污水处理技术分类,全在这儿了!

  对污水处理的需求伴随着城市的诞生。经过数百年的变化,城市污水处理技术已经从最初的初级处理发展到目前的三级处理,从简单的消毒和沉淀到有机物去除,脱氮和脱磷,再到先进的处理。其中,活性污泥工艺的出现具有划时代的意义,今年是活性污泥工艺诞生100周年。未来城市污水处理技术将如何发展?在这方面,让我们回顾一下那些年来城市污水处理所经历的道路。

  初级加工阶段

  城市污水处理的历史可以追溯到古代的罗马时期。在此期间,环境容量大,水体的自净能力也可以满足人类的用水需求。人们只需要考虑排水问题。然后,城市化进程加速,以及由生活污水中的细菌传播引起的传染病的传播。出于健康原因,人类开始治疗排出的生活污水。早期治疗用石灰,明矾等沉淀或用漂白剂消毒。在明末,中国有一个污水净化装置。但是,由于当时需求不足,中国的生活污水仍以农业灌溉为主。 1762年,英国开始用石灰和金属盐处理城市污水。

  二次加工阶段

  有机去除过程

  生物膜法

  在十八世纪中叶,开始了欧洲工业革命,其中城市生活污水中的有机物成为清除的焦点。 1881年,法国科学家发明了第一个生物反应器,并诞生了第一个厌氧生物处理池,即moris池,揭开了污水生物处理的序幕。 1893年,第一个生物过滤器在威尔士的英国投入使用,并在诸如欧洲北美等国家迅速推广。技术的发展促进了标准的出现。 1912年,英国皇家污水处理委员会提议BOD5评估水污染程度。

  活性污泥工艺

  1914年,Arden和Lockett在英国化学工程研究所发表了一篇关于活性污泥工艺的论文,并于同年在英国曼彻斯特开设了世界上第一个活性污泥工艺废水处理厂。两年后,美国正式建立了第一个活性污泥废水处理厂。活性污泥工艺的诞生为未来100年的城市污水处理技术奠定了基础。

  在活性污泥法开始时,采用充放电过程。由于当时自动控制技术和设备条件相对落后,操作繁琐且易于堵塞,与生物过滤器相比没有明显的优势。在连续进水推流式活性污泥工艺(CAs方法)(图1)之后,它很快被更换,但由于推流式反应器中污泥的耗氧率随着电池长度的变化而变化,氧气供应速度难以配合,活性污泥法面临局部供氧不足的问题。 1936年提出的逐步曝气活性污泥法(TAAs)和1942年提出的阶段曝气法(SFAS)分别改善了曝气模式和进水模式的氧气供应平衡。 1950年,美国的麦金尼提出了一个完全混合的活性污泥工艺。该方法通过改变活性污泥微生物种群的存活方式,有效地解决了污泥膨胀的问题,以适应曝气池中底物浓度的梯度变化。随着实际生产应用和技术的不断创新和提高,20世纪40年代和60年代,活性污泥法逐步取代生物膜法,成为污水处理的主流工艺。

脱氮除磷工艺
脱氮除磷工艺

  1921年,活性污泥法扩散到中国,中国,建成第一个污水处理厂–上海北区污水处理厂。在1926年和1927年,分别建造了上海东区和西区污水处理厂。当时,三个水厂的日处理能力为35,500吨。

  氮和磷的去除过程

  在20世纪50年代,突出了水体富营养化的问题,氮和磷的去除成为污水处理的另一个主要需求。因此,在活性污泥法的基础上得到了一系列氮和磷的去除方法。

  磷去除过程

  在20世纪50年代早期,发现产磷细菌并用于除磷。

  脱氮过程

  1969年,074d4的Barth提出使用三级氮去除。第一阶段是好氧部分,主要去除有机物质,第二阶段加碱硝化,第三阶段是厌氧反硝化和脱氮。

  1973年,在原始工艺的基础上,巴纳德完全分离了缺氧和好氧反应器,并将污泥返回缺氧反应器,并加入内部回流装置以缩短过程,现在通常称为缺氧。好氧(A/O)过程。

AO工艺
AO工艺

  A2O过程

  在20世纪70年代,基于A/O工艺的美国专家与磷去除一起成为A2O工艺(图5)。 1986年在中国建造的广州大坦沙污水处理厂使用了A2O工艺。那时,设计的处理水量为15万吨。它是世界上最大的使用A2O工艺的污水处理厂。

a2O工艺
A2O工艺

  氧化沟进程

  A2O工艺在空间上划分生物处理的厌氧段和好氧段,而氧化沟是一个封闭的沟渠式结构,结合了推流和完全混合的活性污泥工艺的特点,以收集曝气,沉淀和污泥在一个稳定。污水和活性污泥的混合物不断循环,系统可以形成良好的氧区和氧区,然后实现生物氮和磷的去除(图6)。氧化沟白天在水中曝气,晚上用作沉淀池。与活性污泥法相比,具有处理工艺简单,结构简单,污泥龄期长,残留污泥少,脱水容易,处理效果稳定等优点。

氧化沟
氧化沟工艺

  1953年,荷兰公共卫生工程研究协会的Paxveer研究所提出了氧化沟进程,也称为“帕斯维尔沟”。 1954年,第一个氧化沟污水处理厂建于伏肖汀(Voorshoten),位于荷兰,仅供360人使用。在20世纪60年代,这项技术迅速推广并应用于欧洲,北美和南非等国家。据统计,到1977年,超过2,000个帕斯维尔型氧化沟在西欧投入运行。

  1967年,荷兰 DHV开发出卡鲁塞尔(Carroussel)氧化沟。它是一个氧化沟系统,由多个串联的通道组成。卡鲁塞尔氧化沟的开发经历了三个阶段:正常卡鲁塞尔氧化沟,卡鲁塞尔 2000氧化沟和卡鲁塞尔 3000氧化沟。1970年,美国 Envirex推出了奥贝尔(Orbal)氧化沟。它由三个同心圆形或椭圆形通道组成。通道彼此连接。首先将流入的水引入最外面的通道。在连续循环过程中,它依次进入下一个通道,相当于一系列完整的混合反应罐。最后,终于从中心的渠道中消失了。

  替代工作氧化沟由丹麦克鲁格(克鲁格)开发,低成本且易于维护。它通常有一个氧化沟系统,包括双沟交替和三通道交替(T型氧化沟)和一个半交替工作沟。

  两阶段过程

  在早期的两阶段方法中,只有两组活性污泥法结构串联连接。曝气池的第一级和第二级具有相同的体积并合并。大多数有机物在第一阶段被吸附和降解,第二阶段被污染。泥浆负荷非常低,出水水质优于同体积曝气池的单级活性污泥法(图7)。然而,由于第一曝气池的体积加倍,相当于污泥负荷的两倍,因此处于可能发生污泥膨胀的阶段,并且操作管理困难。

  在20世纪70年代中期,德国的Botho Bohnke教授开发了AB过程(图8)。该工艺在传统的两阶段方法的基础上进一步改善了第一部分(即A部分)的污泥负荷,并在高负荷和短泥龄时模式下运行,而B部分与传统的激活相似污泥法,负荷低。泥浆的年龄较长,由于泥泞时间短,泥浆量大,磷的去除效果非常好。在去除A部分中的大量有机物后,B部分的体积可以大大减少,并且低负荷操作模式可以改善流出物。水质。然而,由于A区段中大量有机物的去除,B级碳源缺失,因此在处理低浓度城市污水时,这一过程的优势并不明显。

3D之家  此后,为了解决反硝化过程中硝化细菌长时间污泥老化的问题,除了需要短污泥龄的磷时聚磷微生物的矛盾之外,还开发了AO-A2O工艺(图9)。该过程包括两个相对独立的反硝化和脱磷过程。第一阶段泥浆短,主要用于除磷,第二阶段泥浆长,负荷低,用于脱氮。

  基于AO-A2O过程,混合过程在奥地利上开发(图10)。在该过程的两个部分之间有三个内部再循环装置,其可以为第一曝气池提供硝态氮和硝化细菌。第二级曝气池提供碳源。第一部分主要是去除有机物和磷,第二部分是硝化作用,反硝化和反硝化是由第一曝气池回流混合物进行的。

  SBR流程

  序批式活性污泥法(SBR)过程及时将厌氧部分和好氧部分分开。在20世纪70年代早期由美国 Irvine开发。该过程中只有一个基本单元,将调节罐,曝气池和二沉池的功能集成在一个池中,进行水质和水量调节,微生物降解有机物和固液分离。 。经典SBR反应器的操作是:进水→通气→沉淀→淹没→待机(图11,12)。在20世纪80年代早期,ICEAS持续进水的过程诞生了(图13)。该过程基于传统的SBR工艺,在反应罐中加入隔墙,将反应罐分成小体积的预反应区和大体积的主反应区,污水不断流入预反应区,然后通过下端层流速度为小孔处的分隔壁。输入主反应区以解决间歇性进水问题。

SBR工艺图
SBR工艺

  随后,Goranzy教授开发了CASS/CAST流程。与ICEAS工艺类似,在反应罐的前部添加选择性部分。首先将废水与来自所选部分中的主反应区的回流混合物混合。在厌氧条件下,选定的部分相当于前部厌氧池,从而实现高效除磷。有利的条件。

cass工艺图
CASS工艺

  在20世纪90年代,西格斯西格斯公司开发了基于三通道氧化沟的UNITANK系统。它由3个矩形池组成,其中外侧两侧的矩形池既可用作曝气池,也可用作沉淀池,中间的矩形池仅用作曝气池。这个过程推动了传统的SBR时间和连续系统。空间推动有效地结合在一起

  MSBR方法是改进的SBR(Modified SBR),采用单细胞多网格方法,结合了传统活性污泥法和SBR技术的优点。反应堆由曝气格和两个交替的连续批次组成。主要的曝气格在整个操作循环期间保持连续曝气,并且在每个半循环期间,两个连续批次交替作为SBR和澄清器。该过程允许连续的水进入并允许更少的连接管,泵和阀门。

  除氮和除磷的新工艺

3D之家  近几十年来,能源和资源短缺引起了广泛关注。对氮,磷的去除,节能和资源回收的进一步需求已成为污水处理工艺发展的主流。已经应用了一批新兴的氮和磷去除技术。

3D之家  1994年,荷兰代尔夫特大学开发了厌氧氨氧化(ANAMMOX)技术,该技术在缺氧环境中将铵(NH4 +)氧化成亚硝酸根(NO2-)至氮。

3D之家  与传统的反硝化工艺相比,该工艺完全是自支撑的,不需要任何有机碳源。

  1998年,荷兰代尔夫特大学基于短程硝化和反硝化原理开发了SHARON工艺。第一个项目是在荷兰鹿特丹 DOKHAVEN水厂。基本原理是在同一反应器中,氨在有氧条件下被亚硝化细菌氧化成NO2-;然后,在缺氧条件下,有机物是电子供体,使亚硝酸盐反硝化形成氮。该过程缩短,不需要碱中和。与传统的活性污泥法相比,可使氧气供应减少25%,反硝化碳源减少40%,有利于资源和能源的循环利用,更适用于碳氮浓度较低的城市污水。 。目前,SHARON工艺是一个硝化反应器,ANAMMOX工艺是一个反硝化反应器,与传统工艺相比,可以节省60%的氧气供应和100%的碳源。

  三阶段处理阶段

  在过去十多年的时间里,随着污染的加剧,水资源短缺问题严重,人类对水质提出了更高的要求,并出现了先进的废水处理和再利用技术。污水处理厂的重点不再是污染物排放的核算,而是如何改善水质。膜技术开始显示出其独特的优势。

  在20世纪60年代和70年代,随着大量新合成材料的出现,生物膜技术再次得到发展。主要过程包括生物过滤器,生物转盘,生物接触氧化和生物流化床。目前,大多数使用的膜处理技术是微滤(MF),超滤(UF),反渗透(RO)和膜生物反应器(MBR)。在本世纪初,新加坡“Newwater”水厂在二次处理后用超滤膜和反渗透膜处理。

  以历史为指导,您可以知道它是一个替代品。回顾整个历史过程,随着人类健康需求,水环境质量以及一级污水处理程度的加深,医院生活污水处理的足迹已经深化。与此同时,运营管理和资金占用的成本促进了水处理技术的发展。不断发展,其运营,土地占用,程序步骤和能源资源都得到了简化。人们对水质的要求越来越高,而且这个过程变得越来越方便。有趣的是,无论近年来该行业的乐观厌氧生物技术还是最终的土地灌溉分离,城市污水处理似乎已恢复其原始形态,尽管其中所含的技术含量早已不同。如果它很简单,它最终将归于自然。

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