污水處理工藝對比
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在我國經濟發展與生產力飛速發展的過程中，工業用水與生活用水日緊張，并且污水的排放與治理已經成為一個重大的問題。我們當前對于大部分的生活污水采用直排的方式，不僅污染了環境，還造成了資源的浪費。在當今可持續發展理念日益深入人心的情況下，如何一方面對避免污水對環境的污染，另一方面對污水的重新利用，成為污水處理工藝的發展的根本目的。
隨著經濟的發展，城市化進程的不斷加速，人口和經濟增長、粗放型發展模式、無組織大面積排施污染物、污水處理率偏低，以及犧牲環境和資源去追求眼前利益等，均是造成水污染日趨嚴重的原因。大量未經充分處理的污水被用于灌溉，已經使農田受到重金屬和合成有機物的污染。據農業部在占國土面積85%的流域內，通過372個代表性區域取樣調查，發現全國糧食總量的1/10不符合衛生標準。污水灌溉還造成糧食產量低，污染加大，營養成分下降。長期的污染水灌溉使病原體、致突變、致癌物質通過糧食、蔬菜、水果等食物遷移到人體內，嚴重危害了人體健康。水污染還對養殖業造成極大的危害，水源污染使原有的水處理工藝受到前所未有的挑戰。
根據我國經濟發展和環境保護需求，結合我國環境保護最新研究成果和國際環境保護技術水平和發展趨勢，提出一套合理、經濟、運轉效率高的工藝流程對污水進行處理，以達到標準排放。對于保護環境，減輕環境污染，遏制生態惡化趨勢，有著重要的意義。
1 關于活性污泥法
當前流行的污水處理工藝有：SBR法、氧化溝法、普通曝氣法、CASS 法、A2/O工藝等，這幾種工藝都是從活性污泥法派生出來的，且各有其特點。
1.1 CASS法
CASS（Cyclic Activated Sludge System）工藝是間歇式活性污泥法的一種變革，是由SBR（序批式活性污泥法）工藝發展而來，集合了ICEAS和CAST工藝的優點。CASS工藝的核心是CASS池，在SBR的基礎上，反應池沿長方向設計為兩部分。前部為生物選擇區也稱預反應區，后部為主反應區。主反應區后部安裝有升降自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、沉淀、排水等過程都在同一池子周期循環進行。省去了常規活性污泥二沉池和污泥回流系統，同時可連續進水，間斷排水。某環保中心于2008年在實驗室進行了CASS整套系統的模擬試驗，分別探討了CASS工藝在處理常溫生活污水、低溫生活污水、工業廢水的機理和特點以及水處理過程中脫氮除磷的效果，其中COD去除率為90%、BOD去除率為95%，脫氮除磷率比一般活性污泥法有很大提高，并在實踐中取得了良好的經濟效益。CASS處理設施投入運行，處理水量從80m3/d到14，400m3/d不等。實踐表明，CASS工藝與ICEAS工藝相比負荷可提高1～2倍，工程投資可節省30%。因此CASS工藝是一種高效的污水處理工藝。
1.2 SBR法
SBR法早在20世紀初已開發，由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個或三個池子構成一組，輪流運轉，一池一池地間歇運行，故稱序批式活性污泥法?，F在又開發出一些連續進水連續出水的改良性SBR工藝，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由于只有一個反應池，不需二沉池、回流污泥及設備，一般情況下不設調節池，多數情況下可省去初沉池，故節省占地和投資，耐沖擊負荷且運行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態，實現除磷脫氮的目的。但因每個池子都需要設曝氣和輸配水系統，采用潷水器及控制系統，間歇排水水頭損失大，池容的利用率不理想，因此，一般來說并不太適用于大規模的城市污水處理廠 。
1.3 氧化溝法
本工藝50年代初期發展形成，因其構造簡單，易于管理，很快得到推廣，且不斷創新，有發展前景和競爭力，當前可謂熱門工藝。氧化溝在應用中發展為多種形式，比較有代表性的有：
帕式（Passveer）簡稱單溝式，表面曝氣采用轉刷曝氣，水深一般在2.5～3.5m，轉刷動力效率1.6～1.8kgO2/（kW·h）。
奧式（Orbal）簡稱同心圓式，應用上多為橢圓形的三環道組成，三個環道用不同的DO（如外環為0，中環為1，內環為2），有利于脫氮除磷。采用轉碟曝氣，水深一般在4.0～4.5m，動力效率與轉刷接近，現已在山東濰坊、北京黃村和合肥王小郢的城市污水處理廠應用。若能將氧化溝進水設計成多種方式，能有效地抵抗暴雨流量的沖擊，對一些合流制排水系統的城市污水處理尤為適用。
卡式（Carrousel）簡稱循環折流式，采用倒傘形葉輪曝氣，從工藝運行來看，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉積，其原因是供氧與流速有矛盾。
1.4 普通曝氣法
本工藝出現最早，至今仍有較強的生命力。普曝法處理效果好，經驗多，可適應大的污水量，對于大廠可集中建污泥消化池，所產生沼氣可作能源利用。傳統普曝法的不足之處是只能作為常規二級處理，不具備脫氮除磷功能。
近幾年在工程實踐中，通過降低普通曝氣池容積負荷，可以達到脫氮的目的；在普曝池前設置厭氧區，可以除磷，亦可用化學法除磷。采用普通曝氣法去除BOD5，在池型上有多種形式（如下文所述的氧化溝），工程上稱為普通曝氣法的變法，亦可統稱為普通曝氣法。
2 活性污泥工藝的發展趨勢
通過幾十年的研究與實踐，活性污泥工藝已經成為一種比較完善的工藝。在池形、運行方式、曝氣方式、載體等方面已經很難有較大的發展。用常規手段也已經很難在生物學方面有所突破。有學者認為該工藝未來兩個大的方向是膜分離技術和分子生物學技術的應用。
2.1 膜分離技術的應用
用膜分離代替沉淀進行泥水分離，可帶來活性污泥工藝的以下變化：
（1）不再存在污泥膨脹問題。在調控活性污泥系統時，不必再考慮污泥的沉降性能問題，從而使工藝控制大大簡化；（2）曝氣池的污泥濃度將大大提高（MLSS可以大于20000mg/L）從而使系統可在超大泥齡、超低負荷狀態下運行，充分滿足去除各種污染物質的需要。
2.2 分子生物技術的應用
目前分子生物技術已開始應用于污水處理領域。為搞清聚磷菌除磷的生化機理，已開始用分子診斷技術獲取聚磷菌的遺傳信息。現在從活性污泥中已發現的30多種絲狀菌中，只有4種準確命名及生物分類學定位，因為這些絲狀菌大部分無法進行分離純培養。目前正用分子診斷技術進行這些絲狀菌的生物學定位，以進一步準確了解其特性。
分子診斷技術的大量應用，活性污泥微生物基因庫的建立，在此基礎上用基因技術培育具有高效活性的污泥菌種，進一步提高處理效果，是未來發展的方向。
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