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實踐是檢驗真理的唯一標準:回顧與總結這些年的城市污水處理採用過的方法與處理結果

來源:鄭州天河淨水 時間:2019-03-05 點擊次數:

與發達國家相比aaaaa,中國的城市污水處理屬於:起步晚aaaa,進展緩慢aaa,創新率低aaa。一路走來aaaaa,經過幾十年的風風雨雨aaaa,我們正在探索中前進aaaa。目前aaa,我們掌握了中國城市污水處理廠的各種處理方法和工藝aaaa,我們擁有一支非常成熟的設計aaa,施工aaa,運營和維護隊伍aaa。大多數製造商已向非洲等地區出口城市污水處理技術aaaa。

實踐是檢驗真理的唯一標準:回顧和總結多年來城市污水處理中使用的方法和處理方法aaaa。

經過數百年的變化aaaaa,城市污水處理技術已經從最初的初級處理發展到現在的三級處理aaaa,從簡單的消毒和沉澱到有機物去除aaaaa,反硝化和脫磷aaa,再到先進的處理aaa。其中aaa,活性污泥法的出現具有劃時代的意義aaaaa。

未來城市污水處理技術將如何發展aaaaa?讓我們回顧一下過去城市污水處理所經歷的道路aaaaa。

初級處理階段

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城市污水處理的歷史可以追溯到羅馬時期aaa。當時環境容量大aaaaa,水體的自淨能力也能滿足人類的用水需求aaa。人們只需要考慮排水問題aaaa。然後aaa,城市化進程加速aaaaa,以及由生活污水中的細菌傳播引起的傳染病的傳播aaaa。出於健康原因aaaa,人類開始治療排出的生活污水aaa。通過石灰或明礬或漂白粉進行早期處理aaaa。在明末aaa,中國有一個污水淨化裝置aaa。但是aaa,由於當時需求不足aaaa,中國的生活污水仍以農業灌溉爲主aaaaa。 1762年aaa,英國開始用石灰和金屬鹽處理城市污水aaa。

二級處理階段

有機物去除過程

生物膜法

在十八世紀中葉aaa,歐洲工業革命開始aaaa,城市生活污水中的有機物成爲移除的焦點aaaaa。 1881年aaaa,法國科學家發明了第一個生物反應器aaaa,並誕生了第一個厭氧生物處理池aaa,即moris池aaaaa,開啓了污水生物處理的前奏aaaa。 1893年aaa,第一臺生物過濾器在英國威爾士投入使用aaa,並在歐洲和北美等國迅速推廣aaa。技術的發展促進了標準的出現aaa。 1912年aaaaa,皇家污水處理委員會提議BOD5評估水質污染程度aaaaa。

活性污泥法

1914年aaaa,Arden和Lockett在英國化學學會發表了一篇關於活性污泥工藝的論文aaa,同年在英國曼徹斯特開設了世界上第一個活性污泥廢水處理試驗工廠aaa。兩年後aaaaa,美國正式建立了第一個活性污泥廢水處理廠aaaaa。活性污泥工藝的誕生爲未來100年的城市污水處理技術奠定了基礎aaa。

在活性污泥法開始時aaa,採用充放電過程aaaaa。由於當時自動控制技術和設備條件相對落後aaaa,操作繁瑣且易於堵塞aaaa,與生物過濾器相比沒有明顯的優勢aaaa。在連續進水推流式活性污泥工藝(CAs方法)(圖1)出現後aaaaa,它很快被更換aaaaa,但由於推流式反應器中污泥的耗氧率隨着電池長度的變化而變化aaaaa,氧氣供應速度難以配合aaaaa,活性污泥法面臨局部供氧不足的問題aaaaa。 1936年提出的漸進式曝氣活性污泥法(TAA)和1942年提出的階段曝氣法(SFAS)分別改善了曝氣模式和進水模式的氧氣供應平衡aaaaa。 1950年aaaa,美國的麥金尼提出了一種完全混合的活性污泥法aaa。該方法通過改變活性污泥微生物種羣的存活方式aaa,有效地解決了污泥膨脹的問題aaaaa,以適應曝氣池中底物濃度的梯度變化aaaaa。

圖1

隨着實際生產應用和技術的不斷創新和提高aaa,20世紀40年代和60年代aaaaa,活性污泥法逐步取代生物膜法aaa,成爲污水處理的主流工藝aaaa。

1921年aaa,活性污泥法擴散到中國aaa,中國建成了第一個污水處理廠 - 上海北區污水處理廠aaa。 1926年和1927年aaaaa,分別建成了上海東區和西區污水處理廠aaaa。當時aaa,三個水廠的日處理能力爲35,500噸aaaa。

氮磷去除過程

在20世紀50年代aaaa,突出了水體富營養化的問題aaaaa,氮和磷的去除成爲污水處理的另一個主要需求aaaa。因此aaaa,在活性污泥法的基礎上得到了一系列的氮和磷去除方法aaaaa。

除磷過程

在20世紀50年代早期aaaaa,發現產磷細菌並用於除磷aaaa。 (圖2)

反硝化過程

1969年aaaaa,美國的Barth提出使用三級氮去除(圖3)aaaa。第一階段是好氧部分aaa,主要去除有機物質aaaaa,第二階段加鹼硝化aaa,第三階段是厭氧反硝化和脫氮aaaaa。

1973年aaaaa,在原始工藝的基礎上aaaa,巴納德完全分離了缺氧和好氧反應器aaaaa,並將污泥返回缺氧反應器aaaa,並加入內部迴流裝置以縮短過程aaa,現在通常稱爲缺氧aaaa。好氧(A/O)過程(圖4)aaaaa。

A2O過程

在20世紀70年代aaaaa,基於A/O工藝的美國專家與磷去除一起成爲A2O工藝(圖5)aaaaa。廣州大坦沙污水處理廠於1986年在中國成立aaa,採用A2O工藝aaa。當時aaa,設計的水處理能力爲15萬噸aaaaa。它是世界上最大的使用A2O工藝的污水處理廠aaa。

氧化溝工藝

A2O工藝在空間上劃分了生物處理的厭氧段和好氧段aaa,而氧化溝是一個封閉的溝渠式結構aaaa,結合了推流和完全混合的活性污泥工藝的特點來收集曝氣和沉澱aaa。它與污泥穩定aaaa。污水和活性污泥的混合物不斷循環aaa,在系統中形成好氧區和缺氧區aaaaa,從而實現生物氮和磷的去除(圖6)aaa。氧化溝在白天進入水和通風aaaa,並在夜間充當沉澱池aaa。與活性污泥法相比aaa,具有處理工藝簡單aaaaa,結構簡單aaaaa,污泥齡期長aaaaa,殘留污泥少aaaa,脫水容易aaaa,處理效果穩定等優點aaa。

1953年aaaa,荷蘭公共衛生工程研究協會Pasveer研究所提出了氧化溝工藝aaaa,也稱爲“Paswell Ditch”aaaa。 1954年aaa,第一座氧化溝污水處理廠在荷蘭的Voorshoten建成aaaaa,僅爲360人提供服務aaa。在20世紀60年代aaa,這項技術迅速得到推廣aaa,並應用於歐洲aaaa,北美和南非等國家aaa。據統計aaaaa,到1977年aaaa,西歐已有2000多臺Paswell型氧化溝投入運行aaaa。

1967年aaaa,荷蘭DHV開發了Carroussel氧化溝aaaaa。它是一個氧化溝系統aaaaa,由多個串聯的通道組成aaaa。 Carrousel氧化溝的開發經歷了三個階段:普通的Carrousel氧化溝aaaaa,Carrousel 2000氧化溝和Carrousel 3000氧化溝aaaa。

1970年aaaaa,美國的Envirex公司生產了Orbal氧化溝aaaa。它由三個同心圓形或橢圓形通道組成aaaaa。通道彼此連接aaa。首先將流入的水引入最外面的通道aaaa。在連續循環過程中aaa,它依次進入下一個通道aaa,相當於一系列完整的混合反應罐aaaa。最後aaa,終於從中心的渠道中消失了aaa。

交替工作氧化溝由丹麥克魯格公司開發aaaa,該公司成本低aaa,易於維護aaa。它通常有一個氧化溝系統aaa,雙溝交替和三溝交替(T型氧化溝)和半交替工作氧化aaaaa。溝渠aaa。

兩階段過程

在早期的兩階段方法中aaa,只有兩組活性污泥法結構串聯連接aaaaa。曝氣池的第一級和第二級具有相同的體積併合並aaaa。大多數有機物在第一階段被吸附和降解aaaa,第二階段被污染aaa。泥漿負荷非常低aaa,出水水質優於同體積曝氣池的單級活性污泥法(圖7)aaaaa。然而aaaaa,由於第一曝氣池的體積加倍aaaa,相當於污泥負荷的兩倍aaa,因此處於可能發生污泥膨脹的階段aaaaa,並且操作管理困難aaa。

在20世紀70年代中期aaaaa,德國的Botho Bohnke教授開發了AB工藝(圖8)aaa。該工藝在傳統的兩階段方法的基礎上進一步改善了第一部分(即A部分)的污泥負荷aaaa,並在高負荷和短泥齡時模式下運行aaaaa,而B部分與傳統的激活相似污泥法aaaaa,負荷低aaaaa。泥漿的年齡較長aaaa,由於泥濘時間短aaaa,泥漿量大aaaa,磷的去除效果非常好aaaaa。在去除A​​部分中的大量有機物後aaaaa,B部分的體積可以大大減少aaaa,並且低負荷操作模式可以改善流出物aaaa。水質aaaa。然而aaaa,由於A區段中大量有機物的去除aaaa,B級碳源缺失aaa,因此在處理低濃度城市污水時aaaa,這一過程的優勢並不明顯aaaa。

此後aaaaa,爲了解決硝化細菌在反硝化期間需要長的污泥齡的問題aaaaa,並且磷濃縮微生物在去除磷時需要短的泥齡aaa,開發了AO-A2O工藝(圖9)aaaaa。該過程包括兩個相對獨立的反硝化和脫磷過程aaa。第一階段泥漿短aaaa,主要用於除磷aaaaa,第二階段泥漿長aaa,負荷低aaaa,用於脫氮aaaaa。

在AO-A2O過程的基礎上aaaaa,奧地利開發了混合過程(圖10)aaaa。在該過程的兩個部分之間有三個內部迴流裝置aaa,其可以爲第一曝氣池提供硝態氮和硝化細菌aaaaa。第二級曝氣池提供碳源aaa。第一部分主要去除有機物和磷aaaaa,第二部分是硝化作用aaaaa,反硝化和反硝化是由第一曝氣池迴流混合物進行的aaaaa。

SBR流程

序批式活性污泥法(SBR)工藝及時將厭氧部分和好氧部分分開aaa。由美國公司Irvine在20世紀70年代初開發aaa。該過程中只有一個基本單元aaa,將調節罐aaaaa,曝氣池和二沉池的功能集成在一個池中aaaaa,進行水質和水量調節aaa,微生物降解有機物和固液分離aaa。 aaaa。經典SBR反應器的運行過程爲:進水→曝氣→沉澱→淹沒→待機(圖11,12)

在20世紀80年代早期aaaaa,ICEAS持續進水的過程誕生了(圖13)aaaa。該工藝基於傳統的SBR工藝aaaa,在反應罐中加入隔牆aaa,將反應罐分離成小體積預反應區和大體積主反應區aaaa,污水不斷流入預反應區aaaaa,然後穿過隔牆的下端aaaa。小孔以層流速度進入主反應區aaaaa,解決了間歇性水流入的問題aaaa。

隨後aaa,Goranzy教授開發了CASS/CAST流程aaaaa。與ICEAS工藝類似aaaa,在反應罐的前部添加選擇性部分aaaa。首先將廢水與來自所選部分中的主反應區的迴流混合物混合aaaa。在厭氧條件下aaaa,選定的部分相當於前部厭氧池aaaaa,以便有效去除aaaaa。磷創造了有利條件aaaaa。

20世紀90年代aaaaa,比利時的Siegs公司開發了基於三通道氧化溝的UNITANK系統aaaa。它由3個矩形池組成aaa,其中外側兩側的矩形池既可用作曝氣池aaaa,也可用作沉澱池aaaaa,中間的矩形池僅用作曝氣池aaaa。這個過程推動了傳統的SBR時間和連續系統aaa。空間推動有效地結合在一起

MSBR方法是改進的SBR(Modified SBR)aaaaa,採用單細胞多網格方法aaaaa,結合了傳統活性污泥法和SBR技術的優點aaa。反應器由曝氣柵格和兩個交替的連續批次組成aaaaa。主曝氣網格在整個操作循環中保持連續曝氣aaaaa,並且在每個半循環期間aaaaa,兩個連續批次交替作爲SBR和澄清器aaa。該過程允許連續的水進入並允許更少的連接管aaa,泵和閥門aaaaa。

氮和磷去除的新工藝

近幾十年來aaaa,能源和資源短缺引起了廣泛關注aaaaa。對氮aaa,磷的去除aaaa,節能和資源回收的進一步需求已成爲污水處理工藝發展的主流aaaaa。已經應用了一批新興的氮和磷去除技術aaaaa。

ANAMMOX-SHARON組合流程

1994年aaaa,荷蘭代爾夫特大學開發了厭氧氨氧化(ANAMMOX)技術aaaaa,該技術能夠在缺氧環境中將銨離子(NH4 +)與亞硝酸鹽(NO2-)氧化成氮aaaa。

與傳統的反硝化工藝相比aaaa,該工藝完全是自支撐的aaa,不需要任何有機碳源aaa。

1998年aaaa,荷蘭代爾夫特大學基於短程硝化和反硝化原理開發了SHARON工藝aaa。第一個項目是在荷蘭鹿特丹的DOKHAVEN水廠aaa。基本原理是在同一反應器中aaaa,氨在有氧條件下被亞硝化細菌氧化成NO2-;然後aaaa,在缺氧條件下aaaa,有機物是電子供體aaaa,使亞硝酸鹽反硝化形成氮aaa。該過程縮短aaa,不需要鹼中和aaa。與傳統的活性污泥法相比aaa,可使氧氣供應減少25%aaaa,反硝化碳源減少40%aaaaa,有利於資源和能源的循環利用aaaa,更適用於碳氮濃度較低的城市污水aaaa。 aaaa。

目前aaaaa,SHARON工藝是一個硝化反應器aaaaa,ANAMMOX工藝是一個反硝化反應器aaaa,與傳統工藝相比aaa,可以節省60%的氧氣供應和100%的碳源aaa。

三階段處理階段

在過去十多年的時間裏aaaa,隨着污染的加劇aaa,水資源短缺問題嚴重aaaa,人類對水質提出了更高的要求aaaa,並出現了先進的廢水處理和再利用技術aaa。污水處理廠的重點不再是污染物排放的核算aaaaa,而是如何改善水質aaaa。膜技術開始顯示出其獨特的優勢aaaa。

在20世紀60年代和70年代aaaa,隨着大量新合成材料的出現aaaaa,生物膜技術再次得到發展aaa。主要過程包括生物過濾器aaaa,生物轉盤aaaaa,生物接觸氧化和生物流化牀aaa。目前aaa,大多數使用的膜處理技術是微濾(MF)aaaaa,超濾(UF)aaa,反滲透(RO)和膜生物反應器(MBR)aaaaa。在本世紀初aaaaa,新加坡的“Newwater”水廠在二次處理後經過再利用水和超濾膜處理aaa。

以歷史爲指導aaaaa,您可以知道它是一個替代品aaaa。回顧整個歷史過程aaa,城市生活污水處理的足跡隨着人類健康需求aaaaa,水環境質量和一級污水處理程度的深入而不斷深化aaaaa。與此同時aaaaa,運營管理和資金佔用的成本促進了水處理aaa。工藝技術的不斷髮展aaa,其運作aaaaa,佔地aaaa,計劃步驟aaa,能源投資都得到了簡化aaa。人們對水質的要求越來越高aaa,而且這個過程變得越來越方便aaa。有趣的是aaaa,無論近年來該行業的樂觀厭氧生物技術還是最終的土地灌溉分離aaa,城市污水處理似乎已恢復其原始形態aaa,儘管其中所含的技術含量早已不同aaa。如果它很簡單aaaaa,它最終將歸於自然aaaaa。