几种先进的污水处理技术介绍

　　CCAS⼯艺，即连续循环曝⽓系统⼯艺（Continuous Cycle Aeration System），是⼀种连续进⽔式SBR曝⽓系统。这种⼯艺是在SBR（Sequencing Batch Reactor，序批式处理法）的基础上改进⽽成。SBR⼯艺早于1914年即研究开发成功，但由于⼈⼯操作管理太烦琐、监测⼿段落后及曝⽓器易堵塞等问题⽽难以在⼤型污⽔处理⼚中推⼴应⽤。SBR⼯艺曾被普遍认为适⽤于⼩规模污⽔处理⼚。进⼊60年代后，⾃动控制技术和监测技术有了飞速发展，新型不堵塞的微孔曝⽓器也研制成功，为⼴泛采⽤间歇式处理法创造了条件。1968年澳⼤利亚的新南威尔⼠⼤学与美国ABJ公司合作开发了“采⽤间歇反应器体系的连续进⽔，周期排⽔，延时曝⽓好氧活性污泥⼯艺”。1986年美国国家环保局正式承认CCAS⼯艺属于⾰新代⽤技术（I/A），成为⽬前最先进的电脑控制的⽣物除磷、脱氮处理⼯艺。

　　CCAS⼯艺对污⽔预处理要求不⾼，只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。⽣物处理核⼼是CCAS反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成，出⽔可达标排放。

　　经预处理的污⽔连续不断地进⼊反应池前部的预反应池，在该区内污⽔中的⼤部分可溶性BOD被活性污泥微⽣物吸附，并⼀起从主、预反应区隔墙下部的孔眼以低流速（0.03-0.05m/min）进⼊反应区。在主反应区内依照“曝⽓（Aeration）、闲置（Idle）、沉淀（Settle）、排⽔（Decant）”程序周期运⾏，使污⽔在“好氧-缺氧”的反复中完成去碳、脱氮，和在“好氧-厌氧”的反复中完成除磷。各过程的历时和相应设备的运⾏均按事先编制，并可调整的程序，由计算机集中⾃控。　　CCAS⼯艺的独特结构和运⾏模式使其在⼯艺上具有独特的优势：

　　（1）曝⽓时，污⽔和污泥处于完全理想混合状态，保证了BOD、COD的去除率，去除率⾼达95%.

　　（2）“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运⾏模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作⽤，使氮、磷去除率达80%以上，保证了出⽔指标合格。

　　（3）沉淀时，整个CCAS反应池处于完全理想沉淀状态，使出⽔悬浮物（SS）极低，低的SS值也保证了磷的去除效果。

　　CCAS⼯艺的缺点是各池⼦同时间歇运⾏，⼈⼯控制⼏乎不可能，全赖电脑控制，对处理⼚的管理⼈员素质要求很⾼，对设计、培训、安装、调试等⼯作要求较严格。　　B、国内外城市污⽔处理⼚发展概况

　　⽔是经济发展和社会可持续发展的⼀个重要因素。随着城市规模的不断扩⼤和⼈⼝的增加，⽔环境污染成了⼀⼤难题。城市污⽔是⽬前江河湖泊⽔域污染的重要原因，是制约许多城市可持续发展的主要原因之⼀。“环境保护”是我国的基本国策，中国可持续发展的战略与对策制定的2000年治理⽬标，要求城市污⽔集中处理率达20%.⽬前，我国正处于城市污⽔处理事业的⼤发展时期，尤其随着国家西部⼤开发战略的实施，中国中西部环境与⽣态保护已被提上⾸要议事⽇程。

　　城市⽣活污⽔处理⾃200年前⼯业⾰命以来，越来越受到⼈们的重视。城市污⽔处理率已成为⼀个地区⽂明与否的⼀个重要标志。近200年来，城市污⽔处理已从原始的⾃然处理、简单的⼀级处理发展到利⽤各种先进技术、深度处理污⽔，并回⽤。处理⼯艺也从传统活性污泥法、氧化沟⼯艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS⼯艺）等多种⼯艺，以达到不同的出⽔要求。我国城市污⽔处理相对于国外发达国家、起步较晚，⽬前城市污⽔处理率只有6.7%.在我们⼤⼒引起国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污⽔处理系统。　　结合我国实际情况，参考国外先进技术和经验，建设城市污⽔处理⼚应符合以下⼏个发展⽅向：

　　（1）总投资省。我国是⼀个发展中国家，经济发展所需资⾦⾮常庞⼤，因此严格控制总投资对国民经济⼤有益处。　　（2）运⾏费⽤低。运⾏费⽤是污⽔处理⼚能否正常运⾏的重要因素，是评判⼀套⼯艺优劣的主要指标之⼀。　　（3）占地省。我国⼈⼝众多，⼈均⼟地资源极其紧缺。⼟地资源是我国许多城市发展和规划的⼀个重要因素。　　（4）脱氮除磷效果。随着我国⼤⾯积⽔体环境的富营养化，污⽔的脱氮除磷已经成为⼀个迫切的问题。我国最新实施的国家《污⽔综合排放标准》（GB78-1996）也明确规定了适⽤于所有排污单位，⾮常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准。这就意味着今后绝⼤多数城市污⽔处理⼚都要考虑脱氮除磷的问题。

　　（5）现代先进技术与环保⼯程的有机结合。现代先进技术，尤其是计算机技术和⾃控系统设备的出现和完善，为环保⼯程的发展提供了有⼒的⽀持。⽬前，国外发达国家的污⽔处理⼚⼤都采⽤先进的计算机管理和⾃控系统，保证了污⽔处理⼚的正常运⾏和稳定的合格出⽔，⽽我国在这⽅⾯还⽐较落后。计算机控制和管理也必将是我国城市污⽔处理⼚发展的⽅向。　　C、⼏种处理系统的⼯艺⽐较

　　为了选择出⼯艺上最可靠，投资上最经济，管理上最⽅便的城市污⽔处理系统，结合当地的实际情况，我们调研了国内外污⽔处理⼚的成熟经验和发展趋势，并进⾏了⽐较。

　　⽬前，国内外城市污⽔处理⼚处理⼯艺⼤都采⽤⼀级处理和⼆级处理。⼀级处理是采⽤物理⽅法，主要通过格栅拦截、沉

淀等⼿段去除废⽔中⼤块悬浮物和砂粒等物质。这⼀处理⼯艺国内外都已成熟，差别不⼤。⼆级处理则是采⽤⽣化⽅法，主要通过微⽣物的⽣命运动等⼿段来去除废⽔中的悬浮性，溶解性有机物以及氮、磷等营养盐。⽬前，这⼀处理⼯艺有多种⽅法，归结起来，有代表性的⼯艺主要有传统活性污泥、氧化沟、A/O或A2/O⼯艺、SBR及CCAS⼯艺等。⽬前，这⼏种代表⼯艺在国内外都有实际应⽤。

　　⼆、SPR⾼浊度污⽔处理技术在天然淡⽔资源已被充分开发、⾃然灾害⽇益频繁暴发的今天，缺⽔已经对世界各国众多城市的经济和市民⽣活构成了⼗分严重的威胁，缺⽔危机已经是我们⾯临的现实，解决城市缺⽔问题的重要途径应该是将城市污⽔变为城市供⽔⽔源。城市污⽔就近可得，来源稳定，容易收集，是可靠且稳定的供⽔⽔源。城市污⽔经净化后回⽤主要可作为市政绿化、景观⽤⽔和⼯业⽤⽔。

　　城市污⽔再⽣回⽤⼯程包括污⽔收集系统、污⽔净化处理技术及其系统、出⽔输配系统、回⽤⽔应⽤技术和监测系统。其中污⽔净化再⽣技术及其系统是关键，污⽔净化处理的流程要简单可靠，投资和运⾏费⽤要为该城市经济实⼒所能承受，处理后出⽔的⽔质要满⾜回⽤的要求。

　　沿⽤了许多年的传统的“⼀级处理”及“⼆级处理”⽔处理⼯艺技术和设备已经难以适应当今的⾼浊度和⾼浓度污⽔的净化处理要求，处理后出⽔更不能满⾜城市对⽔回⽤的⽔质要求。沿着传统的⼯艺技术路线只能进⼀步附加传统的“三级处理”设备系统，既回避不了庞⼤复杂的传统⼆级⽣化处理系统，也回避不了投资和运⾏费⽤都⼗分昂贵的传统三级过滤吸附处理系统。这些恰恰是实现污⽔回⽤的忌讳之处。所以，环保市场⼗分迫切需要净化效率更⾼、处理后出⽔能满⾜现有环保标准并且能回⽤于城市，投资和运⾏费⽤⼜要为现有城市的经济实⼒所能接受的污⽔处理新技术和新设备。

　　最新发明的“SPR⾼浊度污⽔净化系统”（美国发明专利 ）将污⽔的“⼀级处理”和“三级处理”程序合并设计在⼀个SPR污⽔净化器罐体内 ，在30分钟流程⾥快速完成 .它容许直接吸⼊悬浮物（浊度）⾼达500毫克/升⾄5000毫克/升的⾼浊度污⽔，处理后出⽔的悬浮物（浊度）低于3毫克/升（度）；它容许直接吸⼊CODcr为200毫克/升⾄800毫克/升的⾼浓度有机污⽔，处理后出⽔CODcr可降为40毫克/升以下。只需⽤相当于常规的⼀ 、⼆级污⽔处理⼚的⼯程投资和低于常规⼆级处理的运⾏费⽤ ，就能够获得三级处理⽔平的效果 ，实现城市污⽔的再⽣和回⽤。

　　SPR污⽔处理系统⾸先采⽤化学⽅法使溶解状态的污染物从真溶液状态下析出，形成具有固相界⾯的胶粒或微⼩悬浮颗粒；选⽤⾼效⽽⼜经济的吸附剂将有机污染物、⾊度等从污⽔中分离出来；然后采⽤微观物理吸附法将污⽔中各种胶粒和悬浮颗粒凝聚成⼤块密实的絮体；再依靠旋流和过滤⽔⼒学等流体⼒学原理，在⾃⾏设计的SPR⾼浊度污⽔净化器内使絮体与⽔快速分离；清⽔经过罐体内⾃我形成的致密的悬浮泥层过滤之后，达到三级处理的⽔准，出⽔实现回⽤；污泥则在浓缩室内⾼度浓缩，定期靠压⼒排出，由于污泥含⽔率低，且脱⽔性能良好，可以直接送⼊机械脱⽔装置，经脱⽔之后的污泥饼亦可以⽤来制造⼈⾏道地砖，免除了⼆次污染。

　　最新发明的SPR污⽔净化技术以其流程简单可靠、投资和运⾏费⽤低、占地少、净化效果好的众多优势将为当今世界的城市污⽔的再利⽤开创⼀条新路。城市污⽔实现再利⽤之后，为城市提供了第⼆淡⽔⽔源，为城市的可持续发展提供了必不可少的条件，其经济效益和社会效益是不可估量的。　　SPR污⽔处理系统与众不同的技术特点

　　1.城市⽣活污⽔和处理药剂的混合主要是在泵前吸药管道 、污⽔泵 叶轮、蛇形反应管 和瓷球反应罐的组合作⽤下完成的，依照紊流速度 、混合时间 、和⽔⼒学结构数据设计 ，得以⼗分充分的混合 ，为取得混凝净化效果和限度地节省药剂创造了前提条件 .这是过去常规的⼀级处理和⼆级处理之⽔⼯结构所做不到的。

　　2.SPR系统处理城市污⽔时 ，采⽤五种以上污⽔处理药剂及其配⽅组合使⽤ ，靠化学反应使污⽔中溶解状态的有机污染物 、重⾦属离⼦ 和有害的盐类从⽔中析出 ，成为有固相界⾯的微⼩颗粒 （它包含有污⽔三级处理的作⽤）。其中还选⽤了⼀种吸附效果很好⽽价钱⼜很便宜的吸附剂，以吸附有机污染物和⾊度 .靠消毒剂在30分钟的流程内杀灭细菌和⼤肠杆菌 .靠混凝的物理化学吸附作⽤将悬浮物及各类杂质凝聚成⼤⽽且密实的絮团 .这样发挥各药剂的单独作⽤和它们之间的交联作⽤的⽤药⽅式是与常规的物理化学法不相同的 .⽽且SPR系统使⽤的组合药剂配⽅ ，只能在具有⼗分精细的⽔动⼒学参数设计的SPR污⽔净化器及其系统⾥才能充分发挥作⽤ ，在常规的⽔⼯系统⾥是⽆法使⽤的。

　　3.SPR系统装置能够依照模拟试验得出的配⽅ ，借助⼤⽓压⼒和流量计 ，⼗分精确地投加混凝药剂和絮凝药剂 ，不致因加药过量⽽造成药剂残留在净化后的出⽔中，⽽且动⼒消耗很少。

　　4.SPR污⽔净化器内部结构是完全按照混凝机理精确设计的 ，形成的涡旋流动和各部位恰当的⽔流速度 ，使得胶体颗粒之间有最多的碰撞次数 ，并且有凝聚吸附所需的流速环境 。从⽽在极⼩的容积内获得了极充分的凝聚效果 .这也是常规⽔⼯装置⽆法⽐拟的 。

　　5.根据混凝形成的絮团实际状况 ，准确确定了SPR污⽔净化器内部的⽔动⼒学数据 ，使得在罐体中上部形成了⼀个有⼏⼗厘⽶厚的 、⼗分致密的悬浮泥层 .所有经过混凝的出⽔都必须通过此悬浮泥层的过滤 ，才能升流到罐体上部的清⽔汇集区 .它⼗分成功地起到了污⽔⾼级处理⼯艺中极为重要的过滤作⽤。

　　这个致密的悬浮泥层是由污⽔中的污泥及混凝药剂形成的絮体本⾝组成的 .随着絮体由下向上运动 ，使泥层的下表层不断增加 、变厚 ；同时 ，随着过滤⽔⼒学原理形成的罐体的旁路流动，引导着悬浮泥层的上表层不断流⼊中⼼接泥桶 ，上表层不断减少 、变薄 .这样 ，悬浮泥层的厚度达到⼀个动态的平衡 .当混凝后的出⽔由下向上穿过此悬浮泥层时 ，此絮体滤层靠界⾯物理吸附和电化学特性及范德华⼒的作⽤ ，将悬浮胶体颗粒 、絮体 、细菌菌体等等杂质全部拦截在此悬浮泥层上 ，使出⽔⽔

质达到三级处理的⽔平 .由于泥层是由絮体组成 ，致密度⾼ ，过滤效率远远⾼于常规的沙粒层过滤 ；由于是处于悬浮状态的絮体泥层作滤层 ，其过滤的⽔头（阻⼒）损失⾮常⼩ ，所以动⼒消耗远远低于常规的砂层过滤 、微孔过滤 、或反渗透膜过滤；⼜由于过滤泥层是净化过程中由污⽔中的污泥⾃动补充添加 ，⼜⾃动被引⾛ ，即过滤泥层⾃⾝在不断地更新 ，过滤泥层总是保持着稳定的厚度，⽽且总是保持着稳定的物理吸附和电化学吸附性能 ，因此能获得稳定的过滤效果 .⽽且完全免去了常规系统中必不可少的过滤层的反冲洗以及反冲洗带来的众多⿇烦 .这种结构和原理与常规的三级污⽔处理的过滤装置是完全不同的 ，这⾥没有价格昂贵的反渗透膜过滤 、微孔过滤 、或活性炭过滤等装置 .所以 ，投资省 、动⼒消耗⼩ 、运⾏费⽤低是SPR系统的必然优势。

　　6.SPR系统选⽤的絮凝剂 ，同时也是良好的污泥助滤剂 ，所以 ，系统最后排出的污泥浆 ，其脱⽔性能良好 ，可以不另外添加助滤剂 ，就直接泵⼊压滤机脱⽔ .泥饼可以制成⼈⾏道地砖再利⽤ ，不会带来⼆次污染的问题 .它没有传统的⽣化法产⽣的污泥含⽔率很⾼、脱⽔性能很差的致命弱点。

　　7.本类型污⽔净化器曾开机运⾏处理过养猪场污⽔ 、养鸡场污⽔ 、煤矿矿井坑道污⽔ 、⽣猪屠宰场污⽔ 、⾼粱酿酒⼚酒糟污⽔ 、纺织印染污⽔、再⽣纸造纸污⽔和城市⽣活污⽔等等含有⼤量有机污染物和氨氮的污⽔；也成功应⽤于陶瓷⼚污⽔、墙地砖⼚污⽔、⼤理⽯⽔磨抛光污⽔、洗煤污⽔、燃煤锅炉湿法除尘污⽔、⽯英砂洗砂污⽔等悬浮物含量极⾼的污⽔的净化和回⽤。 各地权威检测部门测试了污⽔净化器进⽔和出⽔的有关数据 .测试报告单表明 ：氨氮去除率可以达到85％，总氮去除率可达95％ ，有机氮去除率可达96％ ，BOD去除率可达95％ ，悬浮物的去除率则⾼达98.3% ~ 99.6% ，出⽔浊度达到3度（3 毫克 / 升）以下。这是本净⽔系统在低投资 、低运转费的前提下所获得的出⽔指标 . 这是常规的物化法和⽣物化学法的⼀级 、⼆级处理系统都⽆法达到的。

　　除发达国家有专门的城市⽣活污⽔管路系统外，实际的城市污⽔往往混⼊有许多⼯业污⽔，可⽣化性差和污染物成分不规则地快速变化是我们⾯临的现实，⽽针对降解某种有机污染物的微⽣物⽣长、繁殖的过程却太长，所以，传统⽣化系统难以适应当今愈来愈⼯业化了的城市的污⽔。SPR系统已拥有处理众多⼯业污⽔的适应能⼒和物化法具有的快速应变能⼒，容易通过⾃动化的⼿段应付系统⼊⼝污⽔⽔质的变化，保持稳定的净化效果。

　　8.在SPR系统中投放杀菌消毒药剂时 ，只要增加⼀些投氯量（⽆需另外增加设备）就可以起到⽤氯来氧化除氨的作⽤ ，进⼀步提⾼污⽔处理系统去除氨氮的效率。

　　9.假如经过SPR系统处理后的出⽔氨氮含量还未达到较严格的要求（如某些发达国家或发达地区将排⽔标准定为含氨氮1毫克 / 升以下） ，也可以后续再串联设置⼀级离⼦交换装置 ，靠斜发沸⽯离⼦交换柱最终达到除氨氮的⽬标 .

　　因为斜发沸⽯离⼦交换系统要求进⼝⽔质的悬浮物含量要低于35毫克 / 升 ，否则会影响离⼦交换柱的功能和寿命 ，从⽽⼤⼤增加离⼦交换的运⾏费⽤ .过去 ，常规的⼀ 、⼆ 级污⽔处理装置是难以长期稳定地达到这样的前处理⽔平的 ，因⽽了离⼦交换法除氨氮技术的⼴泛应⽤ .现在 ，SPR污⽔处理系统绝对可以保证净化后出⽔的悬浮物含量低于3毫克 / 升（实际运⾏中出⽔的悬浮物含量多为1毫克 / 升） ，使得后续的斜发沸⽯离⼦交换系统去除氨氮的负荷减轻很多 ，交换柱的使⽤寿命会⼤⼤延长 ，即离⼦交换的运⾏费⽤会⼤⼤降低 ，将使离⼦交换法除氨氮技术的优点得到更充分的发挥 。

　　早在七⼗年代 ，美国Minnesota 州Minneapolis 市的罗兹芒污⽔⼚就是⽤纯粹的物理化学法处理城市⽣活污⽔的 ，其⼯艺流程是：化学混凝——沉淀——过滤和活性炭吸附——斜发沸⽯离⼦交换 .其最后出⽔⽔质标准为：氨氮1 毫克 / 升 ，BOD10毫克 / 升 ，磷 1毫克 / 升，悬浮物 10毫克 / 升 ，pH 8.5 .证明纯粹的物理化学法处理城市污⽔在技术上是可⾏的 .现在 ，依靠新发明的SPR净⽔技术 ，将使这项⼯艺的经济性更为 。

　　10 .其实 ，经过SPR污⽔净化系统处理后的出⽔ ，其悬浮物的含量⼩于3 毫克 / 升 ，浊度也⼩于3 度 （毫克 / 升 ） ，达⾃来⽔标准 ，不再会堵塞输⽔管路 ，并且已经经过了良好的消毒 .将此出⽔回送到城市各地 ，作为城市草坪绿地和树⽊绿化浇灌⽤⽔是⼗分安全 、可靠的 .经过SPR系统处理后的出⽔中 ，残存的氮含量已经很低 ，氮作为植物⽣长的营养物是不必去除 、或不必去除得那么⼲净 的。从⽽可以免去除氮的深度处理投资及其运⾏费⽤ ，既保证了环境质量 ，⼜为社会节省了⼤笔资⾦ . ⽤此回⽤⽔取代⾃来⽔作为城市绿化⽤⽔ ，将⼤⼤节省城市的淡⽔资源 ，减轻城市市政部门的供⽔压⼒ ，对城市的整体经济发展定会产⽣⼗分巨⼤的效益 .这是城市污⽔回⽤的新概念。