綜合工藝集成技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用（劭英琦）

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由于污水中的污染物成份繁雜、性質(zhì)各異，要想達到理想的處理效果，必需采用相應(yīng)的處理工藝。如：處理懸浮物、膠狀體、油脂類物質(zhì)一般采用混凝、氣浮工藝；溶解性有機質(zhì)一般采用生物化學(xué)分解工藝；沉降性固體顆粒一般采用過濾、沉淀等物理分開的方法……，傳統(tǒng)方法是把各種工藝設(shè)備或設(shè)施相加，形成串連或并聯(lián)，污水逐一經(jīng)過各種不同設(shè)備或設(shè)施，按固定的路線、程序進行處理，這樣必然導(dǎo)致污水處理工藝繁雜、設(shè)備或設(shè)施占地面積大、投資多、運行費用高、操作管理難等問題。由宜興市綠神環(huán)保有限公司開發(fā)的PS型生物流化床污水處理設(shè)備采用氣浮、生物流化、氧化反應(yīng)、A/OWH工藝及過濾等多種工藝技術(shù)綜合集成，能根據(jù)污水中不同性質(zhì)、不同成份、不同狀態(tài)的污染物，分別在同一設(shè)備、同一過程中采用不同的處理手段進行綜合處理，各類有機污水經(jīng)其處理后完全能達標(biāo)排放，部份可以直接回用。

2、綜合工藝集成技術(shù)

2.1、霧化充氧技術(shù)與浮選法

污水經(jīng)閉路循環(huán)高速噴射入特別湍流裝置形成霧化，增大與空氣的接觸界面，在一定壓力下溶合成溶氣水，氣水溶解度達到一定比例時，溶解氧濃度保持在12mg/l左右，部份污染物在高濃度溶解氧的狀況下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，被直接氧化分解。溶氣水通過釋放器將壓力迅速恢復(fù)到常壓，釋放出的大量微氣泡吸咐凝結(jié)于污水中懸浮雜質(zhì)上，造成雜質(zhì)整體比重小于污水的狀態(tài)，依靠微氣泡的浮力，使其上浮至水面，從而達到固液分開的目的。

2.2、生物流化床原理

生物流化床內(nèi)裝有特種懸浮狀可流化性生物載體，載體利用流體動力學(xué)原理使其懸浮流化，溶氣水釋放的微氣泡吸附在載體上，向好氧微生物提供充沛的溶解氧。在特定條件下，污水作為微生物培養(yǎng)基，培養(yǎng)出微生物菌群，形成以最適合增殖的微生物為中心，與多種多樣生物相結(jié)合的一個生態(tài)系，并吸附凝結(jié)大量的微生物菌膠體，固定在懸浮載體上，溶解性有機質(zhì)在好氧微生物作用下，促進有機質(zhì)的生化分解進程，使有機質(zhì)轉(zhuǎn)化成無機質(zhì)。

2.3、A/OWH工藝與除磷脫氮

由于好氧生物無法完全去除污水中的磷和氮，在設(shè)計污水處理方案時，一定要分別選用厭氧與好氧工藝（A/O或A2/O）相搭配，并要求一定的回流比，這樣必然導(dǎo)致水力停留時間長，而且難以操縱厭氧生物和好氧生物之間的動態(tài)平衡，無法消除磷的釋放與吸收之間的時間差。A/OWH工藝是指在同一裝置內(nèi)混合存在兩種一致密度、其它物理特性不同的生物載體，使其分別適合厭氧微生物和好氧微生物的生長條件，由于A/O混合，厭氧與好氧同步進行。厭氧載體具有極大的比表面積，工作時載體表面首先凝結(jié)著好氧生物，并由里向外漸漸堵塞載體空間，形成一個碩大的封閉式的生物團，這時外部溶解氧無法滲透進去，造成生物團內(nèi)部厭氧環(huán)境，在生物團中心好氧生物逐步被厭氧生物所替代，厭氧生物活性不斷加強，同樣，厭氧菌從里向外漸漸分解掉生物團內(nèi)部被包裹的有機質(zhì)，直到整個菌膠體從載體上脫落。然后，隨著載體的懸浮運動及流體的推動力，包裹在里面的水質(zhì)與外部的水質(zhì)自動交換，重復(fù)A/O交替過程。A/OWH工藝就是利用除磷菌在厭氧條件下釋放磷，在好氧條件下吸收磷的屢屢交替過程，從而達到生物除磷的目的。同樣氨氮在有氧存在的環(huán)境下，通過生物硝化過程將污水中的有機氮和氨氮氧化為硝態(tài)氮，在缺氧環(huán)境下通過生物的硝化過程將硝態(tài)氮還原為氮氣從水中逸出，部份氨氮被微生物新陳代謝所利用而變成細胞組成部份，并漸漸老化轉(zhuǎn)變成剩余污泥從系統(tǒng)中排出。

2.4、重力過濾法

污水經(jīng)生化和物化的共同作用，溶解性有機物和比重較輕的懸浮物得到完全去除，部份比重較大、難分解的固體物仍存在水中，PS型生物流化床污水處理設(shè)備利用流化區(qū)出水的重力流過濾，過濾時以石英砂（或纖維球、活性炭、過濾膜等）截留水中固體雜質(zhì)或菌膠體，反洗時水流逆向通過濾料層，使濾料層膨脹懸浮，借水流剪切和顆粒濾料間的碰撞摩擦力清洗濾料層，過濾和反洗兩個過程交替進行，從而使水最終獲得澄清。

3、兼具好氧與厭氧的懸浮填料（AOF復(fù)合填料）

A/OWH工藝關(guān)鍵是使用兼具好氧與厭氧的懸浮復(fù)合填料，該種復(fù)合填料其外殼象多面空心球體，內(nèi)部空間設(shè)置有呈放射狀纖維體，復(fù)合后的平均比重為1.03-1.05g/cm3，使用過程中，比重能隨著污水密度的變化而變化，該填料同時生長著好氧微生物和厭氧微生物，形似一個巨大的生物團，既可以進行有機物的好氧分解、氧化物的硝化、磷的吸收，又可以進行厭氧水解、酸化、反硝化以及磷的釋放等一系列過程，從而使硝化、反硝化、磷的吸收和釋放之間保持動態(tài)平衡，消除兩者之間的時間差，由于填料呈微觀狀態(tài)獨立懸浮在污水中，形成無數(shù)個微型多相生物反應(yīng)器，在運行過程中，好氧與厭氧交替進行、往復(fù)循環(huán)，并在氣水流的帶動下，逐漸旋轉(zhuǎn)調(diào)整狀態(tài)，內(nèi)外水體相互交換，生物污泥自動脫落，該填料充填率為80%，在單位體積內(nèi)具有很高的生物量，生物高度濃縮，耐沖擊負荷及降階有機物能力極強。

4、城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)備化與建設(shè)投資分析

采用綜合工藝集成技術(shù)使污水處理的工藝流程簡單化，處理效率成倍提高，處理時間大大減?。ㄔO(shè)備內(nèi)停留時間僅為0.75-1小時），大大節(jié)省投資費用及占地面積，從而使小城鎮(zhèn)的污水處理廠設(shè)備化建設(shè)成為現(xiàn)實。據(jù)清華大學(xué)環(huán)境工程系對我國89個城市二級污水處理廠的單方投資、規(guī)模占地和對污水處理工藝等方面進行了定量考察和多層次的對比與分析，分析顯示：61座小型污水處理廠總處理能力194.05×104m3/d，單方投資（當(dāng)年價）為1445.43元/m3·d，規(guī)模占地2.04hm2/104m3·d，當(dāng)然污水處理工藝及處理效果的不同有密切的關(guān)系，就單方投資而言，活性污泥法和活性污泥+A/O法較小，不足1000元/m3·d，而A/O、A2/O以及SBR法由于處理效果較好，單方投資相應(yīng)也對比高，接近甚至超過2000元/m3·d，。假如使用綜合工藝集成技術(shù)設(shè)備化，每處理2×104m3/d污水，單方投資為950元/m3·d，僅為非設(shè)備化的65%，規(guī)模占地為0.35hm2/104m3·d，僅為非設(shè)備化的17.5%，而且處理效果可直接達到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準。工程實例有關(guān)指標(biāo)見表1。

由此可見,采用綜合工藝集成技術(shù)設(shè)備化建設(shè)小城鎮(zhèn)污水處理廠，不僅單方投資下降約30%，規(guī)模占地僅為傳統(tǒng)工藝的五分之一，而且出水完全能夠直接達到cj25.1-89《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準》，直接節(jié)省了深度處理、中水回用的投資，若是點源污水處理后可以就地回用，又節(jié)省了中水回用的管路投資，對我國污水資源化再利用，特別是西北、華北缺水地區(qū)具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，其社會意義十分深遠。