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今后废水处理技术(工艺与方法)的发展趋势(续)【已核】
 
今后废水处理技术(工艺与方法)的发展趋势:
  1 废水生物处理技术的新发展
  世界传统的观点认为,生物处理的主要功能是分解、稳定有机物(即降低BOD)。随着工业生产的发展和对水环境的长期观察与研究表明,很多人工合成的有机物具有致癌、致畸、致突变的严重危害,并且难以被微生物所降解,无机性的营养物如氮、磷将引起水体的富营养化。生物处理技术对这种类型的污水处理是否有效,一些BOD、COD浓度很高,甚至高达数万mg/L的污水,生物处理技术能否有效,这些新的问题和新的要求,推动了世界废水生物处理技术和工艺方法的发展。   1.1 废水生物处理的微生物学研究
  传统的废水生物处理技术主要依赖两大类微生物,即异养型好氧微生物和异养型厌氧微生物。近几十年来,科学家和工程师共同合作,对废水生物处理中的微生物作了比较深入的研究,取得了很多成果。如:
  (1) 对活性污泥中细菌和原生动物的不同种类和特性及其协同作用的研究,推进了A-B法工艺的发展。
  (2) 对于硝化、反硝化细菌的研究,以及聚磷菌特性的研究,推进了具有脱氧功能的A-O法工艺以及具有脱氮除磷功能的A-A-O法工艺的发展。
  (3) 对于厌氧微生物种群和特性的研究,以及发现了厌氧微生物具有部分降解大分子合成有机物的能力,推进了厌氧生物处理工艺以及用厌氧-好氧串联流程处理含难降解有机物污水的工艺发展。
  (4) 对于高效菌的筛选、培养和固定化的研究,为进一步提高污水生物处理的效能,特别是难生物降解的有机物的处理提供了有效的途径。   1.2 废水生物处理新反应器和新工艺
  废水生物处理中的三大要素是:微生物、氧和营养物质。反应器是微生物栖息生长的场所,是微生物对废水中的污染物加以降解、利用的主要设备。高效的反应器,要能保持最大的微生物量及其活性,要能有效地供应氧(或隔绝氧),要使微生物、氧和污水中的有机物之间能充分接触良好的传质条件。
  反应器按其特性,大致可分为以下几类:
  (1) 悬浮生长型(如[wiki]活性污泥法[/wiki])或附着生长型(如生物膜法);
  (2) 推流式或完全混合式;
  (3) 连续运行式(如传统活性污泥法)或间歇运行式(如SBR法)。
  不同类型的反应器和工艺方法具有不同的优缺点,各有其不同的适用条件,现在又出现了一些复合型的反应器,既有悬浮生长的微生物,又有附着生长的微生物,具有生物量高和传质效率高的优点。
  比较新的工艺方法和反应器有以下几种:
1.2.1 A-B活性污泥法
  A-B活性污泥法是两阶段活性污泥法的发展,特点是各阶段有不同微生物种群,有各自的沉淀池和污泥回流系统。它的运行负荷高(即曝气池的总容积可以减小),对进水负荷的变化有较强的适应能力,缺点是剩余污泥量多。但污泥量多,也表明污泥中的有机物多,储有的生物能多,如充分利用其生物能(产生沼气)可在很大程度上满足污水厂的能耗。
1.2.2 A-A-O活性污泥法
  A-A-O活性污泥法不但能降低污水中的BOD、COD,还能有效地去除废水的总氮和总磷。缺点是工艺流程较复杂,投资和运行费用都较传统活性污泥法高20%~30%。近年来,同济大学陆续开发出了时间顺序A-A-O、倒置A/A/O和低氧A-A-O 3种生物脱氧除磷新工艺,特别适用于污水厂的改造,可在基本上不增加或少增加投资,运行费用与传统活性污泥法相近的条件下,保持较高BOD、COD去除率,同时获得良好的脱氮除磷效果。
1.2.3 氧化沟活性污泥法
  氧化沟活性污泥法可在较低负荷和较长污泥龄条件下运行,得到优质的出水,具有生物脱氮的功能,污泥产量低,运行稳定,特别适用于有较多土地和污水量不太大的条件下使用。
1.2.4 SBR法
  SBR法是间歇运行的生物反应器,具有脱氮除磷功能,可以采用悬浮生长型,也可以采用附着生长型。反应器在不同时间处于不同的工况,可以适应不同的负荷,运行比较稳定,缺点是必须采用自动控制设施,且要求污水量较小。
1.2.5 好氧生物流化床
  微生物生长在载体表面,载体则在反应器中流动,是悬浮生长型和附着生长型的复合。它可以保持高浓度的微生物量,传质效率高,体积负荷可以比传统活性污泥法高6~10倍。过去,载体的均匀流化和载体的脱膜、防粘结一直是技术上难题。近年来,一些比重比水略小,在曝气时可在反应器中均匀流化,不会磨损、腐蚀、不结团、不会流失,而且表面积很大(达200~300 m2/m3)的新型载体的开发,为好氧生物流化床的发展创造了良好的条件。
1.2.6 升流式厌氧污泥床反应器(UASB)
   UASB是应用最广泛的废水厌氧生物处理反应器,可以形成颗粒状的污泥,生物固体的浓度和生物活性都很高,且于高浓度有机废水和城市生活废水的处理,能达到很高的负荷和处理效率。
  介绍了以上工艺方法和反应器后,需要特别补充说明:这些方法和反应器,在一定条件下,都是有效的和先进的。但每种方法和反应器都有其优缺点和适用条件,如果片面地认为某一种方法是最好的、最先进的、是无条件地适用各种情况的,那将是绝大的错误,所以世界个国在发展各种技术的同时,不要过于片面的只向一个特定的方向进军,要注意发展综合技术,结合个技术的优点于一体的综合性废水处理技术!  
2 废水化学法处理的发展
  废水的化学法处理过去主要用于某些工业废水的处理,如酸、碱废水的中和、去除工业废水中重金属离子的化学沉淀法、某些印染废水处理的化学单混凝法等。由于化学处理法的费用较高,以及产生的污泥量多而难于处理,因此在应用上受到一定的限制,尤其在各国的城市废水的处理中应用较少。但化学处理法具有反应迅速、见效快的特点,特别适用于废水的质和量有剧烈变化的条件下。
2.1 新型、高效化学试剂的发展
  近年来,世界新型无机化学混凝剂如聚合铝、聚合铁和复合型无机混凝剂的开发成功,以及新型有机高分子絮凝剂的开发(如各种离子型的以及[wiki]分子量[/wiki]高达2000万的[wiki]聚丙烯[/wiki]酰胺等),使化学法处理可以采用较少的药剂,就可达到较高的处理效果。并且产生较少的污泥。
  如,对于某些浓度不高的城市污水(BOD 100 mg/L,COD 20 mg/L左右)的试验表明,只要投60~80 mg/L的聚合铁盐和 1 mg/L以下的聚丙烯酰胺,COD去除率达70%,悬浮物和总磷去除率达90%以上,而且产生污泥容积较少,易于脱水。
2.2 化学法与生物处理法的结合
  近年来,世界各国已较多地采用在生物处理的曝气池中投加铁盐的方法,使除磷的效果明显提高,并使活性污泥的浓度提高,污泥颗粒紧实,使生物处理的效果更加稳定。
  在生物处理工艺后采用混凝沉淀等工艺,使处理后的出水达到很高的[wiki]标准[/wiki],可以满足回用的要求。现今世界各国还在不断加大力度提高废水处理的技术。
  
3 膜-活性污泥法组合的污水处理工艺的发展
  膜-生物反应器的组合工艺,集微生物的生物降解作用和膜的高效分离作用于一体。由于微生物的高浓度可以使反应器的处理效率提高,加上膜的精滤作用,使出水水质良好,装置的占地面积小,产泥量小。这种工艺的关键是膜(超滤膜或精滤膜)的研制和运行工艺的研究。
  能按需要,控制膜的孔径,以及膜的构造(单层或双层膜,孔径是否外表小内表大等)是防止膜阻塞和使于清洗的关键。
  合理的反应器构造和运行操作条件也是这一工艺能否正常运行的必要条件。间歇式的出水(不出水时,空气曝气起到清洗膜表面的作用)和造成膜表面的横向高流速也是避免膜阻塞的可能途径。
  以上的废水处理技术(工艺和方法)也将开始慢慢落后,因此需要世界各国在今后的发展中不断的对废水处理技术进一步的研究,改进。
  二十一世纪高新科学技术主要表现在两个领域,一个是电子信息技术、一个是生物工程技术。而生物工程技术用于环保水处理已有百年的历史了,近年来采用生物法处理各种浓度有机废水、城市生活污水等已经成为一条重要的途径,但如何高效、稳定的应用生物技术于水处理工程中,考核废水处理技术先进性的重要指标是其吨水处理费用,而对有机废水的生物处理恰好具有这种潜能,以极你的运行费用达到废水达标排放或回收利用的目的。因此,如何提高废水生物处理的效率、稳定性和可靠性是废水生物处理的关键。我认为研究适合微生物多种类、大量生存繁殖的生物膜块用于废水生物处理工艺中是达到上述目的的方向。废水模块化生物处理技术具有广泛的应用前景和发展空间。
参考文献:廊坊盛源化工有限责任公司
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