近年來，隨著我國經濟的飛速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境日益惡化，生態(tài)環(huán)境保護已成為我整個社會與國家需要面對的重要課題。在生態(tài)文明建設過程中，水污染是最嚴重、最棘手的問題，與人們的生活息息相關。全社會開始普遍關注污水生態(tài)處理技術，生態(tài)環(huán)保的污水處理技術是改變水污染現(xiàn)狀的重要舉措，也將是未來污水處理技術的發(fā)展方向。
污水生態(tài)化處理具有操作簡單、成本低、效果好的特點，可以實現(xiàn)人類生存環(huán)境的良性發(fā)展，以下五種技術將是未來環(huán)保行業(yè)的主流。
1、凈化沼氣池技術
凈化沼氣池是在化糞池的基礎上發(fā)展改進而來，也是最早用于處理分散生活污水的技術。從上世紀90年代開始，四川、浙江、江蘇等地陸續(xù)編制了適合本地區(qū)應用的凈化沼氣池的池形構造標準圖集。凈化沼氣池一般由二級厭氧池和后續(xù)生物濾池組成，二級厭氧池內填充軟性填料，生物濾池有兼性濾池和好氧濾池2種，一般分為多個小隔室，前面隔室填充軟性填料，后面隔室填充礫石、卵石等硬性填料。生活污水經沉砂池去除粗大的污染物后在一級厭氧池內進行發(fā)酵產生有利用價值的沼氣。后經二級厭氧池的厭氧過濾，截留大量污泥，同時有機污染物質在此得到進一步發(fā)酵分解。之后，污水經凈化依次填充有軟性和硬性填料的生物濾池，出水COD，NH4-N，TN，TP指標一般分別能達到GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標準》要求的二級標準。
凈化沼氣池的進水方式可根據處理量采用合流式或分流式，因其水力停留時間較長(2-4d)，一般適用于處理200m3/d以下規(guī)模的生活污水。合流式凈化沼氣池宜處理規(guī)模100m3/d以下的生活污水，且因為投資成本低而被大量應用。較大規(guī)模時宜采用分流式凈化沼氣池處理。
據調查，凈化沼氣池的沼氣產率約為0.02-0.15m3/(m2.d)，且對COD的去除率為80%-90%，較傳統(tǒng)厭氧消化技術提高5%-10%。但其出水中氮磷含量仍較高，一般難以達到GB18918—2002要求的一級B標準。隨著國家和地方污水排放標準對排放要求的不斷提高，其出水達標問題成為難點。為此，凈化沼氣池可與土地滲濾、人工濕地、塘技術等組合聯(lián)用，對氮磷進一步處理后就近排入自然水體，或將其出水用于綠化灌溉。
2、蚯蚓生態(tài)濾池和高效藻類塘
蚯蚓生態(tài)濾池是從法國和智利發(fā)展起來的一項處理城鎮(zhèn)生活垃圾及污水的技術。蚯蚓一般以懸浮物、生物污泥及部分微生物為食物，而在污染物質降解過程中，蚯蚓產生的蚓糞和小塊有機物質，可為微生物生長創(chuàng)造條件。因此，在蚯蚓生態(tài)濾池內蚯蚓和微生物可形成較好的協(xié)同作用，一方面延長了生物的食物鏈，豐富了微生物的種類，從而強化了對有機污染物質、氮磷的去除作用;另一方面，由于蚯蚓的活動，濾池中濾料有較好的滲透性，可明顯提高蚯蚓生態(tài)濾池的水力負荷。此外，蚯蚓生態(tài)濾池生物污泥穩(wěn)定，其毛細吸水時間約在30-50s之間，污泥脫水性能好，較常規(guī)活性污泥法處理技術，可大大地減小污泥處理的費用。
國內同濟大學、南京大學等單位最先對蚯蚓生態(tài)濾池處理生活污水進行了研究，相繼開發(fā)了多級蚯蚓生態(tài)濾池、塔式蚯蚓生態(tài)濾池等技術，并已應用于處理農村生活污水的工程實踐。
由于蚯蚓對環(huán)境濕度要求較高，長期生存在滯水環(huán)境中，可能導致其死亡，從而限制了蚯蚓生態(tài)濾池的水力負荷，其水力負荷一般不高于傳統(tǒng)二級處理工藝。同時，過高的COD負荷(一般不大于200mg/L)，易破壞蚯蚓與微生物間的協(xié)同關系，導致系統(tǒng)處理效果下降。此外，該技術在濾料選擇方面也不夠成熟。高效藻類塘是在傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的基礎上發(fā)展而來的一種人工強化的自然生態(tài)系統(tǒng)。通過陽光、塘內藻類和菌類形成一種良好的協(xié)同作用，進而有效去除污染物質。
較傳統(tǒng)穩(wěn)定塘，高效藻類塘的特點是對氮磷的去除效果好，塘深較淺，一般不超過0.5m，相比HRT在穩(wěn)定塘設計中的重要性，池深是高效藻類塘設計的最重要參數，處理工藝簡單，HRT短，適合處理較大規(guī)模的污水，在分散的農村地區(qū)應用前景較大，也可建造成具有景觀作用的觀賞塘。此技術在國外已有應用，國內尚處于應用研究階段。此外，在出水藻類的含量、藻類資源化等方面均需進一步研究。
3、膜生物反應器工藝
膜生物反應器是集活性污泥法與膜分離技術于一體的污水處理系統(tǒng)。一般根據膜孔徑的大小可分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據膜組件的不同，可分為中空纖維式、平板式、圓管式等，根據膜組件與生物反應器的位置可分為一體式和分置式。
分置式是將膜組件與生物反應器分離放置，這種方式利于對膜組件的更換、反沖洗，在難降解工業(yè)廢水、有毒廢水、高濃度廢水等易發(fā)生膜污染的廢水中應用較多。一體式膜生物反應器由于占地面積小、能耗較低而較多的應用于生活污水和微污染水源水的處理。
膜生物反應器可實現(xiàn)水力停留時間與污泥停留時間的完全分離，從而可以提高反應器中的污泥濃度，增加其容積負荷。一般反應器內污泥齡較長，利于硝化菌的生長，故系統(tǒng)的脫氮效果好，其去除率可達90%以上。由于膜的高效分離作用，系統(tǒng)出水水質穩(wěn)定，且可省去傳統(tǒng)二沉池，減少占地面積。但運行過程中不可避免的膜污染問題，使得膜組件需要定期沖洗或更換，從而增加了系統(tǒng)的運行維護費用。
目前此技術已有較多應用，可用于大中小規(guī)模水量的處理。實踐表明其處理出水COD，SS質量濃度可以分別穩(wěn)定在50，10mg/L以下，其它主要污染物指標可以達到中水回用標準，可用于沖廁、綠化灌溉、消防等，取得較好的經濟效益。由于此系統(tǒng)不設厭氧池，所以對磷的去除效果不好，可進一步通過化學方法除磷，也可與脫氮除磷工藝聯(lián)用。
4、人工濕地技術
人工濕地是一種人工強化的自然生態(tài)處理系統(tǒng)，它是在卵石、礫石、沸石等填料，蘆葦、菖蒲、美人蕉等植物及微生物的共同作用下去除污染物質。其類型可分為表面流人工濕地、潛流人工濕地和潮汐流人工濕地，潛流人工濕地又有垂直潛流和水平潛流之分。潛流人工濕地受環(huán)境溫度影響較表面流人工濕地小，不易滋生蟲蛀，衛(wèi)生狀況好，可實現(xiàn)較好的脫氮除磷效果，已廣泛應用于生活污水的處理。
人工濕地對氮的去除主要通過微生物的硝化-反硝化作用實現(xiàn)，而對磷的去除主要通過濕地填料的吸附和沉積礦化作用。一些富含鈣鎂鐵離子的填料，如陶粒，鋼渣等對磷的吸附效果較好。植物根系較長且發(fā)達的植物，如現(xiàn)階段應用較多的蘆葦，由于其根系可形成良好的厭氧-缺氧-好氧環(huán)境，對氮的去除效果較好。
人工濕地對進水懸浮物濃度要求較高，故進水一般經過格柵去除粗大顆粒物后先經過預處理，再進入人工濕地系統(tǒng)，以進一步去除有機污染物、氮磷等物質。預處理設施有化糞池、生物濾池、接觸氧化池等，其中最常用的是化糞池。由于人工濕地對污染物的去除效果好、投資少、管理方便兼具美化環(huán)境作用，現(xiàn)已在南方農村地區(qū)和景區(qū)大量應用。宋小康等采用ABR(厭氧折流板反應器)與復合潛流人工濕地組合工藝處理分散性的農村生活污水。結果表明，此系統(tǒng)具有很好的耐沖擊能力，當人工濕地在水力負荷為24.6cm/d條件下穩(wěn)定運行時，其出水COD，SS，NH4 -N，TN，TP等主要污染物指標可達到GB18918—2002要求的一級A標準。
同時，人工濕地占地面積大，在冬季的處理效率下降，設計水力負荷小(作二級處理時，水力負荷不大于10cm/d，作三級深度處理時一般為小于20-50cm/d)?，F(xiàn)階段不同地區(qū)較難制定統(tǒng)一的設計規(guī)范，在一些對出水氮磷要求較高的地區(qū)，如何保證出水氮磷能穩(wěn)定達標，如何將污水處理與污水資源化相結合，如何將污水處理與景觀建設融為一體都是今后需要解決的問題。此外，在人工濕地運行維護方面，人工濕地防堵問題還沒有成熟經驗，人工濕地的長效運行也還不成熟。在低溫條件下，一些人工強化處理措施的應用也不成熟。
5、一體化處理裝置
一體化處理裝置是指將厭氧池、生物濾池、接觸氧化池、氧化溝、SBR等技術或單一或組合改造成小型一體化的污水處理系統(tǒng)。已應用的有一體化A/O生物膜反應器、一體化生物濾池、一體化sbr池、一體化氧化溝等。
根據具體情況，一體化處理裝置可建造為地埋式，基本達到不占地的目標。適用于高速公路服務站、生活小區(qū)、旅游景觀區(qū)生活污水的處理，也可應用于冬季較為寒冷的北方地區(qū)，以減小溫度對系統(tǒng)運行效果的影響。一體化處理系統(tǒng)的投資和運行成本一般均高于自然生態(tài)處理系統(tǒng)，但出水水質較好，可達到GB18918—2002要求的一級B標準。
來源:振威化工裝備展 作者:吳宇馳
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