综合工艺集成技术在污水处理中的应用

1、概述

由于污水中的污染物成份复杂、性质各异，要想达到理想的处理效果，必须采用相应的处理工艺。如：处理悬浮物、胶状体、油脂类物质一般采用混凝、气浮工艺；溶解性有机质一般采用生物化学分解工艺；沉降性固体颗粒一般采用过滤、沉淀等物理分离的方法……，传统方法是把各种工艺设备或设施相加，形成串连或并联，污水逐一经过各种不同设备或设施，按固定的路线、程序进行处理，这样必然导致污水处理工艺复杂、设备或设施占地面积大、投资多、运行费用高、操作管理难等问题。由宜兴市绿神环保有限公司开发的PS型生物流化床污水处理设备采用气浮、生物流化、氧化反应、A/OWH工艺及过滤等多种工艺技术综合集成，能根据污水中不同性质、不同成份、不同状态的污染物，分别在同一设备、同一过程中采用不同的处理手段进行综合处理，各类有机污水经其处理后完全能达标排放，部份可以直接回用。

2、综合工艺集成技术

2.1、雾化充氧技术与浮选法

污水经闭路循环高速喷射入特殊湍流装置形成雾化，增大与空气的接触界面，在一定压力下溶合成溶气水，气水溶解度达到一定比例时，溶解氧浓度保持在12mg/l左右，部份污染物在高浓度溶解氧的情况下发生化学反应，被直接氧化分解。溶气水通过释放器将压力迅速恢复到常压，释放出的大量微气泡吸咐凝聚于污水中悬浮杂质上，造成杂质整体比重小于污水的状态，依靠微气泡的浮力，使其上浮至水面，从而达到固液分离的目的。

2.2、生物流化床原理

生物流化床内装有特种悬浮状可流化性生物载体，载体利用流体动力学原理使其悬浮流化，溶气水释放的微气泡吸附在载体上，向好氧微生物提供充足的溶解氧。在特定条件下，污水作为微生物培养基，培养出微生物菌群，形成以最适宜增殖的微生物为中心，与多种多样生物相结合的一个生态系，并吸附凝聚大量的微生物菌胶体，固定在悬浮载体上，溶解性有机质在好氧微生物作用下，促进有机质的生化分解进程，使有机质转化成无机质。

2.3、A/OWH工艺与除磷脱氮

因为好氧生物无法彻底去除污水中的磷和氮，在设计污水处理方案时，一定要分别选用厌氧与好氧工艺（A/O或A2/O）相搭配，并要求一定的回流比，这样必然导致水力停留时间长，而且难以控制厌氧生物和好氧生物之间的动态平衡，无法消除磷的释放与吸收之间的时间差。A/OWH工艺是指在同一装置内混合存在两种相同密度、其它物理特性不同的生物载体，使其分别适合厌氧微生物和好氧微生物的生长条件，由于A/O混合，厌氧与好氧同步进行。厌氧载体具有极大的比表面积，工作时载体表面首先凝聚着好氧生物，并由里向外逐渐堵塞载体空间，形成一个硕大的封闭式的生物团，这时外部溶解氧无法渗透进去，造成生物团内部厌氧环境，在生物团中心好氧生物逐步被厌氧生物所替代，厌氧生物活性不断增强，同样，厌氧菌从里向外逐渐分解掉生物团内部被包裹的有机质，直到整个菌胶体从载体上脱落。然后，随着载体的悬浮运动及流体的推动力，包裹在里面的水质与外部的水质自动交换，重复A/O交替过程。A/OWH工艺就是利用除磷菌在厌氧条件下释放磷，在好氧条件下吸收磷的多次交替过程，从而达到生物除磷的目的。同样氨氮在有氧存在的环境下，通过生物硝化过程将污水中的有机氮和氨氮氧化为硝态氮，在缺氧环境下通过生物的硝化过程将硝态氮还原为氮气从水中逸出，部份氨氮被微生物新陈代谢所利用而变成细胞组成部份，并逐渐老化转变成剩余污泥从系统中排出。

2.4、重力过滤法

污水经生化和物化的共同作用，溶解性有机物和比重较轻的悬浮物得到彻底去除，部份比重较大、难分解的固体物仍存在水中，PS型生物流化床污水处理设备利用流化区出水的重力流过滤，过滤时以石英砂（或纤维球、活性炭、过滤膜等）截留水中固体杂质或菌胶体，反洗时水流逆向通过滤料层，使滤料层膨胀悬浮，借水流剪切和颗粒滤料间的碰撞摩擦力清洗滤料层，过滤和反洗两个过程交替进行，从而使水最终获得澄清。

3、兼具好氧与厌氧的悬浮填料（AOF复合填料）

A/OWH工艺关键是使用兼具好氧与厌氧的悬浮复合填料，该种复合填料其外壳象多面空心球体，内部空间设置有呈放射状纤维体，复合后的平均比重为1.03-1.05g/cm3，使用过程中，比重能随着污水密度的变化而变化，该填料同时生长着好氧微生物和厌氧微生物，形似一个巨大的生物团，既可以进行有机物的好氧分解、氧化物的硝化、磷的吸收，又可以进行厌氧水解、酸化、反硝化以及磷的释放等一系列过程，从而使硝化、反硝化、磷的吸收和释放之间保持动态平衡，消除两者之间的时间差，由于填料呈微观状态独立悬浮在污水中，形成无数个微型多相生物反应器，在运行过程中，好氧与厌氧交替进行、往复循环，并在气水流的带动下，慢慢旋转调整状态，内外水体互相交换，生物污泥自动脱落，该填料充填率为80%，在单位体积内具有很高的生物量，生物高度浓缩，耐冲击负荷及降阶有机物能力极强。

4、城镇污水处理厂设备化与建设投资分析

采用综合工艺集成技术使污水处理的工艺流程简单化，处理效率成倍提高，处理时间大大减小（设备内停留时间仅为0.75-1小时），大大节省投资费用及占地面积，从而使小城镇的污水处理厂设备化建设成为现实。据清华大学环境工程系对我国89个城市二级污水处理厂的单方投资、规模占地和对污水处理工艺等方面进行了定量考察和多层次的比较与分析，分析显示：61座小型污水处理厂总处理能力194.05×104m3/d，单方投资（当年价）为1445.43元/m3·d，规模占地2.04hm2/104m3·d，当然污水处理工艺及处理效果的不同有密切的关系，就单方投资而言，活性污泥法和活性污泥+A/O法较小，不足1000元/m3·d，而A/O、A2/O以及SBR法由于处理效果较好，单方投资相应也比较高，接近甚至超过2000元/m3·d，。如果使用综合工艺集成技术设备化，每处理2×104m3/d污水，单方投资为950元/m3·d，仅为非设备化的65%，规模占地为0.35hm2/104m3·d，仅为非设备化的17.5%，而且处理效果可直接达到生活杂用水水质标准。工程实例有关指标见表1。

由此可见,采用综合工艺集成技术设备化建设小城镇污水处理厂，不仅单方投资下降约30%，规模占地仅为传统工艺的五分之一，而且出水完全能够直接达到cj25.1-89《生活杂用水水质标准》，直接节省了深度处理、中水回用的投资，若是点源污水处理后可以就地回用，又节省了中水回用的管路投资，对我国污水资源化再利用，特别是西北、华北缺水地区具有显著的环境效益和经济效益，其社会意义十分深远。

5、结论

综合工艺集成技术在污水处理中的应用，由于其技术集中，功能完善，适用范围广，处理效率高，大部份工业有机废水经处理后能够达到国家排放标准；生活类污水能够直接达到生活杂用水水质标准。该方法不仅适用于点源污水和小城镇污水的设备化处理，也适合大中型城市污水处理厂的工艺改进，该方法不但在处理效率上比传统工艺有大的提高，而且在单方投资、规模占地、资源化利用、运行管理方面有很大的潜在价值。

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[8] 江苏省环保产业信息通讯.2002,1.来源：水利工程网 作者: 劭英琦