我國(guó)中小城市污水處理關(guān)鍵適用技術(shù)
城市化是現(xiàn)代化的一個(gè)標(biāo)志，中小城市是溝通大城市與小城鎮(zhèn)及其周邊地區(qū)的橋梁，大城市和小城鎮(zhèn)的發(fā)展都離不開(kāi)中小城市。
我國(guó)中小城市劃分是指根據(jù)管理工作的需要，按市區(qū)(不包括市轄縣)的非農(nóng)業(yè)人口總數(shù)多少對(duì)城市規(guī)模進(jìn)行劃分。在我國(guó)城市規(guī)模的分類(lèi)為：城市人口在20萬(wàn)人以下的為小城市，20～50萬(wàn)人為中等城市。
全國(guó)中小城市眾多，僅小城市占全國(guó)城市總數(shù)的60%以上，全國(guó)中小城市建設(shè)好了，國(guó)家的整體面貌就會(huì)發(fā)生根本變化；反之，如果只是少數(shù)幾個(gè)大城市發(fā)展，眾多的中小城市還很落后，那我們的國(guó)家談不上現(xiàn)代化，也很難躋入世界市場(chǎng)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。所以，要十分重視中小城市的建設(shè)與發(fā)展。
全國(guó)400個(gè)中小城市，每年排放廢水10O億立方米左右，水污染十分嚴(yán)重。發(fā)展中小城市是中國(guó)未來(lái)城市化的重點(diǎn)和方向。中小城市的健康發(fā)展，是促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、保障人民健康和國(guó)家走向持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。目前中小城市的水污染不僅加劇了水資源的短缺，而且造成流域內(nèi)居民發(fā)病率上升。
在我國(guó)中小城市中，建設(shè)城市污水處理廠是水污染防治的骨干工程。建設(shè)城市污水處理廠是納入流域、區(qū)域水質(zhì)管理規(guī)劃并納入社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的重要內(nèi)容。為貫徹執(zhí)行《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國(guó)水污染防治法》，使全國(guó)水環(huán)境狀況基本上同國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高相適應(yīng)，必須盡快扭轉(zhuǎn)我國(guó)城市水環(huán)境污染的局面。因此，污水處理設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行是我國(guó)中小城市當(dāng)前水污染控制的重點(diǎn)。
中國(guó)在中小城市污水處理方面尚缺乏適用技術(shù)和設(shè)備制造技術(shù)，缺乏管理經(jīng)驗(yàn)。建立中國(guó)中小城市污水管理體制和方法，掌握一批在中小城市具有代表性的污染源的治理技術(shù)和城市污水處理技術(shù)，可以大大推動(dòng)我國(guó)污水處理設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和促進(jìn)中小城市持續(xù)發(fā)展。
1 我國(guó)中小城市城市污水處理適用技術(shù)和工藝
國(guó)務(wù)院環(huán)境保護(hù)委員會(huì)《關(guān)于防治水污染技術(shù)政策的規(guī)定》中指出：積極開(kāi)發(fā)和研究高效、低能耗和能源部分自給的人工生物處理等城市污水處理技術(shù)和工藝流程，以節(jié)約投資、降低維護(hù)費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)。建設(shè)部、國(guó)家環(huán)？偩趾涂萍疾啃陆(lián)合頒布的《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策(城建［2000］124號(hào))》對(duì)我國(guó)城市污水的治理從處理工藝到具體的措施都作出了規(guī)定。結(jié)合我國(guó)的特點(diǎn)，中小城市城市污水處理適用技術(shù)和工藝的重要特點(diǎn)是“高效低耗”，高效低耗城市污水處理技術(shù)和工藝，目前并無(wú)一明確的數(shù)值界定，其特征必定會(huì)隨不同的時(shí)間隨技術(shù)的進(jìn)步以及不同的應(yīng)用條件而有所不同。從我國(guó)目前技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)水平的情況來(lái)看，適合我國(guó)中小城市使用的這類(lèi)技術(shù)或工藝應(yīng)具備以下特征：
噸水投資應(yīng)該控制在100O元以下(不包括征地和特殊的地基處理費(fèi)用)。
噸水直接運(yùn)行費(fèi)(主要包括工藝能耗、藥劑費(fèi)和人工費(fèi))應(yīng)該控制在O.30元以下(如考慮脫氮除磷噸水直接運(yùn)行費(fèi)應(yīng)該控制在0.40元以下)，其中對(duì)一般城市污水噸水處理能耗在O.20kWh左右。
.盡量減少操作管理人員數(shù)量，操作管理人員數(shù)量為現(xiàn)有污水廠人員的1/3-1/2。
從當(dāng)前污水處理工藝和技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的情況看，在采用國(guó)內(nèi)工藝設(shè)備、日處理規(guī)模小于10萬(wàn)噸的前提下，下面所列是技術(shù)可行且適合我國(guó)中小城市的高效低耗城市污水處理技術(shù)和工藝：
.強(qiáng)化一級(jí)處理技術(shù)
.污水生態(tài)工程處理技術(shù)
.污水物理化學(xué)處理技術(shù)
.厭氧及不完全厭氧處理技術(shù)
.高負(fù)荷生物化學(xué)污水處理工藝
.高負(fù)荷生物濾池/固體接觸和生物曝氣濾池生物附著生長(zhǎng)技術(shù)處理城市污水工藝
.現(xiàn)有城市污水處理的革新工藝
2 我國(guó)中小城市城市污水處理關(guān)鍵技術(shù)
2.1用于二級(jí)處理的一級(jí)處理強(qiáng)化技術(shù)作為城市污水廠二級(jí)生物處理的前置處理——一級(jí)處理，其功能為去除污水中的漂浮物和懸浮物。由于一級(jí)處理投資少，動(dòng)力消耗低，不但可去除一部分有機(jī)物，而且對(duì)后續(xù)二級(jí)生物處理影響較大。采用強(qiáng)化一級(jí)處理技術(shù)，可以降低城市二級(jí)污水處理廠的投資。
二級(jí)處理的一級(jí)處理強(qiáng)化技術(shù)分為兩類(lèi)：一類(lèi)側(cè)重于物化機(jī)理，一類(lèi)側(cè)重于微生物的絮凝吸附原理。
化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理工藝對(duì)TP、SS、BOD和重金屬等的處理效果較好，耐沖擊負(fù)荷的能力也較強(qiáng)。系統(tǒng)的基建投資、占地面積小于活性污泥法(包括A/O、A2/O等工藝)，而且運(yùn)行管理靈活簡(jiǎn)便、處理過(guò)程穩(wěn)定可靠、近期投資環(huán)境效益好。同時(shí)采用高效絮凝劑技術(shù)，具有投資低廉(為生化法的1/5-1/10)，運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。
微生物絮凝劑強(qiáng)化一級(jí)處理，由于微生物絮凝劑絮凝效果好、投加量小、適用面廣、無(wú)二次污染、絮體易于分離等優(yōu)點(diǎn)，因而在廢水脫色、油水分離、污泥脫水、畜牧場(chǎng)廢水處理、瓦廠廢水處理等方面已有廣泛應(yīng)用，效果顯著。生物絮凝吸附法強(qiáng)化一級(jí)處理工藝，是利用微生物的絮凝吸附作用強(qiáng)化一級(jí)處理，與二級(jí)生物處理的本質(zhì)區(qū)別在于二級(jí)生物處理主要利用生物氧化作用，將有機(jī)物礦化；而生物法強(qiáng)化一級(jí)處理則主要利用微生物的絮凝吸附作用快速去除污染物質(zhì)，同時(shí)伴有少量的生物氧化。這就決定了它必然要比二級(jí)生物處理產(chǎn)生更多的污泥，但由于不投加任何藥劑，其產(chǎn)泥量比物化處理產(chǎn)泥量少。
用于二級(jí)處理的一級(jí)處理強(qiáng)化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)如下：
.無(wú)機(jī)絮凝劑與其它種類(lèi)的絮凝劑復(fù)配使用的最佳協(xié)同作用效果；
.高效、廉價(jià)絮凝劑的優(yōu)選；
.微生物絮凝劑在城市污水處理中的應(yīng)用研究；
.生物絮凝吸附的工藝條件控制；
.冬季低溫條件下的運(yùn)行參數(shù)選擇：
.一級(jí)處理工藝設(shè)備的優(yōu)化選型。
2.2曝氣生物濾池工藝
曝氣生物濾地工藝的主要特點(diǎn)如下：
占地面積小，基建投資省。曝氣生物濾池之后不設(shè)二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投資。
出水水質(zhì)高。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低，一般不超過(guò)10mg/L！ ⊙醯膫鬏斝屎芨，曝氣量小，供氧動(dòng)力消耗低。曝氣生物濾池
中，氧的利用效率可達(dá)20%—30%，曝氣量明顯低于一般生物處理法。
抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，耐低溫。曝氣生物濾池可在正常負(fù)荷2—3倍的短期沖擊負(fù)荷下運(yùn)行，而其出水水質(zhì)變化很小。
易掛膜，啟動(dòng)快。曝氣生物濾池在水溫10-15攝氏度時(shí)，2—3周即可完成掛膜過(guò)程。
此外，曝氣生物濾地采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于后期改、擴(kuò)建。
曝氣生物濾他在應(yīng)用中尚需解決的關(guān)鍵技術(shù)如下：
.濾地填料的比選；
.曝氣生物濾地和曝氣系統(tǒng)的規(guī)范設(shè)計(jì)；
.曝氣生物濾池處理我國(guó)典型城市污水的水力負(fù)荷、容積負(fù)荷；
.生物膜活性的研究；
.生物氧化、脫氮和截留SS的特性；
.曝氣生物濾地反沖洗的基本要求和控制參數(shù)。
2.3革新的氧化溝工藝
現(xiàn)代氧化溝工藝具有運(yùn)行靈活、處理效果好、脫氮效果好、污泥穩(wěn)定程度高等工藝特點(diǎn)。如交替式氧化溝工藝通過(guò)將2—3條既聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立的單溝組合起來(lái)，通過(guò)改變氧化溝和操作方式，設(shè)置了相對(duì)獨(dú)立的缺氧區(qū)與好氧區(qū)，形成A/O和A2/O的工藝環(huán)境，不僅可達(dá)到去除BOD、SS的目的，而且可達(dá)到生物脫氮除磷的目的。從目前國(guó)內(nèi)氧化溝的應(yīng)用來(lái)看，其突出的工藝優(yōu)點(diǎn)是基建費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，易于維護(hù)管理，剩余污泥量少而且穩(wěn)定，處理效果穩(wěn)定可靠，出水水質(zhì)好。
在應(yīng)用中，氧化溝工藝需進(jìn)一步的完善關(guān)鍵技術(shù)如下：
.革新的氧化溝工藝脫氮、脫磷特性；
.大型氧化溝水力流態(tài)特征：
.革新的曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
.影響脫碳、脫氮、脫磷的關(guān)鍵工藝參數(shù)；
.革新的氧化溝配套系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)。
2.4革新的SBR工藝
SBR法從問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展為城市污水處理的實(shí)用技術(shù)之一。其變種也有十幾種之多，如UNITANK工藝、TCBS工藝、MSBR工藝等。革新的SBR工藝在城市污水應(yīng)用中的重點(diǎn)是盡可能降低基建和運(yùn)行費(fèi)用，簡(jiǎn)化操作過(guò)程，捉高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。
革新的SBR工藝城市污水處理中的關(guān)鍵技術(shù)如下：
.為達(dá)到同時(shí)硝化反硝化的目的，準(zhǔn)確控制溶解氧的設(shè)計(jì)；
.合理的潷水體積確定；
.典型污水水質(zhì)脫碳、脫氮、脫磷的關(guān)鍵工藝參數(shù)；
.高效連續(xù)流SBR工藝的設(shè)計(jì)；
.革新的SBR工藝配套系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)。
2.5污水生態(tài)工程處理技術(shù)
這類(lèi)技術(shù)的最大特點(diǎn)是，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低廉、運(yùn)行可靠、簡(jiǎn)易且節(jié)省能源和實(shí)現(xiàn)污水資源化。
城市污水生態(tài)工程處理技術(shù)，包括氧化塘系統(tǒng)和土地處理系統(tǒng)。近年來(lái)我國(guó)一些中小城市修建的污水氧化塘運(yùn)行結(jié)果表明，設(shè)計(jì)施工和運(yùn)行維護(hù)良好的氧化塘系統(tǒng)，其出水水質(zhì)
(SS、BOD、COD等)接近或達(dá)到常規(guī)二級(jí)處理出水水質(zhì)，如輔之以必要的強(qiáng)化措施，完全可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)》的規(guī)定。對(duì)于水生植物塘、養(yǎng)魚(yú)塘等生物或生態(tài)凈化塘，其脫氮除磷和去除細(xì)菌能力等都高于二級(jí)處理，達(dá)到部分三級(jí)處理的效果，而塘系統(tǒng)的基建費(fèi)單價(jià)僅為常規(guī)二級(jí)處理廠基建單價(jià)的1/5-1/3，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)為常規(guī)二級(jí)處理的1/2。
當(dāng)前城市污水生態(tài)工程處理技術(shù)的重點(diǎn)與技術(shù)包括：采用多種人工強(qiáng)化措施提高氧化塘的去污效率，如利用風(fēng)能向塘內(nèi)充氧，人工養(yǎng)殖水生動(dòng)、植物，在塘內(nèi)掛膜增大微生物棲息場(chǎng)所，布設(shè)人工軟性、硬性填料等，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改善、組合，使之具備高效、快速和多功能的特點(diǎn)。采用光催化降解法，提高處理效率。在水中加入一定的光敏半導(dǎo)體材料，利用太陽(yáng)能凈化污水。
城市污水生態(tài)工程處理技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)如下：
.城市污水生態(tài)工程處理技術(shù)的設(shè)計(jì)路線(xiàn)；
.城市污水生態(tài)工程數(shù)學(xué)模型、工藝參數(shù)的優(yōu)化。各處理單元的優(yōu)化和組合，最優(yōu)處理單元的設(shè)計(jì)。如何選取最佳的工藝組合形式，充分發(fā)揮單元構(gòu)筑物的容積效應(yīng)，在最小占地面積、最低工程造價(jià)情況下，達(dá)到城市污水出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求；
.城市污水生態(tài)工程處理工藝的關(guān)鍵結(jié)合點(diǎn)的聯(lián)接；
.城市污水生態(tài)工程處理工藝生態(tài)調(diào)控點(diǎn)的特征和不同工況下的控制。
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