污水处理的工艺技术

生物处理中采用的处理工艺有：氧化塘法、Carrousel、交替式、Orbal、Phostrip法、Phoredox法、SBR法、AB法、生物流化床法、ICEAS法、DAT－IAT法、CASS（CAST，CASP）法、UNITANK法、MSBR法、A/O法、A2/O、A3/O、UCT法、ⅥP法、UASB法、一体化生化法、好氧污水处理、生物流化床污水处理、固定化细胞技术污水处理、生物铁法、投加生长素法、集成生化加过滤法、增加流动载体法、深井曝气法、生物滤池法、生物转盘法、塔式生物滤池的生物膜法等等的城市污水一级、二级、深度处理法。 污水中磷的处理方法　　 水体富营养化现象导致了水质恶化，严重影响了人们的生产和生活，氮磷同为水体生物的重要营养物质，但是藻类等水生生物对磷更敏感，解决水体富营养化问题，首先要从污水中除去磷。随着科学的进步及人们环保意识的不断提高，可持续发展除磷技术已成为废水处理研究领域的发展趋势。
1 、化学除磷技术 化学除磷的基本原理是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物，最终通过固液分离的方法使磷从污水中被去除。其主要研究方向集中在化学药剂的优化选择上。化学沉淀法是一种实用有效的技术，其优点是：操作简单、除磷效果好、处理效率可达80%～90%，且效果稳定，不会重新放磷而导致二次污染，当进水浓度较大波动时，仍有较好的除磷效果。缺点是：该法所用药量大，处理费用较高，且产生大量的化学污泥。一般分为两种：化学沉淀法和化学絮凝法：
化学沉淀法：
化学沉淀法除磷主要指应用钙盐，铁盐和铝盐等产生的金属离子与磷酸根生成难溶磷酸盐沉淀物的方法来去除废水中的磷。最常用的是石灰、硫酸铝、铝酸钠、三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁和氯化亚铁。
化学絮凝法
化学混凝法除磷是将可溶性磷转化为悬浮性磷，并将其滞留。水中的磷大部分是溶解状的无机化合磷，主要是洗涤剂的正磷酸盐和稠环磷酸盐，其余小部分是以溶解和非溶解状态存在的有机化合磷。稠环磷酸盐和有机化合磷一般在生物处理中可转化为正磷酸盐。由于在各种阴离子中，磷酸根对铁离子水解行为影响最为突出，它可以取代与铁离子结合的部分羟基，形成碱式磷酸铁复合络合物，改变铁离子的水解路径。
2、 生物除磷技术　　 生物除磷工艺是一种经济的除磷方法，可以有效的去除磷，而不影响总氮的去除，运行费用低，且可避免化学除磷法产生大量的化学污泥。其中反硝化除磷工艺是当前研究的热点。反硝化细菌的生物摄/ 放磷作用被代尔夫特工业大学和东京大学研究人员合作研究确认，命名为“反硝化除磷”。反硝化除磷菌(DPB)可以利用O2或者NO3 作为电子受体，在厌氧条件下，COD 可被降解为醋酸(HAC)等低分子脂肪酸，以供DPB 吸收繁殖，同时水解细胞内的Poly- P，并以无机磷酸盐的形式释放出来。在缺氧条件下，DPB 利用硝酸氮为电子受体发生生物摄磷作用，同时硝酸氮被还原为氮气。被DPB 合并后的反硝化除磷过程能够节省相当的COD 与曝气量，同时也意味着较少的细胞合成量。国外对反硝化除磷研究的比较早，与常规生物脱氮除磷工艺相比，反硝化除磷所需的COD量减少30%(以生活污水计算)。反硝化除磷技术已从基础性研究逐步应用到了实际工程中。满足DPB 所需环境和基质具代表性的工艺为单级工艺(BCFS)和双级工艺(A2N)。
3 化学辅助生物除磷
由于生物除磷的稳定性和灵活性较差，易受碳源、pH 值等因素的影响，出水的磷含量往往达不到国家排放标准要求，生物除磷的工艺稳定性可通过附加化学沉淀来改善。化学结合生物除磷技术的研究比较热点。其中侧流除磷(Phsostrip)工艺的研究深受关注，该工艺可保证磷出水值在1mg/L 以下，虽然尚不能达到国家一级A标准，但从除磷工艺的稳定性、磷去除效率、污泥最终处置的便利和间接节省的运行费方面来看，有其它除磷工艺都不可比拟的优势
4 污水中磷的回收　　　 鸟粪石(MgNH4PO4·6H20)沉淀法用于除磷，此法可以同时去除和回收磷、氮两种营养元素，尤其是在一些同时含有磷、氮的废水中，应用鸟粪石沉淀法实现这类废水中的磷回收只需要在废水中投加镁源和适当调节pH，因此较为方便。鸟粪石是一种品质极好的磷肥，100m3 污水中可以结晶出1 kg 的鸟粪石，如果各国都进行污水鸟粪石回收，则每年可得6.3 万t 磷（以P2O5 计），从而节约开采1.6%的磷矿。有研究表明，污泥回收磷可减少污泥干固体质量，回收磷后污泥焚烧后产生的灰分量也会显著下降，且鸟粪石除磷工艺产生的污泥体积很小，仅是化学除磷产生的污泥体积的49%。 连续循环曝气系统工艺（Continuous Cycle Aeration System）是一种连续进水式SBR曝气系统。污水处理工艺CCAS是在SBR（Sequencing Batch Reactor，序批式处理法）的基础上改进而成。CCAS污水处理工艺对污水预处理要求不高，只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。生物处理核心是CCAS反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成，出水可达标排放。
污水处理工艺CCAS上独特的优势：
⑴曝气时，CCAS污水处理的污水和污泥处于完全理想混合状态，保证了BOD、COD的去除率，去除率高达95%。
⑵“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作用，使氮、磷去除率达80%以上，保证了出水指标合格。
⑶沉淀时，整个CCAS反应池处于完全理想沉淀状态，使出水悬浮物极低，低的值也保证了磷的去除效果。
CCAS污水处理工艺的缺点是各池子同时间歇运行，人工控制几乎不可能，全赖电脑控制，对处理厂的管理人员素质要求很高，对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格。 人类面临水危机已是不争的事实。我国增加了对城市基础设施建设和环境保护的投入，强化环境综合治理，从而使污染物排放总量得到有效控制，部分地区和城市环境质量有所改善。但根据环境监测结果统计分析，我国水污染形势仍然非常严峻，各项污染物排放总量很大，污染程度仍处于相当高的水平。
2010年全国污水排放总量610万吨，同比增长3.4%，自“十一五”以来，我国污水排放总量增速放缓，由“十五”期间的8%左右降到2010年的3%左右。我国城镇污水处理能力在“十一五”时期获得极大提升，近两年又持续保持增速。截至2011年底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3135座，污水处理能力达到1.36亿立方米/日。全国正在建设的城镇污水处理项目达1360个，总设计能力约2900万立方米/日。
截至2011年底，我国水资源总量约为2.4万亿立方米，约占全球水资源总量的7%，居世界第六位。但由于我国人口占世界比重的20%，人均水资源仅占世界平均水平的四分之一，世界排名第88位，被列为世界人均水资源贫乏国家之一。我国660多个城市中，缺水城市有400多个，其中严重缺水城市 114个。即便在多水的长江流域也有缺水城市59个，缺水县城155个。其中不少缺水城市为水质型缺水城市。我国缺水城市数量的增幅大致与城市化进程保持一致。《中国污水处理行业市场前瞻与投资规划分析报告》数据显示，截至2012年底，我国污水处理及其再生行业企业个数达到了213个，资产总计844.13亿元，较2011年增长了11.43%，销售收入为236.64亿元，较2011年增长了16.16%，扩张速度较快。
从城市化程度方面来看，中国城市化发展进程已经进入了国际公认的加速发展时期，2010年，中国城市化水平已接近50%;预计2020年，城市化发展将达到58%左右。通过对城市用水和建设用地保障程度变化机理与规律的分析发现，过去30年全国城市化水平每提高1%需新增城市用水17亿立方米，其中需增城市生活用水9.4亿立方米，需增城市工业用水7.6亿立方米，随着城市化程度加快，用水量增加，同时排水量增长，污水处理需求也随之加大，再生水的利用也成为缓解水资源压力的有效途径。
许多发达国家的用水理念是尽量减少洁净水的使用，减少污水的排放，实现水资源的循环利用。再生水利用的历史也比较久远，早在19世纪，伦敦、波士顿、巴黎等城市就有关于合法使用再生水的法案出台。随着污水再生利用技术的不断提高，再生水在工业、农业、市政生活等方面都得到了越来越广泛的应用。另外，再生水作为一种重要的水资源在世界其他许多发展中国家也得到越来越广泛的应用。例如墨西哥、阿根廷、巴西等国都开始利用再生水，其中用于农业灌溉的比例最大。再生水和海水淡化、跨流域调水相比，其成本低，也助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。无论是从技术、经济还是途径方面来看都是缓解水危机的最佳方式之一。
存在的问题及对策
一、问题
1、运营服务和高效监管，成为突出问题。运营管理越来越重要，越来越突出。由于下属企业数量多，分布广，对监管也提出了更高的要求。
2、污水处理企业在运营阶段，对管理水平的要求、对成本控制的要求在不断提升。
3、污水处理企业如何将行业中优秀污水处理厂的管理经验，推广到所有厂站。提升公司整体管理水平。
二、建立信息化的综合污水处理管理平台
通过采用先进的信息化技术，为水务集团建立一个生产运行管理的综合化信息平台，使营运管理向专业化、实时化和智能化发展，消除决策者、管理者和执行者之间信息脱节，构筑起以信息资源数字化、信息传输网络化、信息技术应用普及化为标志的“数字水务运营管理”基本框架、实现生产控制精细化和节约化、工艺调度实时化和最优化、日常管理系统化和制度化、服务规范化和人性化，为其向集约化创新营运管理模式迈进提供信息化基础保证。这就是水务综合运营管理系统。
水务综合运营管理系统具备：
1、先进性：本系统采用Spring、Hibernate框架技术开发，基于J2EE的软件平台。采用了B/S架构，运用JSP/Servlet、Ext、Flex等技术。是国际主流的企业级软件开发技术。在开发效率、运行稳定性、数据安全、应用功能扩展等方面具有得天独厚的优势。
2、专业性：本系统结合全国十佳污水运营企业优秀的运营管理方式，由全国十佳污水处理运营单位的多位资深行业内专家和清华大学环境工程学院和华中科技大学计算机学院的多位教授专家共同设计管理模型，采用先进的计算机技术历时两年开发而成。已在数家大型排水集团试运行，取得用户一致高度评价。
3、实用性：本系统基本涵盖了污水处理厂生产运营活动中的各个层面，全面而系统地提升了企业的信息化水平。系统采用友好直观的显示界面，实现生产工艺图形化实时监视，各种能耗实时显示；同时系统对污水处理厂最为关注的节能降耗问题进行了针对性设计，采用多种科学手段进行最优化控制，如：进行泵站机组联编控制、优化调度，降低能耗，延长机组使用寿命；自动分析水质数据情况，计算合适的用药比例，节约用药成本；曝气池溶解氧浓度的稳定控制，降低曝气系统能耗等。
4、扩展性：本系统分为厂站数据采集系统和运营管理平台两部分，可最大程度满足不同污水处理厂具有差异化的应用环境；采用模块化设计，不但满足了作为污水处理厂基础信息平台的需求，系统功能更可根据用户的个性需求而定制功能，同时随着企业信息化程度和管理水平的不断提升而进行应用方面的拓展从而满足更高层面的需求。
水务综合运营管理系统优势有：
1、集中式优化管理：本系统采用了集中式的数据采集系统将原来分散的各分布厂站的生产运行数据进行实时采集，进行集中管理，并实时存储，同时支持远程网络访问；突破了传统自控系统和组态软件的狭窄视野，把生产控制层和企业决策管理层有力的结合起来，实时系统与管理信息系统相互渗透，彼此结合，形成一个多层次、网络化的自动化信息处理系统。最大限度提升了整体运营水平。
2、在线实时监控：本系统根据生产工艺流程将各种设备实时运行状况、实时能耗状况等运行状态进行图形化实时监视，生产过程中出现异常过程实时告警并发出应急预案提示。报警后处理情况及结果还可作为知识库保存，也可以自己编写报警预案，不断提高故障处理效率。并随着时间推移经验的提升不断加强系统自动处理各类问题的能力。大大降低了以往此类问题全部由技术人力提供预案所带来的不确定性的风险。从而极大增强了生产运营的稳定性。
3、优化调度，节能降耗：针对生产运行中能耗重点单元（泵房、曝气池、加药系统等），提供专家性优化调度方案。提高处理效率，系统实现节能降耗。
4、设备（备件）管理：对设备和备件等资产实现全面的维修、养护、库存管理，对资产变动过程进行跟踪和记录。提供完善的各类报表。设备(仪表)养护流程、设备(仪表)维修计划、设备润滑计划等完全自动化管理，到时提醒。实现了对生产设备的科学化、规范化、信息化的管理，延长了设备使用寿命和提高了设备的使用效率。
5、统计分析功能：本系统提供多种智能分析工具，能对各阶段、各时期、各类生产运行数据可进行统计、比较、分析，并以直观的图表形式呈现，如历史生产数据综合分析，重要指标参数对比分析等。对辅助管理者的决策提供强大的支持。
6、灵活高效的报表系统：系统可自动采集，统计分析报表自动生成，预置流程数据报送，同时可根据使用者要求进行生产报表报送流程自定义，可根据用户权限随时进行任意格式数据报表导出，为管理决策随时提供第一手资料，同时极大缓解人力劳动，减少企业人力成本。
7、辅助分析：能通过内嵌的能源计量管理模块和生产计划模块自动对生产的运营直接成本和综合成本进行分析比较，协助管理人员找出能够实现效益优化的生产管理方案。并可根据使用方提供的算法模型随时自定义生成和系统结合的多种智能辅助分析工具。
三、为水务集团解决的问题
1、建立企业门户，解决企业信息传递脱节，“信息孤岛”问题。
2、实现污水处理企业的专业化、规范化、标准化的信息化管理模式，提高企业市场竞争力。
3、建立企业动态决策支持系统，实现专业化、科学化管理决策。
4、建立企业工作流平台，规范化、标准化工作流程，提高管理水平，实现有效监管。
5、健全企业预案库、知识库，提高人员知识水平和素质，保障安全高效生产 。
6、建立智能化污水处理工艺模拟模型，实现生产优化调度，节约能耗，降低成本。 过去几年，污水处理行业的产业能力发生了质的变化，这个质的变化主要由两个方面，一是污水处理厂的数目在快速增加，二是整体的处理能力在快速地增加。约有3000 多座污水处理厂，工业废水排放达标量2011 年是540亿吨，2012 年会突破760亿吨。量的变化在一定程度上也引起了质的变化。
通过研究美国及其他发达国家城镇水务的发展进程、技术标准、治理水平、监管制度等可以发现我国虽然具备了大规模污水处理能力，但是仅仅体现在量上，在治理的水平等质量方面依然存在较大的提升空间。例如污水处理中的膜处理技术、污泥处理、再生水利用等。我国若要在质量上追上与其他发达国家的差距，需要在污水处理的监管机制、投融资机制以及处理各环节产业链上加大投入力度，从而提高城镇污水处理的总体水平，有效控制水污染。
《2014-2018年中国污水处理行业市场前瞻与投资规划分析报告》显示，随着我国现代化及工业化的不断推进，废水排放总量不断增长。2001-2012年，我国废水排放总量从2001年的433亿吨增长到2012年的685亿吨，废水排放总量增加了252亿吨，平均每年多排放了21亿吨废水，平均年复合增长率约4.3%。
从废水来源来看，我国废水排放总量的增长主要是城镇污水排放量的增长。我国城镇污水排放量占废水排放总量比例从2001年的53.2%上升到2012年的67.6%。此外，2001-2012年我国城镇生活污水排放量年均增量19.4亿吨，占废水排放总量年均增量的92.2%。而从我国不断发展发生的水污染突发事件来看，也主要是我国水污染的监管制度和处罚力度有待提高。
从空间分布上看，过去是点状分布，向空间网络这样的布局转变。这样的转变带来什么样的好处呢?在区域层面上，产业具体的能力在增强，污水厂是一个非常明显的，称之为规模效益的产业，规模越大，效益越好。过去是由单个厂形成的，如果在区域上能做整合的话，就由单厂的规模优势转变成多厂的集合优势，所以这是非常大的一个变化。
对此，污水处理专业人士根据污水处理行业设施由量变带来的质变的变化过程，总结出三种未来发展的趋势。
第一，行业整体的绩效提高。内部行业的绩效成为当务之急，所以国家十二五重大专项里面，专门有项目要建立国家范围的行业管理绩效体系。
第二，服务成为我们行业的核心任务，成为行业的核心环节。这跟发达国家是一致的，发达国家基本上服务业占整个环保产业，设备、投资、建设大概占50%左右，我国估计占10%左右，所以有这么大的空间，内部的结构调整面临从建设到发展的需求。没有哪一个运营主体在一个国家层面上能够占绝对的主导地位，不论是国有企业也好，外资企业也好，事业单位也好，还是股份制公司也好，都呈现了多样化形式。所以以资产为基础的整合机会，这个不容易。这是我们面临的一个困难。但是另一方面，又提供了很好的契机。如果看国际上做资产整合的话，早期是英国做的比较成功，它先解决整合的问题，然后再解决市场化的问题。
第三，从技术层面上看，水资源问题，本身开始出现流域化的趋势，过去叫“多龙治水”，越来越强调从流域的层面协调，从流域的尺度上，不仅仅是协调水资源，而且协调再生水。只有从流域角度上考虑这个问题的时候，才能取得最大的效益。
所以从环境本身和技术进步的角度来看，可以有这样的基本结论，无论从资源的角度，还是水环境的角度，本身解决中国水的问题，都要有一个区域的解决方案，而不点源的解决方案。技术进步、社会结构变化又推动了这种组团式，分散化的方案，这两个本身是矛盾的，恰好是这两者之间矛盾的对立和统一，提出了行业整个实现区域整合的内在需求。 1、青岛理工大学 ：以环境能源为优势学科的综合院校
2、武汉大学：高校排名第四，水资源与水电工程国家实验室
3、华中师范大学：211高校，全国高校综合排名第30