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城市综合污水处理方法

随着淡水资源的日益短缺和需水量的不断增加,许多缺水城市和地区无新的水源可开发利用,污水的回收和再用已成为解决水资源短缺的有效措施之一。如今我国正处在经济高速发展的时期,城镇化的步伐加快,城市污水排放量增大,在这种背景下,合理地开发适合城市综合污水处理的技术和工艺,不仅能缓解城市水资源短缺的现状,同时维护生态环境,将对人类社会和经济具有深远的历史意义及现实意义

1. 城市综合污水处理的概念

城市综合污水是指纳入城市污水收集系统的生活污水、医疗污水和工业废水的混合污水。若污水直接排入自然河流,由于污水中的总氮、氨氮、阴离子表面活性剂等有机污染物以及种类繁多的各类重金属会污染河流,随着经济社会发展较快,许多地方治污规划滞后,市政设施薄弱,无生活污水收集处理系统,在人口密度愈大的区域,河流污染愈趋严重,河流的稀释净化作用已大为削弱,超出了河流的自净界限。位于黄河上游的中型城市宁夏,1985 年排入黄河的废污水量为0.77 亿t ,1995 年增至1.68 亿t ,1999 年已达2.57 亿t ,为1985 年的2.3倍,致使黄河宁夏河段水污染加重。

近年来,伴随着科学技术的不断提高,污水处理工艺有了较大的发展,通常来说城市综合污水先经过初步处理或二级生化处理,处理后城市污水的主要污染物为氮、磷等富营养物质,然后再利用污水土地处理系统对它进行深度处理。一级处理主要是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物,方法有格栅、沉淀、沉砂、油分离、气浮等。二级处理目的是大幅度去除污水中呈胶体和溶解状态的有机性污染物质,目前常用的处理方法为活性污泥法和它们的改良型,工艺为一、二级可以混合处理,有的部分已达到三级混合处理,如缺氧好氧生物脱氮除磷法(A/O)、缺氧-厌氧-好氧-生物脱氮除磷法(A/A/O)、序批式活性污泥法(SBR)、吸附生特物降解法(AB)、氧化沟法、生物模法等。这些工艺的特点是促使化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、酚等有机特进一步降解。为了更好地去除污水中氮和磷,又进一步研制了除磷脱氮技术。其特点是利用优势菌种(主要为聚磷菌)在缺氧-厌氧-好氧处理过程中(特别在好氧过程中)需要大量吸氧以供生长的原理,从而降低污水中磷氮含量,使污水在这一过程中达到三级处理。zui终使得综合污水达到国家排放水体的标准,所剩污泥可以进行浓缩、消化、脱水、堆肥或农用填埋而zui终处置。

2. 城市综合污水处理的分类

由于污水种类繁多,性质各异,故各污水处理策略上也有很不相同。

2.1生活污水

通常以城市生活污水为的污水处理,只需经过一级处理与简单的二级处理即可达到城市中水使用的水质要求,可以满足工业循环水冷却和家居如厕等用水的要求,达到中水回用的目的。此类的污水处理中,尤其以膜生物反应器污水处理技术zui为突出。膜生物反应器(MBR)是指将膜分离技术中的超微滤技术与污水处理中的传统活性污泥法(CAS)相结合,用膜组件代替活性污泥法的二次沉淀池进行固液分离,达到去除悬浮物、细菌及大分子有机物的目的。MBR具有出水水质好,容积负荷高,占地面积小,剩余污泥产量低,操作管理方便等优点。金培涛(2005)采用复合式膜生物反应器(HMBR)工艺对污水处理中的脱氮除磷性能进行研究,结果表明经 过膜生物反应器处理过的污水水质完全符合建设部颁布的《生活杂用水水质标准》(CJ25·1-1989)要求。

2.2医院污水

医院污水是医院或其它医疗机构在诊治、预防疾病过程中产生的一类废水,具有潜在传染性和急性传染性。其中含有多种微生物和传染病原,如艾滋病、乙肝、丙肝、伤寒、痢疾、结核杆菌等病毒,被列为国家HW01号危险污染物,如不经处理直接直接外排,病菌将通过水、土壤和大气传播,对人体造成威胁。此类污水经污水处理厂二级处理后,水质已经改善,细菌含量也大幅度减少,但细菌的绝对数量仍很可观。因此,医院污水以病毒细菌危害为主,应将消毒作为主要处理手段。
目前,医院污水的消毒处理方法主要有氯化物消毒剂消毒法、过氧化物消毒剂(过氧化氢、过氧乙酸、臭氧和二氧化氯)消毒法、紫外线辐照消毒法等。

2.2.1氯消毒

氯消毒常用的有氯法和次氯酸钠法。氯法是20世纪80年代国内zui流行的方法,技术成熟,价格便宜,设备故障率和成本均明显低于臭氧法,但气泄漏现象时有发生,且易产生二次污染物:次氯酸钠法是20世纪90年代应用zui多的方法,设备投资少,运行费用低,安全可靠,易管理,对于药源可靠的地区在污水消毒中得到广泛应用,但消毒作用不如气强。

2.2.2过氧化物消毒

过氧化物消毒剂zui常用的有二氧化氯和臭氧。

二氧化氯与氯消毒的特性不同,它的杀菌机制主要是二氧化氯分子渗入细胞内,将核酸(DNA或RNA)氧化,以快速抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物的生存的。二氧化氯是被世界卫生组织(WHO)确认的一种高效强力杀菌剂,是国际上公认的氯系列消毒zui理想的更新替代产品,为国家环境保护总局所推荐的。其zui大的优点在于与腐殖质或有机物反应几乎不产生发散性有机卤物,不生成并抑制生成致癌物三卤甲烷,也不与氨及氨基化合物反应。实践证明,不仅其消毒效果和去除水中污染物的能力优于氯(包括对耐氯性zui强的病毒、芽孢等均有很好的消毒效果),而且消毒作用不受水质酸碱度和氨及胺类化合物影响。二氧化氯还有一个特点是灭菌效果与温度有关,介质温度越高,二氧化氯的杀菌效力越强,其zui大的特点是在灭菌过程中接触时间很短,仅几分钟灭菌效率可达到99%。但这类消毒剂性质不稳定,制备、储运困难,操作管理要求高,使用不方便。

臭氧消毒法,臭氧是一种极强的氧化剂,杀菌效果好,接触时间短,氯的杀菌作用是渐进的,而臭氧的灭菌作用是快速、瞬时的。另外,臭氧不仅完全不产生致癌的三卤甲烷,还能有效地降解和消除污水中的色、臭、味、酚、氰等污染物,除臭脱色效果好,使水溶解增加,现在西欧国家普遍使作,但投资大,设备故障率高,电耗大,费用较氯化消毒高,而且由于臭氧化学性质极不稳定,直接带了臭氧消毒的缺点,无法贮存,不易运输,臭氧消毒后水中不能维持剩余臭氧,对细菌的生生长难以控制,控制和检测O3均需一定的技术,管理难度大。

2.2.3紫外线辐照消毒

紫外线辐照消毒具有广谱杀菌性、能够有效地杀灭各种致病菌、细菌和原生菌,作为一种物理消毒方法,无毒性、蓄积毒性和腐蚀作物,操作简单,不加化学药剂,不产生二次污染消毒后的水无殘留辐射,缺点是紫外光源寿命短,若光照强度低时,杀菌效率不高,且无后续作用,不能大规模应用。

2.3工业污水

工业污水的水中由于含有大量的金属离子,如汞、铬、镉等,以及碱、硫化物和盐类等无机物而显出独特的颜色,污染性很强。如果工业污水直接进入水生生态系统中,微生物不但不能降低重金属的浓度,相反还能富集、放大其效应。据研究表明:重金属进入生物体后,能积累在某器官中造成累积性中毒,zui终危害生命。

污水中污染无机物有的恶化水质,危害水生生物,危害农业;有的使人慢性中毒,破坏人体的正常生理过程,其中重金属对人体危害zui大,甚至致癌。然而工业污水无机物构成千差万别,因此,对工业污水的有效治理,需要因地制宜,具体情况具体分析,以适宜的水处理技术与具体的工行业减污处理设备相结合,才能有效地降低工业污水中的毒害原素。zui为有效的方法为工厂内生污水直接净化,即直接在工业厂房或其附近采用有针对性的用污水处理方法。现在,工业污水的直接净化技术是国家节能减排战略中非常具有生命力的前沿技术。

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