废水除磷研究进展

❶ AO工艺，氧化沟工艺，SBR工艺的优缺点对比

SBR 工艺和氧化沟工艺都比较适合于中小型污水厂，如果设计管理的好，都可以取得比较好的除磷脱氮效果。但是这两种工艺又各有优缺点，分别适用于不同的情况，在选定方案时需要仔细分析。

从基建投资看，SBR 工艺是合建式，一般情况下征地费和土建费较氧化沟低，而设备费较氧化沟高，总造价的高低则要视具体情况决定。

1) SBR 工艺由于采用合建式，不需要设置二沉地，同时由于采用微孔曝气，可以采用的水深一般为4～6m，比一般氧化沟的水深(3 ～4m) 要深，因此在同样的负荷条件下，SBR 工艺的占地面积小，如果污水处理厂所在地的征地费用比较高，对SBR 工艺有利。

2) 进水BOD浓度高，反应容积与沉淀容积的比值高，对氧化沟有利；BOD浓度低，反应容积与沉淀容积的比值低，对SBR 有利。

3) SBR 工艺中一个周期的沉淀时间是由活性污泥界面的沉速、MLSS浓度、水温等因素确定的，浑水时间是由滗水器的长度、上清液的滗除速率等因素决定的，对于一个固定的反应系统，沉淀时间和滗水时间的和基本上是固定的，一般都不应小于2 小时，因此每个周期的时间短，反应时间所占的比例就低，反应池的容积利用系数降低。对于污泥稳定要求不高的污水厂，选择 SBR 工艺不利。( 合建式氧化沟工艺也有这个缺点) 。

4) SBR 工艺是静态沉淀，氧化沟工艺是动态沉淀，因而SBR 的沉淀效率更高，出水水质更好。

5) SBR 工艺和交替式氧化沟需要频繁地开停进水阀门，曝气设备，滗水器等，因此对自控设备的要求比较高，目前某些国产设备的质量尚不过关，如果考虑进口，自控系统所占的投资比例将增加而且将增大维修费用。

6) 在一些水量非常小的小城镇，夜间几乎没有污水产生，这时候SBR 工艺和交替式氧化沟工艺有优越性，曝气设备可以白天运转，夜间停止运行。

7) 从运营费用看，SBR 工艺通常用鼓风曝气，氧化沟工艺通常用机械曝气。一般说来，在供氧量相同的情况下，鼓风曝气比机械曝气省电；第二方面，SBR 工艺是合建式，不用污泥回流( 有的少量回流) ，氧化沟工艺是分建式要大量回流，电耗较大；第三方面，SBR 工艺是变水位运行，增大了进水提升泵站的扬程。综合考虑，通常氧化沟工艺的电耗要比 SBR工艺大些，运营费要高些。

8) 在寒冷的气候条件下，因为表面曝气器会造成表面冷却或者结冰，降低污水的温度，而污水的温度降低对生化反应尤其是硝化反应的影响较大，所以在寒冷地区采用氧化沟工艺需要采取一些特殊措施，如将氧化沟加盖，而这些措施都使氧化沟工艺在和其它工艺竞争中处于不利的地位。
9）AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。
A/O法脱氮工艺的特点：
（a） 流程简单，勿需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低；
（b） 反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分；
（c） 曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质；
（d） A段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免DO的增加。O段的前段采用强曝气，后段减少气量，使内循环液的DO含量降低，以保证A段的缺氧状态。
A/O法存在的问题：
1.由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；
2、若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。从外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90％

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❸ 污水再生回用和水资源可持续利用

方先金

（北京市市政工程科学技术研究所，北京市西城区大帽胡同号，100035，中国）

我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源拥有量只有2200m³，仅为世界平均水平的1/4，在世界银行连续统计的153个国家中居第88位。同时，我国水资源在时间和地区分布上很不平衡，南方多北方少，北方大部分地区人均水资源拥有量低于联合国可持续发展委员会确定的1750m³用水紧张线，其中9个地区低于500m³的严重缺水线。水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。

1水资源可持续利用面临的问题

1.1水资源总量紧缺

50年来，全国用水总量从1949年的1000多亿m³增加到1997年的5566亿m³，其中农业用水占75.3%，工业用水占20.2%，城镇生活用水占4.5%，人均综合年用水量从不足200m³增加到458m³。目前，全国每年缺水近400亿m³，其中，农业缺水300亿m³，因旱致灾，年均减少粮食200多亿千克；城市和工业缺水60亿m³，影响工业产值2300多亿元，全国668座城市有400多座缺水，有110个城市严重缺水。特别是1999年以来，我国北方地区持续干旱，给工农业生产造成较大的影响，也给城市、农村居民生活用水造成很大的困难。2001年6月上旬旱情最为严重时，全国受旱面积一度达到4.2亿亩（1亩＝100m²），由于持续干旱，水源不足，造成城乡人民生活用水紧张，有2198万城镇人口和3300万农村人口及1450万头大牲畜发生饮水困难。天津、长春、大连、青岛、唐山和烟台等大中城市已受到水资源短缺的严重威胁，许多水库、河流出现从来没有过的断流和干枯。今后随着人口的增长、生活水平的提高、城市化的加快，水资源供需矛盾将更加突出，据预测，我国用水高峰将在2030年前后出现，2030年我国人口将达到16亿人，粮食总产量需达到7亿t，年用水总量为7000亿～8000亿m³，全国每年缺水将在700亿m³左右。

气候变化对我国水资源可利用量也产生了负面影响。据1950～1997年的降水和气温资料分析，我国近20年来呈现北旱南涝的局面。20世纪80年代华北地区持续偏旱，京津地区、海滦河流域、山东半岛10年平均降水量偏少10%～15%。进入20世纪90年代，黄河中上游地区、汉江流域、淮河上游、四川盆地的8年平均降水量偏少约5%～10%，黄河花园口的天然来水量初步估计偏少约20%，海滦河和淮河的年径流量也都明显偏少。北方缺水地区持续枯水年份的出现，以及黄河、淮河、海河与汉江同时遭遇枯水年份等不利因素的影响，加剧了北方水资源供需失衡的矛盾。据相关研究，未来50年由于人类活动产生的温室效应，全球年平均气温可能升高，气温升高将使地表蒸发量提高，水资源量将相应减少。

1.2水资源分布不均

我国水资源在时间和空间分布上很不平衡。长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5%，其水资源量占全国的81%；黄淮海流域人口、粮食产量和国内生产总值都占全国的1/3左右，但其多年平均水资源仅占全国的7.2%。受季风气候的影响，各地的降水量年内分配极不均匀，大部分地区每年汛期4个月的降水量占全年降水总量的70%左右，很容易形成春旱夏涝。水资源在时间和空间分布上不平衡给水资源充分利用带来了一定的难度。

1.3水资源浪费严重

我国一方面水资源严重短缺，另一方面却浪费严重。长期以来，“以需定供”的水资源非可持续利用模式是造成水资源短缺的人为原因。盲目发展第一、第二产业，特别是片面追求粮食增产和重工业的发展，造成产业结构的不合理，水资源利用效率偏低，使本来就紧缺的水资源问题更加严重。

目前，我国农田灌溉面积中渠灌面积占75%左右，而渠系损失约为50%，农田蒸发损失约为17%，实际利用量仅有33%左右。由于大多数地方采用传统的灌溉模式，每亩实际灌水量达到450～500m³，超过了实际需水量的1倍左右，浪费极为严重。我国主要依靠降水的旱作耕地面积约12亿亩，其中70%分布在降水量250～600mm的北方地区，由于蓄水和保水等基础设施不足，农田对自然降水的利用率仅为56%左右。按最新统计估算，我国农田灌溉用水的利用率仅有1.0kg/m³，旱作耕地的水分利用效率为0.60～0.75kg/m³，全国农业用水的平均效率为0.8kg/m³，综合经济效益为0.2美元/m³，而以色列已超过1美元/m³，差距十分明显。现阶段我国农业水资源利用不符合水资源可持续利用的要求。

我国工业用水效率总体水平仍然较低，2001年我国万元工业产值取水量为90m³，约为发达国家的3～7倍；工业用水重复利用率约为52%，远低于发达国家80%的水平。2000年全国城市人均生活用水量达220.2L/d，远高于发达国家的人均生活用水量。社会各界的水忧意识不强，浪费水资源的现象仍很严重，这说明节水措施尚未有效落实，节约用水的技术和管理水平不高。近十年来，我国根据经济可持续发展战略对经济结构调整虽已初见成效，但水资源消耗利用模式尚未发生实质性变化。

1.4水污染形势严峻

目前我国污水处理率还较低，大量的城市和生活污水未经处理直接排入江河湖库水域，使全国大部分水域和近50%的重点城镇的集中饮用水水源受到不同程度的污染，其中水污染比较严重的城镇98个，主要分布在三河三湖流域。由于水污染一些水源被迫停止使用，寻找新的水源，从而加剧了城市缺水。水污染还影响到供水水质，损害居民的身体健康。目前，全国水土流失面积356km²，占国土面积的37%。全国地下水多年平均超采74亿，已形成164个地下水超采区，部分地区出现地面沉降，海水入侵等问题。许多重要河流、湖泊污染严重，由于污染而引发的水事矛盾不断增加。水污染严重影响我国的水资源可持续利用，影响我国经济社会的可持续发展。

2实现我国水资源可持续利用应采取的措施

我国政府十分重视水资源可持续利用，明确指出：水资源可持续利用是我国经济社会发展的战略问题。多年来，针对我国水资源特点和水资源利用中存在的问题，采取了一系列措施来保证水资源的可持续利用。

2.1合理利用水资源

我国水资源可持续利用的根本出路在于坚持可持续发展战略，变“以需定供”的传统开发模式为“量水而行、以水定需”的水资源可持续利用的模式。立足于可利用水资源的保护和合理利用，根据水资源承载能力，确定经济社会发展结构，确保各种水域的可持续利用，对经济结构进行战略调整，在水资源充裕和紧缺地区采用不同的经济结构。大力发展节水、省能、高附加值的高新技术产业和服务业。根据我国水资源的时空分布特点合理发展农业，采取必要的退耕还林，使生态系统得到改善，保证水资源的供需平衡。

2.2合理调配水资源

根据我国降水年内分布不均的特点，应修建大量的蓄水设施，以充分利用水资源。目前，全国共建水库8.5万座，使年供水能力大大提高。蓄水设施一方面能将雨季多余降水贮存起来，供干旱季节使用。另一方面可以减少洪水灾害，保证经济的发展。在地域上，我国的水资源南多北少，南方水资源充裕，北方水资源严重不足。南水北调工程是解决我国北方地区水资源缺水矛盾，实现水资源合理配置的重大战略工程。南水北调东、中、西三条线路将与长江、黄河和海河相互联接，形成水资源合理配置的总体格局，达到南北调配、东西互济的水资源配置目标。三条调水线路年调水总量380亿～480亿m³，可基本改变我国黄淮海地区水资源严重短缺的状况，保证我国水资源总体上可持续利用。

2.3大力开展节水工作

我国历来重视节约用水工作，20多年前，国家就提出了要实行开源与节流并重的方针，认真开展了节约用水工作，并制定了一系列节约用水的法规和标准，建立了节约用水的管理制度，也形成了比较健全的管理体制，城市节约用水工作取得了一定的成绩，到2000年全国设市城市累计节约用水300多亿m³，使近5年来城市用水总量基本无增长，改变了城市用水量随经济发展同步增长的趋势。但是，目前我国农业用水利用率还较低、工业万元产值用水量和城市居民日平均用水量还较高，节水的潜力还较大。在农业方面，应发展和推广农业节水技术，减少农田的深层渗漏和地表流失量，减少单位面积的用水量，减少田间和输水过程中的蒸发和蒸腾量，提高灌溉和降水的水分利用效率，不断提高单位水资源的产量和效益。在工业节水方面，应在调整工业生产结构的同时，改进生产工艺，提高用水重复率，减少万元工业产值的用水量。为了保证节水工作，要制定和完善相关的政策法规，建立一套符合市场经济原则的体制和机制，对现有水价偏低进行改革，建立水资源的宏观控制和微观定额体系，形成总量控制与定额管理相结合的水资源管理体制。

2.4大力发展污水处理和再生回用工作

水污染加剧了我国水资源短缺形势，直接威胁着饮用水的安全和人民的健康，影响到工农业生产和农作物安全，造成的经济损失约为国民生产总值的1.5%～3%。水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害。水污染早在20世纪70年代已经显现出来，但没有引起足够的注意，采取的措施不够恰当有力，因此出现了今天的严重局面。如再不及时采取有效对策，将严重影响我国水资源可持续利用。长期以来采用的以末端治理、达标排放为主的工业污染控制战略，已被国内外经验证明是耗资大、效果差、不符合可持续发展的战略。应大力推行以清洁生产为代表的污染预防战略，淘汰物耗能耗高、用水量大、技术落后的产品和工艺，在工业生产过程中提高水资源利用率，削减污染排放量。对于工业和城市生活排水造成的点源污染，应大力发展污水处理工程，使我国的污水处理率在2000年34.3%的基础上进一步提高。对于面污染源包括各种无组织、大面积排放的污染源，如含化肥、农药的农田径流，畜禽养殖业排放的废水、废物等，其控制应与生态农业、生态农村的建设相结合，通过合理使用化肥、农药以及充分利用农村各种废弃物和畜禽养殖业的废水，将面源污染减少至最小。应积极开展污水资源化再利用工作，提高污水再生回用率。

3污水再生回用是实现水资源可持续利用的有效途径

污水再生回用是经济可靠的开源节流措施，与跨流域调水、海水淡化、雨水蓄用等开源措施相比，污水再生回用具有经济性和可靠性。人类使用过的水，污染杂质只占0.1%左右，比海水3.5%少得多，其余绝大部分是可再用的清水。跨流域调水和雨水蓄用工程投资较大，并需投入大量资金控制水体进一步污染，跨流域调水还会对现有的生态系统产生影响。在我国现有经济条件下，跨流域调水和雨水蓄用只能逐步进行。污水再生回用的本质是实行循环用水和分质用水，将污水经再生后回用到水质要求较低的用户。随着工业化的加速发展，人们生活水平不断提高，水污染范围也在扩大、污染程度加深，社会经济发展和环境污染之间形成一对尖锐的矛盾。发展污水再生回用、减少废水排放量是解决环境问题最有力的措施。另外，为满足用户的需要，再生水必须符合相应的水质标准，为此，需对污水处理厂二级出水进行深度处理，从而减少了污染物总量，减轻了废水对环境的压力。

污水再生回用应严格按回用对象和目的控制回用水水质，以确保回用水的安全性。为此，我国制定了一系列相关回用标准。如生活污水经二级处理后能够达到《污水综合排放标准》，但不能作为生活杂用水或工农业用水；若考虑回用，必须进一步处理。当污水回用于农田灌溉，水质指标应该满足《农田灌溉水水质标准》；当污水回用于城市景观，水质指标应该满足《再生水回用于景观水体的水质标准》；当污水回用于城市生活杂用，水质指标应该达到《生活杂用水水质标准》；工业污水回用水质指标应该满足相应的工业用水标准等。

城市供水量的80%变为污水排入城市下水道，收集起来再生处理后，70%可以安全回用；二者合计，约城市供水量的56%可以转变成再生水，返回到城市水质要求较低的用户，替换出等量的清洁水，相应地增加城市一半以上的供水量。废水是一种非常宝贵的资源，挖潜能力巨大。我国2000年全国污水排放量为620m³，这是很大的再生水资源。污水再生回用立足于自有水资源增加城市供水量，是实现水资源持续利用的有效措施。污水再生回用能有效地缓解城市水资源短缺。

为了保证水资源可持续利用，支持经济可持续发展，针对我国水资源存在的问题，近十多年来，通过国家科技攻关，以及缺水城市为解决水污染和水资源短缺做出的努力，国内已经建成一批不同工艺、不同回用对象的城市污水回用示范工程。表1列出了华北地区部分城市污水回用工程情况统计结果。目前我国污水回用工程主要回用对象为污水处理厂内部用水、市政杂用、河道补水、绿化、工业用水等，尚未回用于地下回灌和饮用水源。北京市2001年完成的高碑店污水处理厂出水回用工程是我国目前最大的污水再生回用工程。大量的污水回用工程实践表明：污水再生回用是解决水资源可持续利用的有效途径。

表1华北地区部分城市污水回用情况单位：万m³/d

4我国污水再生回用最大工程

4.1工程概况

高碑店污水处理厂回用工程是目前我国最大污水再生回用工程，该工程于1999年3月至8月完成该项目的前期研究工作，并完成了可行性研究，1999年10月完成项目立项和审批；2000年1月完成该工程的初步设计和审批工作，2月完成施工图设计，同年4月开始施工，2001年5月完成工程施工，2001年6月完成调试和试运转，2001年7月开始供水。

高碑店污水处理厂是目前我国最大的污水处理厂，处理能力为100万m³/d。该厂污水系统流域面积96km²，服务人口240万人，汇集北京市南部城区的大部分生活污水、东郊工业区、使馆区和化工路的全部污水。该处理厂采用前置缺氧段活性污泥法工艺，即在推流式曝气池前设置缺氧段，其目的是改善污泥性质，防止污泥膨胀。该厂出水水质水量稳定，其二级出水已接近相关的回用水水质标准。但该回用工程运转前，高碑店污水处理厂二级出水直接排入通惠河下游，除每年约5500万m³用于农业灌溉外，剩余的出水每年超过3亿m³没有得到利用，这是很大的水资源浪费。为了缓解北京市面临的21世纪城市发展和可利用水资源的矛盾，实现北京市水资源可持续利用，支持国民经济可持续发展战略，北京市政府决定开发该厂污水资源。高碑店污水处理厂回用工程使用回用水的区域达141km²，回用水用户涉及到工业、公园绿化、道路喷洒和冲刷、河湖补水等。

4.2工程规模和技术方案

本工程近期规模为30万m³/d，远期规模为47万m³/d。在回用工程技术方案确定中尽可能地利用现有设施，以降低工程投资。具体设计方案如下：高碑店污水处理厂二沉池出水经新建泵站（规模47万m³/d）提升后用两条管道分别输送到高碑店湖（规模30万m³/d）和水源六厂（规模17万m³/d）。送至高碑店湖的处理水通过第一热电厂现有深度处理设施进一步处理后供该厂冷却用水；送至水源六厂的处理水在该厂进行深度处理后，一部分通过水源六厂现有供水系统供给东郊工业区和焦化厂；一部分通过新建管道输送到西便门和东便门。在水源六厂现有供水管道和新建管道沿线设取水口，并新建回用水支线，供市政杂用取水。

4.3回用水水质技术保障措施

由于高碑店污水处理厂建设时，国家对城市污水处理厂出水要求中还没有氮和磷的指标控制，因此，目前该厂出水中氮和磷的含量较高，这会直接影响回用水水质，必须对该厂进行技术改造，进一步提高该厂出水水质。改造规模为50万m³/d，即对高碑店污水处理厂一期工程（50万m³/d）进行改造。该改造工程分两步进行。第一步改造后使出水水质优于目前第一热电厂冷却水取水水源高碑店湖的水质，出水中BOD、COD、总磷和氨氮分别达到10mg/L、40mg/L、1mg/L和10mg/L。第二步改造使该厂50万m³/d满足高碑店湖Ⅳ类水体的水质要求。第一步主要改造工作量包括曝气池改造和污泥处理系统的改造。原曝气池为1/12为厌氧区，其余为好氧区，改造后原池2/9为缺氧区及厌氧区（水力停留时间共为2h），其中进水端分出一停留时间为15min的强化吸附区。其余仍为好氧区（水力停留时间7.25h）。原污泥系统中剩余污泥泵入初沉池，其混合污泥再进污泥浓缩池浓缩后消化脱水，因浓缩污泥池停留时间较长，处于厌氧状态，磷又被释放出来，通过上清液回到污水中，因此达不到除磷的目的。改造后，原有浓缩池改为浓缩酸化池，浓缩酸化池上清液做为碳源排入水处理系统；将消化池上清液和脱水机滤液及冲洗水收集后进行化学除磷。

高碑店污水处理厂二级出水水质水量稳定，达到设计要求，但还不能满足市政杂用水标准，而绿化用水和道路喷洒等市政杂用水水质对人类健康和城市环境会产生影响，因此，市政杂用水必须在回用前进行深度处理，以满足相应标准。在设计中将深度处理选择在水源六厂。水源六厂现有日处理能力17万m³/d的深度处理设施，主要采用机械加速澄清、砂滤和消毒等工艺处理过程，其出水可满足相应用户要求。由于北京市工业结构的调整，目前该厂平均实际供水量不足5万m³/d，尚有12万m³/d处理能力没有得到利用。另外，水源六厂离市政杂用水用户较近，市政杂用水深度处理设在水源六厂利用其剩余处理能力，可满足市政杂用水近、远期规模需求，在该厂深度处理后的水质能满足市政杂用水水质要求。

4.4主要回用对象

按规划要求，该工程近期供北京市第一热电厂冷却循环用水20万m³/d，远期供北京市第一热电厂冷却循环用水30万m³/d。近期通过北京市水源六厂供东郊工业区和焦化厂5万m³/d，供城市绿化、道路喷洒和冲刷、市区河道景观用水等市政杂用水共5万m³/d。远期通过水源六厂供工业和市政杂用水水量将扩充到17万m³/d。

4.5主要工程内容和投资

本工程总投资3.6亿元，其中征地拆迁费约1亿元，工程费用为2.18亿元，工程建设内容主要为：

（1）高碑店污水处理厂内47万m³/d的泵站一座。

（2）高碑店污水处理厂改造。

（3）高碑店污水处理厂至高碑店湖输水管：DN1800mm，长1480m。

（4）高碑店污水处理厂至水源六厂管道：DN1400mm，长4766m。

（5）市政杂用水配水管：DN1200mm，长6791m;DN1000mm，长1431m;DN800mm，长4615m;DN600mm，长2845m;D=500mm，长2880m。

（6）水源六厂改造：包括深度处理设施改造、蓄水池清淤和护砌、污泥池扩建、供水泵站改造、进出水口的改造、增加自控和电气设备等。

（7）园林供水支线管道。

4.6工程效益

该工程每年可节约清洁水资源16673万m³，节约自来水3650万m³/a，相当于节约了建设一座10万m³/d的自来水厂的投资4亿元。该工程达到了开源节流的目的，为北京市城市绿化面积扩大和道路喷洒压尘创造条件，对环境综合治理具有较大的作用，环境的改善还会带来了周围地区的土地增值。该工程在一定程度上缓解了北京市水资源短缺的矛盾。该工程的巨大经济和环境效益，推动了北京市节水和污水再生回用工作。目前北京已完成污水再生回用规划，7个污水回用工程正在进行施工或做前期工作。北京市的污水再生回用实践表明：污水再生回用符合环境保护和水资源可持续利用战略，是解决水资源可持续利用的有效途径。

5结论

我国是一个水资源贫乏的国家，随着经济发展和城市化进展的加快，水资源短缺的矛盾已经成为我国水资源可持续利用和管理中亟待解决的问题。我国水资源可持续利用面临水资源总量不足、分布不均、水利用率低和水污染等问题，实现我国水资源可持续利用的出路在于坚持可持续发展战略。应根据我国水资源特点进行水资源合理利用和配置，变“以需定供”的传统开发模式为量水而行、以水定需的水资源可持续利用的模式，根据水资源承载能力，对经济结构进行战略调整；同时，应继续发展节水技术，减少生产过程的水资源浪费，大力发展污水处理和再生回用工作，提高污水处理率和处理效果。污水再生回用可以减少污染物总量，增加供水能力，是经济可靠的开源节流措施。几年来污水再生回用实践表明：污水再生回用能有效地缓解城市水资源短缺，是实现水资源可持续利用的有效途径。

❹ 高难降解农药废水的除磷问题

一：先用聚铝混凝沉淀，注意ph控制。测cod，tp变化
二：看看你的BOD是多少，然后选个适当的生化。

❺ 含磷废水怎么处理

一、生物法

20世纪70年代美国的Spector发现,微生物在好氧状态下能摄取磷,而在有机物存在的厌氧状态下放出磷。含磷废水的生物处理方法便是在此基础上逐步形成和完善起来的。

目前,国外常用的生物脱磷技术主要有3种:

1、向曝气贮水池中添加混凝剂脱磷;

2、利用土壤处理,正磷酸根离子会与土壤中的Fe和Al的氧化物反应或与粘土中的OH-或SiO22-进行置换,生成难溶性磷酸化合物;

3、活性污泥法,这是目前国内外应用最为广泛的一类生物脱磷技术。

生物除磷法具有良好的处理效果,没有化学沉淀法污泥难处理的缺点,且不需投加沉淀剂。对于二级活性污泥法工艺,不需增加大量设备,只需改变运转流程即可达到生物除磷的效果。

但要求管理较严格,为了形成VFA,要保证厌氧阶段的厌氧条件。

二、化学沉淀法

通过投加化学沉淀剂与废水中的磷酸盐生成难溶沉淀物,可把磷分离出去,同时形成的絮凝体对磷也有吸附去除作用。

常用的混凝沉淀剂有石灰、明矾、氯化铁,石灰与氯化铁的混合物等。影响此类反应的主要因素是pH、浓度比、反应时间等。

三、生物强化除磷

生物强化除磷中的聚磷菌利用比较普遍，目前也是生物除磷的主要研究方向。

聚磷菌也叫做摄磷菌、除磷菌，是传统活性污泥工艺中一类特殊的细菌，在好氧状态下能超量地将污水中的磷吸入体内，使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍，这类细菌被广泛地用于生物除磷。

其原理为：在厌氧条件下，除磷菌能分解体内的聚磷酸盐而产生ATP，并利用ATP将废水中的有机物摄入细胞内，以聚b-羟基丁酸等有机颗粒的形式贮存于细胞内，同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出体外。

而好氧条件下，除磷菌利用废水中的BOD5或体内贮存的聚b-羟基丁酸的氧化分解所释放的能量来摄取废水中的磷，一部分磷被用来合成ATP，另外绝大部分的磷则被合成为聚磷酸盐而贮存在细胞体内。

四、吸附法

20世纪80年代,多孔隙物质作为吸附剂和离子交换剂就已应用在水的净化和控制污染方面。黄巍等人以粉煤灰作为吸附剂,对含磷50～120mg/L模拟废水脱磷的规律特征进行了研究。

研究表明粉煤灰中含有较多的活性氧化铝和氧化硅等,具有相当大的吸附作用,粉煤灰对无机磷酸根不是单纯吸附,其中CaO、FeO、Al2O3等可以和磷酸根生成不溶或直溶性沉淀现象,因而在废水处理方面具有广阔的应用前景。

五、其他的除磷方法

邹伟国等研究的新型双污泥脱氮除磷工艺系统处理生活污水取得成功。传统的脱氮除磷工艺多采用单污泥系统,因此存在着硝化和除磷泥龄之间的矛盾,将活性污泥法与生物膜法相结合,可解决这个问题。

实验结果表明,该工艺对PO43-的去除率达到了90%,处理效果稳定,对水质的适应能力很强。

陈滢等进行了低溶解氧SBR除磷工艺的研究。

该方法要注意的是污泥负荷对COD去除率和除磷效果的影响较大,因此要选择合适的污泥负荷。污泥负荷过高时会导致非丝菌污泥膨胀。

方茜等利用SBR法处理低碳城市污水取得进展,解决了处理碳、氮、磷比例失调(碳量偏低)城市污水如何保证氮磷高效去除的难点。

结果表明,利用此法处理广州地区低碳城市污水,出水有机物、氨氮及总磷均达标,且磷的释放量越大则出水磷总浓度就越低。实践证明,SBR法具有流程简单,不需要污泥回流,脱氮除磷效果好的特点。

❻ 我国农村生活污水组合处理技术研究进展

农村地区人们的环保意识薄弱，经济相对欠发达，也缺乏生活污水排水收集管网系统及集中处理设施;或是居住比较分散，造成生活污水集中收集困难，造成90%多的生活污水未经处理直接排入河流和湖泊。当前农村生活污水造成的环境污染严重威胁农村水源地的水资源安全，也加剧了淡水资源危机，使耕地灌溉得不到有效保障，最终危害到人畜的生存发展。在国家强调生态文明建设的今天，加强农村生活污水污染控制和治理显得尤为紧迫和重要。
1农村生活污水特征及处理
农村生活用水一般以地表水(例如，河流、沟渠、池塘、堰、湖泊和水库等)、地下水(井、窖)和自来水3者结合使用。我国农村生活污水主要来源于厕所粪便及其冲洗水、洗浴废水和厨房餐饮用水等，可分为灰水和黑水2类。前者由厨房排水、卫生淋浴水、洗衣水构成;后者水由粪便和尿液及其冲洗水构乎滚成[3]。我国农村生活污水具有分散、日变化系数大(通常为3.0～5.0)、间歇性排放，且氨氮含量高、可生化性强、含重金属等有毒有害物质较少等特点[4]。
充分胡咐了解农村生活污水的特点，在结合当地经济水平、自然条件和环境目标的基础上，发展适合我国国情的农村生活污水处理技术，缓解水资源短缺矛盾，改善农村地区生态环境和提高人们生活质量均具有重要意义。根据污水的收集和处理方式的差异，污水处理模式可分为分散式和集中式2大类。
分散处理通常具有投资小、运行费用低、污泥产生量小、受外界影响小、简单耐用以及易于实现水的循环利用等特点。此技术适用于规模较小、人口居住分散、污水不易集中收集农村地区生活污水的处理[5]。目前，我国农村地区应用较多的分散处理技术有人工湿地、高效藻类塘技术、蚯蚓生态滤池等多种方法。然而，随着农村生活污水的组成成分日益越复杂，单一分散处理工艺的出水难以满足受纳水体的环保需求。
同时，不同的生活污水分散处理技术具有各自的优缺点及适用范围，这也都限制了分散处理技术的应用范围与效果。基于此，目前较普遍的处理农村污水的办法是将多种工艺进行组合以达到强化系统的净化能力的目的。当前，根据农村生活污水组合处理技术的作用机理，大致可将它们分为3大类：生物组合技术、生态组合技术、生物-生态组合技术。
2生物组合技术处理农村生活污水
生物处理技术是指通过微生物在好氧、厌氧条件下去除污染物质的技术。该技术占地面积小、污泥产量低，具有良好的耐冲击负荷能力，可处理水量和水质波动性较大的污水。生物处理技术中的厌氧单元(A)使污水中大部分有机物得到降解，降低污水负荷，沉降悬浮物;而好氧单元(O)则进一步去除氮磷等营养物质和有机物。目前广泛应用于农村生活污水的生物组合技术，主要是由A和O组合而成的不同工艺。
2.1A/O工艺
A/O工艺一般是以厌氧处理为前置单元，后接好氧处理的组合工艺。该工艺具有较高的污染物去除率和较好的系统稳定性。李清雪等在厌氧折流板反应器(ABR)后分别增加了跌水曝气和曝气生物滤池处理，发现这2种组合工艺对农村生活污水中COD的去除率比单独采用ABR处理提高了9.5%和24.9%，可见ABR-曝气生物滤池组合工艺对COD的去除效果较好[6]。
针对北方地区多晴少雨，太阳光充足的气候特征，何刚等将厌氧生物滤池+太阳能曝气生物滤池联用，通过太阳能曝气系统提供氧气，进一步降低了系统能耗[7]。
曹大伟等研究开发了地埋式一体化生物滤池，能耗设备仅为1台小型提升水泵，主要是由缺氧池+生物滤池组成，采用拔风管通风和溅水盘强化充氧[8]。
该装置具有良好抗冲击负荷的能力，对污染物的去除效果也较好，对COD、NH3-N、TN、TP的平均去除率分别为63.1%、92.2%、68.6%和47.5%，具有不占用土地资源、能耗和运行费用低特点，较适合在土地资源紧张的南方环湖农村地区推广使用[9]。
2.2A2/O工艺
在A/O前加1个A单元，组成的厌氧-缺氧-好氧(A2/O)工艺，在国内岁做余外很多生物处理技术中广泛应用[10-11]。这种组合工艺有着较长水力停留时间、较低有机负荷，使得缺氧-好氧单元可以维持较低污泥含量，极大地减少剩余污泥的排放量，为组合工艺实现污泥减量化。
高大文等采用升流式厌氧污泥固定床(UAFB)-缺氧-好氧膜生物反应(MRB)组合工艺处理生活污水，不仅对COD、NH3-N去除率达到93.3%、90.6%，同时能够长期维持反应器内较低的污泥含量，减少剩余污泥处理量和缓解膜污染[12]。
周俊等将缺氧槽置于厌氧槽的前端，并增加了微电解铁屑床和复合生物材料，研发出了改进型的合并净化槽。该净化槽采用的是缺氧-厌氧-好氧(A2/O)处理工艺，该工艺一方面有效解决了污水中有机物含量较少，碳源不足，反硝化脱氮效果不佳的问题，另一方面通过传统活性污泥工艺、生物硝化、反硝化工艺和生物除磷工艺的结合，可以较好的同步脱氮除磷。实验结果表明，在HRT为8h，系统回流体积比为75.0%时，3月份对COD、TN和TP平均去除率分别为93.0%、80.0%和94.0%;而8月份则分别为94.0%、76.0%和91.0%[13]。
白晓龙等也对小型净化槽进行了改进，采用折流式厌氧反应器-厌氧生物滤池-生物接触氧化工艺，生活污水采用上流式进水有效的减少了设备堵塞和维修时间[14]。
2.3其他组合工艺
除了常见的A/O、A2/O工艺外，在实际污水处理中还采用一些其他组合工艺。
詹旭等采用5级跌水充氧生物接触氧化法处理农村污水，原水经水泵提升，通过5级跌水充氧，既满足了所需溶解氧又免除了曝气设备，减少了投资成本和运行电耗，使管理工作趋于简单，该工艺对解决经济相对落后农村地区的水环境污染问题，具有较明显的效益[15]。
沈东升等研发了1种地埋式无动力厌氧达标处理设备(，UUAR)，该装置采用厌氧污泥床接触池+厌氧生物滤池工艺，流程简单、能耗低。与好氧生物处理相比，UUAR技术设备的基建投资可能略高于好氧处理，但无日常运行费用，且未出现剩余厌氧污泥的积累问题，适合土地紧张、经济落后、自然气候恶劣的偏远农村地区生活污水的分散处理[16]。
徐功娣等在生物净化槽前进行了好氧预挂膜，形成了O-A-O组合工艺，该复合型生物净化槽对NH3-N和TN的去除量较高，有效地降低了高含尿液农村生活污水的负荷，对COD和磷的去除率为59.6%和33.4%[17]。
针对华北农村地区生活污水碳氮较低，吴迪等采用自流式厌氧-3级好氧-缺氧生物膜工艺，利用投加的生物球提高厌氧段的硝化能力;同时，在3级好氧缺氧生物膜段，通过跌水充氧实现硝化和反硝化除磷在同一反应器内进行，从而有效的解决了碳源供给能力的问题。该工艺对农村生活污水中COD、NH3-N、TN和TP去除率为73.7%、90.7%、59.6%和
69.7%[18]。其后，对3级好氧-缺氧生物膜技术进行改进，新工艺增设了回流泵(回流体积比2:1)，且提高了厌氧段悬浮填料装填率，改进后出水TN的去除能力有较大提高，达到63.9%[19]。
3生态组合技术处理农村生活污水
生态处理技术是利用土壤-植物(动物)-微生物复合生态系统，通过物理、化学、生物作用对污水中的资源加以利用，对污水中的污染物进行降解和净化的工艺[20]。相对于生物处理技术，生态处理技术一般建设管理费用低、节能耗，具有一定的景观效果，更加注重生态服务价值。在我国广大农村地区，目前应用实施的生态组合处理技术包括同种生态技术的组合和不同生态技术之间的组合。
3.1同种生态处理技术的组合
吴振斌等设计的复合垂直流人工湿地，将下行流池和上行流池串联，底部连通，使污水进入湿地系统中硝化和反硝化作用更加充分，该系统对污水中TN去除效果较好，去除率为43.6%[21]。
针对滇池地区低含量农村污水，刘超翔等采用表面流和潜流式2种人工复合生态床处理工艺，在高水力负荷(30cm/d)条件下，潜流式床体对COD、TN、NH3-N和TP的去除率分别为70.6%、60.6%、80.9%和66.0%，表面流床体则分别为63.1%、61.2%、90.2%和60.2%[22]。相较于单独的人工湿地处理技术，人工湿地的组合技术，提高了湿地的含氧量和有机物，从而改善了硝化作用，提高了湿地对污染物的去除能力，脱氮效果尤其明显。
叶芬霞等人设计的塔式复合人工湿地(TICW)的进水分为2段，一部分污水通过下部进水形成潜流式人工湿地，而另一部分污水则从塔顶流下形成表面流人工湿地，可为湿地后段的脱氮作用提供充足碳源[23]。
张洪玲等采用多级土壤渗滤系统处理太湖流域农村生活污水，COD、NH3-N、TN、TP和SS的平均去除率分别为70.0%、83.0%、59.0%、76.0%和94.0%[24]。郑彦强等将2套地下渗滤系统并行，填充介质选用土壤、陶粒、炉渣和两种自然有机质，也对农村生活污水的处理取得较好的效果[25]。
吉祝美等通过浮床技术在稳定塘水面种植生态植物建立了生态塘，该系统对高含量生活污水中COD、NH3-N、TN和TP均具有较高的去除率，可分别达到55.0%、70.0%、80.0%和75.0%以上[26]。李军状等设计的塔式蚯蚓生态滤池处理系统，每一层塔为一个处理单元，梯度塔层、串联叠层布置。该系统对COD、氨氮、TN和TP处理效果好，且基建及运行费用低，总运行成本为0.671元/m3。该技术在经济不发达农村地区具有良好的应用前景。
3.2不同生态处理技术的组合
王学华等以生态塘为预处理，人工湿地作为后续处理，对太湖三山岛农村生活污水中NH3-N、TN、TP去除率高达95.0%～99.0%、95.0%～98.0%、92.0%～98.0%，且减少进水中SS含量，有效地缓解湿地系统的堵塞。生活污水经过塔式蚯蚓生态滤池的作用，出水负荷和污染物浓度降低，后进入水平潜流式人工湿地，进一步降低了有机物和营养物质的含量，使得出水水质基本达标。这种塔式蚯蚓生态滤池+人工湿地的组合工艺，自动化程度高且管理运行方便，比较适合在经济发达、人口密集的农村地区推广使用。
时建伟等在高效藻类塘的水面上以生物浮床的形式种植植物的组合系统，一方面显著提高了系统运行的稳定性和出水的水质，并且节约了土地，另一方面生物浮床上移栽植物根系通过化感作用有效抑制藻类的生长，同时植物本身也具有一定的景观效果和美化环境的作用[30]。高胜兵等采用植物与土壤渗滤系统联用处理农村生活污水，去除效果较好。该复合体系对生活污水中BOD5、COD、TN、NH3-N、TP的平均去除率分别为73.5%、76.0%、85.0%、89.0%、85.0%[31]。
4生物+生态组合技术处理农村生活污水
生物+生态组合技术是生物和生态处理工艺的结合，前段生物处理主要去除有机物和部分营养物质，后续生态处理进一步脱氮除磷，充分发挥各自的优势，提高出水水质和系统运行的稳定性[32]。相较于生物组合技术和生态组合技术，生物+生态组合技术需综合考虑农村地区的经济条件，南北方地域气候差异，以及用地条件、运行管理、污泥产量和实际工程案例等因素。由于人工湿地是应用最普遍的一种后续生态处理技术，我国农村常见的生物+生态组合技术主要包括生物+人工湿地组合技术和其他生物+生态组合。
4.1生物+人工湿地
生物+人工湿地组合系统中的生物单元可以有效完成对有机物的降解和硝化作用;同时，人工湿地系统能进一步去除氮、磷等污染物。将2者结合应用能够提高污水中的各类污染物的去除率。唐晶等采用接触氧化-人工湿地组合工艺处理农村生活污水，对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为68.2%、68.2%、69.5%、86.3%，且效果稳定。其中跌水充氧接触氧化池对COD的去除贡献较大，而人工湿地对TN、TP的去除贡献较大[33]。
在太湖流域农村地区，白永刚等采用滴滤池-人工湿地组合工艺处理生活污水，结果表明滴滤池对COD、NH3-N、TN和TP去除率分别为74.5%、79.2%、33.8%、47.5%，人工湿地的则分别为25.0%、20.8%、66.2%、52.5%[34]。
任珊珊等选择化粪池-人工潜流型湿地工艺和蒋岚岚等采用MBR-人工湿地组合技术在太湖周边农村地区也得到了应用，取得较好的去除效果[35-36]。
针对云南地区气候温和，冬季气温较高，全年适宜植物生长的特点，李文卿采用改良A2/O一人工潜流湿地组合处理系统，同时在人工湿地加入了高吸附磷的基质。该系统对污水中COD、BOD5、TN、NH3-N、SS的平均去除率分别达到80.5%、84.3%、91.8%、93.2%、86.4%，TP去除率始终保持在75.7%以上。
江西省吉安市新干县河头村采用太阳能驱动生物滤塔-人工湿地组合工艺处理生活污水，该系统通过太阳能提供动力，射流喷射器充氧，处理效果好，且运行费用低，操作简单，可以实现无人看守，适宜在经济落后，偏远农村地区推广应用[38]。
余浩等采用“水解池-滴滤-人工湿地”3种工艺组合处理农村生活污水，同时将珍珠岩矿渣、陶粒和石膏等分层放置滴滤池中，水力负荷可达4.0～8.0m3/(m2˙d)，该组合工艺对COD、TN和TP的去除率均超过90.0%[39]。钟秋爽等选择厌氧-接触氧化渠-垂直潜流型人工湿地组合工艺处理农村生活污水，其中接触氧化渠的作用是为后续人工湿地充氧;而厌氧池、接触氧化渠和人工湿地对COD、NH3-N和TP均有较高的去除率，但厌氧池去除率较稳定，最高可达72.0%、49.5%和66.4%[40]。
4.2其他生物+生态
吴召富等设计的淹没式生物膜-稳定塘组合技术取消了二沉池和污泥回流，该系统对COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分别为84.3%、97.0%、80.2%和77.3%，且生物膜系统出水污泥含量基本为0，后续经稳定塘处理后的出水水质良好，满足回用标准[41]。张增胜等对崇明岛的农村生活污水采用生物净化槽-强化生态浮床(BPT-EEFR)组合处理工艺，结果表明该组合技术不仅对COD、NH3-N、TN、TP及SS的去除效果较好，同时占地面积小、造价费用低、便于维护管理。
由生物浮床、生物接触氧化以及河道生态系统构成的生态组合系统，也对农村生活污水中NH3-N、TN、TP、COD具有良好的去除效果。但该组合系统对污染物的去除率受季节影响，与秋季相比，夏季对污染物去除率较高，且污染物的去除率随HRT的增加而提高，而4d后变化则趋于稳定[43]。
5结论与展望
我国幅员辽阔，在农村选择生活污水处理技术时应该因地制宜，综合考虑当地的地形地貌、水文和气候条件以及经济发展水平，以及各种污水处理技术的特点和适用范围。实际应用中通过科学设计、优化组合，达到技术上的互补，发展具有较高水力负荷和小规模设备化特征，易于操作管理的多种处理单元的复合创新技术。农村污水处理方兴未艾，任重道远，将科学、社会因素有机结合，可大大提高农村水环境治理成效，因此，除技术研发外，应加强以下方面工作：
(1)发挥院落式单元处理作用。建议每家每户建设化粪池，对厕所污水、洗浴污水和餐饮污水进行初步处理。
(2)加强污水处理工艺或设施的运管技术研究，进一步开发适合于农村的易操作、少维护、低成本的运行模式、工艺。
(3)农村污水处理后可进行资源回用。由于农村生活污水主要为N、P等营养元素，经处理后可就近用于农业灌溉。
(4)提高农民生态环保意识。积极开展推广使用生物菌肥、有机肥宣传教育活动，引导农民减少化学肥料使用。
(5)逐步建立相应的法律法规。根据我国农村实际，参考相关环保标准，制定适合于我国的相关技术标准和规程，同时，制定相关政策法规，完善奖惩政策，将农村水污染的治理纳入法制化的轨道。
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