北京市環(huán)境保護科學(xué)研究院北京市環(huán)境保護科學(xué)研究院有機污染:包括造紙、食品、皮革、釀造、化工和大量未處理的城市污水，治理難度大，所需投資高。污泥與河流污泥沉積物畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染負荷很大a)水資源和用水浪費；b)水污染嚴(yán)重；對造紙、染料、糖蜜、農(nóng)藥和焦化廢水等難降解工業(yè)廢水的治理有相當(dāng)大的難度，要實現(xiàn)達標(biāo)排放十分困難。2010年，全國設(shè)市城市達到1200個，建制鎮(zhèn)達到2.5－3萬個，依此計算，村鎮(zhèn)年廢水量可能達到270億噸。a)在世界范圍內(nèi)，環(huán)境貿(mào)易將進入世界十大貿(mào)易領(lǐng)域之列b)擴大水處理產(chǎn)業(yè)的內(nèi)涵，積極發(fā)展我國的環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場c)環(huán)境咨詢產(chǎn)業(yè)、工程和設(shè)備產(chǎn)業(yè)、金融和服務(wù)管理產(chǎn)業(yè)11、我國城市污水處理技術(shù)從“七五”國家攻關(guān)開始逐步進行研究；2、“七五”攻關(guān)項目在氧化塘、土地處理和復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)等自然處理技術(shù)方面的研究較多，建立了一些氧化塘、土地處理城市污水3、“八五”對高負荷活性污泥、高負荷生物膜、一體化氧化溝技術(shù)進行了深入研究，研究成果已被應(yīng)用于大批污水處理廠；4、“九五”期間工藝技術(shù)研究重點為中小城鎮(zhèn)簡易高效污水處理實用的成套技術(shù)，解決人工處理能耗高、自然處理占地大等問題；1、我國城市污水處理資金渠道匱乏，投資力度不足，導(dǎo)致目前發(fā)達國家大批水處理環(huán)保企業(yè)采取貸款方式，大舉進軍我國水處理環(huán)保市場；但1998年以來，國家加大了基礎(chǔ)設(shè)施的投入，城市基礎(chǔ)設(shè)施成為其中重要的一部分，目前發(fā)行了近的3000億國債中將有相當(dāng)一部分用于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。2、1988年以來，給水排水利用外資建設(shè)項目共約200個，總金額達78億美元。我國城市污水處理約90％來自于國際各種貸款，基本被國際各大公司所占領(lǐng)；5、我國水污染控制的三個主要階段a)對工業(yè)污染行業(yè)水污染的控制階段b)對量大面廣城市污水污染控制階段c)面源污染控制階段5、國內(nèi)可提供下列技術(shù)的工藝參數(shù)：各種新型活性污泥工藝，如：SBR、AB法和氧化溝技術(shù)等等；脫氮除磷工藝：A-O法和A2-O技術(shù)；酸化(水解)-好氧技術(shù)；多種類型的穩(wěn)定塘技術(shù)；土地處理技術(shù)等等。3、技術(shù)研究以單項優(yōu)勢為主，缺乏足夠的系統(tǒng)性、完整性，也缺乏綜合性的比較研究和技術(shù)經(jīng)濟評價體系；4、1998年以來，國家加大了基礎(chǔ)設(shè)施的投入，城市基礎(chǔ)設(shè)施成為其中重要的一部分，目前發(fā)行的1000億國債中將有300億用于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在地方上報建設(shè)部的給水排水建設(shè)項目中，供水項目322個、污水項目208個，總投資將達1100億元。1999年國家增發(fā)650億國債主要用于1998年的在建項目和一些新建項目。1、污水量自1985年以來，我國廢水年排放總量一直的維持在350～400億m3/a，1997年廢水排放量達到最高值416億m3，其中工業(yè)廢水排放量227億t，市政污水排放量189億t。根據(jù)建設(shè)部估計2000年廢水排放量為480億m3；預(yù)計新世紀(jì)的頭20年內(nèi)我國經(jīng)濟增長將保持在6～9％的高、中速率穩(wěn)定發(fā)展。污水量增加考慮上述因素按5%的速率考慮。到2010年增加污水量300億m3；33、2010年，全國設(shè)市城市達到1200個左右，建制鎮(zhèn)達到2.5-3萬個，依此計算村鎮(zhèn)年廢水量可能達到270億m3；4、綜上所述，考慮現(xiàn)狀污水量、污水增量和建制鎮(zhèn)污水量，到2010年城市污水排放總量為1050億m3。5、根據(jù)《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展九五計劃和2010年遠景目標(biāo)綱要》的要求，到2010年城市污水處理率要達到50%，城市污水污水量和投資預(yù)測見表1。進水曝氣沉淀排水排泥圖5-2去除碳源的典型的SBR運行程序表4-1污水量預(yù)測和2010年達到50%處理量投資預(yù)測2000年2010年(5%增長)城市污水量(億m/a)480靜態(tài)投資(億元)—2500城鎮(zhèn)污水量(億m/a)—270靜態(tài)投資(億元)—1500城市污水總計(億元)4000通過對以上通過對以上SBR工藝特點和不同研究者的研究結(jié)果進行匯總，不考慮一些由于SBR反應(yīng)器本身優(yōu)點導(dǎo)致的直接結(jié)果，如：投資低和運行費用低等，SBR反應(yīng)器的眾多優(yōu)點可以歸納成如下幾類：優(yōu)點原因1、沉淀性能好理想沉淀理論2、有機物去除效率高理想推流狀態(tài)3、提高難降解廢水的處理效率多樣性的生態(tài)環(huán)境(出現(xiàn)厭氧、缺氧和好氧狀態(tài)多種狀態(tài))4、抑制絲狀菌膨脹選擇性準(zhǔn)則5、可以除磷脫氮，不需要新增反應(yīng)器生態(tài)的多樣性(出現(xiàn)厭氧、缺氧和好氧狀態(tài)多種狀態(tài))6、不需二沉池和污泥回流，工藝簡單結(jié)構(gòu)本身特點4、SBR反應(yīng)器的理論分析1)流態(tài)理論；2)理想沉淀理論；3)推流反應(yīng)器理論；4)選擇性準(zhǔn)則；5)微生物環(huán)境的多樣性；6)提供了時空上的可操作性。以上的特點，從另一方面分類可以分為：a)SBR反應(yīng)器的流態(tài)特點，如上面的1)、2)、3)和4)；表5-1不同學(xué)者對SBR的不同看法圖5-1周期數(shù)對于SBR反應(yīng)器池容的影響(假設(shè)HRT=24h，沉淀和潷水時間為2.0h)a)沉淀特性不同；b)由于連續(xù)進水損失理想推流性能和污泥膨脹的控制功能；c)連續(xù)進水便于較大型污水處理廠；d)由于池長過長水平流速會過大，這也使得ICEAS工藝的單池?zé)o法進一步擴大；e)ICEAS工藝的運行周期比較短。1)增加了污泥回流；2)加大了預(yù)反應(yīng)區(qū)的體積；3)增加了兼氧區(qū)。1)加速對溶解性底物的去除和對難降解有機物的水解作用；2)加大兼氧區(qū)強化污泥中磷在厭氧條件下得到有效的釋放；3)此外,選擇器和兼氧區(qū)中還可發(fā)生比較顯著的反硝化作用；4)采用多池串聯(lián)運行，使廢水在反應(yīng)器的流動呈現(xiàn)出整體推流而在不同區(qū)域內(nèi)為完全混合的復(fù)雜流態(tài)，保證了處理效果；5)改善污泥的沉降性能，防止污泥膨脹問題的發(fā)生。排泥排水沉淀進水曝氣排泥排水沉淀2)ICEAS工藝預(yù)反應(yīng)區(qū)進水進水(1)生物選擇器(2)缺氧區(qū)(3)好氧區(qū)(4)回流污泥和剩余污泥(5)潷水器UNITANK系統(tǒng)是90年代初，比利時SEGHERS公司提出11、標(biāo)準(zhǔn)的UNITANK系統(tǒng)是由三個正方形池所組成，三個池子之間構(gòu)成了一個級串的形式，彌補了單個反應(yīng)器完全混合的缺點；2、UNITANK系統(tǒng)在恒定水位下連續(xù)運行，出水采用固定堰而不是3、從整個系統(tǒng)來看，它已經(jīng)不屬于SBR了，與交替運轉(zhuǎn)的三溝氧化溝非常相似，更接近于傳統(tǒng)的活性污泥法。這是UNITANK工藝最為顯著的一個特點；1)氧化溝屬于活性污泥處理工藝的一種變形工藝;2)氧化溝一般采用轉(zhuǎn)刷等表面曝氣設(shè)備；3)氧化溝結(jié)型式采用環(huán)形溝渠型式，混合液在氧化溝曝氣器的推4)氧化溝采用延時曝氣，不需初沉池，且不采用污泥消化處理；5)氧化溝的污泥負荷在0.05～0.10kgBOD/kgMLSS.d之間。6)污泥負荷和污泥齡的選取，要考慮污水硝化和污泥穩(wěn)定化兩個因與三溝氧化溝的情況相類似，UNITANK工藝中三池的作用也是不均等的，存在中間池子污泥濃度高的情況，表5-395-96年實際運行情況參數(shù)1995年1996年邊溝Ⅰ邊溝Ⅱ邊溝Ⅰ邊溝ⅡMLSS(g/L)4.37.19.3SV(%)37.417.245.241.915.843.7SVI(mL/g)404859481、進水濃度和設(shè)計負荷的影響2、周期的影響3、進水方式的影響4、不同類型SBR反應(yīng)器的設(shè)計公式不同類型SBR常用的運行方式和動力學(xué)公式雖然氧化溝屬于活性污泥工藝的變形,但在其發(fā)展過程中也形成很多獨有的優(yōu)點和特點。1)氧化溝構(gòu)造形式多樣；2)氧化溝曝氣設(shè)備的多樣性；3)曝氣強度可調(diào)節(jié)；4)對預(yù)處理、二沉池和污泥處理進行工藝簡化1)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)刷曝氣氧化溝；2)三溝式氧化溝；3)卡魯塞爾氧化溝；4)奧貝爾氧化溝；5)一體化氧化溝；6)微曝氧化溝等等；2)交替工作式氧化溝圖6-2OTV-Gruger的三溝式氧化溝(Faabborg污水處理廠)1、根據(jù)采用的特殊曝氣設(shè)備命名，例如將采用立式表1)卡魯塞爾氧化溝(英國ASHVale污水處理廠)221)采用的處理流程1:進水；2：沉淀池；3：轉(zhuǎn)刷；4：中心墻；5板；6：導(dǎo)流墻；7：出水堰；8：邊壁；9：刮泥機;圖6-6氧化溝構(gòu)造和工藝流程圖示a)水平軸曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤射流曝氣(JAC)系統(tǒng)，U-型化溝采用微孔曝氣的逆流氧化溝等等轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤曝氣器立式表面曝氣器射流曝氣器導(dǎo)管式曝氣機混合曝氣系統(tǒng)b)水平軸曝氣轉(zhuǎn)盤曝氣轉(zhuǎn)盤設(shè)備(美國USFilter產(chǎn)品)c)立式低速表曝機c)立式低速表曝機5)導(dǎo)流和混合裝置1、要考慮污染物的去除目的：對于不同的污染物的去除，設(shè)計參數(shù)和方法是不同的；2、氧化溝最重要的特點之一是專用的曝氣設(shè)備，對于曝氣設(shè)備不僅僅要求掌握其充氧能力，更重要的是全面了解和掌握氧化溝的水力學(xué)特性尤為重要；3、有關(guān)曝氣設(shè)備的水力學(xué)特性，大部分設(shè)計單位恰恰掌握不夠。致使在設(shè)計中由于設(shè)備型號和參數(shù)不準(zhǔn)，常常導(dǎo)致設(shè)計沒有達到預(yù)刮泥機污泥回流泵房等這一部分與傳統(tǒng)活性污泥工藝相同。1)氧化溝技術(shù)發(fā)展與高效曝氣設(shè)備的發(fā)展是密切相關(guān)的。國內(nèi)外的實踐證明，往往新的曝氣設(shè)備開發(fā)和應(yīng)用，意味著一種新的氧化溝工藝的誕生；2)大多數(shù)氧化溝工藝與其擁有的專利和設(shè)備是密切相關(guān)。并且與各廠商的注冊商標(biāo)相聯(lián)系。如卡魯塞爾(Carrousel)、奧貝爾(Orbal)和三溝式氧化溝等等，都有各自的一些特色。a)負荷高，出水水質(zhì)好：容積負荷可在6.0kgBOD/m.d的負荷下，保持出水在20mg/L，出水可以達到硝化，出水達到或接近生活雜用水水標(biāo)準(zhǔn)；b)占地面積少：曝氣生物濾池的占地只是常規(guī)二級生化處理的1/5-1/10；c)耐沖擊負荷；d)投資?。築AF系統(tǒng)總水力停留時間短，所需基建投資少，同時該工藝出水水質(zhì)高。曝氣生物濾池主體可分為布水系統(tǒng)、布氣系統(tǒng)、承托層、生物填料a)負荷高，出水水質(zhì)好：容積負荷可在6.0kgBOD/m.d的負荷下，保持出水在20mg/L，出水可以達到硝化，出水達到或接近生活雜用水水標(biāo)準(zhǔn)；b)占地面積少：曝氣生物濾池的占地只是常規(guī)二級生化處理的1/5-1/10；c)耐沖擊負荷；d)投資?。築AF系統(tǒng)總水力停留時間短，所需基建投資少，同時該工藝出水水質(zhì)高。曝氣生物濾池主體可分為布水系統(tǒng)、布氣系統(tǒng)、承托層、生物填料圖7-1生物曝氣濾池(BAF)的構(gòu)造a)曝氣生物濾池的流向1)生物活性高(污泥齡短)；2)傳質(zhì)條件好；3)充氧效率高；4)有絲狀菌存在；5)有較高的生物膜濃度。d)曝氣生物濾床b)曝氣生物濾床的串聯(lián)污水反沖氣管污水圖7-4帶回流的升流式曝氣生物濾池工藝反沖洗水反沖洗氣反沖洗水反沖洗氣反沖 洗水3曝氣c)曝氣生物濾床的串聯(lián)運行曝氣5)Biostyr工藝的結(jié)構(gòu)法國OTV公司開發(fā)Biostyr的生物曝氣濾池的新型好氧生物處理設(shè)備1、配水廊道;2、濾池進水和排泥反沖洗水反沖洗氣反沖洗水反沖洗氣反沖 洗水3曝氣c)曝氣生物濾床的串聯(lián)運行曝氣5)Biostyr工藝的結(jié)構(gòu)法國OTV公司開發(fā)Biostyr的生物曝氣濾池的新型好氧生物處理設(shè)備1、配水廊道;2、濾池進水和排泥;3、反沖洗循環(huán)閘門;4、填料;5、反沖洗氣管;6)曝氣生物濾池的應(yīng)用圖7-9山東諸城興貿(mào)玉米制品有限公司成武公司淀粉曝氣生物濾池平面圖d)曝氣生物濾床的脫氮升流式曝氣生物濾池工藝下向流方式的曝氣生物濾池工藝e)曝氣和回流的布置形式 污水濾頭 污水濾頭反沖氣管反沖氣管濾頭污水濾頭(反沖洗水)1)水解池工作機理：水解池為改進的UASB反應(yīng)器，在與初沉池相當(dāng)?shù)耐Ａ魰r間內(nèi)，集生物降解、物理沉降和吸附為一體。污水中的顆粒和膠體污染物在水解池得到截留和吸附，并在產(chǎn)酸細菌等微生物作用下得到分解和降解。使得大分子的物質(zhì)變成小分子物質(zhì)，固體物質(zhì)變成了溶解性物質(zhì)。a)水解池的去除率高于初沉池：BOD為30％，COD為40-50%,SS大于80%;b)水解池能提高污水的可生化性，降低后續(xù)的好氧工藝的能耗與c)水解池能實現(xiàn)污水污泥一元化處理。a)系統(tǒng)抗沖擊負荷能力大大加強；b)系統(tǒng)污泥比傳統(tǒng)好氧系統(tǒng)減少30%；c)工藝投資少,運行費用低,能耗省的污水處理新工藝d)水解工藝可以與其它各種好氧工藝有機地結(jié)合阿克蘇污水廠改進SBRa)去除率高b)投資效益好c)除磷效果好d)運行費用問題e)化學(xué)污泥的處理和處置水量為Q=10萬m/d,對各種一級強化處理工藝進行分析。表8-1不同一級強化處理工藝的去除率AB工藝A段強化去除率水解-好氧工藝水解池去除率物化一級強化去除率國家一級排CODmg/L50060～70%40～50%60～70%100BODmg/L20060%30～40%60%20SSmg/L20070～80%80～90%80%20NH-N/mg/L35磷酸鹽(以P2.5～3.020～30%20～30%>50%0.5PH6～9表8-3建設(shè)費用、運行費用概算一級強化處理的主要技術(shù)有吸附生物降解法(AB法)的A段技術(shù)，厭氧(水解)技術(shù)和高負荷活性污泥法技術(shù)等,也可采用物化法強化一級處理。一級強化生物處理技術(shù)的BOD負荷高，池容小、投資省，能去除50%左右的BOD。a、AB法A段工藝b、厭氧(水解)工藝c、化學(xué)強化一級處理技術(shù)d、污水過濾技術(shù)表8-2采用一級強化處理工藝參數(shù)和主要構(gòu)筑物計算1、污水處理投資上的排序為：2、從成本分析來看，各種強化一級處理的投資效益是十分明顯的，A-B工藝A段處理工藝、水解工藝和物化強化工藝的去除每噸COD的萬元投資僅有傳統(tǒng)二級處理的50%；3、強化一級處理對于我國這樣資金缺乏、污染嚴(yán)重的發(fā)展中國家來1)目前，城市污水處理普遍采用技術(shù)是水污染控制行之有效的技術(shù);3)是60－80年代成熟技術(shù)。但并不一定是先進的，特別并不一定適合我國的國情;4)氧化溝、SBR等延時曝氣，對我國是否適合是值得推敲的問題；5)從可持續(xù)發(fā)展角度講，延時曝氣的氧化溝、SBR不適合中國國情。3、大力發(fā)展先進的水處理工藝技術(shù)1)先進工藝的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適合國情的高效、低耗和低成本的污水處理技術(shù)a)噸水投資低，噸水造價應(yīng)該控制在800元；b)運行費用低，噸水運行費應(yīng)該控制在0.3元以下；c)采用總承包和實施運營的機制。2)現(xiàn)有的物化-生化工藝、一級強化化學(xué)處理技術(shù)、水解-好氧工藝，曝氣生物濾池、高、中負荷的好氧工藝和厭氧－好氧處理技術(shù)等工藝都是有希望的新工藝，但需進一步完善。1)超大型城市污水處理廠建設(shè)(污水量