城市污水處理技術(shù)發(fā)展回顧與展望

城市污水解決技術(shù)發(fā)展回顧與展望喻澤斌,王敦球,張學(xué)洪(重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院,四川重慶400045)摘要:隨著水環(huán)境問題的提出,城市污水解決已經(jīng)歷了百年的發(fā)展歷史.在回顧城市污水解決發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上,從水質(zhì)目的變化和2類城市污水解決基本方法——活性污泥法與生物膜法不斷革新的歷程的角度,分析了城市污水解決技術(shù)的發(fā)展過程,介紹了各種革新工藝的優(yōu)缺陷以及近年來出現(xiàn)的幾種城市污水解決新技術(shù).最后,展望了21世紀(jì)城市污水解決技術(shù)的發(fā)展趨勢.關(guān)鍵詞:環(huán)境工程學(xué);廢物解決;城市污水;解決技術(shù)中圖分類號:X703;TU992.24文獻(xiàn)標(biāo)記碼:A文章編號:1001-6600(2023)02-0081-07城市污水解決技術(shù)發(fā)展歷史回顧城市污水是城市發(fā)展中的產(chǎn)物.初期的城市污水通過污水收集系統(tǒng)收集并排放到附近下游水體,使其通過水體的稀釋和自然凈化變污為清.隨著工業(yè)發(fā)展和人口膨脹,排放的污水越來越多,水質(zhì)越來越復(fù)雜,水體有限的自然凈化能力已不堪重負(fù),必須在適當(dāng)?shù)奈恢媒ㄔO(shè)污水解決設(shè)施,對污水進(jìn)行凈化解決.于是,隨著著控制水污染的規(guī)定,城市污水的解決技術(shù)誕生了.自最早的廢水生物反映器——Moris池問世以來,污水解決已有百年歷史.第一個(gè)生物膜法解決設(shè)施在英國實(shí)驗(yàn)成功后,192023開始付諸實(shí)踐,并迅速在歐洲和北美得到廣泛應(yīng)用.第二次世界大戰(zhàn)后,城市污水解決技術(shù)得到了快速發(fā)展.20世紀(jì)50年代,歐洲工業(yè)的快速發(fā)展,使水環(huán)境污染日益嚴(yán)重,以城市污水解決為重要內(nèi)容的泰晤士河和萊茵河的治理受到了重視并取得了成功的經(jīng)驗(yàn).隨后短短的10數(shù)年時(shí)間內(nèi),水污染控制就開始從末端治理步入污染綜合防治的較高級階段.在這一階段中,人們除繼續(xù)開發(fā)、研制水污染控制技術(shù)外,更加注意環(huán)境立法、環(huán)境管理和綜合防治措施的發(fā)展,從工藝改革、推行清潔生產(chǎn)和依靠科技進(jìn)步等方面控制污染.在污染控制技術(shù)方面充足運(yùn)用環(huán)境自凈能力、全面考慮污染控制費(fèi)用,通過系統(tǒng)控制工程進(jìn)行區(qū)域綜合控制,取得環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的統(tǒng)一.到70年代末,美國已投資了數(shù)萬億美元,建設(shè)了18000座的城市污水解決廠,英國、法國、德國也各興建了7000~8000座城市污水解決廠.80年代后,這些國家的污水解決水平進(jìn)一步提高,興建了一批具有脫氮除磷的污水解決設(shè)施,這些解決設(shè)施在改善水環(huán)境質(zhì)量方面起到了重要的作用[1].我國城市污水解決技術(shù)發(fā)展起步較晚,20世紀(jì)50年代前還停留在水體自凈階段;60年代進(jìn)入農(nóng)田利用階段;70年代,許多城市開始注意城市污水解決問題并采用了一定的措施,但重點(diǎn)放在工業(yè)污染源的分散治理上,污水解決進(jìn)入了分散治理階段;進(jìn)入80年代后,污水解決進(jìn)展較快,進(jìn)入了水污染的綜合防治階段.我國第一座大型城市污水解決廠——天津市紀(jì)莊子污水解決廠于1984年4月28日竣工投產(chǎn)運(yùn)營,解決規(guī)模為2.6×105m3/d.在此成功經(jīng)驗(yàn)的帶動(dòng)下,北京、上海、廣東、廣西、陜西、山西、河北、江蘇、浙江、湖北、湖南等省市根據(jù)各自的具體情況分別建設(shè)了不同規(guī)模的污水解決廠幾十座.到2023年終,全國已建設(shè)城市污水解決廠427座,其中二級解決廠282座,這些污水解決設(shè)施對遏止水環(huán)境污染加劇的趨勢起到了重要作用.但是,不容樂觀的是,我國的城市污水解決率目前還不到20%.2城市污水解決技術(shù)的發(fā)展與革新城市廢水指城市內(nèi)生活污水、工業(yè)廢水和大氣降水的混合物,其性質(zhì)因城市規(guī)模、氣候條件、排水體制等因素,特別是城市中工業(yè)的多少和性質(zhì)、工業(yè)廢水預(yù)解決限度等而異,但當(dāng)對工業(yè)所排放的特殊污染物,如重金屬、酸、堿、有毒物質(zhì)、油類等有一定的內(nèi)部治理措施時(shí),一般的城市廢水的性質(zhì)是相似的.城市廢水所形成的水污染,以有機(jī)污染最為嚴(yán)重,表現(xiàn)為水體中的BOD5,COD超標(biāo),還具有不少難以被生物降解的、甚至是有毒有害的有機(jī)物.此外,氮磷物質(zhì)引起的富營養(yǎng)化污染也非常嚴(yán)重.傳統(tǒng)上廢水的解決方法分為物理法、化學(xué)法和生物法.物理法的去除對象是水中不溶解的懸浮物質(zhì).化學(xué)法是指向廢水中投加化學(xué)物質(zhì),通過化學(xué)反映達(dá)成凈化廢水的目的.生物法指采用一定的人工措施,發(fā)明微生物生長、繁殖的環(huán)境,使微生物大量繁殖,從而提高微生物氧化、分解有機(jī)污染物的一種技術(shù).生物法重要用于去除廢水中呈溶解態(tài)和膠態(tài)的有機(jī)物,與物理和化學(xué)法相比,生物解決在去除廢水中有機(jī)碳、硫、氮、磷等污染物質(zhì)方面,存在許多優(yōu)越之處.在生物解決中,溶解性污染物或者被轉(zhuǎn)化為無毒形式如CO2或者NH3,或者被轉(zhuǎn)化為容易分離的顆粒狀微生物細(xì)胞物質(zhì).此外,微生物在生長過程中,可以吸附一些不溶性的有機(jī)物,使之可以通過物理的方法去除[2].按照微生物的生長方式,生物法又可分為以活性污泥法為代表的懸浮生長法和生物膜法為代表的附著生長法.目前,在城市廢水解決中尤以活性污泥法的應(yīng)用最廣.但是,由于傳統(tǒng)的活性污泥法流程復(fù)雜,基建費(fèi)用高,運(yùn)營中消耗大量的能源,運(yùn)營費(fèi)也很高,需要進(jìn)行革新.為開發(fā)高效、節(jié)能的城市污水解決新技術(shù)、新流程,國內(nèi)外開展了大量的研究,并取得了一定的成就.2.1從水質(zhì)目的變化看技術(shù)發(fā)展2.1.1城市廢水解決的任務(wù)是去除城市廢水的懸浮物和BOD5.對于常規(guī)的廢水解決流程來說,視其排放水質(zhì)的規(guī)定不同,一般涉及3段解決工序.其中,一級解決(物理解決)重要是用于去除粗粒固體、懸浮固體、大粒徑膠體等,由于一級解決僅能去除城市廢水BOD5的30%,因此,還不宜排放.二級解決(生物處理)重要是運(yùn)用微生物的生命活動(dòng)過程,對廢水中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化作用,從而使廢水得到凈化.其重要特性是應(yīng)用微生物特別是細(xì)菌,并在為充足發(fā)揮微生物的作用而專門設(shè)計(jì)的生化反映器中,將廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為微生物細(xì)胞以及簡樸形式的無機(jī)物.由于二級解決能大幅度去除水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物,BOD5的去除率可以達(dá)成90%以上,BOD5的濃度降到20~30mg/L,污水能達(dá)成排放標(biāo)準(zhǔn).目前,世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國家普遍采用二級生物解決流程.三級解決是對廢水的深度解決,一般指去除氮、磷和其他微量的雜質(zhì).近年來,隨著對環(huán)境質(zhì)量規(guī)定的不斷提高,為了防止水體富營養(yǎng)化,防止藻類的過度繁殖,對二級生化解決后的污水再進(jìn)行三級解決,除去水中的殘留有機(jī)物,使污水成為新的資源.2.1.2城市污水解決目的的2個(gè)階段.階段1:長期以來,城市污水的解決均以去除BOD5和SS為目的,并不考慮對氮、磷等無機(jī)營養(yǎng)物物質(zhì)的去除.階段2:隨著化肥、洗滌劑和農(nóng)藥的普遍應(yīng)用,廢水中氮、磷的含量有了增長,其對環(huán)境的影響也逐漸引起了人們的注意,僅靠去除水中的有機(jī)物已局限性以保持水質(zhì),這樣去除BOD5,SS和氮、磷同時(shí)成為廢水解決目的.2.2從2類基本方法的應(yīng)用看發(fā)展2.2.1傳統(tǒng)活性污泥法活性污泥法自192023由Arden和Lockett開創(chuàng)至今,已通過90年的發(fā)展與實(shí)踐,在供氧方式、運(yùn)轉(zhuǎn)條件、反映器形式等方面不斷得到革新和改善[2].最早出現(xiàn)的傳統(tǒng)活性污泥法(CAS)屬于推流式曝氣池,由于靠近池子進(jìn)水口的基質(zhì)濃度高于出口端的基質(zhì)濃度,而最初的設(shè)計(jì)沒有考慮到這種需氧量的變化,結(jié)果導(dǎo)致了一些部位氧的局限性.為改善供氧不均勻的缺陷,1936年將均勻曝氣的方式改為沿推流方向逐漸曝氣的方式,大部分的氧量在基質(zhì)去除相稱快的進(jìn)水端輸入,而以內(nèi)源代謝和衰減為重要反映作用的出水端僅需少量的氧,這也就是傳統(tǒng)活性污泥法比較標(biāo)準(zhǔn)的形式——逐漸曝氣活性污泥法(TAAS).活性污泥法的另一個(gè)變種——階段曝氣法于1942年出現(xiàn).階段曝氣法(SFAS)又稱多點(diǎn)進(jìn)水法,進(jìn)水提成幾股,然后幾股廢水從曝氣池的不同點(diǎn)進(jìn)入,從而使需氧量的分派均勻.在污泥同原水混合前,使污泥進(jìn)行再曝氣的想法得到了更進(jìn)一步的發(fā)展.1951年出現(xiàn)了接觸穩(wěn)定活性污泥法(CSAS),它是傳統(tǒng)活性污泥法(CAS)的此外一種發(fā)展形式.為了避免在推流式曝氣池中因基質(zhì)濃度梯度導(dǎo)致的微生物不適應(yīng),使微生物群落保持相對穩(wěn)定的狀態(tài).到20世紀(jì)50年代末,出現(xiàn)了完全混合式活性污泥法(CMAS),這種形式的優(yōu)點(diǎn)是梯度提供了一個(gè)有助于細(xì)菌絮體生長,不利于絲狀菌生長的環(huán)境,污泥的沉降和密實(shí)性都很好,但是由于基質(zhì)梯度的變化使系統(tǒng)容易受有毒物質(zhì)的干擾.為了克服其他幾種改善型式的缺陷(必須處置大量的污泥,流程的運(yùn)營控制規(guī)定嚴(yán)格),出現(xiàn)了延遲曝氣法(EAAS),由于有一個(gè)完整的細(xì)胞平均停留時(shí)間,所以,穩(wěn)定限度相稱高,然而由于經(jīng)濟(jì)問題的限制,它僅用于廢水濃度低的小型設(shè)施.此外,還出現(xiàn)了純氧曝氣法、深井曝氣法等.總的說來,活性污泥法的重要優(yōu)點(diǎn)是能以相對合理的費(fèi)用得到優(yōu)良的出水水質(zhì),這是由于排放之前細(xì)胞物質(zhì)就從廢水中去除;重要缺陷是可控制性差.要達(dá)成盼望的水質(zhì),往往需要復(fù)雜的操作技能,提高微生物對環(huán)境和水質(zhì)變化的適應(yīng)能力.減少生化操作及運(yùn)轉(zhuǎn)管理的復(fù)雜性是革新活性污泥法的目的.2.2.2生物膜法生物膜法和活性污泥法同樣,都是運(yùn)用微生物來去除廢水中有機(jī)物的方法.但在活性污泥法中,微生物處在懸浮生長的狀態(tài),所以活性污泥法解決系統(tǒng)又稱為懸浮生長系統(tǒng).而生物膜法中的微生物則附著在某些物質(zhì)的表面,所以生物膜法解決系統(tǒng)又稱為附著生長系統(tǒng).生物膜法重要涉及生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床法等.生物膜法的基本原理是通過廢水與生物膜的相對運(yùn)動(dòng),使廢水與生物膜接觸,進(jìn)行固液兩相的物質(zhì)交換,并在膜內(nèi)進(jìn)行有機(jī)物的生物氧化,使廢水得到凈化.生物膜法與活性污泥法是廢水解決的2個(gè)重要方法,與微生物懸浮生長的活性污泥法相比,它有以下優(yōu)點(diǎn)[2]:由于存在許多硝化細(xì)菌,因此具有較高的脫氮能力;生物膜中存在的微生物具有多樣性,涉及好氧菌、厭氧菌、真菌和藻類等,使其在去除污染物方面具有廣譜性;大量的微生物生長占據(jù)了整個(gè)反映器的空間,單位體積的生物量遠(yuǎn)比活性污泥法高,因此單位體積的解決能力也大;膜法中的微生物的食物鏈比活性污泥法長,產(chǎn)生的污泥大都被生物消耗,因此剩余污泥小;系統(tǒng)維護(hù)方便,能耗低,無須污泥回流;該系統(tǒng)的微生態(tài)復(fù)雜,對水力和有機(jī)負(fù)荷變化的承受能力強(qiáng),操作穩(wěn)定.生物濾池于19世紀(jì)末投入運(yùn)營,20世紀(jì)二三十年代建造了較多的生物濾池,當(dāng)時(shí)生物濾池和活性污泥法幾乎并列.但由于長期以來生物濾池采用碎石作為填料(濾料),因其體積負(fù)荷和有機(jī)物去除率都較低,衛(wèi)生條件也較差,加之解決構(gòu)筑物又有也許被堵塞等缺陷,于是在20世紀(jì)40~60年代,生物濾池有逐漸被活性污泥法取代的趨勢.然而,到了60年代,新型合成材料大量出現(xiàn),很多生物濾池采用這種材料作為填料,大大提高了解決能力,使生物膜出現(xiàn)了重大進(jìn)展.20世紀(jì)70年代末,為強(qiáng)化生物膜法反映器中的傳質(zhì)作用,流化床系統(tǒng)被引入生物膜解決器中,稱為生物流化床.生物流化床兼有活性污泥法和生物膜法的特點(diǎn),有人稱其為半生物膜法和半活性污泥法系統(tǒng).近年來,生物膜反映器以其獨(dú)特的優(yōu)勢更受到廣大研究者和工程師們的關(guān)注,又涌現(xiàn)出大量新型的單一或復(fù)合式生物膜反映器(Hybridbio-reactors)[3],如微孔膜生物反映器(MembraneBiofilmReactor)、氣提式生物膜反映器(Air-liftBiofilmReactor)、移動(dòng)床生物膜反映器(MovingBedBiofilmReactor)、復(fù)合式活性污泥生物膜反映器(HybridActivatedSludge-BiofilmReactor)、序批式生物膜反映器(SequencingBatchBiofilmReactor)、升流式厭氧污泥床-厭氧生物濾池(UASB-AF)及附著生長穩(wěn)定塘(Attached-growthPonds),等等.由此可見,生物膜反映器發(fā)展迅速,由單一到復(fù)合,有厭氧亦有好氧,逐步形成了一套較完整的污水生物解決工藝系列.目前,生物膜法需研究改善的重要技術(shù)問題有:在理論研究上須有所發(fā)展和突破;工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化;研究合用的輕質(zhì)高強(qiáng)、價(jià)廉、使用壽命長的濾池濾料;生物膜法除磷脫氮的研究.2.2.3生物接觸氧化法生物接觸氧化法是界于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝[1~3].接觸氧化池內(nèi)設(shè)有填料,部分微生物以生物膜的形式附著生長于填料表面,部分則是絮狀懸浮生長于水中.因此它兼有活性污泥法與生物濾池兩者的特點(diǎn).由于其中濾料及其上生物膜均淹沒在水中,故又稱之為淹沒式生物濾池.生物接觸氧化裝置的形式很多,根據(jù)水流狀態(tài)不同可分為分流式和直流式,從供氧方式上可分為鼓風(fēng)曝氣式、機(jī)械83第2期喻澤斌等:城市污水解決技術(shù)發(fā)展回顧與展望曝氣式、灑水式和射流曝氣式.生物接觸氧化池的填料大多是蜂窩狀,目前應(yīng)用較好的是全面曝氣的網(wǎng)狀組合填料,纖維填料具有較好的應(yīng)用前景.總的來說,生物接觸氧化法的特點(diǎn)是:具有較高的容積負(fù)荷;不存在污泥膨脹問題,運(yùn)營管理簡便;對水質(zhì)水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力.事實(shí)上,早在19世紀(jì)末德國已有運(yùn)用生物接觸氧化法原理解決廢水的方法,美國也有在活性污泥法曝氣池中設(shè)立石棉水泥板等充當(dāng)填料供生物附著而解決污水的裝置,但由于當(dāng)時(shí)缺少合適的填料等因素,未能廣泛推廣應(yīng)用.20世紀(jì)60年代以來,新型合成材料大量生產(chǎn),促進(jìn)了以此材料作為填料的生物接觸氧化法的進(jìn)一步研究.對現(xiàn)代生物接觸氧化法較為進(jìn)一步的研究開始于1971年的日本,我國于1975年也研究成功.總的說來,傳統(tǒng)的廢水生物解決方法無論在設(shè)計(jì)理論和實(shí)際運(yùn)營管理等方面,都有比較成熟的經(jīng)驗(yàn).但是,隨著石油化工和有機(jī)化工的發(fā)展,有機(jī)物的種類和數(shù)量不斷增長,需要解決的城市廢水水質(zhì)越來越復(fù)雜,需要研究開發(fā)新的廢水解決生物技術(shù).此外,隨著水資源的日益緊張和人們環(huán)保意識(shí)的提高,進(jìn)一步尋求可以高效除去生物難降解物質(zhì)和氮磷營養(yǎng)物質(zhì)也規(guī)定研究開發(fā)新的廢水解決生物技術(shù).3近年來推出的污水解決新技術(shù)近年來城市污水解決技術(shù)的發(fā)展方向重要有[1]:對傳統(tǒng)的活性污泥法流程和技術(shù)進(jìn)行革新,使之更為經(jīng)濟(jì)合理;研究開發(fā)可以代替活性污泥法的解決流程和技術(shù);研究開發(fā)目的為城市廢水回用的解決流程和技術(shù),由此開發(fā)了許多廢水解決的新工藝,如吸附生物降解(AB)工藝,序批式間歇反映器(SBR)、膜分離活性污泥法、氧化溝工藝等[1~3].3.1AB法AB法是吸附生物降解法(AdsorptionBio-degradation)的簡稱,是聯(lián)邦德國亞琛大學(xué)B.Bohnke專家于20世紀(jì)70年代中期在傳統(tǒng)兩段活性污泥法(Z-A法)和高負(fù)荷活性污泥法基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新工藝,屬超高負(fù)荷活性污泥法,在技術(shù)上有突破[3].AB工藝是一種新型的活性污泥法,具有一定的特色,對BOD5,COD,SS,氮磷的去除率高于常規(guī)活性污泥法,且可節(jié)省基建投資約20%、能耗15%左右.其突出的優(yōu)點(diǎn)是A段負(fù)荷高,抗沖擊負(fù)荷能力很強(qiáng),對pH和有毒物質(zhì)的影響具有很大的緩沖作用,并能破壞絡(luò)合化學(xué)污染物而去除COD和BOD5,特別適合解決濃度高、水質(zhì)水量變化較大的污水如紙漿廠、造紙廠、食品加工廠和印染等工業(yè)廢水.此外,A段和B段可以分期建設(shè),適合經(jīng)濟(jì)水平不高的中小城市.該工藝的重要缺陷是污泥產(chǎn)量較高.該工藝在我國一些城市已有應(yīng)用,如深圳市羅芳污水解決廠.3.2SBR法SBR法是間歇式活性污泥法的簡稱,它是一項(xiàng)既古老又年輕的污水解決技術(shù).世界上第一個(gè)間歇式運(yùn)轉(zhuǎn)的工藝是英國工程師SimThomasWardle于1898年發(fā)現(xiàn),192023在英國的Salford市污水解決得到實(shí)際應(yīng)用,后來由于該工藝運(yùn)營方式操作煩瑣,空氣擴(kuò)散裝置容易堵塞以及結(jié)識(shí)方面的問題,沒有得到推廣.近年來,由于電子工業(yè)發(fā)展,污水解決廠的整個(gè)系統(tǒng)做到了自控運(yùn)營,為活性污泥法的間歇式運(yùn)營在技術(shù)上發(fā)明了條件[3~5].1979年以來,在美國、德國、日本、澳大利亞和加拿大等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的污水解決領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用.重要變形工藝有間歇式循環(huán)延時(shí)活性污泥工藝(ICEAS)和循環(huán)式活性污泥工藝(CA-ST).SBR工藝可以實(shí)現(xiàn)高濃度進(jìn)水、高容積負(fù)荷和高去除率,在解決高濃度有機(jī)廢水方面獨(dú)具特色,并且對氮、磷、硫的脫除效果好,特別適合濃度高、排放量小的各種工業(yè)有機(jī)廢水,如化工、造紙、印染等,同時(shí)也適合應(yīng)用于對出水水質(zhì)規(guī)定較高、水量水質(zhì)波動(dòng)較大的旅游城市的污水解決.如昆明市第三污水解決廠就采用ICEAS工藝,揚(yáng)州市污水解決廠采用了CAST工藝.84廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第22卷3.3MSBR法MSBR(ModifiedSequencingBatchReactor)是改良式序列間歇反映器,是C.Q.Yang等人根據(jù)SBR技術(shù)特點(diǎn)[6~9],結(jié)合傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù),研究開發(fā)的一種更為抱負(fù)的污水解決系統(tǒng).MSBR法是A2/O法和SBR法工藝組合合成的工藝系統(tǒng),它具有兩者的一些優(yōu)點(diǎn),因而出水水質(zhì)穩(wěn)定,是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的解決工藝,在北美、南美和韓國均有應(yīng)用,我國深圳鹽田解決廠在國內(nèi)初次采用該工藝[6].MSBR工藝目前被認(rèn)為是最新、集約化限度最高的污水解決工藝.從系統(tǒng)的可靠性、土建工程量、總裝機(jī)容量、節(jié)能、減少運(yùn)營成本和節(jié)約用地等多方面來看,均具有明顯優(yōu)勢.加拿大Saskatchewan的Este-van污水解決廠則為一實(shí)例[6].3.4CASSCASS(CyclicActivatedSludgeSystem)也是改良式序列間歇反映器,它是近年來國際公認(rèn)的生活污水和工業(yè)廢水的先進(jìn)解決工藝.其重要原理是把序批式活性污泥法SBR的反映池沿長度方向分為2個(gè)部分,前部為生物選擇區(qū)也稱為預(yù)反映區(qū),后部為主反映區(qū),在主反映區(qū)的后部安裝了可升降的撇水裝置,曝氣、沉淀等在同一池子周期循環(huán)運(yùn)營,省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)[10].CASS工藝是以生物反映動(dòng)力學(xué)原理及合理的水力條件為基礎(chǔ)而開發(fā)的一種廢水解決新工藝,特別適合含較多工業(yè)廢水的城市污水及規(guī)定除磷脫氮的解決.在國外的大型污水解決廠實(shí)例較多,近幾年在我國開始推廣應(yīng)用,北京航天城工程是我國使用該工藝較早的工程之一.3.5UnitankUnitank是20世紀(jì)90年代比利時(shí)西格斯(SEGERS)公司開發(fā)的.從運(yùn)營方式來看,它像是SBR法的一種變形和發(fā)展,具有SBR法和傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn),一體化設(shè)計(jì),不僅具有SBR法的重要特點(diǎn),還可以像傳統(tǒng)活性污泥法那樣在恒定水位下連續(xù)運(yùn)營[11].從構(gòu)筑物形式來看,Unitank系統(tǒng)近似于三溝式氧化溝系統(tǒng),它由3個(gè)矩形池組成,其中外邊兩側(cè)的矩形池既可做曝氣池,又可做沉淀池.中間一個(gè)矩形池只做曝氣池.該工藝是一個(gè)較為靈活、高效的解決工藝[8],在世界各地已建成100多個(gè),但在我國應(yīng)用較少,報(bào)道僅見梧州污水解決廠.Unitank屬于低負(fù)荷污水解決工藝,出水水質(zhì)非常好.由于負(fù)荷低,一般不再設(shè)立初沉池,二沉池往往和曝氣池組合為一;由于泥齡長、污泥較穩(wěn)定,一般可以不再做穩(wěn)定化解決而直接解決或應(yīng)用,省去了污泥穩(wěn)定化設(shè)施,大大簡化了工藝流程,使運(yùn)營管理非常簡樸,但是負(fù)荷低、泥齡長也使生化部分大大增長,增加了污水解決設(shè)施的建設(shè)投入,提高了能耗及運(yùn)營成本.該工藝適合規(guī)模較小(小于2×105m3/d)、技術(shù)力量較薄弱的中小城市污水解決.3.6氧化溝(OxidationDitch)氧化溝又名氧化渠,因其構(gòu)筑物呈封閉狀的溝渠而得名.氧化溝工藝屬于懸浮生物解決技術(shù),在機(jī)理上類似于延時(shí)曝氣工藝,常見的氧化溝有Carrousel氧化溝、交替工作式氧化溝、Orbal氧化溝、一體化氧化溝.與常規(guī)的活性污泥法或傳統(tǒng)的活性污泥法相比,它具有以下優(yōu)點(diǎn)[1,3,12]:工藝流程簡樸,構(gòu)筑物少,運(yùn)行管理方便;解決效果穩(wěn)定,出水水質(zhì)好;基建費(fèi)用低,運(yùn)營費(fèi)用低;污泥產(chǎn)生量少,污泥的性質(zhì)穩(wěn)定;能承受水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷,對高濃度的工業(yè)廢水有很大的稀釋能力;污泥停留時(shí)間較長,硝化反映容易進(jìn)行,通過調(diào)節(jié)供氧量,可獲得較高的脫氮效率[12,13].氧化溝工藝是我國目前采用較多的污水解決工藝技術(shù)之一.3.7A2/O法A2/O(厭氧、缺氧、好氧)法是常用的脫氮除磷工藝.其工藝原理是磷在厭氧區(qū)被釋放,在好氧區(qū)被吸收,達(dá)成除磷目的;污染物在好氧區(qū)被氧化降解,去除COD和BOD5,同時(shí)在硝化菌作用下,有機(jī)氮轉(zhuǎn)化的氨氮繼續(xù)轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮和硝酸氮,具有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化脫氮.該工藝重要優(yōu)點(diǎn)是生化效率高、流程簡捷、管理方便、運(yùn)營穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)節(jié)能,缺陷是污泥回流,污泥解決工作量大,節(jié)能差.我國許多城市的污水解決廠,如廣州大坦沙污水解決廠、桂林的第四污水解決廠采用了該工藝.85第2期喻澤斌等:城市污水解決技術(shù)發(fā)展回顧與展望4城市污水解決技術(shù)發(fā)展展望21世紀(jì)是水的世紀(jì).水資源短缺、水污染等問題的加劇將對21世紀(jì)人類社會(huì)連續(xù)發(fā)展帶來深刻的影響.研究新的城市污水解決技術(shù),將解決后的水和泥變?yōu)榭蛇\(yùn)用的資源,使城市污水解決事業(yè)成為一種自然資源再生和運(yùn)用的新興工業(yè),是解決水污染和合理運(yùn)用水資源的重要途徑之一[14~18].作為污水解決技術(shù)的研究方向,重點(diǎn)在于減少能耗、改善出水水質(zhì)、減少污泥量、簡化與縮小解決構(gòu)筑物的體積、減少占地、減少基建與運(yùn)營費(fèi)用、改善管理?xiàng)l件等[3].可以預(yù)見,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理論與方法在水污染的研究和水污染的控制應(yīng)用方面不斷拓寬與加深,諸如化學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科和理論,以及化工技術(shù)、生物技術(shù)、生態(tài)工程技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙控遙測技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)手段的廣泛應(yīng)用,城市污水解決技術(shù)將會(huì)得到迅速發(fā)展.就我國目前的污水解決現(xiàn)狀而言,污水解決技術(shù)市場需求相稱大.城市污水解決的發(fā)展將表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)[19,20]:氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的去除仍為重點(diǎn),也是難點(diǎn);工業(yè)廢水治理開始轉(zhuǎn)向全過程控制,單獨(dú)分散解決轉(zhuǎn)為城市污水集中解決;水質(zhì)控制指標(biāo)越來越嚴(yán);由單純工藝技術(shù)研究轉(zhuǎn)向工藝、設(shè)備、工程的綜合集成與產(chǎn)業(yè)化及經(jīng)濟(jì)、政策、標(biāo)準(zhǔn)的綜合性研究;污水再生運(yùn)用提上日程;中小城鄉(xiāng)污水污染與治理問題受到重視.參考文獻(xiàn):[1]錢易,米祥友.現(xiàn)代廢水解決新技術(shù)[M].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,1993.25—34.[2]LeslieGradyCP,JrGlenTDAigger,HenryCLim.廢水生物解決[M].張錫輝,劉勇弟.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,環(huán)境科學(xué)與工程出版中心,2023.123—142.[3]王彩霞.城市污水解決新技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1990.15—48.[4]彭永臻.SBR法的五大優(yōu)點(diǎn)[J].中國給水排水,1993,9(2):94—101.[5]張統(tǒng).SBR及其變法污水解決與回用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,環(huán)境科學(xué)與工程出版中心,2023.124—125.[6]羅萬申.新型污水解決工藝——MSBR[J].中國給水排水,1999,15(6):67—72.[7]KetchumLH.Firstcostanalysisofsequencingbatchbiologicalreactor[J].JWPCF,1979,51(2):1254—1260.[8]AroraML.Technologyevaluationofsequencingbatchreactor[J].JWPCF,1985,57(8):94—101.[9]NgWun-Jern.Sequencingbatchreactor(SBR)treatmentofwastewater[J].EnvironmentalSanitationReviews,1989,28(9):119—124.[10]沈耀良,王寶貞.循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)(CASS)解決城市廢水[J].給水排水,1999,25(11):28—33.[11]李探微,彭永臻,何金,等.UNITANK系統(tǒng)及污水解決研究方向的思考[J].中國給水排水,1999,15(7):56—60.[12]鄧榮森,李偉民,王濤,等.從運(yùn)營方式看氧化溝技術(shù)的發(fā)展[J].給水排水,2023,26(3):34—58.[13]張自杰.環(huán)境工程手冊水污染(防治卷)[M].北京:高等教育出版社,1996.94—101.[14]金兆豐.21世紀(jì)的水解決[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,環(huán)境科學(xué)與工程出版中心,2023.12—18.[15]MombergGA,OllermannRA.TheremovalofphosphatebyhydroxyapatitieandstruvitecrystallisationinSouthAfrica[J].WaterSciTechnol,1992,26(5):987—996.[16]BattistoniP.Phosphorusremovalfromarealanaerobicsupernatantbystruvitecrystallization[J].WaterRes,2023,35(9):2167—2178.[17]楊魯豫,王琳.我國水資源污染治理的技術(shù)策略[J].給水排水,2023,27(1):46—51.[18]MulderJW.FullscaleapplicationoftheSharonprocessfortreatmentofrejectwaterofdigestedsludgedewatering[J].WaterSciTechnol,2023,43(11):127—134.[19]馮生華.城市中小型污水解決廠的建設(shè)與管理[M].北京:化學(xué)工業(yè)