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城市污水處理的三個階段

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城市污水處理的三個階段

  • 服務概述

城市污水處理的三個階段

污水處理的需求是伴隨著城市的誕生而產生的。城市污水處理技術,歷經數百年變遷,從最初的一級處理發展到現在的三級處理,從簡單的消毒沉淀到有機物去除、脫氮除磷再到深度處理回用。其中,活性污泥法的問世更是具有劃時代的意義,而今年正值活性污泥法誕生100周年。城市污水處理技術今后究竟將如何發展?對此,不如先讓我們回顧一下那些年城市污水處理走過的路。


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一級處理階段 

城市污水處理歷史可追溯到古羅馬時期,那個時期環境容量大,水體的自凈能力也能夠滿足人類的用水需求,人們僅需考慮排水問題即可。而后,城市化進程加快,生活污水通過傳播細菌引發了傳染病的蔓延,出于健康的考慮,人類開始對排放的生活污水處進行處理。早期的處理方式采用石灰、明礬等進行沉淀或用漂白粉進行消毒。明代晚期,我國已有污水凈化裝置。但由于當時需求性不強,我國生活污水仍以農業灌溉為主。1762年,英國開始采用石灰及金屬鹽類等處理城市污水。


二級處理階段 

有機物去除工藝—生物膜法

十八世紀中葉,歐洲工業革命開始,其中,城市生活污水中的有機物成為去除重點。1881年,法國科學家發明了生物反應器,也是厭氧生物處理池—moris池誕生,拉開了生物法處理污水的序幕。1893年,生物濾池在英國Wales投入使用,并迅速在歐洲北美等國家推廣。技術的發展,推動了標準的產生。1912年,英國皇家污水處理委員會提出以BOD5來評價水質的污染程度。

有機物去除工藝—活性污泥法

1914年,Arden和Lokett在英國化學工學會上發表了一篇關于活性污泥法的論文,并于同年在英國曼徹斯特市開創了世界上活性污泥法污水處理試驗廠。兩年后,美國正式建立了活性污泥法污水處理廠。活性污泥法的誕生,奠定了未來100年間城市污水處理技術的基礎。

活性污泥法誕生之初,采用的是充-排式工藝,由于當時自動控制技術與設備條件相對落后,導致其操作繁瑣,易于堵塞,與生物濾池相比并無明顯優勢。之后連續進水的推流式活性污泥法(CAs法)(如圖1)出現后很快就將其取代,但由于推流式反應器中污泥耗氧速度沿池長是變化的,供氧速率難以與其配合,活性污泥法又面臨局部供氧不足的難題。1936年提出的漸曝氣活性污泥法(TAAs)和1942年提出的階段曝氣法(SFAS),分別從曝氣方式及進水方式上改善了供氧平衡。1950年,美國的麥金尼提出了完全混合式活性污泥法。該方法通過改變活性污泥微生物群的生存方式,使其適應曝氣池中因基質濃度的梯度變化,有效解決了污泥膨脹的問題。

隨著在實際生產生的廣泛應用和技術上的不斷革新改進,20世紀40-60年代,活性污泥法逐漸取代了生物膜法,成為污水處理的主流工藝。


三級處理階段 

近十幾年,隨著污染加劇,水資源短缺嚴重,人類對水質提出了更高的要求,污水深度處理與回用技術興起。污水處理廠的側重點不再是核算污染物的排放量,而是如何改善水質。膜技術開始顯現其獨特優勢。


生物膜技術在20世紀60-70年代,隨著新型合成材料的大量涌現再次發展起來,主要工藝有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化、生物流化床等。目前,應用較多的膜處理技術主要有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)和膜生物反應器(MBR)技術。本世紀初的新加坡“Newwater ”水廠就是采用在二級處理后加超濾膜及反滲透膜的方式進行再生水回用處理。


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以史為鑒,可知興替。回顧整個歷史過程,城市生活污水處理的足跡隨著人類健康的需求、水環境質量的變化、污水的處理程度在一級級的加深,同時操作管理、資金占地等成本問題又推動了水處理工藝技術的不斷進化,其操作、占地、程序步驟、能源資源的投入都在一點點地簡化。人們對水質的需求越來越高,而處理過程卻越來越趨于簡便。有趣的是,無論近幾年業界所看好的厭氧生物技術還是源分離最終的土地灌溉,城市污水處理似乎又回到了它最初的形式,盡管其中蘊含的科技含量早已不可同日而語。大繁若簡,最終還是歸于自然。


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