環保工程的污水處理問題探討

文_李鈺佳 晉能控股煤業集團有限公司環保部

1 污水處理工藝

1.1 活性污泥法

在活性污泥法中，污染物通過活性污泥的吸附和降解作用得到去除。活性污泥法可去除污水中的溶解性及膠體狀態的可生物降解有機物、能被污泥絮體吸附的懸浮固體物質和大分子物質以及一些無機鹽類。作為活性污泥法的主體，活性污泥通常由有活性的微生物群體、微生物自身氧化的殘留物、吸附在活性污泥絮體表面且未被降解的有機物、無機物4個部分組成。活性污泥法的處理效果通常受到進水水質、污泥濃度、污泥活性、微生物的種類、溫度、pH、溶解氧濃度和曝氣時間等因素的影響。在活性污泥法凈化污水的過程中，污染物（也稱為基質或底物）的去除是多種機理共同作用的結果。其中，氧化溝工藝由其基建投資省、脫氮效果好等優點應用最多， 其工藝流程如圖1。

圖1 氧化溝處理污水工藝流程

1.2 生物膜法

生物膜通過附著在基底表面，與污水接觸后生物膜分為附著水層以及隔水層，兩個區間都生長有大量的微生物以及其他微型動物，附著水層的微生物通過吸附流經過載體表面中含有的有機污染物，并通過孔隙結構向隔水層進行傳輸，附著水層與隔水層的微生物通過降解吸附的有機污染物進行自身的代謝繁殖，維系微生物的生存，同時達到污水的處理要求。由于隔水層無法與污水接觸，通常處于厭氧狀態，所以當生物膜培養時間過長后，厭氧層的厚度過大時，靠近基底的微生物無法得到充足的養分而逐漸死亡，造成生物膜從基底上脫落，當老生物膜脫落后新的微生物又形成新的生物膜，通過生物膜自適應的調整，維持生物膜污水處理工藝的正常運轉。生物膜法用的較多的為曝氣生物濾池法（BAF法），操作流程如圖2。

圖2 水解-曝氣生物濾池工藝流程

1.3 MBR工藝

MBR工藝不但存在微生物高效降解有機物的過程，而且反應器內膜組件能截留廢水中粒徑尺寸較大的有機物，增加微生物與有機物的接觸時間，提高有機物的去除效能。同時，膜組件能對反應器污泥進行有效截留，提高好氧池活性微生物的數量，有利于改善微生物對有機物的去除效果，較高的污泥濃度會促進反應器局部缺氧環境的形成提供反硝化條件，再加上MBR工藝存在缺氧段使其在去除有機物的同時具有一定的脫氮功效。此外，膜組件的存在使MBR工藝生化過程和泥水分離過程能在同一反應器內進行代替了傳統活性污泥工藝的二沉池。最后 MBR工藝具有較高的污泥濃度，在進水底物濃度相同的情況下，污泥負荷更低依據活性污泥反應動力學，當處于基質不足的環境時活性污泥增值速率變慢污泥產量降低。由于具有對污染物的去除效率高、具有較大的靈活性和實用性、解決了剩余污泥處置難的問題等優點，MBR工藝得到了廣泛的應用。

2 實際案例分析

2.1 中小城鎮污水處理實例

以西南邊陲一個人口約為1.5萬人的中小型城鎮為例，依照當地縣氣象局提供的消息，該鎮年均氣溫16.8℃，年均降雨100mm以上。該地河流中游地區河谷漸漸開闊，河道曲折，水流平緩。設計選用BAF法處理污水，處理范圍500t/d，同時，設計的進水水質大致目標為SS=200mg/L，氨氮=30mg/L，CODcr=350mg/L，BOD5=150mg/L，TN=35mg/L，TP=3mg/L，污水通過污水處理廠并參考環保局及我國有關的法律指標然后排入附近河流。基本污染物去除結果見表1。

表1 污水廠各單元進出水水質及去除率

2.2 城市污水處理實例

東北某市中心區污水處理項目一期工程由中國市政工程華北設計院設計，該市城建局承建。工程廠區占地19公頃，受水面積33.7km2，主要收集城市生活污水，設計污水處理量為20萬t/d，實際處理污水處理量約為13t/d，采用A/O處理工藝，其對水中有機物去除存在自身的優勢，且其相比非均相催化臭氧氧化技術而言處理費用更低，但是A/O工藝由于難降解污染物對微生物的抑制作用使其處理效能大打折扣。有研究者對催化臭氧氧化技術與膜生物反應器的組工藝進行過初步探討,采用水解酸化催化臭氧氧化MBR組合工藝處理丁苯橡膠廢水結果表明，催化臭氧氧化提高廢水可生化性使廢水水質得到不斷地改善，數據表明，其效能系統COD和氨氮平均去除率分別為91.8%和88.3%。該市中心污水處理廠提高標準改造前主要采用的是A/O處理工藝。該市企業污水的產生及排放情況見表2。

表2 污水的排放情況

針對該地的污水處理二級出水，構建了催化臭氧氧化與A/O-MBR組合工藝并考察其處理二級出水效能，制備了納米MgO臭氧催化劑并對其物理結構特征和表面化學性質進行了表征，分析了催化臭氧氧化處理廢水效能和機理，探討了組合工藝處理廢水中試效能，明確了組合工藝具有性能高效和運行穩定的技術優勢。將AO工藝改造升級為AAO工藝用于增強原工藝，同時增加了MBR處理工藝以全面提高出水水質。該提高標準的改造方案無論在技術上，或是在環境上均具有可行性。

在原有的AO工藝上進行改造將其升級為AAO工藝，由原處理能力20萬m3/d改造為處理能力12萬m3/d，降低生物池的處理負荷，延長停留時間，增強了該系統的脫氮除磷的能力。在升級改造的同時維持了污水廠的正常運行。

新建的MBR處理工藝，把設計進水的剩余8萬m3/d的水進行膜生物處理，出水效果好。在MBR工藝的膜組件取代了傳統意義上的二沉池，使得液體與污泥更好的分離，并且具有傳統工藝不具有的優點如；處理效果佳，出水水質穩定、污泥沉降性好不易膨脹。

3 結語

早期建設的中小城鎮及城市污水處理廠處理工藝落后，污水處理設施老化等問題突出。根據原工藝的狀況及污水處理廠實際需求改造成AAO工藝、BAF工藝及MBR工藝，增加膜處理工藝對污水處理廠進行改造，適用于對于出水水質要求較高，實際案例已有不少達到國家一級A排放標準的污水處理廠。增加化學除N除P、增加深度處理工藝，主要是作為污水處理廠的生物處理工藝的輔助，用來進一步改善出水水質，提高污水處理廠的處理效率。