的容积负荷。其次，微生物泥龄较长，填料表面可栖息大量的世代时间较长的硝化菌和亚硝化菌，使出水达到硝化。同时，在有些情况下，高泥龄对微生物适应难降解的物质，提高去除率也十分有利。另外，在填料上还可能大量生长丝状菌，既可利用丝状菌高效降解有机物的功能，改善出水水质，又无污泥膨胀之虑。填料在曝气池中依靠曝气的搅拌作用，处于流化状态，使污水与填料上的生物膜广泛而频繁地接触，而且填料在流化过程中切割分散气泡，使布气趋于均匀，提高氧利用率。在达到一定污染物去除率情况下，污水在池内的停留时间更短，即使有冲击负荷，也可以很快地恢复处理效果。由于填料密度与水相近，只需很小的气量即可使其均匀悬浮于水中。使用时无需填料支架，可节省投资，且投配更新、更方便。吕迎对该工艺处理某小区的生活污水的性能进行了研究，悬浮填料移动床在填料投加率为50％，HRT>8h时，对城市生活污水中COD、NH，一N、SS等有良好的去除性能，生物膜相微生物种群较为丰富，并具有较强的抗冲击负荷能力，出水水质稳定。3国外中小型生活污水处理新工艺3．1超压缩生物滤池反应器生物滤池因结构紧凑、占地面积少、出水水质不受最终污泥影响，不需污泥回流系统，能保持世代周期长的微生物而备受人们的青睐。但是其仍处于初期发展阶段，其设计、运行等方面的技术很不成熟，且对其的研究很多都局限于综合废水的处理上，因此新加坡的s．L．ONG等人在传统生物滤池的基础上提出一种新型的超压缩生物滤池(Ultra—CompactBiofilmReactor，UCBR)，并将其应用在生物污水处理上。在该生物滤池中，以粒径为260斗m的细砂为填料，原水为当地生活污水厂的初沉池出水。试验过程中投加NaOH保持pH值为7．0-4-0．1。水力停留时间(HRT)分别为90、60、30和15min时的COD、BODs、NH4+一N的去除率进行了研究。试验结果表明，当HRT为90、60min时，COD、BOD，、NH4+一N的去除率分别达到了80％、90％和99％，此时最大生物量分别为12．0、15．0g／L。当HRT为30min时，生物量能达到24∥L，但是COD、BOD，的去除率仅为75％和80％，而NH；一N的去除率只有25％～30％。继续减小HRT，当HRT为15min时生物量由22．5∥L快速减少到4．0g／L。·356· 吉祝美，等：国内外中小型生活污水处理工艺综述3．2营养生物膜工艺法国的NathalieVaillant等人研究了一种用于处理城镇生活污水的新方法——营养生物膜工艺(nutrientfilmtachniqua，NET)，该方法投资省、结构简单。工艺流程见图1，试验装置由PVC材料制成，长、宽、高分别为4、0．15、0．10Ill。装置中种植不用泥土培植的曼陀罗属植物，且设污水回流管并安装1台水泵调节回流量，试验用水来自一个只有980人的无工业的小区。试验结果表明，该种植物能够在此水质培养系统中生长，尽管原水水质波动很大，但处理效果较稳定，SS、BOD，和COD的去除率分别达到98％、91％和82％。提出一种改革型的生物滤池——旋转生物接触器水表回(RBC)，该工艺是硫化菌Thiosphaera和pantotropha的组图1营养生物膜"I-艺合，其在完全好氧时能够同时氧化碳和氮。Thiosphaera和pantotropha两种菌既能进行异养硝化作用又能进行好氧反硝化作用，因此能够同时进行碳氧化、硝化、反硝化作用。该工艺分为3个处理单元，在第一处理单元中，Thiosphaera和pantotropha为主要菌种，碳、氮去除速率很高，分别达到8．7～25．9gCOD／(m3·d)和0．81—1．85gN／(m3·d)，两者比值几乎达到12．0。随着氮负荷的增加，硝化速率由0．81gN／(m3·d)增加到1．8gN／(in3·d)，虽然有机物的负荷也同时增加，但是当氮和碳负荷达到3．35gN／(m3·d)和32gCOD／(n13·d)时硝化作用受到抑制，速率降为1．53gN／(n13·d)。当没有NO；一N或NO；一N时氨氮去除率能达到44％～63％。第二、三处理单元没有有机碳，主要表现为自养硝化，把来自第一单元的氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐。这种工艺种不需要先降解～部分有机物来提高后续硝化作用，反硝化时亦不需要投加碳源，因此投资省，运行简单。4结语生活污水的处理方法固然有很多，但由于农村生活污水的特殊情况，使它们不能完全应用于小型生活污水处理。对于小型生活污水处理的技术储备，我国并没有作好充分的准备，而且对于小型生活污水的除磷脱氮即使在国外也处于探索阶段，尤其是除磷的问题一直难以解决，从上述实例中也可以看出，在除磷的问题上，要么效果很不理想，要么就干脆回避此问题。为此，今后研究的重点应该放在小型生活污水的除磷脱氮问题上。参考文献：[1]魏永胜．活性污泥工艺在生活污水处理中的应用[J]．滁州职业技术学院学报，2004，3(3)：57—58．[2]崔理华，朱夕珍，李国学，等．北京西郊城市污水人工快滤处理与利用系统[J]．中国环境科学，2000，20(1)：45-48．[3]岳春雷，常杰，葛滢，等．利用复合垂直流人工湿地处理生活污水[J]．中国给水排水，2003，19(7)：84—85．[4]鲁敏，曾庆福，张跃武，等．一种新型生物膜反应器处理污水的研究[J]．武汉科技学院学报，2004，17(4)：5—8．[5]利锋，黎松强，吴馥萍．中小型城市生活污水处理研究[J]．吉林师范大学学报(自然科学版)，2005，1：28—31．[6]何成达，谈玲，葛丽英，等．波式潜流人工湿地处理生活污水的试验研究[J]．农业环境科学学报，2004，23(4)：766—769．[7]夏四清，徐斌，高廷耀．悬浮填料床生物预处理黄浦江原水中试研究[J]．同济大学学报，2003，31(8)：977—981．[8]吕迎．生活污水膜处理技术试验研究[J]．河南科学，2004，12：876—878．[9]ONGSL，HUY，LEELY．Anovelhighcapacitybolfilmreactorsystemfortreatmentofdomesticsewage[J]．WaterAirandSoilPollution，2004，157(1～4)：245—256．[10]NathalieVaillant，FabienMonnet．TreatmentofdomesticwastewaterbyanhydroponicNFTsystem[J]．Chemosphere，2003，50：121—129．[11]GUPTAAB，GUPTASK．SimuhaneouscarbonandnitrogenremovalfromhighstrengthdomesticwastewaterinanaerobicRBCbiofilm[J1．WatRes，2001，35(7)：1714—1722．·357·～一一一～一一一一一'