上海城区水体黑臭主要影响因子及治理案例比较研究 - 图文 

上海师范大学硕士学位论文上海城区承体黑臭主要影响因子及治理案例比较研究２．１．２城市污水处理方法人们］Ａ７０年代起，就开始探索水环境污染治理方法。传统的城市黑臭河流治理方法大多采用绿化、驳岸、调水、截污、清淤、底质硬化、明渠覆盏等工程手段。这些方法属市政工程范围，耗资巨大，见效慢。污水中污染物的成分复杂，控制处理污水中污染物质的技术有很多，不同的污水水质、水量、处理后接纳水体以及有否回收利用目的、处理程度等要求都决定所采用的处理方法各不相刚…．污水处理技术按照作用原理，可分为物理处理法、化学处理法、生物处理法等。２．１．２．１物理法物理法主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质。主要包括：（１）沉淀法（或重力分离法）：利用废水中的悬浮物和水的比重不同这一原理，借沉降（或上浮）作用把它从水中分离出来，如沉砂池、沉淀池、隔油池等。（２）过滤法：用过滤介质（如钢条、筛网、砂、布、塑料、微孔管等）来截留废水中的悬浮物。过滤设备有格栅、微滤机、砂滤池、真空过滤机、压滤机等．（３）离心分离法：借助离心设备，在离心力作用下使废水中悬浮物与水分离。（４）浮选法（气浮法）：把加压的溶气水打入废水中，使废水中细小的悬浮颗粒粘附在气泡上，随气泡上升至水面，形成浮渣而去除。（５）吸附法：用活性炭、硅藻土等吸附剂吸附去除废水中有机或无机污染物。（６）萃取法：利用有机物在溶剂中的不同溶解度来回收有机物的方法．（７）吹脱法；把大量空气通入废水中，使废水中含有的溶解性气体吹入大气。（８）蒸发结晶法：将废水加热蒸发，使溶质浓缩，再冷却结晶去除．（９）反渗透法：在一定的压力下，将废水中的水分压过半渗透膜，溶质被截留，废水得到浓缩，残留的污染物浓缩液可采用焚烧等方法作进一步处理“目．在有机污染废水处理中，物理法往往用于预处理或一级处理，随着研究的不断深入，也有一些物理方法应用于污水的进一步处理，如高磁度分离技术，膜分离技术．膜分离技术发展非常迅速，在３０年代仅仅是微孔过滤，４哞代出现透析技术，５０年代发展电渗析，６０年代出现了反渗透，７０年代为液膜分离和微滤，８０年代出现气体分离膜，９眸代发展到以溶液渗透压为推动力的渗透汽化（渗透蒸发）技术。新７上海师范大学硕士学位论文上海城区水体黑臭主要影响因子及治理案例比较研究的膜技术如膜蒸馏、膜萃取、亲和膜分离、膜反应等技术仍在继续开发中“对。２．１．２．２化学法化学法常用于工业废水的处理，是利用化学反应原理及方法来分离、回收废水中各种形态的污染物，或改变污染物的性质，使它从有害变为无害的处理方法。主要包括：（１）化学凝聚法：向水中投加带有相反电荷的电解质（即凝聚剂），使废水中的胶状物呈电中性，失去稳定性，并在分子引力的作用下，凝聚成大颗粒而下沉，或用气浮法使其上浮，达到去除污染物的目的。常用的凝聚剂有硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁、碱铝、聚铁以、消石灰、明矾等。（２）中和法：酸性废水．中可投加碱性物质中和，碱性废水中可吹入含ｃ０：的烟道气或加入酸中和。（３）氧化还原法：投加氧化剂或还原利，使废水中的污染物发生氧化或还原反应，转变为无害物。常用的氧化剂有空气（ＯＤ、漂白粉、氯气、臭氧、ＫＭｎ０４，Ｈ２０２、Ｃ１０２等。常用的还原剂有铁屑、硫酸亚铁、二氧化硫等。（４）离子交换法：利用树脂进行离子交换，以去除污染物质的方法““．新的方法也不断涌现。如将传统的活性炭吸附法与其它处理方法联用的臭氧一活性炭法、混凝一吸附活性炭法、活性炭一硅藻土法等。催化湿式氧化技术（ＷＡＯ）是８０年代发展起来的处理有机污水的先进技术，在高温下用空气或氧气直接将污水中的有机物以及含Ｎ，Ｐ等的物质氧化分解成ｃ０２，Ｈ２０及Ｎ２等无害物。８０年代中期出现的超临界水氧化技术利用临界水作为介质，通过氧化剂如０２，０３等氧化分解有机物，可在较短时间内将大部分有机物彻底分解成Ｃ０２、Ｈ２０等简单无机物ｏ。。各种处理方法的适用范围按所要去除的杂质及污染物粒度尺寸、浓度、物化性质和生化性质来划分“”．实际应用中物理法和化学法常交叉、结合，如化学凝聚常与沉淀或气浮结合；物理、化学方法相结合的电解法、电渗析法等“３】．２．１．２．３生物法生物处理法是１９世纪末出现的污水治理技术，是目前最重要、最常用的污水处理方法，主要利用微生物的生命活动过程，对废水中呈溶解、胶体状态的有机污染８上海师范大学硕士学位论文上海城区水体舄臭主要影响因子及治理案例比较研究物质进行转移和转化作用，使之转化为稳定的，无害的物质，从而使污水得到净化［ＩＳ］ｏ整个过程基本上是在微生物所产生的酶的参与下发生的生物化学反应，因此通常称为废水生化处理。生物法发展至今，己成为世界各国处理污水的主要手段．城市污水浓度低，水量大，物化处理运行成本较高，当前国内外主要采用生物法进行处理，而以物化技术为辅㈣。２．１．２．３．１生物法类型生物处理法根据所利用的微生物种类和处理条件的不同、所采用的生化反应器形式的不同以及所要处理的废水性质的不同，而划分为不同的类型：（１）根据生物处理系统中起主要作用的微生物呼吸类型，可把生物处理法分为好氧处理、厌氧处理和兼性（缺氧）处理。活性污泥法是好氧处理的典型代表，污泥消化法是厌氧处理的代表。各种生物滤膜则具有兼性的特点。活性污泥法和生物膜法是研究得较多、应用得较早、技术也较为成熟的方法“。““”。（２）按处理系统中微生物存在的状态，可把生物处理法分为悬浮生长系统和固定膜系统。好氧的活性污泥法、厌氧的甲烷发酵法以及采用厌氧一好氧系统的活性污泥生物脱氮法、一般的光合细菌法等都属于悬浮生长系统。固定膜系统有生物滤池（即洒滴池）、塔式生物滤池、生物转盘等．生物接触氧化等则是悬浮系统与固定膜系统的结合。氧化塘则是利用藻类一细菌互生作用的生态系统来净化污水。（３）按生化反应器的类型，可根据反应器的形式、单元操作的模型，将其分为完全混合式生化反应器．间歇式反应器，完全推流式反应器、固定填充床反应器和流化床反应器等．按照日本须藤隆以及耿安朝、张洪林等人（１９９７）的分类，并根据以上分类原则可．将生物处理方法划分为以下类型（表２－１）ｎ力：表２一ｌ废水生物处理方法的分类９上海师范大学硕士学位论文上海城区水体黑臭主要影响因子及治理案例比较研究微生物生长方式悬浮生长活性污泥法附着生长生物滤池反应器类型完全混和式完全混和式曝气池间隙式问隙硝化池推流式推漉式曝气池固定床生物滤池流化床好氧流化床转盘式生物转盘等２．１．２．３．２常用生物法简介（１）好氧生物处理：好氧生物处理是废水生物处理中应用最广的一大类方法，指在有氧条件下，有机污染物作为好氧微生物的营养基质而被氧化分解。包括：①活性污泥法：利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的好氧生物处理法．微生物絮体即活性污泥，由好气性微生物（细菌、真菌、原生动物和后生动物）及其代谢和吸附的有机物、无机物组成。该方法最早于１９１４年由英国人Ａｒｄｅｍ和ｋＩｃｋｅｔｔ创建，耳前是最成熟并仍在迅速发展的废水生物处理技术之一．常用活性污泥法有推流式活性污泥法（ｃＡｓ）、短时曝气法、阶段曝气法（ＳＡＡＳ）、生物吸附法（ＡＢ）、完全混合式活性污泥法（ｃＭＡＳ）、序批式间歇反应器（ｓＢＲ）、深水曝气活性污泥法、氧化沟法等。②生物膜法：利用微生物在固体表面的附着生长对废水进行生物处理的技术。主要用于固定床生物处理技术和流化床生物处理技术中．优点是：微生物多样性高，生物膜中食物链较长，具有较高的脱氮能力，单位处理能力大，系统维护方便，操作运行稳定等。近年来，生物膜法处理技术在城镇生活污水深度处理特别是硝化和反硝化研究方面取得了较大的进展““”“１。（２）厌氧生物处理：当废水中有机物浓度较高，ＢＯＤｓ超过１５００ｍｇ／Ｌ时，应采用厌氧处理方法，在厌氧条件下，利用厌氧微生物的代谢活动分解废水中的有机１０上海师范大学硕士学位论文上海城区水体黑臭主要影响因子及治理案例比较研究物，又称厌氧发酵。其优点是：可高效去除有机物，生成有价值的副产品甲烷；剩余污泥产量低，污泥处置费用少；不需要充氧设备，能量消耗低：所需要的氮磷养分较少。‘！．厌氧处理一般只用于废水预处理．厌氧处理的核心是厌氧反应器，常见的有：普通厌氧反应器（ＡＰ），厌氧接触反应器（ＡＣＰ），上流式厌氧污泥床反应器（ｕＡＳＢ），厌氧生物滤池（ＳＦＦ），厌氧流化床反应器（ＡＦＢ），厌氧生物转盘（ＲＢＣ），厌氧缓冲反应器等．（３）光合细菌法：光合细菌会随生长条件的变化而改变其代谢，能处理高负荷的有机废水。同时，光合细菌细胞富含蛋白质和Ｂ族维生素，具有巨大的利用价值。日本ｆ１６０年代首先开展光合细菌（ＰＳＢ）处理有机废水的研究．目前用于废水处理的菌种主要属于红螺菌科。（４）多单元组合工艺在实践中，常根据废水性质和处理目标把沉淀、过滤、凝聚等物理、化学处理与生物处理组合成一个系统，生物处理则作为其中的主体发挥作用。多单元组合工艺结合了多种技术方法的长处，在处理高浓度有机废水，尤其是生物脱氮除磷方面取得了比较理想的效果。常见的有：（ＤＡ／ＯＩ艺：即缺氧一好氧生物处理系统；②Ａ一～Ｏ（或称Ａ２／０）工艺：即厌氧一缺氧一好氧组合工艺，Ｏｕｙａａｇ（１９９７）曾将ＲＢＣ结合到Ａ－－～ＯＩ艺中，在去除城市污水中的有机碳、氮、磷方面效果显著㈣；③单级～０工艺：是～Ｏ组合工艺的另一种形式，适于处理碳源不足而以生物脱氮为主的废水；④ｓＢＲ法：即序列间歇式活性污泥法，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥法处理技术，又称序批式活性污泥法；⑤氧化沟法：又称连续循环曝气池，是５０年代荷兰开发的一种工艺技术，有多种变形，如：卡鲁塞尔式、奥贝尔式、一体化式等；⑥Ａ／Ｂ法：即吸附生物降解法，是德国Ｂｏｈｕｋｃ于７０年代中期开发的一种新工艺，是在常规活性污泥和两端活性污泥法基础上发展起来的嘲。该工艺对运行管理有较高的要求，目前国内成功运行的并不多见；⑦ＭＢＲ法：即膜生物反应器，是由膜分离技术和传统的生物技术相结合而产生的一种先进、高效的污水生物处理技术。Ｇ柚ｄｅｒ等（２０００）曾对膜生物反应器处理生活污水的能耗作了研究珏订；Ｕｅｄａ等（１９９６，１９９９）研制的加压浸没式膜生物反应器能耗大大降低汹“１；Ｃｈｉｅｍｃｈａｉｓｒｉ随后对曝气的方式加以改进，以增大膜的通量住力；Ｌｅｃ等（１９９９）在膜生物反应器中加入铝盐或沸石，有效降低了膜污染，同时除磷，脱氮效果明显㈣。