国内外研究现状和发展趋势综述.doc

现在, 中国外污水处理厂采取工艺有一般活性污泥法, 氧化沟工艺, SBR间歇活性污泥法, AB法(Adsorption—Biooxidation),A-A-O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic),活性污泥法非新工艺, 生物滤池法, 生物转盘法, 生物接触氧化法等工艺

1．一般活性污泥法
在目前污水处理技术领域中, 一般活性污泥法是应用最广泛技术之一。有机污染物在曝气池内降解, 有机污染物沿池长降低, 需氧速度也沿池长降低。一般活性污泥法处理效果很好, BOD去除率达成90%以上, 适于处理净化程度和稳定程度要求较高污水。
不足之处是: 一般活性污泥法只能作为常规二级处理, 不含有脱氮除磷功效; 曝气池容积大, 占地面积大, 经济上面不划算; 耗氧速度沿池长是改变, 不过供氧速度达不到要求; 对进水水质, 水量改变适应性较低; 运行效果易受水质水量影响。
2 氧化沟工艺
氧化沟又称循环曝气池, 是于50年代由荷兰Pasveer所开发一个污水生物处理技术, 属活性污泥法一个变法。氧化沟在应用中发展为多个形式, 比较有代表性有: 卡罗塞尔(Carrousel)氧化沟; 奥贝尔(Orbal)氧化沟; 三沟式氧化沟(T型氧化沟)
氧化沟含有出水水质好、 抗冲击负荷能力强、 除磷脱氮效率高、 污泥易稳定、 能耗省、 便于自动化控制等优点。不过, 在实际运行过程中, 仍存在一系列问题, 如污泥膨胀问题、 泡沫问题、 污泥上浮问题、 流速不均及污泥沉积问题
。
同时, 该法采取低负荷延时曝气运行方法, 池容量大, 曝气时间长, 建设费用和运行费用都比较高, 而且占地大, 通常利用于处理水质要求高小型城镇污水和工业污水。
3 SBR间歇活性污泥法(Sequencing Batch Reactor)
SBR法早在20世纪初已开发, 因为人工管理繁琐未予推广。此法集进水、 曝气、 沉淀、 出水在一座池子中完成, 常由四个或三个池子组成一组, 轮番运转, 一池一池地间歇运行, 故称序批式活性污泥法。现在又开发出部分连续进水连续出水改良性SBR工艺, 如ICEAS法、 CASS法、 IDEA法等。这种一体化工艺特点是工艺简单, 因为只有一个反应池, 不需二沉池、 回流污泥及设备, 通常情况下不设调整池, 多数情况下可省去初沉池。正是SBR 工艺这些特殊性使其含有以下优点:
1、 理想推流过程使生化反应推进力增大, 效率提升, 池内厌氧、 好氧处于交
替状态, 净化效果好。
2、 运行效果稳定, 污水在理想静止状态下沉淀, 需要时间短、 效率高, 出水
水质好。
3、 耐冲击负荷, 池内有滞留处理水, 对污水有稀释、 缓冲作用, 有效抵御水
量和有机污物冲击。
4、 工艺过程中各工序可依据水质、 水量进行调整, 运行灵活。
5、 处理设备少, 结构简单, 便于操作和维护管理。
6、 反应池内存在 DO、 BOD5 浓度梯度, 有效控制活性污泥膨胀。
7、 SBR 法系统本身也适合于组合式结构方法, 利于废水处理厂扩建和改造。
8、 脱氮除磷, 合适控制运行方法, 实现好氧、 缺氧、 厌氧状态交替, 含有良好
脱氮除磷效果。
9、 工艺步骤简单、 造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器, 无二沉池、
污泥回流系统, 调整池、 初沉池也可省略, 部署紧凑、 占地面积省。
不过, 因每个池子都需要设曝气和输配水系统, 采取滗水器及控制系统, 间歇排水水头损失大, 池容利用率不理想, 所以, 通常来说并不太适适用于大规模城市污水处理厂。
4 AB法(Adsorption—Biooxidation)
AB法污水处理工艺, 系吸附—生物降解工艺简称。是德国亚琛工业大学来宾教授于70年代中期开创。从80年代开始应用于生产实践。其中, A段由吸附池和中间沉淀池组成, B段则有曝气池及二次沉淀池所组成。A段和B段各自拥有独立污泥回流系统, 两段完全分开, 每段能够培育出各自独特, 适于本段水质微生物种群。AB法尽管有节能优点, 对氮磷和有机物都有一定去除率, 但不适合低浓度水质, 但通常见在BOD<250mg/l场所才含有显著优势, 更关键缺点是AB法产泥量高。
5 A-A-O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)
A-A-O法即厌氧一缺氧一好氧活性污泥法。污水在流经厌氧、 缺氧、 好氧三个不一样功效分区过程中, 在不一样微生物菌群作用下, 使污水中有机物、 N、 P得到去除。A-A-O法是最简单同时除磷脱氮工艺, 总水力停留时问短, 在厌
氧缺氧、 好氧交替运行条件下, 可抑制丝状菌繁殖, 克服污泥膨胀, SVI通常小于100, 有利于处理后污水与污泥分离, 厌氧和缺氧段在运行中只需轻缓搅拌, 运行费用低。因为厌氧、 缺氧和好氧三个区域严格分开, 有利于不一样微生物菌种繁殖生长, 所以脱氮除磷效果很好。该工艺在中国外使用比较广泛。如广州大坦沙污水处理厂即采取了A-A-O法。
6 活性污泥法非新工艺
活性污泥工艺包含传统活性污泥法、 完全混合活性污泥法、 阶段曝气活性污泥法、 渐减曝气工艺、 吸附-再生活性污泥法、 延时曝气活性污泥法、 高负荷活性污泥法、 纯氧曝气活性污泥法等, 其她还有浅层低压曝气、 深水曝气、 深井曝气等方法。
传统活性污泥法, 经验多, 可适应大污水量, 对于大厂可集中建污泥消化池, 所产生沼气可作能源利用。不足之处是只能作为常规二级处理, 不含有脱氮除磷功效。

生物膜法与活性污泥法并列一类废水好氧生物处理技术, 使废水接触生长在固定支撑物表面上生物膜, 利用生物降解或转化废水中有机污染物一个废水处理方法。 关键用于去除废水中溶解性和胶体状有机污染物。生物滤池法、 生物接触氧化法和生物转盘法均属于此种方法。
7 生物滤池法
此方法是利用需氧微生物对污水或有有机性废水进行生物氧化处理方法。以淬石、 焦炭、 矿渣或人工滤衬等作为先填层, 然后将污水以点滴状喷洒在上面, 并充足供给氧气和营养, 此时在滤材表面生成一层凝胶状生物膜（细菌类、 原生动物、 藻类、 茵类等）, 当污水沿此膜流下时, 污水中可溶性、 胶性和悬浮性物质吸附在生物膜上而被微生物氮化分解。为使生物滤池有效地处理污水: （1）微生物繁殖, 必需有足够表面积。（2）必需充足供给微生物氧气。（3）污水需含有适于生物处理水质。生物滤池法有标准滤池法和高速生物滤池法两种方法。
8 生物转盘法
生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术一个, 是污水浇灌和土地处理人工强化, 这种处理法使细菌和菌类微生物、 原生动物一类微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育, 形成膜状生物性污泥－－－生物膜。污水经沉淀池初级处现后与生物膜接触, 生物膜上微生物摄取污水中有机污染物作为营养, 使污水得到净化。在气动生物转盘中, 微生物代谢所需溶解氧经过设在生物转盘下侧曝气管供给。转盘表面覆有空气罩, 从曝气管中释放出压缩空气驱动空气罩使转盘转动, 当转盘离开污水时, 转盘表面上形成一层薄薄水层, 水层也从空气中吸收溶解氧。它含有很多优点, 在印染、 造纸、 皮革和石油化工等行业工业废水处理中得到应用, 效果很好。

9 生物接触氧化法
生物接触氧化工艺又称“淹没式生物滤池”、 “接触曝气法”、 “固着式活性污泥法”, 是一个于20世纪70年代初开创污水处理技术, 其技术实质是在生物反应池内充填填料, 已经充氧污水浸没全部填料, 并以一定流速流经填料。在填料上充满生物膜, 污水与生物膜广泛接触, 在生物膜上微生物新陈代谢作用下, 污水中有机污染物得到去除, 污水得到净化。生物接触氧化法兼有活性污泥法及生物膜法特点, 池内生物固体浓度（5-10g/l）高于活性污泥法和生物滤池, 含有较高容积负荷（可达2.0-3.0kgBOD5/m3.d）, 另外接触氧化工艺不需要污泥回流, 无污泥膨胀问题, 运行管理较活性污泥法简单, 对水量水质波动有较强适应能力。

总体来说, 生物膜法处理城市污水, 在中国尚需积累经验, 处理规模不宜过大, 约5× 104m3/d左右为宜。国外(关键在欧洲)处理水量有达成36×104m3/d, 这与其填料材质、 自控手段和优异反冲洗装置相关, 也与其有长久积累运行 管理经验相关。
2. 生物处理法新进展
① 膜分离技术新发展
膜分离技术是一个新型高效、 精密分离技术, 它是材料科学与介质分离技术交叉结合, 含有高效分离、 设备简单、 节能、 常温操作、 无污染等优点, 广泛应用于工业领域, 在水处理领域发展迅猛。
膜分离技术在水处理中关键方向为饮用水制取(包含以地表水为水源生产高品质饮用水、 海水淡化、 苦咸水脱盐等)、 城市废水治理与回用、 工业用水中物质回收与水资源再利用、 工业废水治理等。
膜技术在环境保护领域应用将成为中国外关键发展前沿课题。所以对膜材料提出了更高要求, 尤其是要制备出适应于环境保护行业高强度、 长寿命、 抗污
染、 高通量膜材料。
膜分离技术用于污水处理能耗低．效率高, 工艺简单, 投资小和污染轻, 膜组件简练．紧凑, 易于自动化操作, 维护方便, 与其她污水处理方法相比含有明
显优势。所以在污水处理中已受到尤其青睐。
在饮用水处理中, 膜分离是一个在某种推进力作用下, 利用特定膜透过性能分离水中离子、 分子和杂质技术。膜分离性能按截留相对分子质量大小评价。截留相对分子质量是反应膜孔径大小替换参数, 含有较小截留相对分子质量膜可除去水中较小分子量物质。膜分离技术可处理传统工艺难以处理很多问题, 如去除水中微污染物、 运行管理简单、 基建费用低等优点, 已被大规模用于处理饮用水。
② 厌氧生物处理法新发展
在很长一段时期内, 好氧生物处理方法一直是生活污水与工业废水关键处理方法, 而废水好氧生物处理方法实质是利用电能消耗来达成改善水质使其符合水域环境质量要求一个技术方法。所以, 废水好氧生物处理是耗能型废水处理技术。而伴随工业飞速发展和人口不停增加, 能源、 资源和环境等问题日趋严重, 近30年来, 能源短缺变得愈加突出。世界各国尤其是第三世界国家, 已日益感到为了处理环境问题所需付出大量能耗沉重负担．所以大家开始研究和探索采取高效率低能耗新型废水处理技术。厌氧生物法是一个既节能又产能废水生物处理工艺．它不仅能把好氧生物法过高能耗节省下来, 而且
厌氧生物法可把有机物转化为生物能——沼气。经过各国学者努力, 多年来厌氧生物处理方法取得了长足发展, 厌氧生物法不仅可处理高浓度有机废水, 而且能处理中等浓度有机废水, 还成功地实现了处理低浓度有机废水可行性。为废水处理方法提供了一条既是高效能, 又是低能耗, 且符合可连续发展标准治理废水路径。
厌氧处理与好氧处理相比有以下特点: 第一, 能够直接处理高浓度有机废水, 不需要大量稀释水。并有较高去除效果, 可降解部分好氧处理难以降解物质。第二, 处理过程中动力消耗低．通常为活性污泥法1／10, 产生甲烷气体又能作为能源。第三．产生剩下污泥量少, 仅为好氧处理1／10到l, 6。并已高度矿化．易于脱水; 硝化后污泥在生学和化学上都是稳定。能够作为肥料和饲料。第四, 厌氧处理设备较廉价, 不需价格较贵曝气设备等; 可利用一些废水高温条件进行高温厌氧处理, 降低人工降温费用。第五, 为使出水水质达成国家标准．还需进行补充处理; 污泥增加缓慢, 所以装置开启周期长(第一次开启要在8—12周左右时间)．且操作控制原因较为复杂, 需对操作人员进行培训; 因所产甲烷易燃, 需要有对应安全方法。
现在, 对厌氧生物处理方法研究结果有很多, 如厌氧滤池(AF)、 厌氧膨胀床和厌氧流化床、 升流式厌氧污泥床(UASB)、 厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)和内循环厌氧反应器(IC)、 厌氧氨氧化(ANAMMON)等一系列厌氧生物处理设备与方法, 取得了良好处理效果。厌氧技术发展到今天, 其早期部分缺点已经不复存在。不过从微生物和化学角度来看, 厌氧处理仅仅提供了一个预处理, 它通常需要后处理以去除出水中残余有机物。所以, 对于高浓度有机废水通常要采取以厌氧生物处理技术为主, 以好氧生物处理为辅技术路线。所以, 厌氧生物处理技术到现在为止仍存在它不足．这有待于深入完善和改良。