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污水处理之生物处理技术发展史

来源:www.lnqdhb.com         发布时间:2020-04-25 返回列表
传统观点认为,生物处理的主要功能是分解、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与研究表明,很多人工合成的有机物具有“三致”(致癌、致畸、致突变) 的严重危害,并且难以被微生物所降解,而无机性的营养物如氮、磷则容易引起水体的富营养化。因此,水处理的要求也在不断变化,除要求水处理工艺具备脱氮除磷功能外,还要求将工业化生产、通过高温高压合成的各类污染物在污水处理过程中得到有效控制,因为这一类物质在自然界的降解需要几百年甚至上千年,还将不断富集,浓度不断变大,直接危害生态环境和人类生活的健康。生物处理技术对这种类型的污水处理是否有效,一些BOD、COD浓度很高,甚至高达数万mg/L的污水,生物处理技术能否有效,这些新的问题和新的要求,推动了世界污水生物处理技术和工艺方法的发展。
污水处理
按照微生物的生长方式,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,城市污水处理以活性污泥法的应用广泛。但是,由于传统活性污泥法运行需要消耗大量的能源,运行费也较高,需要进行革新。为开发效率高、低耗的城市污水处理新技术、新工艺,国内外开展了大量的研究,并取得了一定的成就。

1.生物处理微生物

传统的污水生物处理技术主要依赖两大类微生物,即异养型好氧微生物和异养型厌氧微生物。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比较深人的研究,取得了很多成果,如: 对活性污泥中细菌和原生动物的不同种类和特性及其协同作用的研究,推进了AB法工艺的发展; 对于硝化、反硝化细菌的研究,以及聚磷菌特性的研究,推进了具有脱氮功能的A/O法工艺以及具有脱氮除磷功能的A/A/O法工艺的发展; 对于厌氧微生物种群和特性的研究,以及发现了厌氧微生物具有部分降解大分子合成有机物的能力,推进了厌氧生物处理工艺以及用厌氧/好氧串联流程处理含难降解有机物废水的工艺发展; 对于降解菌的筛选、培养和固定化的研究,为进一步提高污水生物处理的效能,特别是为难生物降解有机物的处理提供了有效的途径。

2.生物处理工艺

生物处理中的三大要素是微生物、氧和营养物质。反应器是微生物栖息生长的场所,是微生物对污水中的污染物加以降解、利用的主要设备。效能高的反应器,要能保持尽量完整的微生物量及其活性,  要能有效地供应氧(或隔绝氧),要使微生物、氧和污水中的有机物之间能充分接触良好的传质条件。反应器按其特性,大致可分为以下几类:

①悬浮生长型(如活性污泥法) 或附着生长型(如生物膜法);

②推流式或完全混合式;

③连续运行式(如传统活性污泥法) 或间歇运行式(如SBR法)。

(1) 活性污泥法

活性污泥法自1914 年由Arden和Lockett 开创至今,已经过104年的发展与实践,在供氧方式、运转条件、反应器形式等方面不断得到革新和改进。早前出现的传统活性污泥法属于推流式曝气池,由于靠近水池进水口的基质浓度高于出口端的基质浓度,而开始的设计没有考虑到这种需氧量的变化,结果造成了一些部位氧的不足。为改进供氧不均匀的缺点,1936 年将均匀曝气的方式改为沿推流方向渐减曝气的方式,大部分的氧量在基质去除相当快的进水端输人,而以内源代谢和衰减为主要反应作用的出水端仅需少量的氧,这也就是传统活性污泥法比较标准的形式一一渐减曝气活性污泥法。

活性污泥法的另一个变种一一阶段曝气法于1942 年出现。阶段曝气法又称多点进水法,进水分成几股,然后几股污水从曝气池的不同点进人,从而使需氧量分配均匀。在污泥同原水混合前,使污泥进行再曝气的想法得到了更进一步的发展。

1951年出现了接触稳定活性污泥法,它是传统活性污泥法的另外一种发展形式。为了避免在推流式曝气池中因基质浓度梯度造成的微生物不适应,使微生物群落保持相对稳定的状态。