城鎮(zhèn)低濃度污水與傳統(tǒng)污水不同，城鎮(zhèn)低濃度污水一般是指化學(xué)需氧量(COD)濃度低于1000mg/L或者是生化需氧量(BOD)濃度低于500mg/L的污水，前者是用化學(xué)方法測量污水中需要被氧化的物質(zhì)量來表示有機(jī)物污染程度，后者是以微生物代謝作用的耗氧量來表示水體的有機(jī)物污染程度。城鎮(zhèn)低濃度污水包括生活污水和工業(yè)生產(chǎn)廢水，污染物主要是有機(jī)物、懸浮顆粒和氮磷等元素，突出特點(diǎn)就是污水中含碳量較低，在污水處理過程中不能夠?yàn)槲⑸锘馑w有機(jī)污染物提供足夠的養(yǎng)料，降低污水中的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致氮磷元素去除不干凈，限制了后續(xù)除去氮磷元素的效果，消耗大量能源資源，導(dǎo)致污水處理效益低下。因此，城鎮(zhèn)低濃度污水處理的關(guān)鍵矛盾就是污水中的微生物如何獲得足夠的碳元素來促進(jìn)去除氮磷元素的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，盡可能降低水體中氮磷濃度，同時(shí)達(dá)到低能耗高效益的目標(biāo)。這一矛盾就成為了目前城鎮(zhèn)污水處理的亟待解決的重大問題，下文也將圍繞這一矛盾對較為先進(jìn)的污水處理工藝進(jìn)行介紹和分析。
1、現(xiàn)階段污水處理現(xiàn)狀
現(xiàn)階段污水處理從20世紀(jì)20年代開始，前期發(fā)展緩慢，雖然污水處理廠數(shù)量較多，但是污水處理技術(shù)水平低。此外，我國未達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)的水體量占到了59%，滿足飲用水質(zhì)要求的只有41%。后來，我國在污水處理方面的投入越來越大，引進(jìn)很多新型污水處理工藝來對我國污水進(jìn)行處理。一般的污水處理可以分為：一級處理，主要應(yīng)用物理處理方法去除污水中的不溶解的懸浮顆粒；二級處理，主要是利用微生物化解污水中的有機(jī)物污染物；三級處理，利用各種化學(xué)和生化反應(yīng)去除污水中的氮磷等元素。污水處理程度視污水污染程度和所含污染物而定。
2、用于低濃度污水處理的主要工藝
2.1 序批式活性污泥法
序批式活性污泥法是一種以不連續(xù)曝氣的方式來進(jìn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，特點(diǎn)就是有序但又不連續(xù)的運(yùn)行操作。序批式活性污泥法在我國城市污水處理中得到了較為深入的研究，其工藝已趨于成熟。序批式活性污泥法工藝流程簡單，污水在同一個(gè)反應(yīng)池中按時(shí)間順序進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水和待機(jī)，完成生化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn)行，同時(shí)達(dá)到較高的脫氮除磷效果，抗沖擊能力也較好。而在傳統(tǒng)的序批式活性污泥法中，待處理污水在反應(yīng)器內(nèi)的平均存留時(shí)間過長，如果管理不準(zhǔn)確，除氮除磷效果不夠好，還會導(dǎo)致污泥膨脹等問題。鑒于如今污水體量大、污染程度高，研究人員更為關(guān)注將生化處理方法和物化處理方法結(jié)合起來使用，以達(dá)到更好地污水處理效果。研究人員將各種無機(jī)混凝劑加入到序批式活性污泥法反應(yīng)器中，形成序批式活性污泥法——混凝協(xié)同過程，研究城鎮(zhèn)低濃度污水處理。研究表明，新型混凝劑加入反應(yīng)器后，可有效去除污水中的重鉻酸鹽、懸浮固體和磷元素，此外新型混凝劑的加入還使污水在反應(yīng)器內(nèi)停留的平均時(shí)間縮短了一半，可以有效抑制污泥膨脹，降低處理后水體中的懸浮顆粒含量；將活性炭粉末投入序批式活性污泥法反應(yīng)器中，微生物就能夠在活性炭粉末的表面形成一層生物膜，水體中含碳量充足，微生物就有足夠的碳元素對有機(jī)物進(jìn)行分解，從而提高除氮除磷的效率，降低水體內(nèi)氮磷含量。同時(shí)，不同種類的微生物聚集能形成不同耗氧量的區(qū)域，從而提高后續(xù)反硝化反應(yīng)的效率。研究結(jié)果表明，將生化處理方法和物化處理方法與傳統(tǒng)序批式活性污泥法結(jié)合可以更有效地去除城鎮(zhèn)低濃度污水中的污染物。
2.2 生物膜法
生物膜法是與活性污泥法并列的污水處理方法，是在污水水體自我凈化過程中進(jìn)行人工強(qiáng)化，來去除污染水體中有機(jī)污染物。與活性污泥法相比，生物膜法因其生物量較少從而能處理的污染水體相對更少，同時(shí)由于成本問題，生物膜法一般運(yùn)用于小型污水廠或者廢水廠。為了以低成本低耗能來獲得污水處理的高效益，研究開發(fā)低成本的生物膜就成為了研究人員的主要關(guān)注點(diǎn)。研究人員發(fā)明了透水混凝土生物膜，這種生物膜是由混凝土與填料按照一定比例進(jìn)行混合而形成的透水膜，污水可滲入這種生物膜內(nèi)部，由膜內(nèi)附著的微生物對有機(jī)污染物進(jìn)行分解，從而凈化污水，同時(shí)這種生物膜造價(jià)低，效率高，可產(chǎn)生較高的污水處理效益。研究表明，污水在生物膜內(nèi)停留時(shí)間為1.5h條件下，污水中重鉻酸鹽和懸浮固體的含量明顯降低，但是磷元素去除效果不明顯，需要進(jìn)一步深入研究。
2.3 生物脫氮除磷工藝
生物脫氮除磷工藝是流程最簡單、應(yīng)用最廣泛的脫氮除磷工藝。這個(gè)工藝包括厭氧反應(yīng)器、缺氧反應(yīng)器、好氧反應(yīng)器以及沉淀池。污水先進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，主要是去除污水中的磷元素的部分有機(jī)污染物；污水從厭氧反應(yīng)器出來后就進(jìn)入缺氧反應(yīng)器，去除污水中的氮元素;之后污水進(jìn)入好氧反應(yīng)器，該反應(yīng)器具有多重功能，可去除污水中的氮磷元素以及有機(jī)物；最后進(jìn)入沉淀池，進(jìn)行泥水分離。這種工藝在好氧反應(yīng)池內(nèi)存在含碳量較低從而降低脫氮去磷效果的問題，西朗污水處理廠通過生物絮凝與生物脫氮去磷工藝相結(jié)合，在很大程度上解決了這一問題。
2.4 膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器與序批式活性污泥法的組合工藝
膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器是第三代厭氧生物反應(yīng)器，它克服了前幾代反應(yīng)器混合效果差、污水流失等問題，通過增大流速和加快出水，使顆粒污泥充分膨脹，增加污水和微生物的接觸面，促進(jìn)微生物對有機(jī)物的分解，具有更高的處理效率。污水經(jīng)過膨脹顆粒污泥床處理后，再進(jìn)入序批式活性污泥反應(yīng)器中，可以使這兩種方法的優(yōu)勢互補(bǔ)，彌補(bǔ)缺陷，對懸浮顆粒、有機(jī)物和氮磷元素的去除效果是最高的。
2.5 厭氧折流板反應(yīng)器
厭氧折流板反應(yīng)器是一種高效新型的厭氧污水生物處理技術(shù)，在反應(yīng)器中安裝折流板和污泥床，形成幾個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)室，污水在反應(yīng)器內(nèi)沿著折流板上下流動，依次流經(jīng)各個(gè)反應(yīng)室進(jìn)行不同的去除污染物反應(yīng)。這個(gè)反應(yīng)器主要是運(yùn)用在高濃度污水處理中，但是在低濃度污水處理中也頗有成效。厭氧折流板反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡便、使用成本低、微生物能充分接觸污染物、污水平均停留時(shí)間短、抗沖擊力和恢復(fù)力強(qiáng)。折流板的設(shè)計(jì)對污水處理效果有很大的影響，一般處理低濃度污水時(shí)，會設(shè)計(jì)的隔間少一點(diǎn)，控制進(jìn)水量和污水停留時(shí)間。研究表明，厭氧折流板反應(yīng)器對有機(jī)物的分解有明顯的效果，但是脫氮去磷的效果不佳。
2.6 人工濕地處理工藝
人工濕地構(gòu)造淺顯易懂，建造運(yùn)營費(fèi)用低，抗沖擊能力強(qiáng)，對低濃度污水處理有一定效果。近年來，將人工濕地與其他工藝結(jié)合起來處理污水也得到了長遠(yuǎn)的發(fā)展。用粉煤灰和細(xì)煤渣或者是粉煤灰和空心磚磚塊配合使用，前者可以有效去除有機(jī)污染物，后者可以有效去除磷元素，同時(shí)也有將各種植物組合起來去除特定污染物的生態(tài)濕地，這都可以為城鎮(zhèn)污水處理提供很好的借鑒思路。
3、結(jié)語
近年來，我國城鎮(zhèn)污水處理偏向于低濃度處理，污水中含碳量較低，微生物對有機(jī)物的分解不徹底，進(jìn)而影響后續(xù)脫氮去磷效果。上述的污水處理工藝分析為我國城鎮(zhèn)低濃度污水處理提供了新思路：①明確了我國城鎮(zhèn)低濃度污水處理的關(guān)鍵矛盾，如何使微生物獲得足夠多的碳元素；②就是如何在已有的污水處理工藝上找到解決城鎮(zhèn)低濃度污水的有效方法。本文通過分析發(fā)現(xiàn)，可根據(jù)不同污水處理工藝的特點(diǎn)進(jìn)行組合使用，可以在耗能低、成本低的條件下獲得較高的污水處理效益。( >
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