关键词:城市污水曝气技术工程设计
水是我们人类所共有的、有限的资源。大气中的水分变成雨水降到地表,其中一部分蒸发或者渗入地下,而大部分泄入江河,流到大海,再通过江、海、河、湖返回大气中,形成完整的大自然水循环体系。在这一循环过程中,人类所利用的水被污染,而被污染的水只有经过处理得到净化,才能重新回到大自然的水循环体系中。因此,污水处理的作用是极为重要的,是保护人类水环境,提供舒适的生活空间及作为资源有效利用所必须的和必不可少的重要环节。
1城市污水处理工程设计中的关键问题
1.1污水管网设计
城市污水管网担负着城市污水的收集和输送,是连接污水产生源和污水处理厂的重要的、不可缺少的环节。一般说,凡在新建市、区或扩建新区建设污水处理工程时,宜采用分流制;在已建成合流制排水系统的旧城区、小城镇等,宜将原合流制直泄式排水系统改造成截流式合流系统;在雨量稀少地区,如我国西北的部分地区或者边远小城镇,由于污水处理规模小,街道狭窄,两侧建筑密集,施工复杂,无条件修建分流制排水系统,也可考虑采用合流制排水系统。值得注意的是,当截流倍数较大时,旱季和雨季污水量相差较大,污水处理厂的进水水量及水质都随之发生相应波动,造成冲击负荷,因此在污水处理厂工艺流程设计和设计参数选择时应对该水量、水质变化进行必要的分析和校核,保证处理厂出水稳定达标。
1.2垃圾渗滤液对污水处理厂的影响
国内一些城市,特别是中小城镇,当垃圾处理规模不大,且距城市污水处理厂较近时,往往将垃圾渗滤液经预处理或不经处理直接排入城市污水处理厂。这种情况下,设计城市污水处理厂时,需十分注意由于垃圾渗滤液高浓度废水的进入而给处理厂进水带来的水质变化。处理厂规模越小,其影响越大,渗滤液处理量与污水处理厂处理规模的比值越大,对设计参数选择、设备选型及工程费、运行费等影响越大。
1.3除臭技术
随着我国对环境质量要求的提高和污水处理技术的发展,在设计污水处理厂的同时,考虑除臭设施已提到议事日程。除臭方法常用有活性炭吸附法、化学药剂吸收法、土壤法及生物法。由于活性炭吸附法去除高浓度臭气效率低且价格高;化学药剂吸收法臭气去除效率低且操作管理复杂;土壤法则适合低浓度臭气去除及占地面积大等不足,目前国内外广泛采用生物除臭法,即利用微生物除臭。该法具有适合于各种臭气浓度的脱除,且具有效率高,不产生二次污染及运行费用低等优点。因此,在我国建议采用生物除臭更为经济合理。
2影响城市污水处理系统的关键技术
城市污水属于可生化处理的中性污水,工艺技术要求并不太复杂,而城市污水处理工艺技术方案的关键因素是曝气技术的选用。
2.1曝气技术的重要地位
城市污水主要污染物成份基本都是容易被微生物分解的物质。在城市污水处理工艺技术方案中,采用曝气充氧培养微生物对有机污染物质进行分解,这一基本原理都是相同的。一般都是采取初沉、曝气、二沉、回流或排出的工艺流程;近年来还出现了曝气、二沉、回流或排出的三合一体间歇式曝气工艺。
曝气充氧是城市污水处理工艺运行中最重要的技术保障手段,也是工艺运行的动态控制核心;在城市污水处理运行费用中,动力消耗所占比例约为80%,而曝气充氧能耗又要占装置总动力消耗的约80%;由此可见,所选用的曝气形式及技术在城市污水处理工艺技术方案中的重要地位。
2.2曝气技术的基本分类
①传统的分类曝气技术传统的分类方法是按照设备性质区分的,分为三种基本形式。
表面曝气—采用机械运动的方法,使水体表面不断更新与空气接触;表面曝气分为叶轮表面曝气与转刷(盘)表面曝气两种。
射流自吸—利用水体的射流作用吸入空气。
鼓风曝气—风机鼓风经曝气器扩散向水体中输入空气(或纯氧)。
②按照流体运动性质的新分类曝气技术的实质就是使气相中的氧向液相中转移,传统的分类方法难以反映曝气技术的实质问题。使气相中的氧转移为液相中的溶解氧,是通过流体运动形成气液接触界面而完成的。
2.3鼓风曝气是曝气技术的发展趋势
在城市污水处理工艺技术中,有越来越多的工程技术人员认识到了鼓风曝气技术具有动能消耗合理和充氧效率高的优点,因此鼓风曝气技术在城市污水处理工艺技术中越来越得到普遍的应用。
2.4终端设备是鼓风曝气技术的关键
鼓风曝气技术的终端是关键设备气流扩散装置——曝气器。鼓风机经管道鼓入曝气池的气相流体,最终是由曝气器对气流的扩散而产生起氧传递作用的气液接触界面;曝气充氧效率、曝气运行可靠程度的长久性、氧传递均衡性与氧供给长期稳定性等等曝气技术性能如何,完全是要取决于曝气终端设备(曝气器)的功能作用。
2.5旋混曝气器
本世纪九十年代初,我们就开始着手研究曝气器的气流扩散问题,经过大量的实验研究与运行实践经验的总结,确立了采用阻力小且无堵塞的大孔排气结构,经旋流、旋混与倒齿等多种结构扩散作用产生细泡的曝气技术,生产制造了“旋混曝气器”。从近年在湖南与广东两地的应用情况来看,旋混曝气器突出表现了效率高、可靠性好、对长期稳定运行有保障的优点,深得用户的好评。
3结语
自然系统和人工系统相结合的系统叫复合系统。市场经济条件下的城市污水处理系统,就是一个开放的复合系统。所谓开放的复合系统,是指这个复合系统,还与外界环境中的种种系统进行着交换。城市污水处理系统的整体目标是:导、治结合,实现污水处理“四化”。“四化”——一是减量化,即污水、能耗、物耗的减小;二是无害化,即污水处理的过程与结果对人及受纳水体无害;三是资源化,即污水处理后的循环回用;四是产业化,即污水处理按市场机制形成产业。
参考文献:
[1]徐志嫱,魏红,黄廷林.污水采用集中或分散处理再生回用的经济比较[J].中国给水排水,2007.
关键词：污水处理，工艺流程，控制，浮动填料
中图分类号：U664.9+2文献标识码：A文章编号：
Abstract:Theauthor,throughthedetailedworkpracticebelow,introducesthewastewatertreatmentengineering,floatingpackingbiochemicalmethodofprocessprincipleandtechnicalfeatureswiththedataandpractice.Itdiscussesitstechnologycontrolmethod.
KeyWords:sewagetreatment,process,control,floatthepacking
1基本概况
江苏省某污水处理厂始建于2001年，投产于2004年11月1日，占地7.2hm2，设计处理污水能力为20万t/d，投资2.74亿元。本水厂现阶段下共有两条线路运行，1＃为芬兰FLOOBED污水处理技术，作业时污水处理量为10万t/d；2＃为国内生产设计，处理量也为10万t/d。
2水质标准及工艺流程
2.1水质标准
下表是该厂设计出的进出水标准，以及2007年进出水水质，见表1。
表1污水处理厂进出水水质
2.2工艺流程
该污水处理厂的处理工艺分为以下3部分：预处理工艺部分、二级处理工艺部分和污泥处理工艺部分。
3工艺原理及工艺参数
3.1工艺原理
污水处理过程中，FLOOBED污水处理法其技术核心是在普通推流式鼓风曝气池中，加入塑料填料作为生物载体，微生物生长于载体表面形成生物膜，在好氧的状态下，污水中的有机物得到降解，从而实现污水处理过程。这种载体比重略小于1t/m3，比表面积高达380m2/m3，在充氧过程中由于空气搅拌，载体呈悬浮状态，因此这种技术又称为浮动填料生化技术。
3.2工艺参数
通过对现场大量的运行数据的积累以及对工
艺控制方法的不断尝试，该工艺部分工艺参数见表2。
表21#线生化系统参数控制表
4工艺控制
在实际运行过程当中要注意以下几个方面的控制。
4.1曝气量的控制
确定曝气量的主要依据是保证进入二沉池的泥水混合物的溶解氧在3.0~5.0mg/L，因为溶解氧过低会引起污泥膨胀和污泥腐败的现象。但是曝气量也不易过高，因为曝气过高会影响污泥的絮凝效果，在沉淀池产生污泥解体现象，要保持生化系统的溶解氧在2.0~5.0mg/L，曝气池中高的氧气含量会消耗一定能量，无氧期间会削弱处理效果，然后要满足混合液混合搅拌的需要。
4.2剩余污泥的控制
为了保证曝气池内MLSS值相对稳定，必须将增加的污泥量及时排出，排放的剩余污泥量应大致等于污泥的增长量，排放量过大或过小都会导致曝气池内MLSS值的变化。一般每天的剩余污泥的排放量并不固定，可以根据进水量和出水水质的改变适当的调整剩余污泥的排放，该工艺产生的干污泥与进水量之间的关系为1.0~1.2t干泥/万t水。
4.3回流污泥的控制
该工艺回流污泥浓度一般介于8~12g/L，回流污泥沉降比在90％以上。在进水水质水量比较稳定的情况下，实际上是根据每日测定的SV值为依据，通过调整剩余污泥的排放量来达到维持污泥回流量固定的目的。
5浮动填料生化法与活性污泥法的比较
水厂2＃生产线是模仿1#生产线设计建设的，两者构筑物结构完全相同，唯一的区别2＃线并没有投加生物载体，属于活性污泥法工艺。通过一段研究发现，两条生产线在某些方面存在一定的差异。
5.1浮动填料生化法处理效果好于活性污泥法例举表3为2007.4.1~2007.4.11日期间两条生产线部分生化参数和出水水质的比较。
表31#和2#线生化参数和出水水质比较
从以上化验数据可以看出，出水水质方面除了NH3-N大致相同，其他出水指标1＃线均要好与2＃线。与此同时，1＃生产线对水质、水量变化具有较强的适应性，耐冲击负荷，并能处理低浓度的污水，生化池受水质、水量变化而引起的有机负荷和水力负荷波动的影响较小，这点是活性污泥法无法比拟的。
5.2污泥沉降性能好，剩余污泥产量少由生物膜上脱落下来的污泥，因含有微生物成分较多和比重较大，且污泥颗粒个体较大，因而具有良好的沉淀性能，易于固液分离。在生物膜中，因较多栖息着高层次营养水平的生物，食物链较长，因而剩余污泥量明显减少，减轻了污泥处置的费用。
5.3浮动填料生化法能减少污泥膨胀问题2＃生产线会经常出现污泥膨胀，而1＃线由于微生物附着生长，即使丝状细菌大量繁殖，也不会导致污泥膨胀,相反还可以利用丝状菌较强的分解氧化能力，提高处理效果。
与传统活性污泥法相比浮动填料法具有操作方便、剩余污泥少、抗冲击负荷等特点。但也存在着不足，例如水厂1#生产线有效池容为21000m3，共投加塑料载体近7200m3，投加了较多的生物载体，在基建投资建设方面超过活性污泥法。但综合比较起来，浮动填料生化法还是有着活性污泥工艺不可代替的优势。
6工艺特点
6.1占地面积小结构紧凑土建投资低浮动填料工艺的生物塑料载体在生化池中投加比率接近35%，再加上较高的比表面积，具有较高的污水处理能力，因此在设计时取消了初沉池。二沉池和生化池均设计为方池并和为一体，减少了大量污水运输管路的铺设，即节省了空间又减少了土建的投资。
6.2工艺控制和维护简单，易于管理浮动填料是一种膜处理工艺，载体在水中形成浮动床，曝气系统引起浮动床的搅动。在固定膜处理系统中，由于剩余污泥引起的堵塞通常是个问题。浮动填料工艺通过产生湍流搅动从而避免了这个问题，生化池被完全混合，通常不存在死角或未使用空间。此外，浮动填料工艺不需要反冲洗，并且流速变动范围较大，而便于操作和控制。
6.3抗冲击能力强，出水稳定浮动填料生化法具有适于微生物生长栖息、繁衍的安静稳定环境，生物膜上的微生物更容易适应不断变化的冲击负荷，宜于生长增殖。在2007年，该水厂承担了沈阳市老虎冲垃圾厂渗滤液的处理任务，全年共处理废液11382.5t，平均90t/d，原液的COD高达26000mg/L，BOD5达到8000mg/L，NH3-N为2500mg/L左右。
7结论
综上所述，通过实践和分析比较证明出浮动填料生化法具有占地面积小，抗冲击能力强，运行稳定，便于控制和管理等优点。在作业过程中更具有处理效果好、剩余污泥少、不易发生污泥膨胀等特点，有着活性污泥处理工艺不可代替的优势。
参考文献
[1]张建丰.活性污泥法工艺控制[M].北京：中国电力出版社，2010.
（沈阳化工大学环境与安全工程学院，辽宁沈阳110142）
0前言
膜生物反应器(MembraneBioreactor,简称MBR)技术是一种新型的膜分离技术与生物处理技术相结合的污水处理技术。由于膜的高效截留作用，微生物被完全截留在反应器中，实现水力停留时间与污泥停留时间的彻底分离，使其具有占地省、去除效率高、出水水质稳定、污泥产量低等优点，在污水处理工艺中应用前景非常广阔。膜分离技术凭借其超于常规处理方法的诸多优点正在很多领域占据着越来越重要的位置。膜组件作为膜生物反应器技术的关键环节，其组成材料、结构及性能直接影响着MBR的性能。MBR在应用中的一个突出问题是膜表面截留沉积的污染物造成膜通量的衰减及膜使用寿命的降低，这将显著地降低MBR运行效率，增加运行成本，是制约MBR进一步发展的瓶颈。
1膜技术
膜分离技术在水处理中的主要方向为饮用水的制取、工业用水中物质的回收水资源再利用、工业废水的治理等。同时，对膜及相关过程的规模化、膜污染的监测与控制、操作条件的优化也是研究的主要方向。膜技术在环保领域的应用将成为国内外重点发展的前沿课题。因此对膜材料提出了更高的要求，尤其是要制造出适应于环保行业高强度、长寿命、抗污染、高通量的膜材料。
膜材料是膜分离技术的核心。它首先要具备良好的成膜性，基本无缺陷并能大规模生产；其次要具备耐热、耐酸碱、耐微生物侵蚀、抗溶剂和耐氧化等性能。为了得到水通量大和抗污染能力强的膜，水处理用膜最好是亲水的。若用于有机溶剂分离，膜材料还需耐溶剂。开展以膜材料为核心的创新研究具有重要的现实意义。对聚合物材料改性以获得具有特殊分离性能的膜材料己经成目前膜材料研究领域的一个重要课题。
目前有研究人员制备了复合超滤膜，该膜是以聚醚砜为底膜，用PVA/哌嗪共混与对苯二甲酰氯反应通过界面聚合法制备而得的，对比试验表明，亲水的PVA-聚酷胺复合膜比支撑膜和聚酷胺复合膜抗污染性能更好。于海容等制备了PVA/(C_CNT)复合超滤膜，它采用的基膜材料是聚乙稀醇(PVA)，以接基化碳纳米管(C_CNT)作为添加剂，当(C_CNT)用量为2份时，水通量达到最大值，并且超滤膜的拉伸强度比未加(C—CNT)时提高了57.4%。我国是聚乙稀醇高分子材料的生产大国，PVA的种类与规格非常齐全、且价格便宜。因此，开发PVA材料膜可深入扩大PVA高分子材料的品种和广泛使用。通过查找文献发现，目前国内采用热致相分离法制备亲水性微孔聚乙稀醇复合膜的研究很少，因此，研究与开发耐污染性强、亲水性好的PVA微滤膜，将其应用于处理污水，具有非常重要的使用价值与推广效应。
2膜污染
根据国际纯粹和应用化学协会(InternationalunionofPureandAppliedchemistry,IUPAC)定义，膜污染是指由于悬浮物或可溶物质沉积在膜的表面孔隙内壁，从而造成膜通量降低的过程。膜的污染机理很复杂，关系到膜表面的化学性质和水中溶质一溶质、溶质一膜之间的相互作用，污染机理至今还没有完全弄清楚,各方说法不一。
膜污染的形成分为两个阶段，在一阶段，运行初期，污泥小颗粒、胶体及其他细小污染物质在膜表面产生吸附沉积，进而导致堵塞膜孔，慢慢的有松散的滤饼层形成，当吸附性污染产生的阻力达到一定值之后，滤饼层进入压密阶段，使得跨膜压力突然迅速增加，并且EPS和SMP等污染物质的污染仍然在滤饼层和膜孔内层存在着，使得过膜压力的不断上升，膜通量自然下降。膜孔堵塞是造成膜污染的另一个重要原因，悬浮物或水溶性大分子在膜孔受到了空间位阻，蛋白质等水溶性大分子在膜孔中形成的表面吸附，以及难溶性物质在膜孔中的出都可能产生膜孔堵塞。
膜污染可以通过以下几种方法解决：
1）选择合理的膜组件应采用孔径分布窄、亲水性好、耐污染、易于清洗的膜材料，一般情况下可选择孔径较大的微滤膜(0.1~0.4μm)，膜对污水中固体微粒、胶体吸附能力的大小与膜材料的分子结构有关，L.W.Kim等发现，聚丙烯膜的抗污染性优于聚砜膜，抗污染性比较好的膜材料有聚丙烯(PP)膜、聚乙烯(PE)膜等，膜的亲水性对于抗污染十分重要，除选择亲水性好的膜外，在膜组件投入运行前还应进行亲水处理，开发低成本、高性能的耐污染膜是解决膜污染问题最根本、最经济的途径，是膜技术发展的方向，国外开展这方面的研究比较早"膜材料的改性，国外的研究倾向于以下三个方面：新型高通量无机膜(如金属膜)的开发；提高膜的亲水性或使膜荷电以改善膜的通量及抗污染性能；制造有机一无机混合膜，使之兼具有有机膜与无机膜的长处。
2）优化MBR反应器的运行条件
（1）加强预处理
高效的预处理措施可通过去除污水中的颗粒物、有机或无机的胶体降低反应器的负荷，有利于改善膜分离的水利条件和减轻膜面污染，如采用细格栅进行预处理可有效去除污水中的悬浮物。
（2）改善水力特性
过滤分为两种，即死端过滤和错流过滤，采用错流过滤的MBR简称CMBR。对于错流过滤，滤液沿着膜表面流动，对膜表面有一定的剪切作用，降低了膜表面的层流层的厚度，防止了污泥在膜表面的沉积，提高了滤速和透水率，减缓了膜污染。而对于死端过滤，泥水混合液直接向膜表面运动，很容易在膜表面沉积，造成严重的膜污染。
一体式MBR因采用死端过滤，通常的做法是在膜组件下方设置曝气装置，提高膜面上升流速并使膜表面产生剪切应力，以利于膜表面除污。对于厌氧方式运行的MBR，可以采用电机带动膜组件旋转的方法，同样可以提高表面流速。
（3）采用间歇出水方式
间歇出水，也就是降低膜污染中常说的松弛法。对于一体式MBR，在抽吸数min后，再停止出水空曝气。当一体式MBR采用连续过滤方式出水时，滤饼层和凝胶层不断加厚，增加了膜面污染；而采用间歇式出水方式时，在停止抽吸的时间段内，在上升气液两相流的作用下，冲刷膜表面，有利于降低浓差极化的形成，同时沉积在膜表面的污染物也会在上升气液两相流的带动下脱离膜表面回到主体泥水混合液中，这也有利于降低膜污染。
（4）优化其他运行参数
在MBR中，操作参数很多，包括生物反应器容积、污水处理量、进料浓度、进料流速、曝气强度、操作压力(或抽吸压力)、循环速度、产水水质和水量、污泥质量负荷、体积负荷、降解效率、膜清洗方法及周期等。如何在众多的操作参数中选择最佳组合参数，既提高膜通量，又能降低膜污染，延长膜寿命，同时还不提高运行成本，这还有待于进一步大量的实验研究。
3小结
为了解决MBR中的的膜污染问题，寻找制备价格便宜、抗污染能力好、膜通量大的微滤膜，本文针对工业废水的处理，制备出适用于处理印染废水的聚醚矾/聚丙烯睛共混膜，提高了聚醚矾膜的抗污染性能，为聚醚讽/聚丙烯睛共混膜在工业废水中的应用提供参考，为MBR中膜污染的防治提供帮助。
参考文献
［1］耿玉秀.水处理技术[J].2010,36(1):6-91．
［2］刘茉娥.膜分离技术[M].北京:化学工业出版社,2001．
论文摘要:本文分析和论述了影响城市污水处理系统的几个主要因素,着重对曝气技术在城市污水处理工艺的主导地位和技术应用进行阐述。
水是我们人类所共有的、有限的资源。大气中的水分变成雨水降到地表,其中一部分蒸发或者渗入地下,而大部分泄入江河,流到大海,再通过江、海、河、湖返回大气中,形成完整的大自然水循环体系。在这一循环过程中,人类所利用的水被污染,而被污染的水只有经过处理得到净化,才能重新回到大自然的水循环体系中。因此,污水处理的作用是极为重要的,是保护人类水环境,提供舒适的生活空间及作为资源有效利用所必须的和必不可少的重要环节。
1城市污水处理工程设计中的关键问题
1.1污水管网设计
城市污水管网担负着城市污水的收集和输送,是连接污水产生源和污水处理厂的重要的、不可缺少的环节。一般说,凡在新建市、区或扩建新区建设污水处理工程时,宜采用分流制;在已建成合流制排水系统的旧城区、小城镇等,宜将原合流制直泄式排水系统改造成截流式合流系统;在雨量稀少地区,如我国西北的部分地区或者边远小城镇,由于污水处理规模小,街道狭窄,两侧建筑密集,施工复杂,无条件修建分流制排水系统,也可考虑采用合流制排水系统。值得注意的是,当截流倍数较大时,旱季和雨季污水量相差较大,污水处理厂的进水水量及水质都随之发生相应波动,造成冲击负荷,因此在污水处理厂工艺流程设计和设计参数选择时应对该水量、水质变化进行必要的分析和校核,保证处理厂出水稳定达标。
1.2垃圾渗滤液对污水处理厂的影响
国内一些城市,特别是中小城镇,当垃圾处理规模不大,且距城市污水处理厂较近时,往往将垃圾渗滤液经预处理或不经处理直接排入城市污水处理厂。这种情况下,设计城市污水处理厂时,需十分注意由于垃圾渗滤液高浓度废水的进入而给处理厂进水带来的水质变化。处理厂规模越小,其影响越大,渗滤液处理量与污水处理厂处理规模的比值越大,对设计参数选择、设备选型及工程费、运行费等影响越大。
1.3除臭技术
随着我国对环境质量要求的提高和污水处理技术的发展,在设计污水处理厂的同时,考虑除臭设施已提到议事日程。除臭方法常用有活性炭吸附法、化学药剂吸收法、土壤法及生物法。由于活性炭吸附法去除高浓度臭气效率低且价格高;化学药剂吸收法臭气去除效率低且操作管理复杂;土壤法则适合低浓度臭气去除及占地面积大等不足,目前国内外广泛采用生物除臭法,即利用微生物除臭。该法具有适合于各种臭气浓度的脱除,且具有效率高,不产生二次污染及运行费用低等优点。因此,在我国建议采用生物除臭更为经济合理。
2影响城市污水处理系统的关键技术
城市污水属于可生化处理的中性污水,工艺技术要求并不太复杂,而城市污水处理工艺技术方案的关键因素是曝气技术的选用。
2.1曝气技术的重要地位
城市污水主要污染物成份基本都是容易被微生物分解的物质。在城市污水处理工艺技术方案中,采用曝气充氧培养微生物对有机污染物质进行分解,这一基本原理都是相同的。一般都是采取初沉、曝气、二沉、回流或排出的工艺流程;近年来还出现了曝气、二沉、回流或排出的三合一体间歇式曝气工艺。
曝气充氧是城市污水处理工艺运行中最重要的技术保障手段,也是工艺运行的动态控制核心;在城市污水处理运行费用中,动力消耗所占比例约为80%,而曝气充氧能耗又要占装置总动力消耗的约80%;由此可见,所选用的曝气形式及技术在城市污水处理工艺技术方案中的重要地位。
2.2曝气技术的基本分类
①传统的分类曝气技术传统的分类方法是按照设备性质区分的,分为三种基本形式。
表面曝气—采用机械运动的方法,使水体表面不断更新与空气接触;表面曝气分为叶轮表面曝气与转刷(盘)表面曝气两种。
射流自吸—利用水体的射流作用吸入空气。
鼓风曝气—风机鼓风经曝气器扩散向水体中输入空气(或纯氧)。
②按照流体运动性质的新分类曝气技术的实质就是使气相中的氧向液相中转移,传统的分类方法难以反映曝气技术的实质问题。使气相中的氧转移为液相中的溶解氧,是通过流体运动形成气液接触界面而完成的。
2.3鼓风曝气是曝气技术的发展趋势
在城市污水处理工艺技术中,有越来越多的工程技术人员认识到了鼓风曝气技术具有动能消耗合理和充氧效率高的优点,因此鼓风曝气技术在城市污水处理工艺技术中越来越得到普遍的应用。
2.4终端设备是鼓风曝气技术的关键
鼓风曝气技术的终端是关键设备气流扩散装置——曝气器。鼓风机经管道鼓入曝气池的气相流体,最终是由曝气器对气流的扩散而产生起氧传递作用的气液接触界面;曝气充氧效率、曝气运行可靠程度的长久性、氧传递均衡性与氧供给长期稳定性等等曝气技术性能如何,完全是要取决于曝气终端设备(曝气器)的功能作用。
2.5旋混曝气器
本世纪九十年代初,我们就开始着手研究曝气器的气流扩散问题,经过大量的实验研究与运行实践经验的总结,确立了采用阻力小且无堵塞的大孔排气结构,经旋流、旋混与倒齿等多种结构扩散作用产生细泡的曝气技术,生产制造了“旋混曝气器”。从近年在湖南与广东两地的应用情况来看,旋混曝气器突出表现了效率高、可靠性好、对长期稳定运行有保障的优点,深得用户的好评。
3结语
自然系统和人工系统相结合的系统叫复合系统。市场经济条件下的城市污水处理系统,就是一个开放的复合系统。所谓开放的复合系统,是指这个复合系统,还与外界环境中的种种系统进行着交换。城市污水处理系统的整体目标是:导、治结合,实现污水处理“四化”。“四化”——一是减量化,即污水、能耗、物耗的减小;二是无害化,即污水处理的过程与结果对人及受纳水体无害;三是资源化,即污水处理后的循环回用;四是产业化,即污水处理按市场机制形成产业。
参考文献:
[1]徐志嫱,魏红,黄廷林.污水采用集中或分散处理再生回用的经济比较[j].中国给水排水,2007.
[2]张丽丽,徐得潜.城市污水处理厂布局优化的经济性判据[j].山西建筑,2009.
[3]王文雯.城市河流治理生态效应优化模式探索[d].山东师范大学,2004.
关键词：中小城镇污水处理厂除油微生物技术
1、污水除油的必要性
随着经济发展和人们生活水平的提高，城市污水的水质也在发生着变化，污水中动植物油及矿物油等油类物质逐渐增多。据有关资料报道，到20__年，我国已建成并投入运行的城市污水处理厂约180座，设计处理能力达到1050×104m3/d，其中二级生化处理能力约750×104m3/d，这些污水处理厂大多存在着油类物质的污染问题[1]；尤其是一些中小城镇的污水处理厂，由于其水量较小，水质波动较大，在用水高峰期，大量餐饮污水进入处理厂，对污水处理厂的正常运行产生严重影响。
以西南科技大学污水处理厂为例，该厂占地20亩，日处理能力1×104m3/d，服务人口30000人左右，采用改进型三沟式氧化沟工艺。该污水处理厂在设计过程中没有考虑进水中的油类物质，但自20__年5月运行以来，发现进水中油类物质逐渐增多，尤其是学校教师公寓和两个学生食堂完工以后，其状况更加严重。在过去的三年间，每到冬季，油类物质覆盖整个氧化沟表面，严重影响了氧化沟的充氧效率和出水水质状况，对进水中油类物质的测定发现其含量在86mg/L～420mg/L之间，其中夏季进水中油的平均含量为120mg/L，冬季为210mg/L。
2污水的除油方法分析
目前，国内外对含油污水治理的研究方法主要有以下三类：化学处理法、物理处理法和生化处理法。化学处理法主要包括化学混凝法、化学沉淀法、催化氧化法及各种方法的结合运用；物理处理法包括离心分离法、过滤和超过滤法、澄清法和气浮法；生化法包括生物接触氧化法、生物转盘法、活性污泥法等[2]。
2.1化学处理法
化学处理法主要指投加一定的化学物质，使其与水中的油类物质发生絮凝、沉淀或催化氧化等反应，达到将油类物质从水中去除的目的。目前，在污水的除油过程中，化学法的研究主要集中在新型的絮凝剂的开发方面[3~8]。絮凝剂主要包括无机和有机絮凝剂，在无机絮凝剂方面，大庆石化总厂炼油厂曾对铁盐在炼油污水处理中的应用进行了研究[3]，认为在浮选投加复合聚合铝铁，在浮选除油的同时还具有除硫作用。有机絮凝剂主要包括非离子、阴离子、阳离子、两性离子有机聚合物等类型，由于分子量大，吸附悬浮物及胶质能力强，形成的絮体尺寸大，沉降快，用量少，且产生的污泥量少，易脱水，对处理水不产生负面影响，近年来备受青睐。在其应用方面，已经批量生产的主要是聚丙烯酰胺（PAM）、聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）和曼尼期反应的阳离子聚丙烯酰胺。在对有机絮凝剂的研究方面，唐善法等人利用丙稀酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵、烷基二甲基烯丙基氯化铵进行多元共聚对聚丙烯酰胺进行阳离子化和疏水改性而合成的JH系列絮凝剂具有良好的絮凝除浊、破乳除油和去除有机物的能力[4]；段宏伟等人利用改性环乙环丙阳离子聚醚等合成的RD－1反相破乳剂对污水中油类的去除具有较好的效果[5]；除此之外，还有对二硫代氨基甲酸盐等絮凝剂的研究[6~8]。
近几年，污水除油方法在能量化学领域也有研究[9~12]，如磁化学技术的研究[9~11]，废水中的浮油或分散油可使用被服油膜磁粉法和油层悬浮磁粉过滤法来处理。前者是用一些化学物质对磁性颗粒进行表面处理，使其表面被服一层亲油和疏水性物质的薄膜，磁种吸附油后，用磁场回收磁种即可除油；后者是利用吸附油膜的磁粉，或吸附油的磁种层来过滤油，通过磁场来固定滤层，为增加滤层与污水中油珠的碰撞，可使用交变磁场。另外，在电化学方面[11,12]，可运用直接电解、间接电解、电化学吸附与脱附等方法对污水进行除油。
2.2物理处理法
物理处理法是污水除油系统中应用最多的一类方法，其核心思想是采用物理的方法达到油水的分离。在污水的除油过程中，物理法的研究主要集中在油水分离器的研究开发，其中包括浮选技术及浮选器、旋流技术及旋流器、膜技术及膜器等方面。
2.2.1浮选技术
浮选净化技术是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理新技术[13~15]。浮选除油就是在水中通入空气或其它气体产生微细气泡，使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上，随气泡一起上浮到水面形成浮渣，从而完成固、液分离的一种新的除油方法。根据在于水中形成气泡的方式和气泡大小的差异，浮选处理法大体上可分为四大类，即溶气浮选法、诱导浮选法、电解浮选法和化学浮选法，其详细分类及每种方法的优缺点如表1所示。
表1浮选处理方法的分类
方法名称
具体方法
浮选成因
主要优点
主要缺点
溶气浮选法
加压溶气浮选法
真空浮选法
在加压下，使气体溶解于污水，又在常压下释放出气体，产生微小气泡。
在减压下，使溶解于水中的气体释放出来，产生微小气泡。
气泡的尺寸小、均匀、操作稳定、设备简单、管理维修方便、除油率高
上浮稳定、絮凝体破坏可能性小、能耗小
流程较复杂、停留时间长、设备庞大、操作麻烦
溶气量小、操作及结构复杂
诱导浮选法
机械鼓气浮选法
叶轮浮选法
射流浮选法
让气体通过无数个微小的孔隙或缝隙，产生微小气泡。
叶轮转动产生负压吸入气体，并依靠其剪切力使吸入气体变成小气泡。
依靠水射器的作用使污水中产生微小气泡
能耗小、浮选室结构简单。
溶气量大、停留时间短、处理速度高于溶气浮选工艺、除油效率高、设备造价低、耐冲击负荷。
噪声小、工艺简单、总体能耗低、产生气泡小、除油效率好于叶轮式
需投加表面活性剂才能形成微小气泡、使用范围受限、微孔易堵。
浮选中必须添加浮选助剂、气泡大小不均匀、可能产生些无效气泡、制造维修麻烦。
水射器要求高
电解浮选法
电解浮选法
电絮凝浮选法
选用惰性电极，使污水电解产生微小气泡。
选用可溶性电极（Fe、Al等）在阳极上产生微小气泡，在阴极上有混凝作用的离子
气
泡小、除油率高。
气泡小、浮选与絮凝同时进行、除油率高
极板损耗大、运行费用高。
同上
化学浮选法
化学浮选法
依靠物质之间的化学反应，产生微小气泡（生成CO2，O2）。
设备投资低、气泡量易于控制、尤适用于悬浮物含量高的污水
污泥量增加、劳动强度大。
2.2.2旋流技术
水力旋流器是利用油水的密度差，在液流高度旋转时受到不等离心力的作用而实现油水分离的。含油污水切向进入圆筒涡旋段，并沿旋流管轴向螺旋态流动。在同心缩径段，由于圆锥截面的收缩，使流体增速，并促使已形成的螺旋流态向前流动，由于油和水的密度差，使水沿着管壁旋转，而油珠移向中心。流体进入细锥段，截面不断缩小，流速继续增大，小油珠继续移到中心汇成油芯。流体进入平行尾段，由于流体恒速流动，对上段产生一定的回压，使低压油芯向溢流口排出，而水则从净水出口排出。其工作原理见图1。
图1水力旋流器的工作原理示意图
国外水力旋流除油研究始于1967年，经过多年的科学研究和工程应用，现已进入重大技术发展阶段。目前，美国Conoco公司、Krebs公司、Kvanemer公司、Mpe公司、Amoco公司，澳大利亚BWNVortoil公司，瑞典ALFALAVAL公司都开始生产油水旋流分离器。国内许多研究单位和企业也先后开展了水力旋流器的研制工作，如西安交通大学、西南石油学院、四川大学、大庆石油学院、大连理工大学、江汉石油机械研究所、河南石油勘探局设计院、胜利油田设计院、大港油田设计院、江都环保器材厂、沈阳新阳机器制造厂等单位[16~22]。
2.2.3膜技术
膜处理技术是最近兴起的一项污水除油的新技术[22,23]，其核心思想是利用半透膜作选择障碍层，允许某些组分透过而保留混合物中的其他组分从而达到分离目的的技术总称。它具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、处理效率高和节能等优点，已作为一种单元操作在污水除油过程中日益受到人们的重视。
在膜技术的研究应用方面，天津天膜技术工程公司曾采用中空纤维超滤膜对含油污水进行处理研究[23]，表明中空纤维超滤膜用于处理经过预处理的含油量较低的污水较为理想，而对未经过处理的含油量高的污水除油除浊效果较好；中国计量科学研究院利用一种破乳功能膜处理含油污水，取得较好效果[24]。但在膜技术应用中，都不同程度的存在膜的清洗问题。
2.3生化处理法
生化处理是利用水中的微生物处理污水中的有机污染物的一种工艺，现有的污水处理厂的生物处理单元，对污水中的油类物质有部分去除效率，但去除率较低。目前生物技术在污水除油中的应用主要集中在筛选优化、培养和驯化嗜油微生物菌种。新疆环境监测中心通过利用餐饮服务业的含油污水培养筛选出28株具有较强除油能力的菌种进行研究，发现将其回接污水后，平均除油率达68，其优选菌种回接污水24h后的除油率达90，而同批污水自然存放10d后的除油率仅为29。采用选培优良菌种集中快速处理，可以显著提高此类污水的处理效率[25]。
3除油方案探讨
针对西科大污水厂的油类物质，20__年～20__年冬季我们曾采用水力冲刷氧化沟表面和在沉砂池前投加石灰的方法进行实验。水力冲刷虽然可以暂时使氧化沟表面的油类物质吸附在污泥表面沉淀下来，但在下一个运行阶段油类物质会重新布满池面；沉砂池前投加石灰可以减少氧化沟中的油污，但石灰同时会对部分微生物产生抑止，其产生的沉淀物质在沉砂池中很难沉淀下来，带到氧化沟后容易堵塞沟中微孔曝气器，因此投加量受到限制，而其他的絮凝剂有存在价格偏高的问题。为了暂时避免氧化沟的缺氧问题，我们将氧化沟出水堰的挡板去掉，使漂浮的油污随出水进入接触池，在接触池的起端清捞。可以说上述的措施并未达到理想的除油目的。
在选择除油方案时，我们也考虑了水力旋流器等物理方法，但由于其细格栅和沉砂池之间的空间限制以及昂贵的能耗费用和分离出来的油类的去向等问题的困扰，故未能采用。
由于西科大污水厂的油类的来源较为单一，我们考虑在两个学生食堂外的设置隔油池，分离出来的油污和食堂的潲水一起集中处理；同时在污水厂氧化沟中培养驯化嗜油微生物，通过微生物技术对其余的油类进行处理，从而达到节约费用，提高除油效率的目的。
4结论
4.1污水处理厂除油的方法很多，目前在化学、物理及生化处理方法方面均有研究应用。
4.2中小城镇的污水处理厂由于存在资金困难等因素，在设计过程中往往没有考虑除油设施，而运行中油类的污染又直接影响其处理效果，因此其除油措施的实施必须结合各厂的具体情况。
4.3对于油类物质来源比较单一的城镇污水处理厂，从源头治理会起到简单、经济和实用的效果。
4.4微生物技术作为一种新兴的技术，在污水除油领域的研究应用正在不断深化，筛选优化、培养和驯化嗜油微生物菌种对于中小型污水处理厂的除油具有节能、高效等优点。
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【关键词】污水处理；地埋式；设计
一、主要工艺的确定
污水处理站一般设计原则：（1）保证出水水质排放要求；（2）采用功能齐全、运行稳定、灵活性高、管理方便的处理工艺；（3）采用自动操作控制以减轻维护管理人员工作量；（4）处理好尾气排放、污泥处理及噪声控制，尽量避免可能产生的二次污染；（5）在保证运行稳定、出水水质达标的前提下，尽量采用新产品、新设备以降低工程造价及运行成本，减轻管理工作量。另外针对地埋式污水站还有以下要求：一是此类污水排放具有很强的不定性，必须具备调节单元；二是处理站在保证处理效果的同时应尽量节省占地。生物接触氧化法和SBR法是使用较多的地埋式污水处理工艺。生物接触氧化法主要工艺特点：（1）生物活性高，其好氧速率比普通活性污泥法高1.8倍；（2）出水水质较为稳定；（3）由于接触法属于生物膜法的一种，其不需进行污泥回流；（4）污泥产量较低；（5）由于填料固定不易产生污泥膨胀。SBR法主要工艺特点：一是SBR在不同的时段完成进水、反应、沉淀、出水、待机，这些过程均在同一个反应池内，节省占地面积；二是SBR法可以轻易的改变反应时间、沉淀时间，相当于改变装置的规模，因此非常适合负荷经常变动的污水；三是可在污水进入初期维持厌氧状态，降低污泥指数，不易产生污泥膨胀；四是自动化要求非常高，较为复杂。这两种工艺可具体可根据进水水质，水量来进行选择。
二、总体布局与构筑物设计
地埋式污水处理站的构筑物一般采用钢筋混凝土结构，由于要完全埋入地下，因此应采用矩形结构的单元组合反应池。从安全方面考虑，应设置两个人员进出口。各构筑物之间使用隔墙间隔，连接处使用阀门或水堰。顶部使用混凝土盖板，覆盖20～40CM覆土并种植花草，每个处理单元上方留有检查人孔，覆土后顶部标高与地面齐平，各单元底部标高一致。各处理单元设计应与总体布置相结合，由于沉淀池水力条件要求较严格，一般先确定沉淀池尺寸，并且为了组合方便一般使用方形结构；SBR法反应和沉淀位于同一池，所以直接先计算反应池，然后再根据平面布置要求，计算其它单元尺寸。
使用生物接触氧化法的地埋式污水处理站的典型处理单元包括：（1）粗格栅：主要用于去除进水中较大颗粒的悬浮物。采用不锈钢制手动粗格栅框。（2）调节池：用于进行水量调节，均衡进水，使每日排污水均匀通过处理设施。调节池有效容积一般按不小于设施8小时处理能力设计，调节池设预曝气（大孔）搅拌系统，以防止污泥在调节池沉降。（3）自动细格栅：用于进一步去除进水中较大颗粒的悬浮物，保护水泵等设施正常运行。（4）缺氧池：通过水解、吸附及氧化分解作用预处理进水中有机污染物，具有初沉池、水解池等功能。进水经调节池水量调节后提升并经自动细格栅进入该池。缺氧池总停留时间按3小时设计。缺氧池沉淀污泥通过潜污泵提升排入污泥池。（5）生物接触氧化池：该池一般设计为串联运行的三级，按流程采用高、中、低不同的有机负荷以产生不同生物相，达到不同的处理效果。池内采用新型弹性立体填料，具有放射状弹性丝的立体构造形式，其实际使用比表面积大，能切割及吸附气泡，提高氧的转移速率。弹性丝表面有微毛刺，具有易于挂膜等优点。生物接触氧化池总停留时间按不小于8小时设计。（6）沉淀池：用于沉淀去除经生物接触氧化池处理后污水中的可沉悬浮物。沉淀池设计成竖流式，中央导流筒进水，四周溢流堰溢流出水。沉淀污泥通过设于污泥斗底部的污泥泵提升排入污泥池。沉淀池表面负荷按不大于1.0m3/m2・hr设计，污水在池内水力停留时间按不小于1.8小时设计。（7）污泥池：缺氧池内会产生大量的初沉污泥，同时生活污水处理设施也产生一定的剩余污泥及脱落的生物膜，这些污泥在污泥池汇集得以浓缩和消化减容，可减少污泥产量。
使用SBR法的地埋式污水处理站的典型处理单元与生物接触氧化法主要不同在于：SBR法将缺氧池，氧化池和沉淀池合三为一，且传统SBR法没有在池中设有填料，另外增加了滗水器。反应池的形状以方形和矩形为准，池宽池长比大致为1：1至1：2。其余单元的设计与生物接触氧化法并无两样。如果需要回收出水用于灌溉，冲洗等，即中水回用。则需在处理工艺后加上消毒和过滤单元，并加设一清水池用与储存中水。虽然这增加了工程费用，但在水资源越来越珍贵的今天，这样的代价值得付出。
地埋式污水处理站往往位于稍偏僻地区，缺少专业技术人员的长期值守，这就要求在该污水处理站设计时尽量采用自动化程度高，运行稳定有效的常用成熟工艺。在具体构筑物设计时应综合考虑处理效果、美观、经济、安全、环境效益等方面。