污水处理文献综述

文献综述[前言]近年我国的污水处理行业虽然取得了较大发展，但仍然存在污水处理厂设计标准低、设备和工艺技术落后等问题。污水处理工艺与其他工艺过程相似，需要在一定的温度、压力、流量、液位等工艺条件下进行。污水处理的可变因素较多，水量、浓度、温度、气量、微生物状态、机械运行和系统控制情况等，都会影响污水处理效率以及功能，因此尽快建立自动化程度较高的污水处理厂并高效运作已经成为当下刻不容缓的任务。根据污水处理中心综合情况，结合国际国内的先进技术以及经验，进一步强化污水处理中心自控和计算机监控系统。计算机监控系统能够即时监控污水处理的每道工序，即控工艺。监控泵站设备运行，使机组能达到计算机控制优化运行；组建上位机系统，经过上位机将泵站运行参数、污水浓度、排水流量、水位高低等工情以及水情信息形象展示出来。计算机监控系统还能够以视频形式全方位的监视污水处理中心重点区域，为操作员及时作出反应提供技术保障。目前我国大城市污水处理后排放的不到10%,未经处理的污水严重影响了水环境,制约了现代化进程的告诉发展。这种状况已经引起了各级政府的高度关注,开始逐步推行各级政府的污水处理项目。[正文]1国内污水处理行业的发展地球虽然有70.8％的面积为水所覆盖，但淡水资源却极其有限，人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26％，而且分布不均。20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40％的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机：亿人用水短缺，亿人缺乏用水卫生设施。1230中国水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，目前与自来水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要地位。截至2005年底，全国661个设市城市中，已有383个城市建成污水处理厂792座，污水处理率由2000年的34％提高到52％，并形成了适合国情的污水处理技术路线和管理机制。其中，有135个城市的污水处理率已达到或接近70％，单厂处理规模达到每天100万立方米。2007年，中国水污染治理投资达到3387.6亿元，比上年增加32%，占当年GDP的1.36%。中国水环境质量总体保持稳定。2007年，共取缔一级水源保护区内排污口942个，停建二级水源保护区内可能造成污染的建设项目1294个，限期治理931个。截至2010年9月底，全国设市城市、县及部分重点建制镇（以下简称“城镇”）累计建成污水处理厂2631座，污水处理能力达到1.22亿立方米/日；全国正在建设的城镇污水处理项目达1849个，总设计能力约4660万立方米/日。在全国设市城市中，已有593个城市建有污水处理厂，占设市城市总数的90.7%；累计建成污水处理厂1623座，形成污水处理能力1.04亿立方米/日；其中36个大中城市（直辖市、省会城市和计划单列市）建有污水处理厂376座，处理能力达4368万立方米/日。在县城及乡、镇中，全国已有933个县（含新疆生产建设兵团团级单位）建有污水处理厂，约占县城总数的52.1%；县城及乡、镇建有污水处理厂1008座，处理能力达1826万立方米/日。虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高。但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。一方面，中国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面，中国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低。因此中国应完善污水处理的政策法规，建立监管体制，创建合理的污水处理收费体系，扶植国内环保产业发展，推进污水处理行业的产业化和市场化。污水处理行业是一个朝阳产业，发展前景十分广阔。中国将在“十一五”期间投资3000亿元以推进城市污水处理和利用，中国污水处理行业由此迎来高速发展期2污水处理目前存在的问题2.1污水处理厂建设资金的短缺我国虽然已建成污水处理厂一百多座但在某一个城市本身的处理率不高,也就是污水处理的量不够。目前大城市已着手进行污水处理厂建设的规划工作。但在中小城市,特别是在西北部中小城市还没有将污水处理的规划建设纳人城市发展的议程。其主要原因之一就是没有专门建设资金,地方政府应多方筹措资金,加快水环境污染的治理,为子孙后代留下一个优美的生活环境。2.2进口设备的维修及设备备件的开发大批的进口设备,经过几年的运转后,已出现不同程度损坏,特别是索赔期后的维修和正常的大修。若请国外的专家来维修,维修成本将会大幅度增高实在难以接受,若使进口设备能够维持正常运转,必须培养对进口设备维修保养的国内专业人员,使其掌握维修技能达到进口设备的维修标准。还得有充足的备品配件,特别是一些将要淘汰的设备被引进中国,备品配件国外也不会再生产了,就需要国内自行测绘、加工制造,只有这样才能使进口设备发挥出它的作用,否则设备的损坏,配件的缺乏会影响污水处理厂的正常运行。2.3污水处理工艺选择有一阵风的现象,不结合本地区的实际情况选热门工艺。选择热门工艺是在选择污水处理工艺时,出现的单纯追求工艺新,追求时髦工艺,不考虑本地区的进水水质、处理水量以及出水用途的问题,以至造成设施设备的闲置,增大了建设投资也提高了日常运转成本。3生活污水的处理工艺生产废水及生活污水的循环利用，是节约用水和减少水资源开采的有效途径，既可利国利民，又是减少生产成本的重要举措。同时为了响应实现工业废水零排放，努力建设节约型企业的号召，污水处理工程改造项目很必要。前处理也称为预处理技术，常用有格栅或格网、调节池、沉砂池、初沉池等。由于生活污水处理的核心是生化部分，因此我们称污水处理艺是特指这部分，如接触氧化法、SBR法、A/O法等。用生化法（包括厌氧和好氧）处理工生活污水在目前是最经济、最适用的污水处理工艺，根据生活污水的水量、水质及现场的条件而选择不同的污水处理工艺对投资及运行成具有决定性的影响。3.1SBR污水处理工艺SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法.与传统污水处理工艺不同，技术采用时间分割的操作方式SBR替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。3.1.1SBR工艺的特点A理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。B运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好C耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。D工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。E处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。F反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。GSBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。H脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。I工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。3.1.2SBR系统适合以下情况：A中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。B需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。C资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。D用地紧张的地方。E对已建连续流污水处理厂的改造等。F非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。4.今后的发展趋势4.1污水处理专用设备国产化国内大中型企业中有许多是机械制造厂家,他们已具备机械制造行业的基本素质,再把污水处理专用设备的专业特点和要求结合起来,生产出高质量适用的污水处理设备是完全可以的。这条渠道也是今后机械行业谋求生存之路的良好途径,国家再给予一些优惠的环保产业政策,以促进污水处理专用设备国产化。4.2污水处理专用仪表的开发研制。污水处理厂实行现代化管理,离不开污水处理专用仪表,而目前我国使用的国产仪表是借用化工、热工仪表,因污水处理专业与化工、热工行业有所不同,所以仪表在污水处理厂的运行管理中经常出现间题。另外有些仪表在我国仪表行业中还是空白,这就致使国内大部分污水处理厂的仪表都采用国外生产的仪表,这不仅是市场被国外占领,也给维修带来不便,为此国内仪表行业应积极投人环境保护领域,国家也应给予相应的优惠政策,使其为我国的污水处理事业发展作好配套工作。5.污水处理智能控制污水处理的智能化是行业发展的技术升级与科学发展的具体体现。智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、系统论和信息论等多种学科的高度综合与集成，它主要包括模糊控制、神经网络控制、学习控制和专家控制等。智能控制在各种非稳定的动态工程系统中的应用日益广泛与深入，特别是近年来取得的研究与应用成果更受瞩目。5.1国内外自控技术现状分析发达国家在二级处理普及以后投入大量资金和科研力量加强污水处理设施的监测、运行和管理，实现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录。与国外相比，我国污水处理自动化控制起步较晚，进入20世纪90年代以后污水处理厂才开始引入自动控制系统，但多是直接引进国外成套自控设备，国产自动控制系统在污水处理厂应用很少。近年来，国内外均有学者对污水处理自动控制工艺进行研究，以寻求更精确、更可靠的方法实施自动控制。合理数学模型的建立严重制约着传统污水处理技术的发展，并且建模必须遵循一些比较苛刻的线性化假设，然而实际污水处理系统由于存在复杂性、非线性、时变性、不确定性和不完全性等，因此采用传统控制理论建立的污水处理自动控制系统在实际工程应用上存在出水水质波动较大等问题。污水处理自动控制系统中所采用的一些自动化检测设备、仪表的功能目前还很不完善，在实际检测中达不到预期效果、误差很大，因此依靠这些检测设备判断污水处理情况并实施自动控制，往往很难达到处理水质达标排放和节约能源的目的。污水处理自动控制有别于其他控制系统，它需要对大量阀门、泵、鼓风机和吸（刮）泥机、曝气池和污泥消化池内的搅拌器等机械设备及沉淀池和消化池进、排泥量进行控制，因此污水处理厂需要自动控制的开关量多。[总结]随着经济的发展，社会的进步我们发展的同时也破坏了自然环境，也使得水环境受到严重威胁。我国的水环境现状已经不容乐观，生活污水、工业废水等无控制的大量排放导致河流、湖泊、土壤等污染严重。因此对污水的预防和治理措施刻不容缓，对污水的合理处理对人类的生活生产、工农业的发展、生态环境的稳定起到了重要的作用。污水处理系统的社会效益巨大，但运行成本高，处理厂的经济效益差。所以应用计算机控制技术，实现污水处理工艺的半自动、全自动监控，提高污水处理厂的技术管理水平，合理使用和配置处理设备，具有非常现实的意义。实践证明，污水处理控制系统的方案是可行的，系统采用现代先进的以太网通讯和无线通讯技术，实现了系统现场控制层、监控管理层和远程环保部门之间的通讯连接。解决了污水处理各工艺过程地理分布相距较远，难于集中控制管理的问题，同时具有节约成本、高效、节能的特点，具有很高的实用性。[参考文献][1]