淺析小區生活污水處理模式的研究進展

張婷婷

上海張江集成電路產業開發有限公司，上海 201203

我國是淡水資源非常貧瘠的國家，然而我國現今城鎮日排放廢水總量約為1.37億t，有近94%的城市污水未經處理直接排入各種水體，造成我國絕大部分地面水和50%以上的城市地下水受到不同程度的污染。據非官方統計，目前全國70%以上的河流湖泊遭受不同程度污染。據初步調查，全國農村有3億多人飲水不安全，其中約6300多萬人飲用高氟水，200萬人飲用高砷水，3800多萬人飲用苦咸水，1.9億人飲用水有害物質含量超標。因此合理的處理污水成為如今社會的重中之重，小區的污水處理也得到充分重視，治理好小區污水，也是城鎮建設的重要一環。

1 生活污水的定義

想要對小區生活污水處理模式的研究進展進一步了解及研究，首先我們要知道什么是生活污水。所謂的生活污水是指城市機關、學校和居民在日常生活中產生的廢水，包括廁所糞尿、洗衣洗澡水、廚房等家庭排水以及商業、醫院和游樂場所的排水等。人們生活中產生的這些污水是水體的主要污染源之一，尤其是糞便和洗滌污水。據相關數據分析得出，城市生活中每一個每天所要排出的生活污水量為150L～400L，其量與生活水平有密切關系。生活污水中含有大量的有機物，比如纖維素、淀粉、糖類和脂肪蛋白質等；也常常會含有病原菌、病毒和寄生蟲卵；無機鹽類的氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽和鈉、鉀、鈣、鎂等。總的特點是含氮、含硫和含磷高，在厭氧細菌作用下，很容易生惡臭物質，因此人們應該保護水資源。

2 小區生活污水處理模式

2.1 生物膜技術污水處理模式

生物膜法是通過附著在載體或介質表面上的細菌等微生物生長繁殖，形成膜狀活性生物污泥生物膜，利用生物膜降解污水中的有機物的生物處理方法。生物膜中的微生物以污水中的有機污染物為營養物質，在新陳代謝過程中將有機物降解，同時微生物自身也得到增殖。 隨著微生物的不斷繁殖增長，以及廢水中懸浮物和微生物的不斷沉積，使生物膜的厚度不斷增加，其結果是使生物膜的結構發生變化。在生物處理過程中，生物膜總是在不斷地生長、更新和脫落的，造成生物膜不斷脫落的原因有：水力沖刷、由于膜增厚造成重的增大、原生動物的松動、厭氧層和介質的粘結力較弱等。生物膜法適用于中小規模污水生物處理，污水處理系統可以獨立建立，也可以與其他污水處理工藝組合應用。污水進行生物膜法處理前，宜經沉淀處理，當進水水質或水量波動大時，應設置調節池。生物膜是蓬松的絮狀結構，微孔多，表面積大，具有很強的吸附能力。生物膜微生物以吸附和沉積于膜上的有機物為營養物質，將一部分物質轉化為細胞物質，進行繁殖生長，成為生物膜中新的活性物質，另一部分物質轉化為排泄物，在轉化過程中放出能量，供應微生物生長的需要。增殖的生物膜脫落后進入廢水，在二次沉淀池中被截留下來，成為污泥。如果有機物負荷比較高，生物膜對吸附的有機物來不及氧化分解時，能形成不穩定的污泥，這類污泥需要進行再處理。由于生物膜法中的微生物以附著的狀態存在，所以泥齡長，使生物膜中既有世代時間短、比增長速率大的微生物，雙有世代時間長、比增長速率小的微生物，這使生物膜法中參與代謝的微生物種類多于活性污泥法。與活性污泥法相比，生物相特征有：1）能夠參與凈化反應微生物多樣化；2）生物的食物鏈長；3）能夠存活世代時間較長的微生物；4）分段運行與優占種屬。 其工藝特征有抗沖擊負荷能力強 ，污泥沉降性能良好，宜于固液分離、能夠處理低濃度的廢水，運行簡單、節能，易于維護管理，動力費用低，產生的污泥量少，在低水溫條件下，也能保持一定的凈化功能，并且具有較好的硝化與脫氮功能。生物膜法處理城市生活小區等城市污水具有活性淤泥法不可比擬的優勢。

2.2 人工濕地污水處理技術

人工濕地污水處理技術是利用人工水生態系統內多級生物的稀釋降解作用來去除或削減水中污染物的方法。歐美國家廣泛采用人工濕地系統處理村鎮地區及小型社區的污水，取得了顯著的成效。目前，國內也有利用該技術處理小城鎮污水、污染河道水、村鎮污水及面源污水的成功實例。人工濕地系統處理污水具有一系列的顯著優點，適合不同的處理規模，基建費用低廉，處理構筑物由各種天然生態系統或經簡單修建而成，沒有復雜的機械設備，易于運行維護與管理。人工濕地的主要材料如碎石、砂礫、煤渣、土壤等均可就近獲得，處理系統依地勢而建，污水可自流進入，無需額外動力，運行費用只有常規工藝的10%～50%。對于我國廣大農村地區來說，占地面積較大的人工濕地污水處理工藝具有很好的應用前景。

2.3 序批式活性污泥法（SBR）處理模式

1）SBR是序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）的簡稱，它是從Fill Draw（加入及排放）反應器發展而來的，Fill Draw比連續流活性污泥產生的還早，主要用于間歇排放的工廠或農村的污水處理，具有工藝簡單、運行穩定等優點。20年代后，工業化和城市化的迅猛發展，生活污水和工業廢水量増加，采用Fill Draw系統常需要多個反應池交替運行，當時，有關自動控制設備和技術還很落后，進水、曝氣、沉淀、排水等操作都依靠人工完成，規模擴大后，管理十分復雜，因此，連續流反應器（Continues Activated Sludge Reactor,簡稱CAS）很快替代了Fill Draw系統。70年代初，為了解決連續流污水處理工藝（CAS）中存在的一些問題，由美國Robert Irvine教授等人發起，日本、澳大利亞等國都對間歇式活性污泥工藝進行了重新研究和評價，R.Irvine教授等人于1979年發表了第一篇運用間歇活性污泥反應器處理污水的論著。隨著研究的不斷深入，該工藝的機理和優越性被廣泛認識。本世紀80年代各種新型不堵塞曝氣器、新型浮動式出水堰（潷水器、撇水器）和自動監控硬件設備和軟件技術的出現和發展，使SBR充分顯示出優勢，并迅速得到開發和應用。1984年美國環保局通過了SBR技術評價，同時，由于聯邦政府的資助，SBR成為美國中小型污水處理的首選工藝。1985年日本下水道理事會公布了對間歇式活性污泥法的技術評價報告書，充分肯定了其優點，SBR工藝在日本仍保持著小型污水處理廠世界上數量第一的記錄。在澳大利亞，公用事業部引入SBR工藝用于城市污水處理，SBR法已成為城市污水處理的主導工藝，近10年來已建成SBR污水處理廠近600座。我國自1985年建成首座處理肉類加工污水的SBR系統后，又陸續在城市污水及工業廢水處理領域得以應用。反應池是SBR工作原理的核心，它集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一體。進水階段接納需處理的廢水，有調蓄和勻質作用，此階段可曝氣或不曝氣；反應階段是停止進水后的反應過程，根據需要可以在富氧和缺氧條件下進行，也可周期性進行，但一般以富氧為主；沉淀階段進行泥水分離，分離后的上清液排出池外；排水完成后至再次進水之間為閑置階段。閑置階段內可采取措施恢復污泥活性并等待下一周期的開始。在一個運行周期中，各階段的運行時間和控制參數等都可以根據污水水質和出水要求靈活掌握。SBR工藝的5個運行階段，可按實際情況省去某一階段（如閑置期），也可以把反應期與進水期合并，還可在進水期間同時曝氣等，控制十分靈活。SBR法有以下幾個特點：（1）投資省，運行費用低。Ketchum等人的統計結果表明：采用SBR法處理小城鎮污水，要比用普通活性污泥法節省基建投資30%；（2）SBR裝置結構簡單，運轉靈活，操作管理方便；（3）SBR處于好氧/厭氧的交替運行過程中，能夠在去除碳物質的同時實現脫氮除磷；（4）可抑制絲狀菌生長繁殖，不易發生污泥膨脹，污泥指數SVI較低，有利于活性污泥的沉淀和濃縮；（5）SBR處理工藝系統布置緊湊、節省占地；（6）運行穩定性好，能承受較大的水質水量沖擊；（7）各項運行控制參數都能通過計算機加以控制，易于實現系統優化運行。由于SBR的諸多優點，近年來在我國得到較廣泛的應用，實踐表明SBR仍有不足之處。在實際工作中，廢水排放規律與SBR間歇進水的要求存在不匹配問題，特別污水量較大時，需多套SBR池并聯操作，增加了控制系統的復雜性。連續進水間斷排水的改進型間歇式活性污泥法是對SBR技術的發展，保留了SBR的優點，克服了缺點，在工程應用中更加方便。

2）周期循環延時曝氣活性污泥法（Intermittent Cycle Extended Aeration System，簡稱ICEAS）是80年代初在澳大利亞發展起來的。1976年建成世界上第一座ICEAS污水處理廠，隨后在日本、美國、加拿大、澳大利亞等地得到廣泛應用。1986年美國國家環保局正式承認ICEAS工藝屬于革新代用技術（I/A）技術。ICEAS最大的特點是在SBR池內增加了一個生物選擇器，實現了連續進水（沉淀期、排水期仍連續進水），間歇排水，無明顯的反應階段和閑置階段，由于全過程連續進水，沉淀階段泥水分離差，限制了進水量，因此處理費用比傳統SBR低。與其它工藝相比，ICEAS工藝具有如下優點：（1）ICEAS工藝所有的反應階段都在同一反應池中連續不斷進行，減少了初沉池、二沉池、污泥消化池等構筑物。占地面積小，池體容積少，因而土建投資低；（2）ICEAS技術是一種改進的延時曝氣系統，運行時曝氣時間短，氧利用率高。另外不需要回流污泥再循環管路系統，回流泵和回流污泥控制設備，因此能耗較其他工藝低；（3）由于是連續進水，每個反應池所承受的水質水量是均等的，因此耐沖擊負荷性更強?？梢酝ㄟ^調節周期來適應進水量和水質的變化；（4）ICEAS反應池在沉淀階段時起沉淀池作用。由于此階段已停止曝氣，只有進水而無出水，沉淀過程處于半靜止狀態，污泥沉淀時間充分，固液分離效率高。綜上所述，ICEAS工藝流程簡單，具有SBR的優點，實現了連續進水，使其在大型污水處理廠的應用成為現實。該工藝強調延時曝氣，污泥負荷很低（0.04～0.05kgBOD5/kgMLSS.d），因此，使ICEAS工藝投資低（無初沉池、二沉池及污泥回流設備）的優點在實際工程中無法體現，因此影響了這種工藝的推廣應用。

3）周期循環曝氣活性污泥法：CASS工藝是近年來有名的處理生活污水及工業廢水的頂尖工藝。它是在序批式活性污泥法（SBR）的基礎上，反應池沿長度方向設計為兩部分，前部為生物選擇區，也稱預反應區，后部為主反應區，在主反應區后部安裝了可升降的自動撇水裝置，曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內進行，省去了常規活性污泥法的二沉池和污泥回流系統。CASS工藝集反應、沉淀、排水、功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程，而微生物正處于好氧、缺氧、厭氧周期性交替變化的過程中，因而達到污染物去除的作用，同時還具有較好的脫氮、除磷功能。再者CASS工藝的設備安裝簡便，施工周期短，具有較好的耐水、防腐能力，設備使用壽命長；對原水的水質水量的變化有較強的適應能力，處理效果穩定，出水水質好，可回用于污水處理廠內的如綠化、澆地、洗車等有關雜用用途；處理工藝在國內外處于先進水平，設備自動化程度高，可用微機進行操作和控制；整個工藝運轉操作較為簡單，維修方便，處理廠內不產生污染環境的臭氣和蚊蠅投資較省，處理成本低，工藝有推廣應用價值。CASS工藝已成功應用于生活污水、食品廢水、制藥廢水的治理，取得了良好的處理效果，為CASS法在我國的推廣應用奠定了良好的基礎。

4）CASS與SBR撇水機的選擇：撇水機是CASS工藝的重要組成部分，其性能的好壞穩定可靠與否直接影響到CASS工藝的正常運行。目前國內外對撇水機的開發和研究仍在進行。根據現在所使用的原理，撇水機有3種類型，即浮球式、旋轉式和虹吸式。撇水機研制的關鍵是解決潷水過程中，堰口、導水軟管和升降控制裝置與水流之間形成的動態平衡，使之可隨排水量的不同調整浮動水堰浸沒的深度，并隨水位均勻地升降，將排水對底層污泥的干擾降低到最低限度，保證出水水質穩定。

3 結論

以上幾種污水處理模式可以作為你們小區的一種處理模式，選擇好適合自己小區的，處理好小區污水，這是如今人們生活的迫切要求，也是人們身體健康的一種保障。

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