幾種先進(jìn)的污水處理技術(shù)介紹（1）

　　 A、CCAS工藝簡(jiǎn)介

　　 CCAS工藝，即連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)工藝（Continuous Cycle Aeration System），是一種連續(xù)進(jìn)水式SBR曝氣系統(tǒng)。這種工藝是在SBR（Sequencing Batch Reactor，序批式處理法）的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。SBR工藝早于1914年即研究開發(fā)成功，但由于人工操作管理太煩瑣、監(jiān)測(cè)手段落后及曝氣器易堵塞等問題而難以在大型污水處理廠中推廣應(yīng)用。SBR工藝曾被普遍認(rèn)為適用于小規(guī)模污水處理廠。進(jìn)入60年代后，自動(dòng)控制技術(shù)和監(jiān)測(cè)技術(shù)有了飛速發(fā)展，新型不堵塞的微孔曝氣器也研制成功，為廣泛采用間歇式處理法創(chuàng)造了條件。1968年澳大利亞的新南威爾士大學(xué)與美國(guó)ABJ公司合作開發(fā)了“采用間歇反應(yīng)器體系的連續(xù)進(jìn)水，周期排水，延時(shí)曝氣好氧活性污泥工藝”。1986年美國(guó)國(guó)家環(huán)保局正式承認(rèn)CCAS工藝屬于革新代用技術(shù)（I/A），成為目前最先進(jìn)的電腦控制的生物除磷、脫氮處理工藝。

　　 CCAS工藝對(duì)污水預(yù)處理要求不高，只設(shè)間隙15mm的機(jī)械格柵和沉砂池。生物處理核心是CCAS反應(yīng)池，除磷、脫氮、降解有機(jī)物及懸浮物等功能均在該池內(nèi)完成，出水可達(dá)標(biāo)排放。

　　 經(jīng)預(yù)處理的污水連續(xù)不斷地進(jìn)入反應(yīng)池前部的預(yù)反應(yīng)池，在該區(qū)內(nèi)污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附，并一起從主、預(yù)反應(yīng)區(qū)隔墻下部的孔眼以低流速(0.03-0.05m/min)進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)依照“曝氣（Aeration）、閑置(Idle)、沉淀(Settle)、排水(Decant)”程序周期運(yùn)行，使污水在“好氧-缺氧”的反復(fù)中完成去碳、脫氮，和在“好氧-厭氧”的反復(fù)中完成除磷。各過程的歷時(shí)和相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行均按事先編制，并可調(diào)整的程序，由計(jì)算機(jī)集中自控。

　　 CCAS工藝的獨(dú)特結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式使其在工藝上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：

　　 （1）曝氣時(shí)，污水和污泥處于完全理想混合狀態(tài)，保證了BOD、COD的去除率，去除率高達(dá)95%。

　　 （2）“好氧-缺氧”及“好氧-厭氧”的反復(fù)運(yùn)行模式強(qiáng)化了磷的吸收和硝化-反硝化作用，使氮、磷去除率達(dá)80%以上，保證了出水指標(biāo)合格。

　　 （3）沉淀時(shí)，整個(gè)CCAS反應(yīng)池處于完全理想沉淀狀態(tài)，使出水懸浮物（SS）極低，低的SS值也保證了磷的去除效果。

　　 CCAS工藝的缺點(diǎn)是各池子同時(shí)間歇運(yùn)行，人工控制幾乎不可能，全賴電腦控制，對(duì)處理廠的管理人員素質(zhì)要求很高，對(duì)設(shè)計(jì)、培訓(xùn)、安裝、調(diào)試等工作要求較嚴(yán)格。

　　 B、國(guó)內(nèi)外城市污水處理廠發(fā)展概況

　　 水是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要因素。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人口的增加，水環(huán)境污染成了一大難題。城市污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因，是制約許多城市可持續(xù)發(fā)展的主要原因之一?！碍h(huán)境保護(hù)”是我國(guó)的基本國(guó)策，中國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略與對(duì)策制定的2000年治理目標(biāo)，要求城市污水集中處理率達(dá)20%。目前，我國(guó)正處于城市污水處理事業(yè)的大發(fā)展時(shí)期，尤其隨著國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，中國(guó)中西部環(huán)境與生態(tài)保護(hù)已被提上首要議事日程。

　　 城市生活污水處理自200年前工業(yè)革命以來，越來越受到人們的重視。城市污水處理率已成為一個(gè)地區(qū)文明與否的一個(gè)重要標(biāo)志。近200年來，城市污水處理已從原始的自然處理、簡(jiǎn)單的一級(jí)處理發(fā)展到利用各種先進(jìn)技術(shù)、深度處理污水，并回用。處理工藝也從傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝工藝發(fā)展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工藝）等多種工藝，以達(dá)到不同的出水要求。我國(guó)城市污水處理相對(duì)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家、起步較晚，目前城市污水處理率只有6.7%。在我們大力引起國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，必須結(jié)合我國(guó)發(fā)展，尤其是當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，探索適合我國(guó)實(shí)際的城市污水處理系統(tǒng)。

　　 結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，參考國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)城市污水處理廠應(yīng)符合以下幾個(gè)發(fā)展方向：

　　 （1）總投資省。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需資金非常龐大，因此嚴(yán)格控制總投資對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)大有益處。

　　 （2）運(yùn)行費(fèi)用低。運(yùn)行費(fèi)用是污水處理廠能否正常運(yùn)行的重要因素，是評(píng)判一套工藝優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一。

　　 （3）占地省。我國(guó)人口眾多，人均土地資源極其緊缺。土地資源是我國(guó)許多城市發(fā)展和規(guī)劃的一個(gè)重要因素。

　　 （4）脫氮除磷效果。隨著我國(guó)大面積水體環(huán)境的富營(yíng)養(yǎng)化，污水的脫氮除磷已經(jīng)成為一個(gè)迫切的問題。我國(guó)最新實(shí)施的國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）也明確規(guī)定了適用于所有排污單位，非常嚴(yán)格地規(guī)定了磷酸鹽排放標(biāo)準(zhǔn)和氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)。這就意味著今后絕大多數(shù)城市污水處理廠都要考慮脫氮除磷的問題。

　　 （5）現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)與環(huán)保工程的有機(jī)結(jié)合。現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和自控系統(tǒng)設(shè)備的出現(xiàn)和完善，為環(huán)保工程的發(fā)展提供了有力的支持。目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的污水處理廠大都采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)管理和自控系統(tǒng)，保證了污水處理廠的正常運(yùn)行和穩(wěn)定的合格出水，而我國(guó)在這方面還比較落后。計(jì)算機(jī)控制和管理也必將是我國(guó)城市污水處理廠發(fā)展的方向。

　　 C、幾種處理系統(tǒng)的工藝比較

　　 為了選擇出工藝上最可靠，投資上最經(jīng)濟(jì)，管理上最方便的城市污水處理系統(tǒng)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，我們調(diào)研了國(guó)內(nèi)外污水處理廠的成熟經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展趨勢(shì)，并進(jìn)行了比較。

　　 目前，國(guó)內(nèi)外城市污水處理廠處理工藝大都采用一級(jí)處理和二級(jí)處理。一級(jí)處理是采用物理方法，主要通過格柵攔截、沉淀等手段去除廢水中大塊懸浮物和砂粒等物質(zhì)。這一處理工藝國(guó)內(nèi)外都已成熟，差別不大。二級(jí)處理則是采用生化方法，主要通過微生物的生命運(yùn)動(dòng)等手段來去除廢水中的懸浮性，溶解性有機(jī)物以及氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽。目前，這一處理工藝有多種方法，歸結(jié)起來，有代表性的工藝主要有傳統(tǒng)活性污泥、氧化溝、A/O或A2/O工藝、SBR及CCAS工藝等。目前，這幾種代表工藝在國(guó)內(nèi)外都有實(shí)際應(yīng)用。

　　二、SPR高濁度污水處理技術(shù)

　　 在天然淡水資源已被充分開發(fā)、自然災(zāi)害日益頻繁暴發(fā)的今天，缺水已經(jīng)對(duì)世界各國(guó)眾多城市的經(jīng)濟(jì)和市民生活構(gòu)成了十分嚴(yán)重的威脅，缺水危機(jī)已經(jīng)是我們面臨的現(xiàn)實(shí)，解決城市缺水問題的重要途徑應(yīng)該是將城市污水變?yōu)槌鞘泄┧?。城市污水就近可得，來源穩(wěn)定，容易收集，是可靠且穩(wěn)定的供水水源。城市污水經(jīng)凈化后回用主要可作為市政綠化、景觀用水和工業(yè)用水。

　　 城市污水再生回用工程包括污水收集系統(tǒng)、污水凈化處理技術(shù)及其系統(tǒng)、出水輸配系統(tǒng)、回用水應(yīng)用技術(shù)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中污水凈化再生技術(shù)及其系統(tǒng)是關(guān)鍵，污水凈化處理的流程要簡(jiǎn)單可靠，投資和運(yùn)行費(fèi)用要為該城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力所能承受，處理后出水的水質(zhì)要滿足回用的要求。

　　 沿用了許多年的傳統(tǒng)的“一級(jí)處理”及“二級(jí)處理”水處理工藝技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)今的高濁度和高濃度污水的凈化處理要求，處理后出水更不能滿足城市對(duì)水回用的水質(zhì)要求。沿著傳統(tǒng)的工藝技術(shù)路線只能進(jìn)一步附加傳統(tǒng)的“三級(jí)處理”設(shè)備系統(tǒng)，既回避不了龐大復(fù)雜的傳統(tǒng)二級(jí)生化處理系統(tǒng)，也回避不了投資和運(yùn)行費(fèi)用都十分昂貴的傳統(tǒng)三級(jí)過濾吸附處理系統(tǒng)。這些恰恰是實(shí)現(xiàn)污水回用的忌諱之處。所以，環(huán)保市場(chǎng)十分迫切需要凈化效率更高、處理后出水能滿足現(xiàn)有環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)并且能回用于城市，投資和運(yùn)行費(fèi)用又要為現(xiàn)有城市的經(jīng)濟(jì)實(shí)力所能接受的污水處理新技術(shù)和新設(shè)備。

　　 最新發(fā)明的“SPR高濁度污水凈化系統(tǒng)”（美國(guó)發(fā)明專利 ）將污水的“一級(jí)處理”和“三級(jí)處理”程序合并設(shè)計(jì)在一個(gè)SPR污水凈化器罐體內(nèi) ，在30分鐘流程里快速完成 。它容許直接吸入懸浮物（濁度）高達(dá)500毫克/升至5000毫克/升的高濁度污水，處理后出水的懸浮物（濁度）低于3毫克/升（度）；它容許直接吸入CODcr為200毫克/升至800毫克/升的高濃度有機(jī)污水，處理后出水CODcr可降為40毫克/升以下。只需用相當(dāng)于常規(guī)的一 、二級(jí)污水處理廠的工程投資和低于常規(guī)二級(jí)處理的運(yùn)行費(fèi)用 ，就能夠獲得三級(jí)處理水平的效果 ，實(shí)現(xiàn)城市污水的再生和回用。

　　 SPR污水處理系統(tǒng)首先采用化學(xué)方法使溶解狀態(tài)的污染物從真溶液狀態(tài)下析出，形成具有固相界面的膠粒或微小懸浮顆粒；選用高效而又經(jīng)濟(jì)的吸附劑將有機(jī)污染物、色度等從污水中分離出來；然后采用微觀物理吸附法將污水中各種膠粒和懸浮顆粒凝聚成大塊密實(shí)的絮體；再依靠旋流和過濾水力學(xué)等流體力學(xué)原理，在自行設(shè)計(jì)的SPR高濁度污水凈化器內(nèi)使絮體與水快速分離；清水經(jīng)過罐體內(nèi)自我形成的致密的懸浮泥層過濾之后，達(dá)到三級(jí)處理的水準(zhǔn)，出水實(shí)現(xiàn)回用；污泥則在濃縮室內(nèi)高度濃縮，定期靠壓力排出，由于污泥含水率低，且脫水性能良好，可以直接送入機(jī)械脫水裝置，經(jīng)脫水之后的污泥餅亦可以用來制造人行道地磚，免除了二次污染。

　　 最新發(fā)明的SPR污水凈化技術(shù)以其流程簡(jiǎn)單可靠、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、占地少、凈化效果好的眾多優(yōu)勢(shì)將為當(dāng)今世界的城市污水的再利用開創(chuàng)一條新路。城市污水實(shí)現(xiàn)再利用之后，為城市提供了第二淡水水源，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供了必不可少的條件，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是不可估量的.

　　 SPR污水處理系統(tǒng)與眾不同的技術(shù)特點(diǎn)

　　 1.城市生活污水和處理藥劑的混合主要是在泵前吸藥管道 、污水泵 葉輪、蛇形反應(yīng)管 和瓷球反應(yīng)罐的組合作用下完成的 ，依照紊流速度 、混合時(shí)間 、和水力學(xué)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì) ，得以十分充分的混合 ，為取得最佳混凝凈化效果和最大限度地節(jié)省藥劑創(chuàng)造了前提條件 。這是過去常規(guī)的一級(jí)處理和二級(jí)處理之水工結(jié)構(gòu)所做不到的 。

　　 2.SPR系統(tǒng)處理城市污水時(shí) ，采用五種以上污水處理藥劑及其最佳配方組合使用 ，靠化學(xué)反應(yīng)使污水中溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物 、重金屬離子 和有害的鹽類從水中析出 ，成為有固相界面的微小顆粒 （它包含有污水三級(jí)處理的作用）。其中還選用了一種吸附效果很好而價(jià)錢又很便宜的吸附劑,以吸附有機(jī)污染物和色度 。靠消毒劑在30分鐘的流程內(nèi)殺滅細(xì)菌和大腸桿菌 ?？炕炷奈锢砘瘜W(xué)吸附作用將懸浮物及各類雜質(zhì)凝聚成大而且密實(shí)的絮團(tuán) 。這樣發(fā)揮各藥劑的單獨(dú)作用和它們之間的交聯(lián)作用的用藥方式是與常規(guī)的物理化學(xué)法不相同的 。而且SPR系統(tǒng)使用的組合藥劑配方 ，只能在具有十分精細(xì)的水動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)的SPR污水凈化器及其系統(tǒng)里才能充分發(fā)揮作用 ，在常規(guī)的水工系統(tǒng)里是無法使用的 。

　　 3.SPR系統(tǒng)裝置能夠依照模擬試驗(yàn)得出的配方 ，借助大氣壓力和流量計(jì) ，十分精確地投加混凝藥劑和絮凝藥劑 ，不致因加藥過量而造成藥劑殘留在凈化后的出水中，而且動(dòng)力消耗很少 。

　　 4.SPR污水凈化器內(nèi)部結(jié)構(gòu)是完全按照混凝機(jī)理精確設(shè)計(jì)的 ，形成的渦旋流動(dòng)和各部位恰當(dāng)?shù)乃魉俣?，使得膠體顆粒之間有最多的碰撞次數(shù) ，并且有凝聚吸附所需的最佳流速環(huán)境 。從而在極小的容積內(nèi)獲得了極充分的凝聚效果 。這也是常規(guī)水工裝置無法比擬的 。

　　 5.根據(jù)混凝形成的絮團(tuán)實(shí)際狀況 ，準(zhǔn)確確定了SPR污水凈化器內(nèi)部的水動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù) ，使得在罐體中上部形成了一個(gè)有幾十厘米厚的 、十分致密的懸浮泥層 。所有經(jīng)過混凝的出水都必須通過此懸浮泥層的過濾 ，才能升流到罐體上部的清水匯集區(qū) 。它十分成功地起到了污水高級(jí)處理工藝中極為重要的過濾作用 。

　　 這個(gè)致密的懸浮泥層是由污水中的污泥及混凝藥劑形成的絮體本身組成的 。隨著絮體由下向上運(yùn)動(dòng) ，使泥層的下表層不斷增加 、變厚 ；同時(shí) ，隨著過濾水力學(xué)原理形成的罐體的旁路流動(dòng)，引導(dǎo)著懸浮泥層的上表層不斷流入中心接泥桶 ，上表層不斷減少 、變薄 。這樣 ，懸浮泥層的厚度達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡 。當(dāng)混凝后的出水由下向上穿過此懸浮泥層時(shí) ，此絮體濾層靠界面物理吸附和電化學(xué)特性及范德華力的作用 ，將懸浮膠體顆粒 、絮體 、細(xì)菌菌體等等雜質(zhì)全部攔截在此懸浮泥層上 ，使出水水質(zhì)達(dá)到三級(jí)處理的水平 。由于泥層是由絮體組成 ，致密度高 ，過濾效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)的沙粒層過濾 ；由于是處于懸浮狀態(tài)的絮體泥層作濾層 ，其過濾的水頭（阻力）損失非常小 ，所以動(dòng)力消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)的砂層過濾 、微孔過濾 、或反滲透膜過濾；又由于過濾泥層是凈化過程中由污水中的污泥自動(dòng)補(bǔ)充添加 ，又自動(dòng)被引走 ，即過濾泥層自身在不斷地更新 ，過濾泥層總是保持著穩(wěn)定的厚度，而且總是保持著穩(wěn)定的物理吸附和電化學(xué)吸附性能 ，因此能獲得穩(wěn)定的過濾效果 。而且完全免去了常規(guī)系統(tǒng)中必不可少的過濾層的反沖洗以及反沖洗帶來的眾多麻煩 。這種結(jié)構(gòu)和原理與常規(guī)的三級(jí)污水處理的過濾裝置是完全不同的 ，這里沒有價(jià)格昂貴的反滲透膜過濾 、微孔過濾 、或活性炭過濾等裝置 。所以 ，投資省 、動(dòng)力消耗小 、運(yùn)行費(fèi)用低是SPR系統(tǒng)的必然優(yōu)勢(shì)。

　　 6.SPR系統(tǒng)選用的絮凝劑 ，同時(shí)也是良好的污泥助濾劑 ，所以 ，系統(tǒng)最后排出的污泥漿 ，其脫水性能良好 ，可以不另外添加助濾劑 ，就直接泵入壓濾機(jī)脫水 。泥餅可以制成人行道地磚再利用 ，不會(huì)帶來二次污染的問題 。它沒有傳統(tǒng)的生化法產(chǎn)生的污泥含水率很高、脫水性能很差的致命弱點(diǎn)。