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污水处理工艺类型全总结

发布时间:2021-06-11人气:9

  污水处理的需求是伴跟着城市的诞生而产生的。城市污水处理技能,历经数百年变迁,从开端的一级处理开展到现在的三级处理,从简略的

  消毒沉积到有机物去除、脱氮除磷再到深度处理回用。其间,活性污泥法的面世更是具有划时代的含义,而本年正值活性污泥法诞生100周年。城市污水处理技能往后终究将怎么开展?对此,不如先让咱们回忆一下那些年城市污水处理走过的路。

  城市污水处理前史可追溯到古罗马时期,那个时期环境容量大,水体的自净才能也可以满意人类的用水需求,人们仅需考虑排水问题即可。然后,城市化进程加速,日子污水经过传达细菌引发了流行症的延伸,出于健康的考虑,人类开端对排放的日子污水处进行处理。前期的处理办法选用石灰、明矾等进行沉积或用漂白粉进行消毒。明代晚期,我国已有污水净化设备。但因为其时需求性不强,我国日子污水仍以农业灌溉为主。1762年,英国开端选用石灰及金属盐类等处理城市污水。

  十八世纪中叶,欧洲工业革命开端,其间,城市日子污水中的有机物成为去除要点。1881年,法国科学家发明晰榜首座生物反响器,也是榜首座厌氧生物处理池—moris池诞生,拉开了生物法处理污水的前奏。1893年,榜首座生物滤池在英国Wales投入运用,并敏捷在欧洲北美等国家推行。技能的开展,推动了规范的产生。1912年,英国皇家污水处理委员会提出以BOD5来点评水质的污染程度。

  1914年,Arden和Lokett在英国化学工学会上宣布了一篇关于活性污泥法的论文,并于同年在英国曼彻斯特市创始了世界上榜首座活性污泥法污水处理实验厂。两年后,美国正式建立了榜首座活性污泥法污水处理厂。活性污泥法的诞生,奠定了未来100年间城市污水处理技能的根底。

  活性污泥法诞生之初,选用的是充-排式工艺,因为其时自动控制技能与设备条件相对落后,导致其操作繁琐,易于阻塞,与生物滤池比较并无显着优势。之后接连进水的推流式活性污泥法(CAs法)(如图1)呈现后很快就将其替代,但因为推流式反响器中污泥耗氧速度沿池长是改动的,供氧速率难以与其合作,活性污泥法又面对部分供氧缺乏的难题。1936年提出的渐曝气活性污泥法(TAAs)和1942年提出的阶段曝气法(SFAS),别离从曝气办法及进水办法上改进了供氧平衡。1950年,美国的麦金尼提出了彻底混合式活性污泥法。该办法经过改动活性污泥微生物群的生计办法,使其习惯曝气池中因基质浓度的梯度改动,有用处理了污泥胀大的问题。

  跟着在实践生产生的广泛运用和技能上的不断改造改进,20世纪40-60时代,活性污泥法逐步替代了生物膜法,成为污水处理的干流工艺。

  1921年,活性污泥法传达到我国,我国建造了榜首座污水处理厂—上海北区污水处理厂。1926年及1927年又别离建造了上海东区及西区污水厂,其时3座水厂的日处理量共为3.55万吨。

  20世纪50时代,水体富营养化问题凸显,脱氮除磷成为污水处理的另一首要诉求。所以,在活性污泥法的根底上衍生出了一系列的脱氮除磷工艺。

  1969年,美国的Barth提出选用三段法除氮(如图3),榜首段是好氧段,首要去除有机物,第二段加碱硝化,第三段是厌氧反硝化,除氮。

  1973年,Barnard在原有工艺根底上,将缺氧和洽氧反响器彻底分隔,污泥回流到缺氧反响器,并添加了内回流设备,缩短了工艺流程,也就现在常说的缺氧好氧(A/O)工艺(如图4)。

  70时代,美国专家在A/O工艺的根底上,再加上除磷就成了A2O工艺(如图5)。我国1986年建厂的广州大坦沙污水处理厂,选用的便是A2O工艺,其时的规划处理水量为15万吨,是其时世界上最大的选用A2O工艺的污水处理厂。

  A2O工艺是将生物处理厌氧段和洽氧段进行了空间切割,而氧化沟则为关闭的水沟型结构,结合了推流式和彻底混合式活性污泥法的特色,集曝气、沉积和污泥安稳于一体。污水和活性污泥的混合液不断地循环活动,体系中可以构成好氧区和缺氧区,从而完成生物脱氮除磷(如图6)。氧化沟白日进水曝气,夜间用作沉积池。活性污泥法比较 , 其具有处理工艺及构筑物简略、泥龄长、剩下污泥少且简单脱水、处理作用安稳等优势。

  1953年,荷兰的公共卫生工程研讨协会的Pasveer研讨所提出了氧化沟工艺,也被称为“帕斯维尔沟”。1954年,在荷兰的伏肖汀(Voorshoten)制作了榜首座氧化沟污水处理厂,其时服务人口仅为360人。60 时代,这项技能在欧洲、北美和南非等各国得到了敏捷推行和运用。据统计,到1977年停止,在西欧有超越2000多座的帕斯维尔型氧化沟投入运转。

  1967年,荷兰DHV公司开发研制了卡鲁塞尔(Carroussel)氧化沟。它是一个由多渠串联组成的氧化沟体系。卡鲁塞尔氧化沟的开展阅历了普通卡鲁塞尔氧化沟、卡鲁塞尔2000氧化沟和卡鲁塞尔3000氧化沟三个阶段。

  1970年,美国的Envirex公司投进出产了奥贝尔(Orbal)氧化沟。它由3条同心园形或椭圆形途径组成,各途径之间相通,进水先引进最外的途径,在其间不断循环的一起,顺次进入下一个途径,相当于一系列彻底混合反响池串联在一起,终究从中心的途径排出。

  替换式作业氧化沟是由丹麦克鲁格(Kruger)公司研制,该工艺造价低,易于保护,一般有双沟替换和三沟替换(T型氧化沟)的氧化沟体系和半替换作业式氧化沟。

  前期的两段法仅仅将一套活性污泥法的两组构筑物串联,一段和二段曝气池体积相同,且多兼并建造,大部分有机物在榜首段被吸附降解,第二段的污泥负荷很低,其出水水质要优于相同体积曝气池的单级活性污泥法(如图7)。可是,因为榜首段曝气池体积减小了一倍,相当于污泥负荷添加了一倍,处在易产生污泥胀大的阶段,运转办理较为困难。

  20世纪70时代中期,德国的Botho Bohnke教授开发了AB工艺(如图8)。该工艺在传统两段法的根底上进一步进步了榜首段即A段的污泥负荷,以高负荷、短泥龄的办法运转,而B段与惯例活性污泥法相似,负荷较低,泥龄较长,A段因为泥龄短、泥量大对磷的去除作用很好,经A段去除了很多的有机物今后B段的体积可大大减小,其低负荷的运转办法可进步出水水质。可是因为A段去除了很多的有机物导致B段碳源缺失,所以在处理低浓度的城市污水时该工艺的优势并不显着。

  这以后,为了处理脱氮时硝化菌需求长泥龄,除磷时聚磷微生物需求短泥龄的对立,开发了AO-A2O工艺(如图9)。该工艺由两段相对独立的脱氮和除磷工艺组成,榜首段泥龄短,首要用于除磷,第二段泥龄长、负荷低,用于脱氮。

  在AO-A2O工艺根底上奥地利研制出了Hybrid工艺(如图10),该工艺的两段之间有三个内回流设备,可认为榜首段曝气池供给硝态氮、硝化菌以及为第二段曝气池供给碳源。榜首段首要是去除有机物和磷,第二段是硝化功用,并靠榜首段曝气池回流混合液进行反硝化脱氮。

  序批式活性污泥法(SBR)工艺是在时刻大将厌氧段与好氧段进行切割。20 世纪70 时代初由美国Irvine公司开发。它在流程上只要一个根本单元,集调理池、曝气池和二沉池的功用于一池,进行水质水量调理、微生物降解有机物和固液别离等。经典 SBR 反响器的运转进程为:进水→曝气→沉积→滗水→待机(如图11、 12)。

  80 时代初,接连进水的 ICEAS 工艺诞生(如图13)。该工艺在传统的SBR工艺根底上,在反响池中添加一道隔墙 ,将反响池分隔为小体积的预反响区和大体积的主反响区,污水接连流入预反响区,然后经过隔墙下端的小孔以层流速度进入主反响区,处理了间歇式进水的问题。

  随后,Goranzy 教授开发了 CASS /CAST 工艺。与ICEAS工艺相似,在反响池前段添加了一个挑选段,污水先与来自主反响区的回流混合液在挑选段混合,在厌氧条件下,挑选段相当于前置厌氧池,为高效除磷发明了有利条件。

  90 时代,比利时的西格斯公司在三沟式氧化沟的根底上开发了 UNITANK 体系。它由 3 个矩形池组成,其间外边两边的矩形池既可做曝气池,又可做沉积池,中心一个矩形池只做曝气池该工艺把传统 SBR的时刻推流与接连体系的空间推流有用地结合了起来。

  MSBR法即改进型的SBR( Modified SBR),选用单池多格办法,结合了传统活性污泥法和SBR技能的长处。反响器由曝气格和两个替换序批处理格组成。主曝气格在整个运转周期进程中坚持接连曝气,而每半个周期进程中,两个序批处理格替换别离作为SBR和弄清池。该工艺可接连进水且可运用更少的连接收、泵和阀门。

  近几十年,动力、资源的缺少现已引起了广泛的重视,进一步脱氮除磷及对动力节约及资源收回的需求成为了污水处理工艺开展的干流方向。一批新式脱氮除磷技能得以运用。

  1994年,荷兰Delft大学开发了厌氧氨氧化(ANAMMOX)技能,厌氧氨氧化菌在缺氧环境中,可以将铵离子(NH4+)用亚硝酸根(NO2-)氧化为氮气。

  1998年,荷兰Delft大学根据短程硝化反硝化原理开发了SHARON工艺,首例工程在荷兰鹿特丹DOKHAVEN水厂。其根本原理是在同一反响器内,先在有氧条件下使用亚硝化细菌将氨氧化成NO2-;然后再在缺氧条件下已有机物为电子供体将亚硝酸盐反硝化,构成氮气。工艺流程缩短且无需加碱中和。与传统活性污泥法比较可削减25%的供氧量及40%的反硝化碳源,有利于资源动力的收回使用,更适用于碳氮比浓度较低的城市废水。

  现在,以SHARON工艺为硝化反响器,ANAMMOX工艺为反硝化反响器,与传统工艺比较可以节约60%的供氧和100%的碳源。

  近十几年,跟着污染加重,水资源缺少严峻,人类对水质提出了更高的要求,污水深度处理与回用技能鼓起。污水处理厂的侧要点不再是核算污染物的排放量,而是怎么改进水质。生物膜及膜别离技能开端闪现其共同优势。

  生物膜技能在20世纪60-70时代,跟着新式组成资料的很多出现再次开展起来,首要工艺有生物滤池、生物转盘、生物触摸氧化、生物流化床等。

  现在,运用较多的膜处理技能首要有微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)和膜生物反响器(MBR)技能。本世纪初的新加坡“Newwater ”水厂便是选用在二级处理后加超滤膜及反渗透膜的办法进行再生水回用处理。

  以史为鉴,可知兴替。回忆整个前史进程,城市日子污水处理的脚印跟着人类健康的需求、水环境质量的改动、污水的处理程度在一级级的加深,一起操作办理、资金占地等本钱问题又推动了水处理工艺技能的不断进化,其操作、占地、程序进程、动力资源的投入都在一点点地简化。人们对水质的需求越来越高,而处理进程却越来越趋于简洁。风趣的是,不管近几年业界所看好的厌氧生物技能仍是源别离终究的土地灌溉,城市污水处理好像又回到了它开端的方式,虽然其间包含的科技含量早已不可同日而语。大繁若简,终究仍是归于天然。

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