1、文献综述 题目：中小城镇污水处理工艺综述 中小城镇污水处理工艺综述 摘 要： 随着人民生活水平的提高和城镇化, 城镇生活污水排放量逐年增长, 城镇生活污水迫切需要治理。但由于污水设备简陋、工艺落后，甚至有些地方未设污水处理设备，中小城镇的污水处理程度普遍不高，造成严重的水体环境污染。本文概述了我国中小城镇污水特点、问题以及现阶段常用的工艺如氧化沟法、SBR法等，并提出了具有发展前景、适合我国中小城镇的新型绿色污水处理技术如蚯蚓生态滤池和厌氧水解高负荷生物滤池，探讨了中小城镇污水处理的发展方向。关键词：中小城镇污水；污水处理工艺；氧化沟；SBR；蚯蚓生态滤池；厌氧水解高负荷生物滤池 Review
2、 of Process of Sewage Treatment in Medium and Small Towns Abstract: With the improvement of peoples living standards and the development of urbanization, there is more and more urban wastewater, which is discharged into the environment. However, the low rate of sewage treatment in Medium and Small T
3、owns because of poor equipment and poor process led to deterioration of environment, which should be treated as soon as possible. This paper concisely summarizes the current situation of sewage treatment in small towns and commen process such as oxidation ditch, SBR and so on. And several promising
4、and environment-friendly techniques were suggested such as vermifiltration and anaerobic hydrolysis-high loading biological filter. Furthermore, the developing directions of the techniques in treating municipal wastewater were discussed . Keywords: sewage in medium and small towns; wastewater treatm
5、ent technology; oxidation ditch; SBR; vermifiltration; anaerobic hydrolysis-high loading biological filter1 引言世界缺水，中国缺水，水污染更加剧了水资源的紧缺，水质型水资源匮乏也随之出现，水资源频频告急。在中国，水污染已然为不可小觑的环境问题。近年来，随着我国人口激增、乡村城镇化和人民生活水平大大提高，用水量不断增加，城镇污水排放量也随之增加。自1999年城镇污水负荷第一次超过工业废水以来，城镇污水占废水总量的比重逐年增加1。自1978年改革开放以来，我国中小城镇迅猛发展，但与此同时中小
6、城镇的水污染问题日益凸显，尤其是在一些人口密度大、环境容量小的中小城镇，其严重程度丝毫不亚于污染严重的大城市。但由于污水设备简陋、工艺落后，甚至有些地方未设污水处理设备，中小城镇污水处理程度普遍不高。根据2004年的统计数据显示，该年我国城市的污水处理率达45.7，但中小城镇污水处理率仅为11.2 2。中小城镇水污染面广、量大、分散性强，治理难度大。虽然近年来，我国对于水处理方面的投入力度大大增加，但对于中小城镇的污水处理还是存在许多问题。首先，当前可供选择、运行良好且出水稳定排放的城市污水处理工艺并不多为，多数已建成的中小城镇污水处理厂采用了大型污水厂的传统活性污泥，该工艺反应器占地面积大、
7、反应时间长、能耗大、运行费用高3等；其次，中小城镇规模小，资金缺乏，技术支持不足4。照搬以往城市大型污水处理的工艺，显然不合理。因此，研究高效绿色，低能耗、低运行费用、低建设费用以及二次污染排放最少化的城镇污水处理新型工艺乃是当务之急。2 中小城镇污水特点在我国，根据投资规模和废水处理量城市污水处理厂一般可分为大、中、小三种类型。规模大于10万 m3/d的是大型污水厂，一般建在大城市，基建投资以亿元计，年运营费用以千万元计，目前全国已建成十多座，最大的是北京高碑店污水处理厂，规模达100万 m3/d；中型污水处理厂的规模为110万 m3/d，一般建于中、小城市和大城市的郊县，基建投资几千万至上
8、亿元，年运营费用几百万到上千万元，目前全国已建成几十座，正建的有上百座；规模小于1万m3/d的是小型污水处理厂，一般建于小城镇，基建投资几百万到上千万，年运营费用几十万到上百万。由于经济条件的限制，目前这类污水厂刚刚在沿海地区经济发达的小城镇起步，其呈上升趋势，最终小型污水厂的数量将超过大中型污水厂。中小城镇污水来源主要是生活污水，COD小于500mg/L，pH在6.57.5，BOD5小于250 mg/L，SS（悬浮固体浓度）小于500 mg/L，色度（采用稀释倍数法）小于100，其中含有一定的氮和磷，并且水质和水量波动较大，一般BOD5/COD0.5，可生化性好5。3 常用工艺3.1 传统活
9、性污泥法及其改进工艺A2/O 传统活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的方法。活性污泥即向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力，可以以此去除水中的有机物，其具体工艺流程如图1所示。传统活性污泥法是一种广泛应用而行之有效的传统污水生物处理法，该工艺有机物去除能力强，运行稳定。图1 活性污泥法随着环境水体水质的富营养化不断加剧和排放标准的不断提高，目前的污水处理系统设计通常要考虑脱氮、除磷问题。城镇污水处理厂通常需要在一个流程中同时完成脱氮、除磷功能，通常要对依据生物脱氮除磷理论而产生的最基
10、本的工艺是由美国气体产品与化学公司在20世纪70年代发明的A2/O工艺6，其主要工艺流程如图2所示。污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替运行，丝状菌不能大量繁殖，污泥沉降性能好。该处理系统出水中磷浓度基本可达到1 mg/L以下，氨氮也可达到8 mg/L以下7。在实际运用中，A2/O工艺的处理单元多，占地面积大，建设投资资大而且必须具有较强的技术水平。图2 A2/O法基本流程3.2 氧化沟法氧化沟平面呈椭圆形或环形，因其构筑物是呈封闭状沟渠得名，严格来说氧化沟法是活性污泥法的一种变形。氧化沟兼具推流反应特征以及完全混合反应的优势，前者使其出水优良 后者使其能够抗冲击负荷8。普通型氧化沟处理城市污水时
11、，一般不设置初沉池，相比于活性污泥法氧化沟低负荷运行，水力停留时间长，污泥龄长，类似于延时曝气工艺，剩余污泥量少于活性污泥法且不需消化稳定，能承受水质、水量的冲击负荷, 能进行生物脱氮除磷等一系列优点。自1950年代，荷兰建成并成功运行第一座氧化沟以来，尤其是近20年，氧化沟工艺不断发展与改造，开发出了多种连续运行并有高处理能力的氧化沟新工艺，常用的氧化沟工艺有卡鲁塞尔式氧化沟、奥贝尔型氧化沟等9。3.2.1 卡鲁塞尔式氧化沟 卡鲁塞尔式氧化沟是多沟串联系统，采用垂直安装的低速表面曝气机，每组沟渠均在一端装一个曝气机，其主要结构如图3所示。曝气机下游为富氧区，上游为缺氧区，废水多次经过富氧区和
12、缺氧区创造出良好生物脱氮环境。目前，卡鲁塞尔式氧化沟在世界范围内得到广泛的应用，规模小的可达200 m3/d，大的可达65.7万 m3/d。其BOD5去除率达95%99%、脱氮率达90%，除磷率约为50%。图3 卡鲁塞尔式氧化沟卡鲁塞尔氧化沟特点： 工艺可靠简单； 有效降解有机物，同时高效脱氮除磷； 采用立式低速搅拌机，使沟式深度增加到5m至8m，使曝气池的占地面积大大减小10； 从“田径跑道”式向“同心圆”式转化，池壁共用，减少了占地面积以及工程造价； 无法避免供氧和搅拌之间的矛盾，尤其当进水水质较好时，为了节能应降低表面曝气机的转速，但这会减弱搅拌能力，从而导致污泥淤积。3.2.2 奥贝尔
13、氧化沟奥贝尔氧化沟又称同心圆型氧化沟，由圆形或椭圆形同心沟渠组成的多沟渠氧化沟系统。一般由三个同心椭圆形沟道组成，污水由外沟道引入，与回流污泥混合后，再由外沟道进入中间沟道最后进入内沟道，在沟道内循环达数百到数十次。最终通过中心岛可调堰门流出，然后到二次沉淀池泥水分离11。其主要构造如图4所示。在各个沟道安装水平转碟曝气机，承担供氧并推流搅伴的作用。将三个廊道溶解氧分别控制在00.3，0.51.5，23 mg/L，则外廊道的供氧适当既保证了混合液进行硝化反又使反硝化菌可以利用硝酸盐作为电子受体进行反硝化反应，实质上这可以视为同步硝化反硝化的过程。图4 奥贝尔氧化沟奥贝尔氧化沟特点： 三个沟道溶
14、解氧浓度呈梯度分布，既能有效脱氮又大大降低能源消耗； 兼具完全混合和推流两种流态； 其充氧设备采用的是转碟曝气机，有较高动力效率和充氧能力，并且便于调整拆卸。转碟推流和整流的能力可使氧化沟的有效水深多达4 m； 构筑物平面布置较为困难，需要单独设置二沉池，中心岛占据土地，使得总体占地面积偏大。3.3 SBR法SBR法即序批式活性污泥法，也是活性污泥法的一种。污水在序批式反应器中完成进水、反应、沉淀、滗水和闲置这五个工序，取消了二沉池以及污泥回流设备，整个过程由自动化设备控制。显然，与其他活性污泥法相比，SBR法的处理构筑物较少，工艺流程大大简化12。 SBR法特点： 处理设备及构筑物少且简单,
15、 易于操作、维护。工艺流程简单，投资省，占地少； 处理效率高。SBR属于完全混合式间歇反应器，呈理想推流状态，从而生化反应推动力大大提高, 效率也随之提高13； 运行稳定,出水水质好。污水沉淀在静止状态下进行,无进出水干扰，固液分离稳定，效率高； 耐冲击负荷能力强,，可不设调节池； 一个周期内好氧、厌氧可交进行，有良好的脱氮除磷效果并且运行灵活； 反应池中存在DO和BOD5浓度梯度, 能有效抑制污泥膨胀的现象14 ； 自动化控制要求、滗水器要求高。 近年来，随着测试与监控技术的迅猛发展，许多新型设备被开发研制出来，尤其是就计算机自动控制的应用，逐渐克服了SBR的不足，加上它一系列优点，SBR法也逐渐受到人们的青睐。随着SBR工艺在实际工程中的应用，其技术也有了进一步的提高和发展。在普通SBR法的基础上，目前也开发除了许多的变形新工艺如UNITANK、MSBR、CASS、CAST、ICEAS等工艺。SBR法非常适合处理小水量的污水，尤其在一些中小城镇、用地紧张的地方，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理上优势较为明显。4 绿色新工艺 鉴于中小城镇污水处理的特点及存在的问题，研究低能耗、低物耗、减轻二次污染的城镇污水新型绿色
