城市污水處理技術作為環(huán)境學科的一個分支,就我國目前的狀況來看, 整體上已有了很大的進步,但還落后于我國城市發(fā)展的水平。近些年來, 雖然研究、開發(fā)了一些設備和工藝, 但總體上主要是借鑒和引進國外的一些工藝、經(jīng)驗和設備。

　　1 　一級處理工藝及其發(fā)展趨勢

　　一級強化處理技術分為兩類:一類側重于物化機理, 一類側重于微生物的絮凝吸附原理。目前國內外研究的一級處理工藝主要如下。

　　1 .1 　活化污泥法

　　活化污泥法是根據(jù)絮凝動力學和生物吸附理論提出“絮凝吸附—沉淀—活化”的城市污水強化一級處理工藝。該工藝對污染物去除的強化作用主要包括污泥的絮凝、吸附和生物代謝3 種, 以前兩者的作用為主。

　　該工藝的特點是未經(jīng)沉淀的生活污水原水與生物污泥同時進入混合反應器(絮凝吸附池), 兩者在機械攪拌作用下充分混合, 經(jīng)充分絮凝吸附反應后,大量污染物質被絮凝吸附進入污泥絮體, 出水進入沉淀池, 實現(xiàn)固液分離, 而沉淀池出水就是zui終出水(見圖1)。為了恢復沉淀池飽和污泥的生物絮凝吸附活性, 將沉淀污泥短時間曝氣活化, 以部分降解吸附的有機物, 產(chǎn)生適量的微生物絮凝物質, 改善污泥的沉降性能, 同時保持污泥的好氧狀態(tài), 避免變黑、發(fā)臭。此過程在污泥活化池里進行, 能耗遠低于二級生物氧化反應。該工藝是適用于環(huán)境狀況亟待改

　　善而經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的一種新型實用技術。

　　1 .2 　混凝沉淀強化法

　　混凝沉淀強化法目前主要應用于給水處理和部分工業(yè)廢水處理。由于需要投加大量的混凝劑且污水水質常常急劇變化, 限制了其在城市污水處理領域中的應用, 一般僅應用于城市污水的深度處理中。近年來, 隨著許多新型、、廉價的混凝劑的出現(xiàn)和自動化技術的廣泛應用, 混凝法與污水生物處理法相比具有了較強的競爭力。

　　例如, 對北京市城市污水進行試驗, 結果表明,兩種傳統(tǒng)混凝劑(FeCl3 和聚合硫酸鐵)及一種國外引進的混凝劑(Biofloc), 經(jīng)過混凝沉淀強化一級處理后, 污水中COD 的去除率可達50 %～ 80 %, 而處理成本僅為二級處理的1/5 ～ 1/3 , 既能有效地削減污染物總量, 又節(jié)約了治理資金, 在現(xiàn)階段十分符合我國國情。此外, 經(jīng)強化一級處理后的污水再進行二級處理時, 停留時間可以大大縮短, 減少能耗, 提高出水水質。

　　1 .3 　應用及其發(fā)展趨勢

　　就我國目前的污水處理狀況來說, 污水處理率一直較低, 而解決城市污水污染的根本措施是建設以生物處理為主體工藝的二級城市污水處理廠, 但這需要大量的投資和高額運行費用。對我國不少地區(qū), 特別是經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)和中小城市而言, 有必要應用投資低、污染物去除率較高的城市污水強化一級處理工藝。根據(jù)我國目前水處理的發(fā)展狀況, 混凝沉淀強化一級處理工藝在我國應用較多。

　　目前一級處理工藝的發(fā)展主要集中在研究和應用、廉價的絮凝劑以及微生物絮凝劑, 同時研究無機絮凝劑與其他各類絮凝劑協(xié)同作用效果, 以及對一級處理工藝設備的優(yōu)化選型等方面。

　　2 　二級處理工藝及其發(fā)展趨勢

　　二級處理工藝流程的發(fā)展主要是在原有的傳統(tǒng)處理工藝流程上進行某一個方面的強化處理, 使某一處理水的某一或某幾個指標達到一定的標準。

　　2 .1 　序批式工藝

　　2 .1 .1 　傳統(tǒng)的活性污泥 法

　　活性污泥 工藝即間歇活性污泥法, 它由一個或多個曝氣反應池組成, 污水分批進入池中, 經(jīng)活性污泥凈化后, 上清液排出池外即完成一個運行周期。每個工作周期順序完成進水、反應、沉淀、排放4 個工藝過程。

　　活性污泥 工藝的特點是具有一定的調節(jié)均化功能,可緩解進水水質、水量波動對系統(tǒng)帶來的不穩(wěn)定性。工藝處理簡單, 處理構筑物少, 曝氣反應池集曝氣、沉淀、污泥回流于一體, 可省去初沉池、二沉池及污泥回流系統(tǒng), 且污泥量少, 易于脫水, 控制一定的工藝條件可達到較好的除磷效果, 但也存在自動控制和連續(xù)在線分析儀器儀表要求高的缺點。

　　2 .1 .2 　CASS 工藝

　　CASS 工藝是一種連續(xù)進水式活性污泥 曝氣系統(tǒng), 不僅具有活性污泥 工藝簡單可靠、運行方式靈活、自動化程度高的特點, 且除磷脫氮效果明顯。這一功能主要實現(xiàn)于CASS 池通過隔墻將反應池分為功能不同的區(qū)域, 在各分格中溶解氧、污泥濃度和有機負荷不同, 各池中的生物也不相同。整個過程實現(xiàn)了連續(xù)進、出水。同時在傳統(tǒng)的活性污泥 池前或池中設置了選擇器及厭氧區(qū), 提高了除磷脫氮效果

　　圖2　CASS 工藝流程

　　CASS 工藝的特點是對污水預處理要求不高, 只設間隙15mm 的機械格柵和沉砂池。生物處理核心是CASS 反應池, 除磷、脫氮、降解有機物及懸浮物等功能均在該池內完成, 出水可達標排放。

　　2 .1 .3 　M活性污泥 法

　　M活性污泥工藝是20 世紀80 年代初期發(fā)展起來的污水處理工藝, 經(jīng)過不斷改進和發(fā)展, 目前的工藝是第三代工藝, 其工作原理。

　　圖3 　M活性污泥 工藝流程

　　M活性污泥 工藝的特點是系統(tǒng)從連續(xù)運行的單元(如厭氧池)進水, 從而加速了厭氧反應速率, 改善了系統(tǒng)承受水力沖擊負荷和有機物沖擊負荷的能力;同時, 由于M活性污泥 工藝增加了低水頭、低能耗的回流設施, 地改善了系統(tǒng)中各個單元內MLSS 的均勻性?？梢?M活性污泥 系統(tǒng)是由A2/O 系統(tǒng)與活性污泥 系統(tǒng)串聯(lián)組成, 并集合了兩者的全部優(yōu)勢, 因而出水水質穩(wěn)定、, 并有的凈化潛力。

　　2 .1 .4 　UNITANK 系統(tǒng)

　　SEGHERS 公司提出的UNITANK 系統(tǒng)是活性污泥 法的又一種變形和發(fā)展, 它集合了活性污泥 和傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點, 一體化設計, 不僅具有活性污泥 系統(tǒng)的主要特點, 還可以像傳統(tǒng)活性污泥法那樣在恒定水位下連續(xù)運行。

　　UNITANK 系統(tǒng)的特點是構筑物結構緊湊, 一體化?？筛鶕?jù)好氧過程的DO 檢測與缺氧和厭氧過程的ORP 在線檢測, 通過改變供氣量, 切換進出水閥門, 改變好氧、缺氧及厭氧的反應時間等, 高水平地實現(xiàn)系統(tǒng)的時間和空間控制, 地去除污水中的有機物及脫氮除磷, 且水力負荷穩(wěn)定。交替改變進水點, 可以相應改善系統(tǒng)各段的污泥負荷, 進而改善污泥的沉降性能

　　圖4　好氧UNITANK 系統(tǒng)流程

　　脫氮除磷過程更能通過抑制絲狀菌生長來控制污泥膨脹。3 個池可以被*加蓋封閉或建在地下, 廢氣可以收集處理, 既有利于布置、保溫, 又避免系統(tǒng)對周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響

　　圖5　脫氧除磷UNITANK 系統(tǒng)流程

　　目前, 我國石家莊高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)污水處理廠日處理污水10 萬t , 就是采用的該工藝。