未來污水處理工藝發(fā)展的若干方向

現(xiàn)代污水處理技術(shù)在經(jīng)歷了100年的發(fā)展之后迎來了新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，未來污水處理發(fā)展的方向?qū)⒊o湊性、可持續(xù)性的方向發(fā)展，其中好氧顆粒污泥將向著連續(xù)流的方向發(fā)展，在實(shí)際應(yīng)用中將會更加注重絮體與顆粒污泥之間的平衡；碳轉(zhuǎn)向是今后污水處理發(fā)展的一個(gè)重要方向；

主流短程脫氮技術(shù)的發(fā)展愈加深入，未來的突破可能在微生物方面的認(rèn)識進(jìn)展；生物膜技術(shù)的認(rèn)識和應(yīng)用將會更加深入，MABR技術(shù)獨(dú)特的特點(diǎn)使得供氧效率得到極大提高。在上述工藝發(fā)展過程中，ICA的應(yīng)用將更加普及，基于數(shù)據(jù)調(diào)諧的模型應(yīng)用將顯現(xiàn)出強(qiáng)大的力量。

1污水處理工藝發(fā)展的歷史回顧

1.1污水處理工藝的發(fā)展

1914年，英國人Ardern、Lockett發(fā)明了活性污泥工藝，這一事件成為了現(xiàn)代污水發(fā)展的起點(diǎn)和重要的標(biāo)志性事件。自那以后，活性污泥工藝成為污水處理的主流處理技術(shù)，圍繞著活性污泥工藝，污水處理技術(shù)獲得了長足的發(fā)展，出現(xiàn)了百花齊放的技術(shù)格局。

活性污泥工藝在經(jīng)歷了早期的專利權(quán)問題之后迎來了技術(shù)的空前繁榮，主要體現(xiàn)在基本理論的完善和各種變形工藝的出現(xiàn)，尤其是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的生物脫氮除磷技術(shù)（BNR）成為活性污泥工藝發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，并在某種程度上奠定了當(dāng)今污水處理技術(shù)的主要局面，同時(shí)生物膜工藝獲得再次發(fā)展機(jī)會，IFAS、MBBR及BAF等工藝由于其在緊湊性方面的優(yōu)勢在升級改造方面獲得了一定的優(yōu)勢。另外在20世紀(jì)末，一些創(chuàng)新性的工藝如厭氧氨氧化、好氧顆粒污泥技術(shù)逐漸登上了歷史舞臺，如圖1所示。

在活性污泥工藝經(jīng)歷了100多年的發(fā)展之后，污水處理技術(shù)的大廈已經(jīng)相當(dāng)完善，目前的污水處理工藝在傳統(tǒng)水質(zhì)方面已經(jīng)不是問題，北美的研究結(jié)果表明，生物脫氮除磷工藝的極限可以達(dá)到TN<3mg/L、TP<0.1mg/L。荷蘭的研究結(jié)果也表明，在條件適應(yīng)的情況下活性污泥工藝的技術(shù)極限可以達(dá)到TN<2.2mg/L、TP<0.15mg/L。

1.2污水處理理念的轉(zhuǎn)變

進(jìn)入21世紀(jì)后，污水處理領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了重大的理念變革，污水已經(jīng)不再被認(rèn)為是一種廢物，而是一種可再生的資源，污水處理也正由過去的以衛(wèi)生文明與環(huán)境保護(hù)為目標(biāo)向著資源回收的方向發(fā)展。

這一點(diǎn)無論從荷蘭提出的NEWs理念，即未來污水處理廠將是營養(yǎng)物、能源與再生水的制造工廠，還是美國水環(huán)境聯(lián)盟正式摒棄污水處理廠之稱，轉(zhuǎn)而統(tǒng)稱為水資源廠，亦或是新加坡倡導(dǎo)的將Wastewater（污水）改稱為Usedwater（舊水），無不印證著在世界范圍內(nèi)污水作為一種可再生資源已經(jīng)深入人心。伴隨著理念的變革，污水處理工藝在技術(shù)的緊湊性、可持續(xù)性、適應(yīng)性方面朝著更加深入的方向發(fā)展。

2未來污水處理工藝發(fā)展的方向

當(dāng)前城市污水處理的主流技術(shù)是生物處理技術(shù)，生物處理技術(shù)如何在未來發(fā)展實(shí)際上反映了今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)的污水處理工藝發(fā)展方向。本文僅對未來20年內(nèi)的污水處理技術(shù)發(fā)展做一些分析和判斷。

2.1好氧顆粒污泥技術(shù)

2.1.1歷史與現(xiàn)實(shí)中的現(xiàn)象

活性污泥工藝的出現(xiàn)與發(fā)展實(shí)際上是采用各種方法選擇微生物的過程。1914年，Ardern和Lockett將曝氣后沉淀下的污泥留了下來，將不易沉降的微生物“淘洗”出去，采用這種序批式的方式，他們觀察到了顆粒污泥的現(xiàn)象。

1972年，JamesBarnard在接觸穩(wěn)定的試驗(yàn)裝置中也注意到了顆粒污泥的現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)他用初沉池的出水進(jìn)入到反應(yīng)器中，接觸時(shí)間15min，排泥只從表面排泥，接觸區(qū)的污泥濃度22000mg/L，Barnard觀察到了明顯的污泥顆粒，“像粗砂一樣”，當(dāng)時(shí)的污泥負(fù)荷非常高。

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