新型高效污水处理新技术的发展趋势和市场展望-北极星水处理网

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一、我国面临的主要水环境问题

1、污水处理率与投资预测

资源性短缺和水环境污染造成的水资源危机已经成为我国社会、经济发展的重要制约因素，目前，全国 600 多个城市大约有 2/3 的城市缺水。在某些地区，甚至对人民基本生存条件造成极大威胁。而我国水环境问题具有复杂性，北方地区面临的水环境问题不同与南方地区的问题，主要是水资源短缺和合理利用、水污染控制和污水的回用、季节性河流的达标(特别是功能区达标)等问题。在南方地区则水污染和水体富营养化，成为突出的环境问题。我国 2000 年废水排放量约 480 亿 m3/年。自 90 年代以来，我国的国民生产总值连续以 8%～11%的高速率的增长，预计新世纪的头 20 年内我国经济增长将保持在 6%～9%的高、中速率稳定发展。考虑上述因素污水量增加量按 5%的速率考虑。到 2010 年增加污水量 300 亿 m3。

可持续发展的新型高效废水处理技术

图片来源于网络

我国中小城镇建设得到了很大发展。2010 年，全国设市城市达到 1200 个左右，建制镇达到 2.5～3 万个，到 2010 年，全国村镇自来水普及率达到 65%，小城镇人均日用水量180 升、村庄 110 升(依此计算新增城镇年废水量可能达到 270 亿吨)。综上所述，考虑现状污水量、污水增量和建制镇污水量，到 2010 年城市污水排放总量为 1050 亿 m3。根据《国民经济和社会发展“九五”计划和 2010 年远景目标纲要》的要求，到 2010 年城市污水处理率要达到 50%，则需增加 500 亿 m3/a(1.4 亿 m3/d 天)的处理规模。如果按静态投资(考虑配套管网)处理每立方米污水投资为 2000～3000 元的低限值计算，则需投资 3000～4000 亿元。

2、城镇污水处理厂建设重点

由于我国目前还处于社会主义发展的初级阶段。大多数中小城镇处于不太发达的农村地区，造成污染的是量大面广，是我国下一阶段治理的重点。对于我国大量的中、小城镇的小型城市污水处理厂，是我国水污染控制的难点。根据这一特点必须开发中小城镇适用的简易高效污水处理成套技术，重点要解决城市污水处理厂的三高问题，即投资高、电耗高和运行费用高。国家环保总局曾提出需要建立与我国现阶段国情相适应的、经济实用的先进工艺技术的示范工程，示范工程应该满足：

吨水投资低，吨水造价应该控制在 800 元;

运行费用低，吨水运行费应该控制在 0.3 元以下;

在工程中采用国产化的设备，并且采用总承包和实施运营的机制。

这是解决我国中小城镇污水处理的一种希望和要求。

二、常用城市污水处理技术介绍和分析

我国城市污水处理技术从“七五”国家科技攻关开始逐步进行研究。经过“七五”、“八五” 和“九五”期间的努力，我国在城市污水处理技术方面取得了较大的成就，成果丰硕。同时，近20 年来，随着改革开放也不断引进国外新的工艺技术。就工艺技术而言，与国际上的差距已经缩小。目前在水污染治理技术上，已能提供下列技术的工艺参数：传统活性污泥法技术包括延时法、吸附再生法等各种新型活性污泥工艺和 SBR、AB 法、UNITANK 和氧化沟技术等;A-O 法和 A2-O 技术;多种类型的稳定塘技术;土地处理技术等等。这些工艺在原则上可以满足大多数城市污水治理的要求，对于传统活性污泥工艺和其变形工艺(除磷脱氮)这里不做全面的介绍，仅就这几年在我国较为常用的工艺进行介绍和分析。

1、沉淀和曝气、间歇和连续相结合实现自动控制的序批式(SBR)反应器

传统 SBR 反应器在运行操作上形成了曝气和沉淀相结合的特点，这体现了 SBR 反应器最为本质的特点之一。同时，这要求 SBR 反应器必须充分利用了现代电子和自动化技术。SBR 反应器的发展过程呈现了多样性，有 CASS、CAST、ICEAS、MSBR 等多种新型 SBR反应器。各种 SBR 反应器的发展体现了与传统活性污泥相互融合的趋势。具体表现为从间歇进水、间歇出水的传统 SBR 反应器，发展到连续进水、间歇出水和连续进水、连续出水并带回流污泥的 SBR 反应器。以及出现了 UNITANK 这种融合氧化沟、SBR 和活性污泥工艺新型的综合性工艺。这体现了间歇式的 SBR 和连续式活性污泥工艺相互融合的特点。

UNITANK 从整个系统来看，它已经不属于 SBR，与交替运转的三沟氧化沟非常相似，更接近于传统的活性污泥法，这是 UNITANK 工艺最为显著的一个特点。UNITANK 在恒水位下交替运行，总有一个池子作为沉淀池，这是 UNITANK 第二个特点。对于大型污水处理厂沉淀功能的满足，是 UNTANK 工艺的制约因素。标准 UNITANK 系统三个方形池之间构成级串的形式，弥补了单个反应器完全混合的缺点，这是 UNITANK 系统第三个特点。

UNITANK最为根本的问题之一是中沟和边沟地位不一致，边沟有一段时间兼作沉淀池，而中沟总是曝气。造成中池污泥浓度过低而边池污泥浓度过高，池容利用率降低等一系列问题。UNITANK 的发明人在离开 SEGHERS 公司之后，提出一新工艺——LUCAS 工艺。LUCAS 工艺最为显著的特点是四个反应器(也可用两个或三个反应器)作用完全对等，其采用轮换方式作为曝气池和沉淀池。由于每一个反应器的地位平等，所以 LUCAS 工艺既保留了 UNITANK 工艺的优点，又克服了其缺点。

通过对 SBR 工艺特点和不同研究者的研究结果进行汇总(不考虑由于 SBR 反应器优点导致的直接结果，如：投资低和运行费用低等)，SBR 反应器众多优点可归纳如下：

经典 SBR 反应器的优点和原因分析

优点原因

1、沉淀性能好在沉淀过程没有进水的扰动属于理想沉淀状态;

2、有机物去除效率高是理想推流式反应器，从单元操作理论其效率明显的高于完全混合式的反应器

3、提高难降解废水的处理效率具有微生物的多样性，可形成厌氧、缺氧和好氧等多种生态条件，有利于难降解有机物的降解

4、抑制丝状菌膨胀利用膨胀理论中的“选择性准则”防止污泥膨胀

5、除磷脱氮，不需要新增反应器生态多样性(出现厌氧、缺氧和好氧状态多种状态)

6、不需二沉池和回流，工艺简单结构本身特点

SBR 反应器充分利用了生物反应过程和单元操作过程的一些基本原理(表 4)。不同的SBR 反应器由于流态、池型或操作方式的改变可能仅仅具有上述特点的一条或几条。同时，经典的 SBR 反应器也存在一定问题，比如：

a) 处理连续进水时，对于单一 SBR 反应器的应用需要较大的调节池;

b) 对于多个 SBR 反应器进水和排水的阀门自动切换频繁;

c) 无法解决大型污水处理项目连续进水、连续出水的处理要求;

d) 设备的闲置率较高和污水提升水头损失较大等等。

延伸阅读：

我们花了那么多钱建污水处理厂到底值不值得?

2017年中国污水处理行业发展现状分析及未来发展前景预测【图】

原标题：可持续发展的新型高效废水处理技术

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