污水处理技术

1.物理法：

一种是污水过滤分离处理：格栅与筛网,属于污水固液分离处理的粗滤，也是污水的预处理。所谓污水的预处理是指污水在进入主体处理构筑物之前的处理过程，所以预处理又称前处理；格栅和筛网是安装在泵房集水井进口处或污水处理厂前端的一组平行栅条或筛网，主要用以拦截污水中的漂浮物和粗大的悬浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行筛网广泛用于纺织、造纸、化纤等类的工业废水处理。近年城市污水处理中也越来越多地使用筛网、粒状材料过滤。另一种是污水的重力分离处理：沉淀分类，污水中许多悬浮固体的密度比水大，在水中它们可以自然地下沉，利用这一原理进行的污水固液分离过程称为沉淀，沉淀法是水处理中最基本的方法之一；污水处理的重力固液分离(沉淀)装置一般分为两类：一类是沉淀无机固体为主的装置，通称为沉砂池；另一类是沉淀有机固体为主的装置，通称沉淀池。

2.化学法：

污水的化学处理是利用化学反应作用，以去除水中的杂质。处理对象主要是污水中无机的或有机的(难于生物降解的)溶解物质或胶体物质。常用的化学处理方法有化学混凝、中和法、化学沉淀法和氧化还原法。使用酸和碱为工业原料的工厂往往要排放酸性污水和碱性污水，酸性和碱性污水的处理常用的就是中和法，如果同一工厂或相邻工厂同时有酸性污水和碱性污水，可以先让两种污水相互中合，然后再加中和剂中和剩余的酸或碱，从而达到以废治废，降低处理成本的目的；化学沉淀法就是用易溶的化学药剂，使污水中的某种离子以其难溶盐或氢氧化物的形式析出，从而使污水达到净化的方法。氧化还原法在污水处理中不很常见，只有在处理特殊污水时采用：电镀污水处理中除去铬酸根和氰根可用氧化还原法，含汞污水也可用氧化还原法回收汞，有色污水也可用氧化法脱色。

3.生物法：

在我们生存的环境中,微生物无时不有,无处不在。而且微生物具有体积小、表面积大、繁殖力惊人等特点,能不断与周围环境快速进行物质交换。污水具备微生物生长和繁殖的条件,因而微生物能从污水中获取养分,同时降解和利用有害物质,从而使污水得到净化。

3.1活性污泥法

典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。活性污泥法污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。从空气压缩机站送来的压缩空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动的状态，形悬浮状态。溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触，使活性污泥反应得以正常进行。其运行分为以下两个阶段：

第一阶段，污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，这是由于其巨大的比表面积和多糖类黏性物质。同时一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。

第二阶段，微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。活性污泥反应进行的结果，污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化处理。经过活性污泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀活性污泥法池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度；增殖的微生物从系统中排出，称为“剩余污泥”。事实上，污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。

活性污泥法的原理形象说法：微生物“吃掉”了污水中的有机物，这样污水变成了干净的水。它本质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好[11]。

3.2生物膜法

一般的生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。

废水中微生物沿固体（可称载体）表面生长的生物处理方法的统称。因微生物群体沿固体表面生长成粘膜状，故名。废水和生物膜接触时，污染物从水中转移到膜上，从而得到处理[12]。

生物膜法具有几种典型流程，流程中的生物器可以是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池或厌氧生物滤池。前三种用于需氧生物处理过程，后一种用于厌氧过程。最早出现的生物膜法生物器是间歇滤池和接触滤池（满盛碎块的水池）。

它们的运行都是间歇的，过滤-休闲或充水-接触-放水-休闲，构成一个工作周期。它们是污水灌溉的发展，是以土壤自净现象为基础的。接着就出现了连续运行的生物滤池。新型塑料问世后，又有了新的发展。

3.3生物塘法

此法又可称为稳定塘或氧化塘，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。

生物塘是以太阳能为初始能量，通过在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能（日光辐射提供能量）作为初始能量的推动下，通过稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回收再用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化。

人工生态系统利用种植水生植物、养鱼、鸭、鹅等形成多条食物链。其中，不仅有分解者生物即细菌和真菌，生产者生物即藻类和其他水生植物，还有消费者生物，如鱼、虾、贝、螺、鸭、鹅、野生水禽等，三者分工协作，对污水中的污染物进行更有效地处理与利用。如果在各营养级之间保持适宜的数量比和能量比，就可建立良好多生态平衡系统。污水进入这种稳定塘其中的有机污染物不仅被细菌和真菌降解净化，而其降解的最终产物，一些无机化合物作为碳源，氮源和磷源，以太阳能为初始能量，参与到食物网中的新陈代谢过程，并从低营养级到高营养级逐级迁移转化，最后转变成水生作物、鱼、虾、蚌、鹅、鸭等产物，从而获得可观的经济效益。

4.1A2/O复合工艺处理城镇污水

复合式生物膜——活性污泥复合工艺是一种很高效的污水处理工艺，近年来国内外学者对其进行了大量研究和探索，确认它是在传统的同步脱氮除磷工艺基

础上，在缺氧和好氧区填入生物膜载体，实现生物膜与活性污泥絮体的共存。该工艺的特点是各区的处理功能明确，反应器中单位体积的生物量大，占地少，投资少，运行费用低，有较好的抗冲击负荷能力，可以实现同步脱氮除磷的功能，较易维护和管理，是一种适合于中小型城镇污水处理厂的工艺。

4.1.1工艺流程图

4.2 AOA_生物接触氧化法处理城市污水

强化一级处理具有可发展的生命力，目前试验已得出结果，对于SS、COD、TN等均有一定处理效果，将生物膜串联在生物絮凝吸附强化一级处理之后联合处理城市污水也已成为强化一级处理的热点方向围绕传统除磷机理与生物絮凝吸附技术，在生物絮凝吸附强化级处理中添加厌氧池，称之为AOA工艺[18]，后接生物接触氧化池对其进行补充，形成AOA_生物接触氧化池系统 ，基于分段处理的基本原理，充分利用高负荷段的生物絮凝吸附和低负荷的生物膜过滤而形成一种高效低耗的新型一体化处理工艺。重点探讨AOA工艺对污染物的去除效果，同时着重对系统的氮磷去除效果进行分析，为系统进一步优化做出准备。

AOA_生物接触氧化法组合工艺处理城市污水试验研究的目的在于考察其处理城市污水的实用性，确定试验条件下该技术的最优条件，为工艺的开发设计提供试验依据，并为此技术在其它污水处理的推广应用提供可靠的理论依据，得出一套具有同时脱氮除磷功能的一级强化生物絮凝吸附新型系统[19]。

4.2.1 处理设备示意图

4.3曝气生物滤池法处理水污染

4.3.1 技术简介

曝气生物滤池法污水处理工艺为国外引进技术，是普通生物滤池的一种变形型式，也可看成是生物滤池氧化法的一种特殊形式，自20世纪80年代在欧洲建成第一座曝气生物滤池污水处理厂后，该工艺已在欧美和日本等发达国家广为流行，目前世界上已有数百座大大小小的污水处理厂采用了这种技术。其运行原理是在生物反应器内装填高比表面积的颗粒填料，以提供微生物膜成长的载体，并根据污水流向不同分为下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流过滤料层，在滤料层下部鼓风曝气，使空气与污水逆向或同向接触，使污水中的有机物与填料表面膜通过生化反应得到稳定，填料同时起到物理过滤作用。该技术也从单一的工艺逐渐发展成系列综合工艺，具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮除磷除去AOA（有害物质）的作用。

4.3.2 处理流程简图

4.4 循环式活性污泥法污水处理

4.4.1 技术简介

循环式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge System,简称CASS)是在SBR基础上发展起来的一种新型污水生物处理工艺。该方法最早是美国川森维柔废水处理公司于1975年研究成功并推广应用的废水处理新技术专利，目前在美国、加拿大、澳大利亚等国270多个污水处理厂应用，其中城镇污水处理厂200多家，工业废水处理厂70多家。CASS工艺集曝气与沉淀于同一池内，取消了常规活性污泥法的一沉池和二沉池。工作过程分为曝气、沉淀和排水三个阶段，运行中可根据进水水质和排放标准控制运行参数，如有机负荷、工作周期、水力停留时间等，通过调整这些参数使污水处理厂在满足出水水质要求的条件下降低运行成本。

4.5 “WT-FG”生物法污水处理

4.5.1 工艺原理简介

“WT-FG”生物法处理污水新工艺，是一种将微生物技术应用于环境保护中的生物工程。是有机污水生化处理技术的重大发展。

“ FG-12 ” 是高效微生物菌群的粉状菌剂，它是遴选自然界中各种微生物，通过工业化设备分离提纯、繁殖、浓缩、固化、贮存。针对污水中污染因子及浓度，研究选择降解性能最佳的优势微生物菌种及所需菌群数量，配制成高活性、高浓度、多组合粉剂，让其休眠，保存备用。“WT-21”是生物酶制成的专用液体助剂。

使用时，首先将“WT-21”助剂，均匀洒到污水水体中，通过助流循环装置和射流曝气系统，造成适当强度的“ 气相一 液相” 两个界面扰动条件，促使污水水体中溶解氧浓度大于3 mg/L ；再将“ 激活” 微生物投人污水水体中，微生物以几何倍数繁殖增长，每15 min繁殖一代。微生物分解繁殖中能分解出一种特性酶，这种特性酶将污染物包围，将污染物作为微生物食物源，通过生化作用而将污染物质分解。微生物发挥其强大的新陈代谢功能，吞噬污水中的有机物，最终生成二氧化碳和水，释放出热量。当污水中污染物全部消除后，微生物在“ 清水” 中缺乏“食物” ，就会自动“死亡” 。微生物在污染物浓度较低，亦即营养基质浓度很低的条件下，可进行内源呼吸，内源呼吸时将自身深度分解成二氧化碳、 水和热量( CO2 , H2O和ATP ) 。这种微生物清洁无毒，对人和动植物无害，可安全使用，而且不产生二次污染。

4.6 流动床生物膜污水处理技术

4.6.1 技术发展过程

废水的生物处理法[26]自19世纪末发展至今，已成为世界各国处理城市生活污水和工业废水的主要手段，新技术、新工艺得到快速发展。处理方法可以分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类，而好氧生物处理作为主要处理方法在废水处理领域中一直占据主要的地位。

根据曝气池内微生物生长环境、集结形态等的不同来分类，好氧生物处理方法基本可以分为两大类。第一类方法可以称为悬浮污泥法，主要包括传统活性污泥法和其变种，如阶段曝气法、渐减曝气法、完全混合活性污泥法、序批式活性污泥法（SBR）、生物吸附氧化法（AB法）、延时曝气法、氧化沟等。该方法中微生物与悬浮物质、胶体物质等混杂在一起形成具有较强吸附分解有机物能力的絮状体颗粒。第二类方法为生物膜法（或称附着污泥法），如生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘、接触氧化法等[27]。该方法生物或固定生长，或附着生长于固体填料（或称载体）表面。其中接触氧化法因具有BOD负荷高、处理时间短、耐负荷冲击等有点近年来有了很多工程应用。

流动床生物膜（内循环生物流化床）处理方法是活性污泥法和生物膜法的结合，在生物流化床中，空气－污水－带生物膜的载体在流化床中进行生物反应，可以有很高的BOD负荷。近年来，关于生物流化床国内做了很多实验研究，证明该方法确实是效率很高的一种处理方法，但因氧利用率低、载体流失等问题而很少推广到工程应用当中。

4.6.2 处理技术原理

流动床生物膜处理方法属于三相生物流化床处理方法，其技术核心为利用独特载体的具有独特构筑结构的生物反应池，便于载体和污泥中微生物循环。载体的循环有效防止了气泡在反应池内的合并，提高了氧利用率，并且反应池的独特构造能有效防止载体流失。

4.7 MBR（膜生物反应器）

4.7.1 简介

膜生物反应器(MBR)是杨造燕教授及其领导的科研小组历经10年时间研究开发出来的新型污水生物处理装置,该技术被称为"21世纪的水处理技术",该项目曾被列为国家八·五、九·五重点科技攻关项目并被国家列为"中国21世纪议程实施能力及可持续发展实用新技术",此项技术在国内处于领先水平,部分指标达到国际领先水平。

膜-生物反应器（Membrane Bio-Reactor, MBR）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至8000~10,000mg/L，甚至更高；污泥龄(SRT)可延长至30天以上。

膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。

4.8 连续进水周期循环延时曝气活性污泥法（ICEAS） ICEAS反应器前部设有预反应区（占池容积的10%）。反应池由预反应区和主反应区组成，并实现连续进水，间歇排水。预反应区一般处在厌氧和缺氧状态，有机物在此被活性污泥吸附，该区还具有生物选择作用，抑制丝状菌生长，防止污泥膨胀。被吸附的有机物在主反应区内被活性污泥氧化分解。

反应连续进水，解决了来水与间歇进水不匹配的矛盾。但该工艺沉淀效果较差、净化效果变差，易发生污泥膨胀，污泥负荷较低，反应时间长，设备容积增大，投资较大。