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　　一、連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)(CCAS)

　　A、CCAS工藝簡介

　　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）的基礎上改進而成。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用。SBR工藝曾被普遍認為適用于小規(guī)模污水處理廠。進入60年代后，自動控制技術和監(jiān)測技術有了飛速發(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與美國ABJ公司合作開發(fā)了“采用間歇反應器體系的連續(xù)進水，周期排水，延時曝氣好氧活性污泥工藝”。1986年美國國家環(huán)保局正式承認CCAS工藝屬于革新代用技術（I/A），成為目前最先進的電腦控制的生物除磷、脫氮處理工藝。

　　CCAS工藝對污水預處理要求不高，只設間隙15mm的機械格柵和沉砂池。生物處理核心是CCAS反應池，除磷、脫氮、降解有機物及懸浮物等功能均在該池內(nèi)完成，出水可達標排放。

　　經(jīng)預處理的污水連續(xù)不斷地進入反應池前部的預反應池，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、預反應區(qū)隔墻下部的孔眼以低流速(0.03-0.05m/min)進入反應區(qū)。在主反應區(qū)內(nèi)依照“曝氣（Aeration）、閑置(Idle)、沉淀(Settle)、排水(Decant)”程序周期運行，使污水在“好氧-缺氧”的反復中完成去碳、脫氮，和在“好氧-厭氧”的反復中完成除磷。各過程的歷時和相應設備的運行均按事先編制，并可調(diào)整的程序，由計算機集中自控。

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

　　（1）曝氣時，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95%。

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

　　（3）沉淀時，整個CCAS反應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工藝的缺點是各池子同時間歇運行，人工控制幾乎不可能，全賴電腦控制，對處理廠的管理人員素質(zhì)要求很高，對設計、培訓、安裝、調(diào)試等工作要求較嚴格。

　　B、國內(nèi)外城市污水處理廠發(fā)展概況

　　水是經(jīng)濟發(fā)展和社會可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素。隨著城市規(guī)模的不斷擴大和人口的增加，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。“環(huán)境保護”是我國的基本國策，中國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略與對策制定的2000年治理目標，要求城市污水集中處理率達20%。目前，我國正處于城市污水處理事業(yè)的大發(fā)展時期，尤其隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，中國中西部環(huán)境與生態(tài)保護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地區(qū)文明與否的一個重要標志。近200年來，城市污水處理已從原始的自然處理、簡單的一級處理發(fā)展到利用各種先進技術、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，以達到不同的出水要求。我國城市污水處理相對于國外發(fā)達國家、起步較晚，目前城市污水處理率只有6.7%。在我們大力引起國外先進技術、設備和經(jīng)驗的同時，必須結(jié)合我國發(fā)展，尤其是當?shù)貙嶋H情況，探索適合我國實際的城市污水處理系統(tǒng)。

　　結(jié)合我國實際情況，參考國外先進技術和經(jīng)驗，建設城市污水處理廠應符合以下幾個發(fā)展方向：

　　（1）總投資省。我國是一個發(fā)展中國家，經(jīng)濟發(fā)展所需資金非常龐大，因此嚴格控制總投資對國民經(jīng)濟大有益處。

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

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

　　（4）脫氮除磷效果。隨著我國大面積水體環(huán)境的富營養(yǎng)化，污水的脫氮除磷已經(jīng)成為一個迫切的問題。我國最新實施的國家《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）也明確規(guī)定了適用于所有排污單位，非常嚴格地規(guī)定了磷酸鹽排放標準和氨氮排放標準。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)代先進技術與環(huán)保工程的有機結(jié)合。現(xiàn)代先進技術，尤其是計算機技術和自控系統(tǒng)設備的出現(xiàn)和完善，為環(huán)保工程的發(fā)展提供了有力的支持。目前，國外發(fā)達國家的污水處理廠大都采用先進的計算機管理和自控系統(tǒng)，保證了污水處理廠的正常運行和穩(wěn)定的合格出水，而我國在這方面還比較落后。計算機控制和管理也必將是我國城市污水處理廠發(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，管理上最方便的城市污水處理系統(tǒng)，結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，我們調(diào)研了國內(nèi)外污水處理廠的成熟經(jīng)驗和發(fā)展趨勢，并進行了比較。

　　目前，國內(nèi)外城市污水處理廠處理工藝大都采用一級處理和二級處理。一級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)。這一處理工藝國內(nèi)外都已成熟，差別不大。二級處理則是采用生化方法，主要通過微生物的生命運動等手段來去除廢水中的懸浮性，溶解性有機物以及氮、磷等營養(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內(nèi)外都有實際應用。

　　二、SPR高濁度污水處理技術

　　在天然淡水資源已被充分開發(fā)、自然災害日益頻繁暴發(fā)的今天，缺水已經(jīng)對世界各國眾多城市的經(jīng)濟和市民生活構(gòu)成了十分嚴重的威脅，缺水危機已經(jīng)是我們面臨的現(xiàn)實，解決城市缺水問題的重要途徑應該是將城市污水變?yōu)槌鞘泄┧础３鞘形鬯徒傻茫瑏碓捶€(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)、污水凈化處理技術及其系統(tǒng)、出水輸配系統(tǒng)、回用水應用技術和監(jiān)測系統(tǒng)。其中污水凈化再生技術及其系統(tǒng)是關鍵，污水凈化處理的流程要簡單可靠，投資和運行費用要為該城市經(jīng)濟實力所能承受，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“一級處理”及“二級處理”水處理工藝技術和設備已經(jīng)難以適應當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水回用的水質(zhì)要求。沿著傳統(tǒng)的工藝技術路線只能進一步附加傳統(tǒng)的“三級處理”設備系統(tǒng)，既回避不了龐大復雜的傳統(tǒng)二級生化處理系統(tǒng)，也回避不了投資和運行費用都十分昂貴的傳統(tǒng)三級過濾吸附處理系統(tǒng)。這些恰恰是實現(xiàn)污水回用的忌諱之處。所以，環(huán)保市場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)保標準并且能回用于城市，投資和運行費用又要為現(xiàn)有城市的經(jīng)濟實力所能接受的污水處理新技術和新設備。

　　最新發(fā)明的“SPR高濁度污水凈化系統(tǒng)”（美國發(fā)明專利 ）將污水的“一級處理”和“三級處理”程序合并設計在一個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/升的高濃度有機污水，處理后出水CODcr可降為40毫克/升以下。只需用相當于常規(guī)的一 、二級污水處理廠的工程投資和低于常規(guī)二級處理的運行費用 ，就能夠獲得三級處理水平的效果 ，實現(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)濟的吸附劑將有機污染物、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的絮體；再依靠旋流和過濾水力學等流體力學原理，在自行設計的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，達到三級處理的水準，出水實現(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污水凈化技術以其流程簡單可靠、投資和運行費用低、占地少、凈化效果好的眾多優(yōu)勢將為當今世界的城市污水的再利用開創(chuàng)一條新路。城市污水實現(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)濟效益和社會效益是不可估量的.

　　SPR污水處理系統(tǒng)與眾不同的技術特點

　　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、蛇形反應管 和瓷球反應罐的組合作用下完成的 ，依照紊流速度 、混合時間 、和水力學結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)設計 ，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)的一級處理和二級處理之水工結(jié)構(gòu)所做不到的 。

　　2.SPR系統(tǒng)處理城市污水時 ，采用五種以上污水處理藥劑及其最佳配方組合使用 ，靠化學反應使污水中溶解狀態(tài)的有機污染物 、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 （它包含有污水三級處理的作用）。其中還選用了一種吸附效果很好而價錢又很便宜的吸附劑,以吸附有機污染物和色度 。靠消毒劑在30分鐘的流程內(nèi)殺滅細菌和大腸桿菌 。靠混凝的物理化學吸附作用將懸浮物及各類雜質(zhì)凝聚成大而且密實的絮團 。這樣發(fā)揮各藥劑的單獨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的水動力學參數(shù)設計的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得出的配方 ，借助大氣壓力和流量計 ，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)是完全按照混凝機理精確設計的 ，形成的渦旋流動和各部位恰當?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)混凝形成的絮團實際狀況 ，準確確定了SPR污水凈化器內(nèi)部的水動力學數(shù)據(jù) ，使得在罐體中上部形成了一個有幾十厘米厚的 、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處理工藝中極為重要的過濾作用 。

　　這個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動 ，使泥層的下表層不斷增加 、變厚 ；同時 ，隨著過濾水力學原理形成的罐體的旁路流動，引導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 ，懸浮泥層的厚度達到一個動態(tài)的平衡 。當混凝后的出水由下向上穿過此懸浮泥層時 ，此絮體濾層靠界面物理吸附和電化學特性及范德華力的作用 ，將懸浮膠體顆粒 、絮體 、細菌菌體等等雜質(zhì)全部攔截在此懸浮泥層上 ，使出水水質(zhì)達到三級處理的水平 。由于泥層是由絮體組成 ，致密度高 ，過濾效率遠遠高于常規(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 ，所以動力消耗遠遠低于常規(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補充添加 ，又自動被引走 ，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)的三級污水處理的過濾裝置是完全不同的 ，這里沒有價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 、動力消耗小 、運行費用低是SPR系統(tǒng)的必然優(yōu)勢。

　　6.SPR系統(tǒng)選用的絮凝劑 ，同時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 ，就直接泵入壓濾機脫水 。泥餅可以制成人行道地磚再利用 ，不會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。

　　7.本類型污水凈化器曾開機運行處理過養(yǎng)豬場污水 、養(yǎng)雞場污水 、煤礦礦井坑道污水 、生豬屠宰場污水 、高粱釀酒廠酒糟污水 、紡織印染污水、再生紙造紙污水和城市生活污水等等含有大量有機污染物和氨氮的污水；也成功應用于陶瓷廠污水、墻地磚廠污水、大理石水磨拋光污水、洗煤污水、燃煤鍋爐濕法除塵污水、石英砂洗砂污水等懸浮物含量極高的污水的凈化和回用。 各地權威檢測部門測試了污水凈化器進水和出水的有關數(shù)據(jù) 。測試報告單表明 ：氨氮去除率可以達到85％，總氮去除率可達95％ ，有機氮去除率可達96％ ，BOD去除率可達95％ ，懸浮物的去除率則高達98.3% ~ 99.6% ，出水濁度達到3 度（3 毫克 / 升）以下。這是本凈水系統(tǒng)在低投資 、低運轉(zhuǎn)費的前提下所獲得的出水指標 。 這是常規(guī)的物化法和生物化學法的一級 、二級處理系統(tǒng)都無法達到的 。

　　除發(fā)達國家有專門的城市生活污水管路系統(tǒng)外，實際的城市污水往往混入有許多工業(yè)污水，可生化性差和污染物成分不規(guī)則地快速變化是我們面臨的現(xiàn)實，而針對降解某種有機污染物的微生物生長、繁殖的過程卻太長，所以，傳統(tǒng)生化系統(tǒng)難以適應當今愈來愈工業(yè)化了的城市的污水。SPR系統(tǒng)已擁有處理眾多工業(yè)污水的適應能力和物化法具有的快速應變能力，容易通過自動化的手段應付系統(tǒng)入口污水水質(zhì)的變化，保持穩(wěn)定的凈化效果。

　　8.在SPR系統(tǒng)中投放殺菌消毒藥劑時 ，只要增加一些投氯量（無需另外增加設備）就可以起到用氯來氧化除氨的作用 ，進一步提高污水處理系統(tǒng)去除氨氮的效率 。

　　9.假如經(jīng)過SPR系統(tǒng)處理后的出水氨氮含量還未達到較嚴格的要求（如某些發(fā)達國家或發(fā)達地區(qū)將排水標準定為含氨氮1毫克 / 升以下） ，也可以后續(xù)再串聯(lián)設置一級離子交換裝置 ，靠斜發(fā)沸石離子交換柱最終達到除氨氮的目標 。

　　因為斜發(fā)沸石離子交換系統(tǒng)要求進口水質(zhì)的懸浮物含量要低于35毫克 / 升 ，否則會影響離子交換柱的功能和壽命 ，從而大大增加離子交換的運行費用 。過去 ，常規(guī)的一 、二 級污水處理裝置是難以長期穩(wěn)定地達到這樣的前處理水平的 ，因而限制了離子交換法除氨氮技術的廣泛應用 。現(xiàn)在 ，SPR污水處理系統(tǒng)絕對可以保證凈化后出水的懸浮物含量低于3毫克 / 升（實際運行中出水的懸浮物含量多為1毫克 / 升） ，使得后續(xù)的斜發(fā)沸石離子交換系統(tǒng)去除氨氮的負荷減輕很多 ，交換柱的使用壽命會大大延長 ，即離子交換的運行費用會大大降低 ，將使離子交換法除氨氮技術的優(yōu)點得到更充分的發(fā)揮 。

　　早在七十年代 ，美國Minnesota 州Minneapolis 市的羅茲芒污水廠就是用純粹的物理化學法處理城市生活污水的 ，其工藝流程是：化學混凝----沉淀----過濾和活性炭吸附----斜發(fā)沸石離子交換 。其最后出水水質(zhì)標準為：氨氮1 毫克 / 升 ，BOD 10毫克 / 升 ，磷 1毫克 / 升，懸浮物 10毫克 / 升 ，pH 8.5 。證明純粹的物理化學法處理城市污水在技術上是可行的 。現(xiàn)在 ，依靠新發(fā)明的SPR凈水技術 ，將使這項工藝的經(jīng)濟性更為圓滿 。

　　10 。其實 ，經(jīng)過SPR污水凈化系統(tǒng)處理后的出水 ，其懸浮物的含量小于3 毫克 / 升 ，濁度也小于3 度 （毫克 / 升 ） ，達自來水標準 ，不再會堵塞輸水管路 ，并且已經(jīng)經(jīng)過了良好的消毒 。將此出水回送到城市各地 ，作為城市草坪綠地和樹木綠化澆灌用水是十分安全 、可靠的 。經(jīng)過SPR系統(tǒng)處理后的出水中 ，殘存的氮含量已經(jīng)很低 ，氮作為植物生長的營養(yǎng)物是不必去除 、或不必去除得那么干凈 的。從而可以免去除氮的深度處理投資及其運行費用 ，既保證了環(huán)境質(zhì)量 ，又為社會節(jié)省了大筆資金 。 用此回用水取代自來水作為城市綠化用水 ，將大大節(jié)省城市的淡水資源 ，減輕城市市政部門的供水壓力 ，對城市的整體經(jīng)濟發(fā)展定會產(chǎn)生十分巨大的效益 。這是城市污水回用的新概念。

　　11 。這種純粹的物理化學法污水處理系統(tǒng) ，受天氣 、環(huán)境 及人為因素的影響少 ，操作人員控制處理系統(tǒng)的能力和靈活性都大大優(yōu)越于生物化學法 ，這是眾所周知的 。

　　城市生活污水處理廠的工藝流程可采用下列新模式 ：

　　方案〔1〕：一般的城市：污水經(jīng)SPR系統(tǒng)處理后 ，回用于城市綠化 、澆灌草地樹木，或作為工業(yè)用水 。

　　城市生活污水儲存調(diào)節(jié)池:SPR污水處理系統(tǒng) ----污泥脫水------ 污泥制成人行道地

　　出水回用于澆灌城市草地、樹木，或作為工業(yè)用水

　　方案〔2〕：特殊要求的城市：生活污水經(jīng)SPR系統(tǒng)處理后 ，再進行離子交換除氨氮 ，最后排海 ，或回用。

　　城市生活污水儲存調(diào)節(jié)池:SPR污水處理系統(tǒng) ------ 污泥脫水 ------ 污泥制成人行道地磚

　　斜發(fā)沸石離子交換除氨氮,出水排入近海 、或回用于澆灌城市草地、樹木，或作為工業(yè)用水。

　　如果有關部門能協(xié)助創(chuàng)造一些現(xiàn)場表演的簡易條件 ，將可以運送一臺處理水量為10 ～ 20 立方米 / 日的SPR污水凈化器及其完整的配套系統(tǒng)到現(xiàn)場作城市污水凈化處理的連續(xù)開機運行操作表演 ，并通過播放錄像和幻燈片詳細講解有關的凈化機理 ，同時請當?shù)厮|(zhì)檢測的權威部門進行凈化效果的水質(zhì)測試 。全套裝置輪廓最大尺寸為長3米 ，寬1.4米 ，高2.4米 ，總重量為一噸以下 。

　　在技術展示成功的基礎上 ，與當?shù)氐沫h(huán)保部門及環(huán)保產(chǎn)業(yè)密切合作 ，依靠當?shù)刈陨淼目萍剂α亢妥陨淼闹圃炷芰?，建造城市生活污水處理廠 。 另外，SPR系統(tǒng)也可用于市區(qū)內(nèi)的公園湖水的凈化及自循環(huán) 。希望將要興建的城市污水處理廠采用SPR污水處理技術后，能成為全球城市生活污水處理技術的典范 。 如果在已有的城市污水一級和二級處理系統(tǒng)的基礎上，附加采用SPR污水處理系統(tǒng)作為最后的深度處理裝置，使出水達到工業(yè)自來水的標準，以實現(xiàn)最后出水回用的目標，也是現(xiàn)有城市污水處理系統(tǒng)升級換代的極佳方案。

　　三、BIOLAK污水處理技術

　　l、百樂卡（BIOLA)工藝特點

　　百樂卡工藝是一種具有除磷脫氮功能的多級活性污泥污水處理系統(tǒng)。它是由最初采用天然土池作反應池而發(fā)展起來的污水處理系統(tǒng)。自1972年以來，經(jīng)多年研究形成了采用土池結(jié)構(gòu)、利用浮在水面的移動式曝氣鏈、底部掛有微孔曝氣頭的一種具有一定特色的活性污泥處理系統(tǒng)。

　　由于采用土池而大大減少了建設投資，采用曝氣鏈曝氣系統(tǒng)進一步強化了氧的磚移效率，并減少運行費用，大大提高了處理效果。工藝設計簡捷，不需復雜的管理，在適宜的條件下具有較大的經(jīng)濟和社會效益.

　　1.1低負荷活性污泥工藝

　　百樂卡工藝污泥回流量大，污泥濃度較高，生物量大，相對曝氣時間較長，所以污泥負荷較低。龍?zhí)镂鬯畯SBOD5污泥負荷率為 0.05kgBOD/kgMLSS.d，污泥濃度為400Omg/L,污泥齡為29d,所以剩余污泥很少。

　　1.2 曝氣池采用士池結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)國家環(huán)保局1992年《工業(yè)廢水處理設施的調(diào)查與研究》，我國工業(yè)廢水處理設施資金的54%用于土建工程設施，而只有36%用于設備，造成這 種投資分配格局的主要原因是工藝池大都采用價格昂貴的鋼筋混凝土池。而龍?zhí)镂鬯畯S土建工程造價500萬元，僅占總投資的20%。

　　大的鋼筋混凝土池不僅價格昂貴，而且施工難度大。但對于許多種曝氣工藝來講，都不考慮采用土池，因為土池會造成地下水的侵蝕，同時也由于在土池基礎上安裝曝氣頭是十分困難的。

　　為了減少投資，百樂卡技術在研究土池結(jié)構(gòu)的曝氣池上做了大量工作，首先是使用HDPE防滲膜隔絕污水和地下水，其次是懸掛在浮管上的微孔曝氣頭避免了在池底池壁穿孔安裝。

　　這種敷設HDPE防滲膜的土池不僅易于開挖、投資低廉，而且完全能滿足污水處理池功能上的要求，并能因地制宜，極好地適應現(xiàn)場的地形，存某些特殊的地質(zhì)條件下，如地震多發(fā)地區(qū)、土質(zhì)疏松地區(qū)，其優(yōu)點得到更充分的體現(xiàn)。敷設HDPE防滲膜的土池使用壽命遠遠超過鋼筋混凝土池。

　　1.3 高效的曝氣系統(tǒng)

　　百樂卡曝氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是，曝氣頭懸掛在浮鏈上，停留在水深4一5m處，氣泡在其表面逸出時，直徑約為50um。如此微小的氣泡意味著氧氣接觸面積的增大和氧氣傳送效率的提高。同時，因為氣泡向上運動的過程中，不斷受到水流流動，浮鏈擺動等擾動，因此氣泡并不是垂直向上的運動，而是斜向運動，這樣延長了在水中的停留時間，同時也提高氧氣傳遞效率。運行表明:百樂卡懸掛鏈的氧氣傳遞率，遠遠高于一般的曝氣工藝以及固定在底部的微孔曝氣工藝。百樂卡曝氣頭懸掛在浮動鏈上，浮動鏈被松弛地固定在曝氣池兩側(cè)，每條浮鏈可在池中的一定區(qū)域蛇形運動。在曝氣鏈的運動過程中，自身的自然擺動就可以達到很好的混合效果，節(jié)省了混合所需的能耗。

　　采用百樂卡系統(tǒng)的曝氣池中混合作用所需的能耗僅為1-5W/m3，而一般的傳統(tǒng)曝氣法中混合作用的能耗為l0一l5W/m3。由于百樂卡曝氣頭(BIOLAK)-Friox)特殊的結(jié)構(gòu)，即使在很復雜的環(huán)境里曝氣頭也不至于阻塞，這意味著曝氣裝置可運行幾年不維修，所需維護費用很少。

　　曝氣系統(tǒng)與配套的高效鼓風機保證了很高的氧氣傳遞效率，供氧能力為2-5kgO2/kW?h)，而傳統(tǒng)的污水處理廠該值為lkgO2/lkW?h)。鼓風機就設在池邊，減少了鼓風機房和空氣輸送管道的費用。

　　1.4 簡單而有效的污泥處理

　　百樂卡工藝的另一特點是回流污泥量大，其剩余污泥比傳統(tǒng)工藝少許多。

　　在恒定的負荷條件下，百樂卡工藝的污泥在曝氣池中的停留時間是傳統(tǒng)工藝的幾倍。由于污泥池中的污泥是完全穩(wěn)定的，它不會再腐爛，即使長期存放也不會產(chǎn)生氣味，這就是它同傳統(tǒng)工藝相比污泥更容易處理的原因。而且污泥池完全可以做成土池結(jié)構(gòu)，節(jié)省廠土建費用。

　　1.5 簡單易行的維修

　　百樂卡系統(tǒng)沒有水下固定部件，維修時不用排干池中的水，而用小船到維修地點將曝氣鏈下的曝氣頭提起即可。實踐表明，曝氣頭運行幾年也不用任何維修，這主要是因為曝氣管是由很細的纖維(直徑約0?003mm)做成，并用聚合物充填，以達到防水和防臟物的目的。同時，曝氣頭有大約80%的自由空隙和20%的表面，和傳統(tǒng)曝氣頭剛好相反。因此，微生物可生長的面積很小，并很容易被去除。當曝氣頭必須維修時，也不影響整個污水處理場的運行。該工藝的移動部件和易老化部件都很少。在選擇設備和材料時，都采用了可靠耐用的材料。該工藝無需太多的自動化。它既不需要任何易損的探測器，也不需要任何復雜的控制系統(tǒng)，而操作這些控制系統(tǒng)還需要專門的技術和昂貴的配件。 #p#分頁標題#e#

　　1.6 二次曝氣和安全池

　　為了保證負荷變化時用水質(zhì)量，百樂卡工藝利用一個相對獨立的池來進行二次曝氣，以保證出水清潔，保證水中有足夠的溶解氧。

　　1.7 二沉池

　　曝氣池中產(chǎn)生的污泥在二沉池中被分離，并重新回到曝氣池參與污水凈化。有的百樂卡工藝的二沉池和曝氣池合并到一起，進一步節(jié)省了土建費用和占地面積。二沉池沉淀污泥由漂浮式刮泥機、吸泥機排入污泥槽回流。

　　1.8 土地的利用

　　盡管百樂卡系統(tǒng)需要的曝氣池體積比所謂密集型的大，但所需的總面積并不大，有時甚至更小，這主要有以下原因:a\不需初沉池;b\二沉池可以和曝氣池合建在一起;c\池的設計和布置的自由度大，對地形的適應性強。

　　2、龍?zhí)镂鬯幚韽S工藝流程

　　污水在廠內(nèi)首先經(jīng)過粗格柵去除大的漂浮物，然后自流入集水池。污水經(jīng)立式污水泵提升至組合式旋轉(zhuǎn)細格柵，組合式旋轉(zhuǎn)細格柵可把雜物及砂粒從廢水中分離出來，并濃縮址理。旋轉(zhuǎn)細格柵處理出水先進入?yún)捬醭兀赏七M器將進水和厭氧污泥混合進行厭氧處理，然后自流入BIOLAK生化池，利用懸鏈式曝氣器曝氣充氧進行好氧處理，處理后的污水，經(jīng)沉淀后再進行曝氣充氧穩(wěn)定，污水自流入消毒池，消毒后排放。Bl0lAk反應池產(chǎn)生的剩余污泥用污泥泵送入污泥濃縮池，污泥經(jīng)濃縮后再由螺桿泵送人帶式壓濾機脫水。污泥濃縮池產(chǎn)生的上清液和壓濾機產(chǎn)生的濾液自流入集水池二次處理。BlOLAK反應池需要的氧氣由風機供給，預處理設施產(chǎn)生的機械雜物外運填埋處置，產(chǎn)生的剩余污泥外運用作農(nóng)肥。

　　3、山東招遠百樂卡工藝處理效果

　　一位哲學家曾經(jīng)說過:所有的技術都是由簡單到復雜，再由復雜到簡單，百樂卡技術正是這樣一種由復雜到簡單的工藝，但這種高效、簡單的工藝，是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎上，集合了大量研究工作的先進成果，并在數(shù)百例工程實踐中不斷地完善改進提出的，它是一種較為成熟的工藝。

　　四、“WT--FG”生物法技術簡介

　　美國富美生物工程有限公司運用具有世界先進水平的“WT一FG”微生物技術成功地對中國的高濃度的工業(yè)污水和城市污水以及被污染的河流進行了卓有成效的治理，這是生物工程在污水治理中的實際運用。“WT--FG”生物技術，為中國環(huán)保事業(yè)走出一條投資省。見效快。運行費用低的路子作出了貢獻。最近，該技術得到中國一批著名的生物專家的一致肯定，被中國政府列為“中國政府采購技術。”

　　“WT--12”固體微生物具有高度濃縮和高度組合的特點，具備1200種微生物，可以針對不同的污水組合為不同的微生物菌劑，這種高效的微生物菌群，每克中含有10億--60億個微生物。利用它治理污水后，不會產(chǎn)生第二次污染，不會有新的活性污泥產(chǎn)生。“FG--12”專用助劑，它在水中具有吸收、蓄存。釋放氧氣的作用，因此“WT一FG”生物法完全拋棄了傳統(tǒng)的機械曝氣設備，采取了用電量極少的循環(huán)噴水裝置和”FG一21”專用助劑來增加水中的溶解氧，這就大大節(jié)約了投資成本和運行費用。

　　美國富美公司三年來在中國作了大量的實驗和實際工程，取得了突出的成績。首先在海南省環(huán)保廳的直接支持、領導下，用低成本的“WT--FG”生物法攻克了用生物法治理河流污染的重大課題，開創(chuàng)了中國用生物法徹底治理被污染河流的先例，達到既治標又治本的目的，這為中國的舊城鎮(zhèn)的改造有著重大的現(xiàn)實意義。

　　經(jīng)海南省環(huán)保廳批準，1999年11月在萬寧市環(huán)保局監(jiān)督下，還對興隆污水廠進行了工程技術改造，即不用原有的曝氣設備和生化池而改用“WT--FG”生物法，對排放量為每天1200m3的城市污水進行治理運行，此次技改試驗工程取得了成功，其污水出水水質(zhì)達到國家一級排放標準， COD＝40mg／L、B0D5 =8mg／L， NH-N＝4mg／L、運行費節(jié)約30％左右，沒有活性污泥產(chǎn)生，其出水水質(zhì)無色、無味、透明。該項工程的成功，在技術上是對傳統(tǒng)的污泥法的挑戰(zhàn)，是一場技術革命，在經(jīng)濟上走出了一條投資省、見效快、易操作的路子。由于興隆污水廠的治理成功，海南省國家旅游區(qū)三亞市亞龍灣污水處理廠也馬上用“WT--FG”生物法對舊污水廠進行了技術改造。一個月后，該廠處理成功， COD從300mg／L降至15mg／L以下， BOD從150mg／L降至5mg／L。P從2mg／L降至0.2mg／L，完全達到海南省對該污水廠的要求，因該廠的污水要排人風景區(qū)的大海，運行成本較舊廠降低了70％，經(jīng)過半年的運行，污水處理質(zhì)量十分穩(wěn)定，該廠現(xiàn)在要建造15000T／日的污水處理廠。基礎建設投資與原活性污泥法相比節(jié)約50％以上的資金。

　　我國的各大中城市都有被污染的河流，因河水流動性大、變化大，采用常規(guī)的方法，即用人工和機械疏通河道，都不能根治河流的污染問題，在世界上治理河流的污染是屬于前沿技術。1999年10月經(jīng)省環(huán)保廳的批準，在海口市環(huán)保局的大力支持下，于10月27日開始在海日市大同溝銀河路地段的30米長、20米寬，2．0米深的河段上進行生產(chǎn)性的工程試運行。該河流位于海口市區(qū)內(nèi)，全長近5公里，由于有大量的城市生活污水排人河中，河水嚴重污染，污泥大量產(chǎn)主，海水倒流，蘭藻不斷繁殖，臭氣很濃，河水變黑，多年來老百姓稱之為“臭水溝”。近年來市政府對河流也多次清掏河床，但成效不顯著，治標未治本。這次運用“WT--FG”生物法處理后，三天內(nèi)臭氣全部消除，經(jīng)過二個月的處理，河水變成無味，無色。透明的河水，污泥由45公分，減少至8公分，每天有2000--2400噸上游被污染的河水，通過該河段；污水得到有效的治理，河水水質(zhì)達到國家“地表水環(huán)境質(zhì)量標準”4類標準，溶解氧為5--6mg／L， COD＝20--3Omg／L、BOD5=5--6mg／L，透明度為0．5--1．2米，目前處理后的河水已經(jīng)可以養(yǎng)魚，有200多條紅金魚和紅鯉魚已在河中健康的生存了4個多月，海口市人民廣泛稱贊這為老百姓作了一件了不起的好事。

　　在海南省的治理成功后，該技術得到國家環(huán)保總局的肯定、得到不少省市環(huán)保部門的認可和支持，中央電視臺、海南省電視臺、上海電視臺以及有關省市報紙均作專題報導。海南省治理成功后，接著，廣東、上海、北京的政府已決定用“WT--FG”生物法治理被污染的河流。現(xiàn)已成功治理了上海同濟大學的校內(nèi)河流，上海浦東新區(qū)的中槽港河流以及廣東東莞的河流，均達到地表水4類水的標準。

　　“WT--FG”生物法也能有效治理高濃度的工業(yè)污水，如皮革廠、造紙廠、印染廠、石油化工廠的污水和垃圾滲透液，經(jīng)廣州市環(huán)衛(wèi)局批準，對廣州垃圾滲瀝液作了10aT／日的生產(chǎn)運行，效果十分理想，進水水質(zhì)十分惡劣，原水的COD為3000Omg／L，BOD為1531Omg／L，NH-N為200Omg／L，又黑又臭，我公司用“WT?FG”生物法輔之以物化法，使出水指標達到當?shù)卣蟮亩壟欧艠藴省?/p>

　　COD為253mg／L， BOD5為47mg／L， NH--N為24mg／L，出水質(zhì)的DO=5--6mg／L，色度從1230倍降為16倍，出水為無色，無味、無臭、透明的水體。特別指出，我們已將原有的曝氣設備，去NH--N的設備，全部停止，而用FG--21助劑， DO＞3mg／L。此結(jié)果得到市環(huán)衛(wèi)局好評，已決定在廣州大田山垃圾場用此技術進行生產(chǎn)運行，日處理500T污水，這是用生物徹底治理垃圾滲瀝液的典型。

　　1999年8月我們在三門峽市對口排放量為3000T的棉漿黑液進行了有效地治理，COD從2000mg／L降為150mg／L，BOD5從800mg／L降為10mg／L，黑水變成無色透明的出水。

　　1999年4月，我們對山西省黃河造紙廠的污水進行了生產(chǎn)性試驗，取得完滿成功。COD由50000一2000mg／L降至150mg／L，達到二級排放標準。

　　五、EWP高效污水凈化器在造紙污水治理的應用

　　造紙污水水量大，濃度高，可生化性差。傳統(tǒng)采用的生化法處理這類造紙污水，投資大、運行費高，去除率低。近年的治理情況表明，較為經(jīng)濟實用的是物化法[1]，在一些國家，已把處理技術的重點轉(zhuǎn)到物化凝聚法的研究和開發(fā)[2]。EWP高效污水凈化器是只有一級物化處理工藝的設備系統(tǒng)，對利用廢紙再生槳料造紙的污水進行治理，達到以污染物去除率COD在90%以上；BOD在70%能上能下；SS在95%以上，經(jīng)處理污水還可回用到生產(chǎn)上。

　　1、試驗研究

　　1.1 設備原理

　　造紙污水經(jīng)絮凝反應后能分離出大量的污泥，這些含有纖維的絮狀泥有類似活性碳的很好的吸附能力，以往的沉淀或氣浮工藝，只把這些固形物分離，沒有再充分發(fā)揮這些污泥的只附過濾作用。則EWP高效污水凈化器就是利用這些絮凝反應后生成的絮凝沉淀物在凈化器內(nèi)形成一個穩(wěn)定的、可連續(xù)自動更新的只附過港督流化床，令污染物起到活性碳的作用，使進入的污水除了得到平常混凝反應之后的固液分離效果外，還讓污水得到過濾和吸附的凈化處理，即可達到比普通的氣浮或沉淀的物化處理工藝提高10-20%的去除率。由于EWP高效污水凈化器沒有用任何的濾料或填料作為濾床，不會堵塞，所以免除了砂濾池或其他過濾裝置必需的反沖洗的麻煩和額外的動力消耗，更解決了處理裝置偶然停用后濾料干涸板結(jié)造成的堵塞問題。EWP高效污水凈化器是集污水絮凝反應、沉淀、吸附、過濾、污泥濃縮等功能于一體的設備。 #p#分頁標題#e#

　　1.2 試驗效果

　　在試驗的五個月中，分六個階段進行測試，表1結(jié)果表明試驗達到要求目標。

　　2、工程應用

　　2.1 處理規(guī)模

　　珠江紙廠治理工程中，采用兩臺處理量100m3/h（高13 m）和兩臺50 m3/h（高11 m），共4臺凈化器，分別處理黃板紙和白紙的制槳、抄紙廢水。人民紙廠采用六臺處理量100（高15）的凈化器，處理黃板紙和灰板紙的制槳、抄紙廢水。配有污泥濃縮槽和加藥系統(tǒng)2套、調(diào)節(jié)池刮泥機、污泥脫水機等設備。兩個工程處理量分別為7200和15000，總投資分別為590萬元和980萬元，占地1600和2800。廣州頭號城紙箱廠應用EWP高效污水凈化器，污水處理后回用到造紙生產(chǎn)中，使得該廠達到1噸水造1噸紙的先進水平。

　　2.2 工藝流程

　　對比試驗流程增加了調(diào)節(jié)池刮泥李、泵后加藥系統(tǒng)、污泥脫水機等設備。

　　2.3 運行效果

　　EWP高效污水凈化器的技術特點是沒有用任何的濾料或填料，而利用先進生產(chǎn)方式的污水中的懸浮與絮凝劑反應后生成的絮凝沉淀物形成吸附過濾訂對連續(xù)進入的污水進行凈化。其關鍵是EWP高效污水凈化器能把污水中的絮凝沉淀物形成穩(wěn)定的流化，今污染物起到活性碳的作用，并能由新鮮進入的絮凝沉淀物推動老的絮凝沉淀物排出，始終保持凈化器的治理效果。雖然只是一級物化處理工藝，卻可比氣浮、沉淀等同類工藝提高效率10-20%。

　　經(jīng)過三年多的運行，盡管進水濃度變化較大，但出水仍然比較好和穩(wěn)定。表2監(jiān)測結(jié)果表明，可達到去降率COD為92.5%，BOD78.5%，SS98.9%，達到項目的設計要求和國家標準。直接運行費用（藥劑費0.25元，電耗0.2度）為0.38元/噸水。

　　對以廢紙再生槳料造紙的廢水，采用一級物化處理工藝的EWP高效污水凈化器治理，具有工藝簡單、設備可靠、管理方便、投資省、占地少、效率高、運行費用低、經(jīng)處理廢水能達標排放并可回用等優(yōu)點。

　　六、高效垂直流人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術介紹

　　工藝原理

　　人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術是一種生態(tài)工程方法，其基本原理是在一定的填料上種植特定的濕地植物，從而建立起一個人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，當污水通過系統(tǒng)時，其中的污染物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)被系統(tǒng)吸收或分解，使水質(zhì)得到凈化。

　　方法特點

　　人工濕地系統(tǒng)具有建造成本較低、運行成本很低、出水水質(zhì)非常好、操作簡單等優(yōu)點，同時如果選擇合適的植物品種還有美化環(huán)境的作用。但另一方面具有占地面積較大的缺點。

　　適用范圍

　　經(jīng)過人工濕地系統(tǒng)系統(tǒng)處理后的出水水質(zhì)可以達到地面水水質(zhì)標準，因此它實際上是一種深度處理的方法。特別適用于飲用水源和景觀用水保護，處理后的水可以直接排入飲用水源或景觀用水的湖泊、水庫或河流中。因此特別適合處理飲用水源或景觀用水區(qū)附近的生活污水或直接對受污染水體的水進行處理，或者為這些水體提供清潔的水源補充。

　　基建與運行費用

　　基建費用與很多因素有關：地形特征、地層結(jié)構(gòu)、選用的前處理方法、進水水質(zhì)情況、出水水質(zhì)要求、外觀要求等等因素有關。因而根據(jù)情況的不同有很大差異，但比二級污水處理廠低很多。人工濕地系統(tǒng)運行費用特別低，如果僅以電費計，通常不會超過0.05元/噸/天（主要用于提高進水水位，如果水位不需提升則沒有此項費用），另外需要工人進行簡單的操作和維護管理。

　　處理效果

　　出水水質(zhì)可以因進水水質(zhì)或停留時間的不同達到地面水水質(zhì)標準(GB3838- 88)II至V類標準。系統(tǒng)可以根據(jù)進水水質(zhì)狀況和出水水質(zhì)要求進行設計。

　　研究與應用實例

　　1．研究工作

　　1996年以來，深圳市環(huán)境科學研究所開展了熱帶和亞熱帶區(qū)域水質(zhì)改善、回用與水生態(tài)系重建的生物工藝學對策研究（1996.9-1999.9）項目，此項目為為歐盟科學，研究與發(fā)展部主管的與第三世界國家和國際組織合作項目，是由中國、德國和奧地利的六個研究單位合作開展的。 該課題研究的主導思想是利用能耗低、運行費用低的人工濕地系統(tǒng)和生態(tài)學方法凈化地面水，可應用于飲用水、景觀用水的凈化和污水處理。 1997年5月到11月，深圳市環(huán)境科學研究建成了人工濕地研究試驗點，修建了小試和中試試驗工程，不僅在理論上作了大量研究工作，同時在技術上積累了很多寶貴的經(jīng)驗。對嚴重受污染的超過地面水標準GB3838-88 V類標準的水經(jīng)系統(tǒng)處理后，出水可達到III類標準。

　　表1. 深圳市環(huán)科所人工濕地試驗點中試系統(tǒng)水質(zhì)凈化效果（采樣時間99.6.16）

2.應用實例