污水处理技术工艺

废水处理技术发展史

发布日期:2019-03-23 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

废水处理发展史

污水处理的需求伴随着城市的诞生。城市污水处理技术经过数百年的变革,从最初的初级处理发展到目前的三级处理,从简单的消毒沉淀发展到有机去除、脱氮、除磷再利用。其中,活性污泥工艺的引入具有划时代的意义。今年是活性污泥工艺104周年。城市污水处理技术未来将如何发展?在这方面,让我们回顾一下那些年里城市污水处理所走的道路。

污水处理技术发展史

城市污水处理的历史可以追溯到古罗马,当环境容量较大时,水体的自净能力也能满足人类对水的需求,人们只需考虑排水问题。随后,城市化进程加快,生活污水通过细菌的传播触发了传染病的传播,出于健康原因,人类开始对排放的生活污水进行处理。早期处理采用石灰、明矾等沉淀剂或漂白剂进行消毒。晚明时期,我国有污水净化装置。然而,由于当时的需求疲软,我国的生活污水仍然以农业灌溉为主。1762年,英国开始使用石灰和金属盐处理城市污水。

18世纪中叶,欧洲工业革命开始,城市生活污水中有机物的去除成为人们关注的焦点。1881年,法国科学家发明了第一个生物反应器,也是第一个厌氧生物处理池-莫利斯池诞生了。1893年,第一个生物过滤器在英国威尔士投入使用,并在欧洲和北美迅速传播。技术的发展促进了标准的产生。1912年,皇家污水处理委员会建议使用BOD 5评价水质的污染程度。

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1914年,自曼彻斯特活性污泥法第二阶段生物处理技术问世以来,美国已在世界各国广泛使用,二级生物处理技术已在发达国家普及。然而,鉴于活性污泥工艺存在的问题,各国研究人员不断改革和发展该技术,先后出现了常用的活性污泥法,厌氧/缺氧/好氧活性污泥法(A / O,A / A / O),批量活性污泥法(SBR法),改良SBR(MSBR)法,综合活性污泥法(UNITANK),两级活性污泥法(AB法)等,以及各种类型的生物膜法等。

发达国家的污水处理技术已由60年代末的末端处理向70年代的防治结合、80年代的集中处理向90年代的清洁生产转变,不断更新处理技术、设施和设备。目前,废水生物处理技术的主要发展趋势是同步反硝化除磷好氧颗粒污泥技术、电-生物耦合技术、吸附/生物再生技术、生物吸附技术、复合工艺等新技术和新工艺的结合。国家光声、电、高效生物处理技术处理高浓度有毒有害难降解有机废水。物理化学和生物处理技术,如光催化氧化、先进的电化学氧化/高效生物处理技术、超声波预处理/高效生物处理技术、湿催化氧化/高效生物处理技术和辐射分解生物处理技术等。手术治疗技术。

许多国家已经对水污染控制的目标和技术路线进行了重大调整,并将水污染控制的目标从传统意义上的“污水处理和标准排放”转变为以水质再生为核心的“循环再用”。从纯粹的“污染控制”到“水生态恢复与修复”。

生物处理技术发展史

按照传统的观点,生物处理的主要功能是分解和稳定有机物,即降低BOD。随着工业生产的发展和对水环境的长期观察和研究,许多合成有机物具有“三致”(致癌性、致畸性、致突变性)的严重危害,难以被微生物降解。无机营养盐如氮、磷等易引起水体富营养化。因此,对水处理的要求也是不断变化的。在污水处理过程中,除了要求水处理工艺具有脱氮除磷的功能外,还要求在污水处理过程中,对工业化产生的、经高温高压合成的各种污染物进行有效的控制。由于这类物质在自然界中的降解需要几百年甚至几千年的时间,它将继续被富集,浓度将继续增加,直接危及生态环境和人类生命健康。生物处理技术对这类废水的处理是否有效,有些污水的BOD和COD浓度很高,甚至数万mg/L,生物处理技术能否有效,这些新的问题和新的要求。它促进了废水生物处理技术和工艺在世界范围内的发展。

根据微生物的生长方式,生物法可分为以活性污泥法为代表的悬浮生长法和以生物膜法为代表的附着生长法。目前,活性污泥法在城市污水处理中的应用最为广泛。然而,传统的活性污泥法能耗大,运行成本高,需要进行创新。为了开发高效、低消耗的城市污水处理新技术和新工艺,国内外开展了大量的研究工作,取得了一定的成果。

01生物处理微生物

传统的污水生物处理技术主要依靠两种主要类型的微生物,异养好氧微生物和异养厌氧微生物。近几十年来,科学家和工程师共同合作,对污水生物处理中的微生物进行了深入研究,取得了许多成果,如:活性污泥中细菌和原生动物的不同类型和特征及其协同效应研究促进AB流程的发展;为了研究硝化,反硝化细菌,研究多磷酸盐细菌的特性,推广了具有反硝化功能的A / O工艺和具有氮和磷去除功能的A / O工艺。开发A / O流程;研究厌氧微生物的种群和特征,发现厌氧微生物具有部分降解大分子合成有机物的能力,推进厌氧生物处理过程和使用厌氧/好氧级联过程工艺开发处理含有难降解有机物的废水;高效细菌的筛选,培养和固定化研究为进一步提高污水生物处理效率提供了有效途径,特别是对难以生物降解的有机物进行处理。

02生物处理工艺

微生物、氧气和营养素是生物处理的三个主要因素。反应器是微生物生存和生长的地方。是微生物降解利用污水中污染物的主要设备。高效反应器,维持微生物最大生物量及其活性,有效供给氧气(或隔离氧气),使污水中的微生物、氧气和有机物充分接触良好的传质条件。根据反应器的特点,反应器大致可分为以下几类:

1悬浮生长型(如活性污泥法)或附著生长型(如生物膜法);

(2)推流或完全混合;

连续运行(如传统活性污泥法)或间歇运行(如SBR法)。

活性污泥法

自1914年以来,Arden和Lockett发明了活性污泥法。它已经开发和实践了104年,并在氧气供应模式,操作条件和反应器形式方面不断改进和改进。最早的传统活性污泥法属于推流式曝气池。由于池入口附近的基质浓度高于出口端基质的浓度,因此初始设计没有考虑到氧需求的这种变化,导致该部位的氧气不足。为了改善供氧不均匀的缺点,在1936年,均匀曝气的方法改变为在推流方向上减少曝气的方式。大部分氧气在入口端输入,其中基质去除非常快,并且源是内部的。代谢和衰减仅是主反应出口端的少量氧气,这是传统的活性污泥法减少曝气活性污泥法。

1942年,活性污泥法的另一个变种,一级曝气法出现了。阶段曝气法,又称多点进水法,将进水分为几股,然后将曝气池不同点的几股污水分为人,使需氧量分布均匀。在污泥与原水混合之前,对污泥进行再充气的想法得到了进一步的发展。

1951年,接触稳定活性污泥法出现。它是传统活性污泥法的另一种发展形式。为避免推力曝气罐中基质浓度梯度引起微生物失调,微生物群落保持相对稳定的状态。

到20世纪50年代末,出现了一种完全混合的活性污泥法。这种形式的优点是提供了一个有利于细菌絮体生长的环境,而不利于丝状细菌的生长,污泥的沉降和压实度都很好。然而,由于基质梯度的变化,系统易受有毒物质的影响。为克服其他几种改进形式的不足(必须处置大量污泥,且工艺运行控制要求严格),出现了延迟曝气法。由于有一个完整的平均停留时间,细胞的稳定性是相当高的。然而,由于经济上的限制,它只用于污水浓度低的小型设施。另外还有纯氧曝气法、深井曝气法等。

生物膜法

生物膜法和活性污泥法一样,是利用微生物去除污水中的有机物。然而,在活性污泥过程中,微生物处于悬浮生长状态,因此活性污泥处理系统又称悬浮生长系统。生物膜法中的微生物附着在某些物质的表面,因此生物膜处理系统又称为附着生长系统。生物膜法主要包括生物滤池法、生物转盘法、生物流化床法等。

生物膜法的基本原理是通过污水和生物膜的相对运动使污水和生物膜接触,进行固液两相物质交换,并进行有机物的生物氧化。用于净化污水的膜。与微生物悬浮液生长的活性污泥法相比,它具有以下优点:由于存在许多硝化细菌,它具有较高的脱氮能力;生物膜中存在的微生物是多种多样的,包括需氧菌,厌氧菌,真菌和藻类等,使其在去除污染物方面具有广谱性;大量的微生物生长占整个反应器的空间,每单位体积的生物量远远高于活性污泥法,因此每单位体积的处理能力也很大。膜法中的微生物食物链比活性污泥法长,产生的污泥主要由生物体消耗,因此剩余污泥较少;该系统易于维护,能耗低,无需回流污泥;系统的微观生态学很复杂。它对液压和有机负荷变化具有很强的耐受性和稳定的运行。

03化学氧化处理技术

化学处理是通过化学反应改变污水中污染物的化学或物理性质,使其由溶解态、胶体态或悬浮态转变为沉淀态或悬浮态,或由固态转变为气态,然后从水中去除污染物的一种污水处理方法。污水化学处理方法可分为:污水中和处理法、污水混凝处理法、污水化学沉淀处理法、污水氧化处理法、污水萃取处理法等,有时为了有效地处理含有不同污染物的废水。本质上,上述两种治疗方法可以结合使用。低流量、低浓度酚类废水处理采用化学混凝处理(去除悬浮物等)和化学氧化处理(去除酚类)相结合的方法。

研制新型高效化学试剂

近年来,世界上新型无机化学混凝剂如聚合铝,聚合铁和复合无机混凝剂已经成功开发,以及新型有机高分子絮凝剂的开发,如各种分子量高达2000万的聚丙烯。酰胺的开发和应用允许化学处理以更少的化学品和更少的污泥实现更高的处理。

化学氧化技术的发展

随着工业的快速发展,工业废水的排放量逐年增加,且大多具有有机物浓度高、可生化性差、甚至具有生物毒性的特点。难降解有机废水的综合处理一直受到人们的重视。目前,一些成分简单,可生化性稍好,低浓度废水可以通过传统工艺组合处理,高浓度、难生物降解的废水处理工作在技术和经济方面非常困难,因此,开发和研究了一些先进的水处理氧化技术。

废水处理技术发展史

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