浅析小区生活污水处理模式的研究进展

张婷婷

上海张江集成电路产业开发有限公司，上海 201203

我国是淡水资源非常贫瘠的国家，然而我国现今城镇日排放废水总量约为1.37亿t，有近94%的城市污水未经处理直接排入各种水体，造成我国绝大部分地面水和50%以上的城市地下水受到不同程度的污染。据非官方统计，目前全国70%以上的河流湖泊遭受不同程度污染。据初步调查，全国农村有3亿多人饮水不安全，其中约6300多万人饮用高氟水，200万人饮用高砷水，3800多万人饮用苦咸水，1.9亿人饮用水有害物质含量超标。因此合理的处理污水成为如今社会的重中之重，小区的污水处理也得到充分重视，治理好小区污水，也是城镇建设的重要一环。

1 生活污水的定义

想要对小区生活污水处理模式的研究进展进一步了解及研究，首先我们要知道什么是生活污水。所谓的生活污水是指城市机关、学校和居民在日常生活中产生的废水，包括厕所粪尿、洗衣洗澡水、厨房等家庭排水以及商业、医院和游乐场所的排水等。人们生活中产生的这些污水是水体的主要污染源之一，尤其是粪便和洗涤污水。据相关数据分析得出，城市生活中每一个每天所要排出的生活污水量为150L～400L，其量与生活水平有密切关系。生活污水中含有大量的有机物，比如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常常会含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高，在厌氧细菌作用下，很容易生恶臭物质，因此人们应该保护水资源。

2 小区生活污水处理模式

2.1 生物膜技术污水处理模式

生物膜法是通过附着在载体或介质表面上的细菌等微生物生长繁殖，形成膜状活性生物污泥生物膜，利用生物膜降解污水中的有机物的生物处理方法。生物膜中的微生物以污水中的有机污染物为营养物质，在新陈代谢过程中将有机物降解，同时微生物自身也得到增殖。 随着微生物的不断繁殖增长，以及废水中悬浮物和微生物的不断沉积，使生物膜的厚度不断增加，其结果是使生物膜的结构发生变化。在生物处理过程中，生物膜总是在不断地生长、更新和脱落的，造成生物膜不断脱落的原因有：水力冲刷、由于膜增厚造成重的增大、原生动物的松动、厌氧层和介质的粘结力较弱等。生物膜法适用于中小规模污水生物处理，污水处理系统可以独立建立，也可以与其他污水处理工艺组合应用。污水进行生物膜法处理前，宜经沉淀处理，当进水水质或水量波动大时，应设置调节池。生物膜是蓬松的絮状结构，微孔多，表面积大，具有很强的吸附能力。生物膜微生物以吸附和沉积于膜上的有机物为营养物质，将一部分物质转化为细胞物质，进行繁殖生长，成为生物膜中新的活性物质，另一部分物质转化为排泄物，在转化过程中放出能量，供应微生物生长的需要。增殖的生物膜脱落后进入废水，在二次沉淀池中被截留下来，成为污泥。如果有机物负荷比较高，生物膜对吸附的有机物来不及氧化分解时，能形成不稳定的污泥，这类污泥需要进行再处理。由于生物膜法中的微生物以附着的状态存在，所以泥龄长，使生物膜中既有世代时间短、比增长速率大的微生物，双有世代时间长、比增长速率小的微生物，这使生物膜法中参与代谢的微生物种类多于活性污泥法。与活性污泥法相比，生物相特征有：1）能够参与净化反应微生物多样化；2）生物的食物链长；3）能够存活世代时间较长的微生物；4）分段运行与优占种属。 其工艺特征有抗冲击负荷能力强 ，污泥沉降性能良好，宜于固液分离、能够处理低浓度的废水，运行简单、节能，易于维护管理，动力费用低，产生的污泥量少，在低水温条件下，也能保持一定的净化功能，并且具有较好的硝化与脱氮功能。生物膜法处理城市生活小区等城市污水具有活性淤泥法不可比拟的优势。

2.2 人工湿地污水处理技术

人工湿地污水处理技术是利用人工水生态系统内多级生物的稀释降解作用来去除或削减水中污染物的方法。欧美国家广泛采用人工湿地系统处理村镇地区及小型社区的污水，取得了显着的成效。目前，国内也有利用该技术处理小城镇污水、污染河道水、村镇污水及面源污水的成功实例。人工湿地系统处理污水具有一系列的显着优点，适合不同的处理规模，基建费用低廉，处理构筑物由各种天然生态系统或经简单修建而成，没有复杂的机械设备，易于运行维护与管理。人工湿地的主要材料如碎石、砂砾、煤渣、土壤等均可就近获得，处理系统依地势而建，污水可自流进入，无需额外动力，运行费用只有常规工艺的10%～50%。对于我国广大农村地区来说，占地面积较大的人工湿地污水处理工艺具有很好的应用前景。

2.3 序批式活性污泥法（SBR）处理模式

1）SBR是序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）的简称，它是从Fill Draw（加入及排放）反应器发展而来的，Fill Draw比连续流活性污泥产生的还早，主要用于间歇排放的工厂或农村的污水处理，具有工艺简单、运行稳定等优点。20年代后，工业化和城市化的迅猛发展，生活污水和工业废水量増加，采用Fill Draw系统常需要多个反应池交替运行，当时，有关自动控制设备和技术还很落后，进水、曝气、沉淀、排水等操作都依靠人工完成，规模扩大后，管理十分复杂，因此，连续流反应器（Continues Activated Sludge Reactor,简称CAS）很快替代了Fill Draw系统。70年代初，为了解决连续流污水处理工艺（CAS）中存在的一些问题，由美国Robert Irvine教授等人发起，日本、澳大利亚等国都对间歇式活性污泥工艺进行了重新研究和评价，R.Irvine教授等人于1979年发表了第一篇运用间歇活性污泥反应器处理污水的论着。随着研究的不断深入，该工艺的机理和优越性被广泛认识。本世纪80年代各种新型不堵塞曝气器、新型浮动式出水堰（滗水器、撇水器）和自动监控硬件设备和软件技术的出现和发展，使SBR充分显示出优势，并迅速得到开发和应用。1984年美国环保局通过了SBR技术评价，同时，由于联邦政府的资助，SBR成为美国中小型污水处理的首选工艺。1985年日本下水道理事会公布了对间歇式活性污泥法的技术评价报告书，充分肯定了其优点，SBR工艺在日本仍保持着小型污水处理厂世界上数量第一的记录。在澳大利亚，公用事业部引入SBR工艺用于城市污水处理，SBR法已成为城市污水处理的主导工艺，近10年来已建成SBR污水处理厂近600座。我国自1985年建成首座处理肉类加工污水的SBR系统后，又陆续在城市污水及工业废水处理领域得以应用。反应池是SBR工作原理的核心，它集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体。进水阶段接纳需处理的废水，有调蓄和匀质作用，此阶段可曝气或不曝气；反应阶段是停止进水后的反应过程，根据需要可以在富氧和缺氧条件下进行，也可周期性进行，但一般以富氧为主；沉淀阶段进行泥水分离，分离后的上清液排出池外；排水完成后至再次进水之间为闲置阶段。闲置阶段内可采取措施恢复污泥活性并等待下一周期的开始。在一个运行周期中，各阶段的运行时间和控制参数等都可以根据污水水质和出水要求灵活掌握。SBR工艺的5个运行阶段，可按实际情况省去某一阶段（如闲置期），也可以把反应期与进水期合并，还可在进水期间同时曝气等，控制十分灵活。SBR法有以下几个特点：（1）投资省，运行费用低。Ketchum等人的统计结果表明：采用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%；（2）SBR装置结构简单，运转灵活，操作管理方便；（3）SBR处于好氧/厌氧的交替运行过程中，能够在去除碳物质的同时实现脱氮除磷；（4）可抑制丝状菌生长繁殖，不易发生污泥膨胀，污泥指数SVI较低，有利于活性污泥的沉淀和浓缩；（5）SBR处理工艺系统布置紧凑、节省占地；（6）运行稳定性好，能承受较大的水质水量冲击；（7）各项运行控制参数都能通过计算机加以控制，易于实现系统优化运行。由于SBR的诸多优点，近年来在我国得到较广泛的应用，实践表明SBR仍有不足之处。在实际工作中，废水排放规律与SBR间歇进水的要求存在不匹配问题，特别污水量较大时，需多套SBR池并联操作，增加了控制系统的复杂性。连续进水间断排水的改进型间歇式活性污泥法是对SBR技术的发展，保留了SBR的优点，克服了缺点，在工程应用中更加方便。

2）周期循环延时曝气活性污泥法（Intermittent Cycle Extended Aeration System，简称ICEAS）是80年代初在澳大利亚发展起来的。1976年建成世界上第一座ICEAS污水处理厂，随后在日本、美国、加拿大、澳大利亚等地得到广泛应用。1986年美国国家环保局正式承认ICEAS工艺属于革新代用技术（I/A）技术。ICEAS最大的特点是在SBR池内增加了一个生物选择器，实现了连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水，无明显的反应阶段和闲置阶段，由于全过程连续进水，沉淀阶段泥水分离差，限制了进水量，因此处理费用比传统SBR低。与其它工艺相比，ICEAS工艺具有如下优点：（1）ICEAS工艺所有的反应阶段都在同一反应池中连续不断进行，减少了初沉池、二沉池、污泥消化池等构筑物。占地面积小，池体容积少，因而土建投资低；（2）ICEAS技术是一种改进的延时曝气系统，运行时曝气时间短，氧利用率高。另外不需要回流污泥再循环管路系统，回流泵和回流污泥控制设备，因此能耗较其他工艺低；（3）由于是连续进水，每个反应池所承受的水质水量是均等的，因此耐冲击负荷性更强。可以通过调节周期来适应进水量和水质的变化；（4）ICEAS反应池在沉淀阶段时起沉淀池作用。由于此阶段已停止曝气，只有进水而无出水，沉淀过程处于半静止状态，污泥沉淀时间充分，固液分离效率高。综上所述，ICEAS工艺流程简单，具有SBR的优点，实现了连续进水，使其在大型污水处理厂的应用成为现实。该工艺强调延时曝气，污泥负荷很低（0.04～0.05kgBOD5/kgMLSS.d），因此，使ICEAS工艺投资低（无初沉池、二沉池及污泥回流设备）的优点在实际工程中无法体现，因此影响了这种工艺的推广应用。

3）周期循环曝气活性污泥法：CASS工艺是近年来有名的处理生活污水及工业废水的顶尖工艺。它是在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，反应池沿长度方向设计为两部分，前部为生物选择区，也称预反应区，后部为主反应区，在主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置，曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内进行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物正处于好氧、缺氧、厌氧周期性交替变化的过程中，因而达到污染物去除的作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。再者CASS工艺的设备安装简便，施工周期短，具有较好的耐水、防腐能力，设备使用寿命长；对原水的水质水量的变化有较强的适应能力，处理效果稳定，出水水质好，可回用于污水处理厂内的如绿化、浇地、洗车等有关杂用用途；处理工艺在国内外处于先进水平，设备自动化程度高，可用微机进行操作和控制；整个工艺运转操作较为简单，维修方便，处理厂内不产生污染环境的臭气和蚊蝇投资较省，处理成本低，工艺有推广应用价值。CASS工艺已成功应用于生活污水、食品废水、制药废水的治理，取得了良好的处理效果，为CASS法在我国的推广应用奠定了良好的基础。

4）CASS与SBR撇水机的选择：撇水机是CASS工艺的重要组成部分，其性能的好坏稳定可靠与否直接影响到CASS工艺的正常运行。目前国内外对撇水机的开发和研究仍在进行。根据现在所使用的原理，撇水机有3种类型，即浮球式、旋转式和虹吸式。撇水机研制的关键是解决滗水过程中，堰口、导水软管和升降控制装置与水流之间形成的动态平衡，使之可随排水量的不同调整浮动水堰浸没的深度，并随水位均匀地升降，将排水对底层污泥的干扰降低到最低限度，保证出水水质稳定。

3 结论

以上几种污水处理模式可以作为你们小区的一种处理模式，选择好适合自己小区的，处理好小区污水，这是如今人们生活的迫切要求，也是人们身体健康的一种保障。

[1]陶俊锋，许培杰.简述小区生活污水的处理及利用[J].活力，2009(8).

[2]杨庆.序批式活性污泥法原理与应用[J].科学出版社，2010(1).

[3]肖广伟.生活污水处理技术新探[J].中国科技财富，2010(22).

[4]常随喜.浅淡小区生活污水处理及回用措施[J].中国科技信息，2007(18).