文献综述

4文献综述随着我国城市化进程的加快，城市的人数也在逐渐增多，使得城市的排放的污水量大大增加，这就造成城市污水的排放量已经超过了工业废水量，水资源污染严重，对环境造成严重影响，对人们的身体健康也会造成威胁，这对城市的发展会产生阻力，为此要对城市污水的处理问题予以重视。建设城市污水处理厂是水资源利用和水污染控制的必然趋势，是可持续发展要求的必然结果。而污水处理厂工艺的选择，直接关系到建设费用和运行费用的多少、处理效果的好坏、占地面积的大小、管理上的方便与否等关键问题。因此，在进行污水处理厂设计时，必须做好工艺方案的比较，以确定最佳方案。一、我国城市污水处理的现状1.1观念问题目前，在我国的城市污水处理工作中，许多单位和部门对处理技术的认知和观念还存在问题。观念和认知停留于传统处理技术工艺，对新技术工艺不愿加以尝试和采用，抱残守缺地坚持传统的处理技术工艺，对新技术的倍增作用和加速价值缺乏基本的了解，结果造成在实际的污水处理过程中处理成本增加，处理效果却严重低下。此外，部分地方政府对污水处理的重要性和重视程度不够也成为了污水处理工作受到限制的一个重要原因。1.2资金问题资金问题是我国城市污水处理中一个重要的问题。污水处理过程中从基本的设施建设设备的引进，以及后期的运行都需要大量的资金投入。然而，目前我国的许多地方政府在市政资金的投入上受制于财政资源的有限，难以为污水处理厂的建设、技术设备的更新、以及后期的运营和维护提供应有的资金支持，甚至许多城市的污水处理厂受制于资金限制长期处于停止状态。这造成了城市污水处理的效果和技术水平长期在低水平徘徊。1.3技术问题目前我国的城市污水总体上呈现出多样化和大量化的趋势，在不同的季节、不同的地区城市污水的组成成分和污水量都呈现出明显的特点。要最大限度地处理好城市污水，就要设计出能够满足这些特点的污水处理方案，然而，在现实的设计中受制于各种主客观因素的制约，城市污水处理技术方案的设计往往难以完全满足这些要求。目前城市污水处理技术上5传统方法和新工艺并存，传统技术占主导的局面，总体技术不够先进，造成污水处理效率低，耗能高的现实局面。1.4监管问题我国在城市污水处理的排放方面有明确的法律规范，但是有些地方政府为了维护地方经济和社会的稳定发展，在城市污水排放的监管中没有严格按照法律规范进行，这对我国城市污水处理的整体效果是十分不利的，除此之外，我国对污水处理的循环使用没有给予足够的重视。二、城市污水的来源城市污水是通过下水管道收集到的所有排水，是排入下水管道系统的各种生活污水、工业废水和城市降雨径流的混合水。主要是生活污水，生活污水是人们日常生活中排出的水。它是从住户、公共设施（饭店、宾馆、影剧院、体育场馆、机关、学校和商店等）和工厂的厨房、卫生间、浴室和洗衣房等生活设施中排放的水。这类污水的水质特点是含有较高的有机物，如淀粉、蛋白质、油脂等，以及氮、磷、等无机物，此外，还含有病原微生物和较多的悬浮物。相比较于工业废水，生活污水的水质一般比较稳定，浓度较低。三、城市污水的化学指标城市污水的化学指标很多，它包括酸碱度（PH）、碱度、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、固体物质、氨氮（NH3-N）、总磷(TP)、重金属含量等。3.1酸碱度（PH）城市污水PH值一般为6.5—7.5。PH值的微小降低可能是由于城市污水输送管道中的厌氧发酵。雨季时进水较低的PH值往往是城市酸雨造成的，这在合流系统尤其突出。PH值的突然大幅度变化不论是升高韩式降低，通常是由于工业废水的大量排入造成的。3.2生化需氧量（BOD）城市污水处理中，常用生化需氧量BOD指标反映污水中有机污染物的浓度。生化需氧量是在制定的温度和制定的时间段内，微生物在分解、氧化水中有机物的过程中所需要的样的数量，单位为mg/L。由于微生物的好氧分解速度开始很快，约5天后其需氧量即达到完全分解需氧量的70%左右，因此在实际操作中常用5d生化需氧量（BOD5）来衡量污水中有机物的浓度。63.3化学需氧量（COD）化学需氧量是指用强氧化剂使被测废水中有机物进行化学氧化时所消耗的氧量。COD测定速度快，不受水质限制，用它指导生产较方便。在城市污水处理分析中，把的BOD5/COD比值作为可生化性指标。当BOD5/COD≥0.3时，可生化性较好，适宜采用生化处理工艺。城市污水的BOD5和COD的均值之间保持着一定的相关关系，通过大量的数据分析对比，可以近似地从COD推求BOD5。3.4溶解固体（DS）和悬浮固体（SS）城市污水中含有大量的固体物质，按其物理性质可分为悬浮固体SS和溶解固体DS。悬浮固体（SS）简称悬浮物，是检测污水的重要指标。SS指标的意义为：①表示污水的污染情况，SS含量的多少直接影响着水环境的外观情况，也不利于水的复氧过程；②可以反映用简单沉淀法去除污染物的效果和难易程度。3.5总氮（TN）、氨氮（NH3-N）和总磷(TP)氮、磷含量是重要的污水水质指标之一，在污水生化处理过程中微生物的新陈代谢需要消耗一定量的氮、磷。如果氮、磷排入到水体中，将会导致水体中藻类的超量增长，造成富营养化问题。总氮是污水中各类有机氮和无机氮的总和。氨氮是无机氮的一种，总磷是污水中各类有机磷和无机磷的总和。三、城市污水的特点城市污水的水质在主要方面具有生活污水的一切特征。但在不同的城市，因工业的规模和性质不同，城市污水的水质也受工业废水和水量的影响而明显变化。典型的生活污水水质变化大体有一定范围，可参见表1。表1典型的生活污水水质示例指标浓度/(mg/L)指标浓度/(mg/L)高中低高中低固体（TS）溶解性总固体非挥发性挥发性悬浮物（SS）非挥发性挥发性可沉降物/(mg/L)生化需氧量（BOD5）12008505253253507527520400720500300200220551651020035025014510510020805100可生物降解部分溶解性悬浮性总氮有机氮游离氨亚硝酸盐硝酸盐总磷7503753758535500015300150150401525008200100100208120047溶解性悬浮性总有机碳（TOC）化学需氧量（COD）溶解性悬浮性2002002901000400600100100160400150250505080250100150有机磷无机磷氯化物（Cl-）碱度（CaCO3）油脂5102002001503510010010013605050注：该表摘自《给水排水设计手册》。四、城市污水处理基本方法城市污水处理方法很多，按其作用原理，可分为物理处理方法、化学处理方法、物理化学处理方法、生物处理方法等。（1）物理处理方法物理处理方法是利用物理作用分离污水中主要呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变物质的化学性质。典型的物理处理方法有沉淀法、过滤法、离心分离法、气浮法等。（2）化学处理方法化学处理方法是利用化学反应作用来分离或回收污水中的污染物质，或使其转化为无害的物质。典型的化学处理方法有中和法、混凝法、氧化还原法等。（3）物理化学处理方法物理化学处理方法是通过物理化学过程使污水得到净化的方法，主要有吸附、萃取、离子交换、反渗透等方法。（4）生物处理方法生物处理方法是利用微生物的作用来去除污水中溶解的和胶体状态的有机物的方法。生物处理方法可分为好养生物处理（主要有活性污泥法、生物膜法等）和厌氧生物处理两大类。城市污水处理工艺，实际上是以上这些处理方法的应用和组合。五、城市污水一级处理系统城市污水一级处理系统包括预处理、一级处理。污水预处理和一级处理称为物理处理或机械处理，如图2-2所示。它是去除污水中的漂浮物和悬浮物的处理过程，一般能去除悬浮固体SS约50%～60%，BOD5去除20%～30%。出水达不到排放标准，故一级处理属于二级处理的前处理。城市污水格栅沉砂池沉淀池栅渣处置沉砂处置污泥干化脱水直接排放或进入二级处理系统图1城市污水一级处理系统8六、城市污水二级处理系统城市污水二级处理系统主要为生物处理系统，以生物处理技术为主。城市污水二级处理系统可以大幅度去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物，BOD5去除率达85%～95%。6.1生化处理基本原理污水的生化处理是通过微生物新陈代谢完成的。利用好氧微生物的新陈代谢处理污水的过程称为污水的好氧生物处理，利用厌氧微生物的新陈代谢处理污水的过程称为污水的厌氧生物处理。有时为了实现特殊的处理目标，在一个系统中既有好氧过程又有厌氧过程，则称为厌氧好氧生物处理，而这里的好氧和厌氧微生物，实际上绝大部分为兼性微生物，它们在有氧条件下进行好氧过程，在无氧条件下进行厌氧过程。在污水的好氧处理过程中一部分被微生物吸收的有机物被氧化分解成简单的无机物，如有机物中的碳被氧化成二氧化碳，氢与氧化合成水，氮被氧化成氨、亚硝酸盐和硝酸盐，磷被氧化成磷酸盐等，氧化分解过程中释放出的能量，作为微生物自身生命活动的能源，并将另一部分有机物作为其生长繁殖所需要的构造物质，合成新的细胞体。污水的厌氧生物处理分成两个阶段，在第一阶段中，有一类被称为产酸细菌的微生物把污水中的复杂有机化合物转化成较简单的有机物（如低级脂肪酸和醇类）和CO2、NH3、H2O等无机物。在第二阶段中，另一类被称为甲烷细菌的微生物将简单的有机物分解成甲烷和二氧化碳等。在好氧处理过程中，必须不间断地供给充足的氧，否则好氧处理将部分或全部转化成厌氧处理过程。厌氧生物处理不需要供氧，但其处理速率比好氧处理慢得多，因而在同样规模的单元内，处理污水量也要少得多。为提高厌氧处理的速率，理论上和实践上都已经进行了很多探索，但到目前为止，城市污水单独采用厌氧处理过程的尚不多见。6.2城市污水二级处理技术分类污水二级处理所采用的工艺技术是污水处理厂的核心部分,与进水水质、出水要求、处理量、投资大小等等因素密切相关。由于城市污水的主要污染物是有机物,因此目前国内外大多采用生物处理技术处理城市污水,又可分为活性污泥法和生物膜法两大类。其中,由于生物膜法的处理效率不高,卫生条件较差,我国只有少数几座生物膜法城市污水处理厂;而活性污泥法污水处理厂占绝大多数,其中使用最广泛的主要有四种类型:①传统活性污泥工艺和其改进型A/O、A2/O工艺；②AB工艺；③SBR及其改进工艺；④氧化沟及其改进工艺。9（1）生物膜法污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种好氧生物处理技术。它是土壤自净的人工强化，是使微生物群体附着在其他物体表面上呈膜状，并让它和污水接触而使之净化的方法。包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法等形式。优点：①对水量、水质变动有较强的适应胜；②在低水温条件下，也能够保持一定的净化功能；③宜于固液分离；④能够处理低浓度的污水；④动力费用低，产生的污泥量少。缺点：①负荷低，占地面积大，不适用处理水量较大的污水；②滤料易于堵塞；③产生滤池蝇，影响环境卫生；④生物膜再生管理相对复杂。（2）传统活性污泥法传统活性污泥法是目前应用最早的工艺，它去除有机物和悬浮物的效率很高,对于城镇污水,可确保出水BOD5和SS达到30mg/L以下。优点：①对于不宜采用物理化学方法处理的废水，BOD去除率可达95％以上。②建设投资额高，但处理的动力费较低。缺点：所需停留时间长，设备庞大，基建投资大，因而要加各种构筑物，使各种构筑物容积增大，从而使处理厂面积增大，增加管理人员及管理难度。（3）A/O法及A2/O法A/O法及A2/O法是近年来开发出的生物脱氮除磷新工艺，与传统的化学和生物脱氮除磷相比，它还有效提高了BOD、COD、SS的出水指标。A/O(缺氧/好氧)法对于大型活性污泥法污水处理厂来说,处理效果较稳定,且实现了脱氮或除磷的目标,能耗和运营费用也较低;其缺点是处理单元多,管理较复杂,且不能同步脱氮和除磷。用于除磷的A/O工艺的最主要特征是高负荷运行、泥龄短、水力停留时间短；用于脱氮的A/O工艺的负荷很低,泥龄长、水力停留时间长。A2/O(厌氧/缺氧/好氧)工艺同时具有脱氮除磷的效果,其工艺原理是磷在厌氧区被释放,在好氧区被吸收,达到除磷目的；污染物在好氧区被氧化降解