环保工程的污水处理问题探讨

文_李钰佳 晋能控股煤业集团有限公司环保部

1 污水处理工艺

1.1 活性污泥法

在活性污泥法中，污染物通过活性污泥的吸附和降解作用得到去除。活性污泥法可去除污水中的溶解性及胶体状态的可生物降解有机物、能被污泥絮体吸附的悬浮固体物质和大分子物质以及一些无机盐类。作为活性污泥法的主体，活性污泥通常由有活性的微生物群体、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥絮体表面且未被降解的有机物、无机物4个部分组成。活性污泥法的处理效果通常受到进水水质、污泥浓度、污泥活性、微生物的种类、温度、pH、溶解氧浓度和曝气时间等因素的影响。在活性污泥法净化污水的过程中，污染物（也称为基质或底物）的去除是多种机理共同作用的结果。其中，氧化沟工艺由其基建投资省、脱氮效果好等优点应用最多， 其工艺流程如图1。

图1 氧化沟处理污水工艺流程

1.2 生物膜法

生物膜通过附着在基底表面，与污水接触后生物膜分为附着水层以及隔水层，两个区间都生长有大量的微生物以及其他微型动物，附着水层的微生物通过吸附流经过载体表面中含有的有机污染物，并通过孔隙结构向隔水层进行传输，附着水层与隔水层的微生物通过降解吸附的有机污染物进行自身的代谢繁殖，维系微生物的生存，同时达到污水的处理要求。由于隔水层无法与污水接触，通常处于厌氧状态，所以当生物膜培养时间过长后，厌氧层的厚度过大时，靠近基底的微生物无法得到充足的养分而逐渐死亡，造成生物膜从基底上脱落，当老生物膜脱落后新的微生物又形成新的生物膜，通过生物膜自适应的调整，维持生物膜污水处理工艺的正常运转。生物膜法用的较多的为曝气生物滤池法（BAF法），操作流程如图2。

图2 水解-曝气生物滤池工艺流程

1.3 MBR工艺

MBR工艺不但存在微生物高效降解有机物的过程，而且反应器内膜组件能截留废水中粒径尺寸较大的有机物，增加微生物与有机物的接触时间，提高有机物的去除效能。同时，膜组件能对反应器污泥进行有效截留，提高好氧池活性微生物的数量，有利于改善微生物对有机物的去除效果，较高的污泥浓度会促进反应器局部缺氧环境的形成提供反硝化条件，再加上MBR工艺存在缺氧段使其在去除有机物的同时具有一定的脱氮功效。此外，膜组件的存在使MBR工艺生化过程和泥水分离过程能在同一反应器内进行代替了传统活性污泥工艺的二沉池。最后 MBR工艺具有较高的污泥浓度，在进水底物浓度相同的情况下，污泥负荷更低依据活性污泥反应动力学，当处于基质不足的环境时活性污泥增值速率变慢污泥产量降低。由于具有对污染物的去除效率高、具有较大的灵活性和实用性、解决了剩余污泥处置难的问题等优点，MBR工艺得到了广泛的应用。

2 实际案例分析

2.1 中小城镇污水处理实例

以西南边陲一个人口约为1.5万人的中小型城镇为例，依照当地县气象局提供的消息，该镇年均气温16.8℃，年均降雨100mm以上。该地河流中游地区河谷渐渐开阔，河道曲折，水流平缓。设计选用BAF法处理污水，处理范围500t/d，同时，设计的进水水质大致目标为SS=200mg/L，氨氮=30mg/L，CODcr=350mg/L，BOD5=150mg/L，TN=35mg/L，TP=3mg/L，污水通过污水处理厂并参考环保局及我国有关的法律指标然后排入附近河流。基本污染物去除结果见表1。

表1 污水厂各单元进出水水质及去除率

2.2 城市污水处理实例

东北某市中心区污水处理项目一期工程由中国市政工程华北设计院设计，该市城建局承建。工程厂区占地19公顷，受水面积33.7km2，主要收集城市生活污水，设计污水处理量为20万t/d，实际处理污水处理量约为13t/d，采用A/O处理工艺，其对水中有机物去除存在自身的优势，且其相比非均相催化臭氧氧化技术而言处理费用更低，但是A/O工艺由于难降解污染物对微生物的抑制作用使其处理效能大打折扣。有研究者对催化臭氧氧化技术与膜生物反应器的组工艺进行过初步探讨,采用水解酸化催化臭氧氧化MBR组合工艺处理丁苯橡胶废水结果表明，催化臭氧氧化提高废水可生化性使废水水质得到不断地改善，数据表明，其效能系统COD和氨氮平均去除率分别为91.8%和88.3%。该市中心污水处理厂提高标准改造前主要采用的是A/O处理工艺。该市企业污水的产生及排放情况见表2。

表2 污水的排放情况

针对该地的污水处理二级出水，构建了催化臭氧氧化与A/O-MBR组合工艺并考察其处理二级出水效能，制备了纳米MgO臭氧催化剂并对其物理结构特征和表面化学性质进行了表征，分析了催化臭氧氧化处理废水效能和机理，探讨了组合工艺处理废水中试效能，明确了组合工艺具有性能高效和运行稳定的技术优势。将AO工艺改造升级为AAO工艺用于增强原工艺，同时增加了MBR处理工艺以全面提高出水水质。该提高标准的改造方案无论在技术上，或是在环境上均具有可行性。

在原有的AO工艺上进行改造将其升级为AAO工艺，由原处理能力20万m3/d改造为处理能力12万m3/d，降低生物池的处理负荷，延长停留时间，增强了该系统的脱氮除磷的能力。在升级改造的同时维持了污水厂的正常运行。

新建的MBR处理工艺，把设计进水的剩余8万m3/d的水进行膜生物处理，出水效果好。在MBR工艺的膜组件取代了传统意义上的二沉池，使得液体与污泥更好的分离，并且具有传统工艺不具有的优点如；处理效果佳，出水水质稳定、污泥沉降性好不易膨胀。

3 结语

早期建设的中小城镇及城市污水处理厂处理工艺落后，污水处理设施老化等问题突出。根据原工艺的状况及污水处理厂实际需求改造成AAO工艺、BAF工艺及MBR工艺，增加膜处理工艺对污水处理厂进行改造，适用于对于出水水质要求较高，实际案例已有不少达到国家一级A排放标准的污水处理厂。增加化学除N除P、增加深度处理工艺，主要是作为污水处理厂的生物处理工艺的辅助，用来进一步改善出水水质，提高污水处理厂的处理效率。