污水處理用理論解決問題

A. mckinney廢水處理中提出的理論有哪些

1·各種處理方法簡述
國內含氰廢水處理方法比較多[3,4]，但應用哪一種工藝主要決定於含氰廢水的質量濃度、性質以及實際處理的效果。廢水中氰的質量濃度可粗略分為高、中、低3種。一般情況下，成分復雜的高質量濃度廢水CN＞800 mg/L，也有多種廢水氰的質量濃度在(1-10)×103 mg/L之間，可先採用酸化法回收氰化物，殘液再繼續氧化處理。中質量濃度含氰廢水一般在200 mg/L~800 mg/L之間，根據廢水成分的復雜程度選擇處理工藝；廢水成分簡單、回收氰化物有經濟效益的，適合先採用酸化法，殘液再繼續採用二次處理；酸化回收無經濟效益的廢水，可直接採用氧化法進行破壞。在國內實際生產時，高、中質量濃度(接近800 mg/L)含氰廢水一般根據成分復雜程度而決定採用的工藝方法；有些成分簡單的廢水，也可以先回收氰化物，回收後殘液再直接進行氧化破壞CN-，中、低質量濃度的廢水均採用直接氧化處理工藝。近些年，回收氰化物的方法較多，如酸化揮發-鹼吸收法、萃取法、酸沉澱-中和法（兩步沉澱法）、三步沉澱法等。目前，廠礦企業實際採用單一處理工藝的較少，因單一工藝處理很難達到國家排放標准，大部分企業均採用多種組合的工藝進行處理。主要組合處理工藝是酸化回收與直接氧化的技術結合，另一種組合是直接氧化、自然凈化[5]與活性炭吸附工藝[6]的技術組合，許多新的廢水全循環技術組合工藝也是主要發展趨勢之一。含氰廢水處理方法的選擇主要根據廢水的來源、性質及水量來決定。其中包括化學法、物理化學法、物理法及生化法，但是運用最多的是採用化學法來處理含氰廢水。以下主要對幾種常用的物理、化學法處理含氰廢水進行介紹。
2·常用處理技術
2.1加酸曝氣法
這是已進入實用化階段的方法，在美國等一些國家中正在興建一定規模的設施。最初試驗室在中性液中利用曝氣來把氰排除到大氣中去，以後改進為先加酸使污水最大限度地酸化，然後進行曝氣，這樣可以更有效地去除氰。所使用的酸通常是硫酸。雖然也有利用煙氣來進行酸性化的建議，但尚未到成熟階段，所以沒有普及。此法的效果受曝氣程度和酸性化程度的支配，按照實例來看，當pH為2.8時，對含氰濃度達500 mg/L的污水進行曝氣，可以獲得含氰濃度為0.09 mg/L~0.14 mg/L的處理水。因為在實施此法以後，氰仍保持原有狀態，作為有毒氣體而被排放到大氣中，既要有利的廠址條件，又必須具備高煙囪，因而只有在極有限的地區，才有採用此法的可能。如用液鹼來捕集已氣化的氰，這樣既可彌補上述缺點，還可回收氰。
2.2絡鹽法
20世紀70年代，國內企業有的曾經採用該方法，但現在均不採用。從環境安全防範的觀點出發，這種方法可以作為氰化物產生突發性污染事故時而採用快速補救的方法之一，硫酸亞鐵溶液投入水中可以迅速降低水中含氰污染物所造成的危害程度，減小對環境的危害，特別是對水生生物的傷害。廢水中CN-質量濃度很低時，該方法處理效果不好。可以使用的葯品雖多種多樣，但最廣泛使用的是硫酸亞鐵。該法利用硫酸亞鐵與氰形成絡鹽，然後使絡鹽沉澱並加以除去。硫酸亞鐵法將氰化物轉化為鐵的亞鐵氰化物，再轉化成普魯士藍型不溶性化合物[7]，然後傾析或過濾出來。

其特點是操作簡單，處理費用低，且可回收普魯士藍沉澱作顏料。缺點是處理效果差，淤渣很多，分離出不溶物後的廢水呈藍色，濃度超過一定限度，就不能被去除。從反應的平衡來看，上述濃度過高，去除率下降是難以避免的問題，按一般情況來說，用石灰等使水的pH值保持在7.5~10.5之間，這樣就使沉澱生成處於最佳狀態。但即使採用上述措施，因為含氰量在一定數值以下，就不再降低，在處理含氰濃度低的污水時，其效果是微小的。如改用鎳做處理劑，其效果雖比鐵有利，但價格昂貴。熊正為[8]對硫酸亞鐵法處理電鍍含氰廢水進行了試驗研究，探討了硫酸亞鐵除氰的原理及其去除效果。試驗結果表明：硫酸亞鐵法處理電鍍含氰廢水，硫酸亞鐵加入量為理論值的1.69倍，0.1%PAM絮凝劑用量為1 mg/L時，氰化物的去除率可達98%，同時還可去除部分重金屬污染物和COD，COD可去除約59%；pH值對除氰效果的影響較大，CN-與硫酸亞鐵絡合成亞鐵氰化物時pH值控制在9.50~10.50，生成的亞鐵氰化物再轉化成較穩定的普魯士藍型不溶性化合物須將pH值反調控制在7.00~8.00時，除氰效果較好。
2.3臭氧處理法
近年來，用臭氧處理氰化物方法的研究，開展得相當普遍，但由於電力費用高昂的缺點，所以還沒達到一般性的實用化階段
O3＋KCN→KCNO＋O2
KCNO＋O3＋H2O→KHCO3＋N2＋O2
臭氧在水溶液中可釋放出原子氧參加反應，表現出很強的氧化性，能徹底氧化游離狀態的氰化物。銅離子對氰離子和氰根離子的氧化分解有觸媒作用，添加10 mg/L左右的硫酸銅能促進氰的分解反應。
臭氧法的突出特點是在整個過程中不增加其他污染物質，污泥量少，且因增加了水中的溶解氧而使出水不易發臭。採用臭氧氧化法處理廢水中的氰化物，只需臭氧發生設備，無需葯劑購置和運輸，而且工藝簡單、方便，處理後廢水總氰化物質量濃度可以達到國家污水綜合排放標准，處理廢液中不增加其它有害物質，無二次污染，不需要進一步處理。但是，由於臭氧發生器產生臭氧的成本高、設備維修困難，工業應用受到了一定限制。只要臭氧發生器能突破產生臭氧的瓶頸，工業應用前景非常廣闊。臭氧氧化法要消耗大量的電能[9]，在缺少電力的地方難以應用。我國已有臭氧發生裝置成品出售，一些工廠目前正在使用這種處理技術。應該指出的是目前的臭氧發生器能耗很大，生產1 kg O3耗電12 kW·h~15 kW·h，處理費用較高。除個別地方外，一般難以達到廢水處理的經濟要求。另外，單獨使用臭氧不能使絡合狀態存在的氰化物徹底氧化。顏海波[10]等採用臭氧技術對電鍍含氰廢水進行處理，電鍍含氰廢水中的CN-濃度在30 mg/L~36 mg/L之間，採用以臭氧為氧化劑的活性炭催化氧化技術處理後，CN-的出口濃度＜0.5 mg/L，去除率在97.7%以上。該處理系統實現了廢水處理自動化，具有投資省、效果好、成本低、運行穩定等優點，且不會產生二次污染，值得推廣應用。
2.4過氧化氫法
2.4.1鹼性條件
在常溫、鹼性（pH=9.5~11）、有Cu2＋作催化劑的條件下，H2O2能使游離氰化物及其金屬絡合物（但不能使鐵氰化物）氧化成氰酸鹽，以金屬氰絡合物形式存在的銅、鎳和鋅等金屬，一旦氰化物被氧化除去後，他們就會生成氫氧化物沉澱。那些過量的過氧化氫也能迅速分解成水和氧氣。污水中亞鐵氰化物被銅沉澱而除去。其反應方程式如下。游離氰化物與過氧化氫反應的方程式：

上述反應中生成的氰酸鹽水解生成銨離子和碳酸鹽離子或碳酸氫鹽離子，水解速度取決於pH值。一般情況下，硫氰酸鹽不會或很少被氧化。污水處理過程中，含氰絡合物的反應順序如下：

2.4.2酸性條件
一般將廢水加熱至40℃，在不斷攪拌條件下加入含有少量金屬離子作催化劑的H2O2和37%甲醛的混合溶液，再攪拌1 h左右完成反應。反應在酸性條件下分兩步進行：

此法適用於濃度波動較大的含氰廢水的處理，整個過程無HCN氣體產生，操作安全，但所需試劑費用較高。山東黃金集團有限公司三山島金礦採用過氧化氫對含氰污水酸化回收後尾液進行二次處理[11]。
近1 a的生產應用情況表明，該法具有工藝操作簡單、投資省、成本低等優點，能容易地將含氰（CN）-5 mg/L~50 mg/L的酸化回收尾液處理到＜0.5 mg/L，葯劑費用為7.56元/m3。
2.5鹼性氯化處理法
目前處理含氰廢水比較成熟的技術是採用鹼性氯化法處理，必須注意含氰廢水要與其它廢水嚴格分流，避免混入鎳、鐵等金屬離子，否則處理困難。
通過氯處理來分解氰化物的可能性，早已肯定，可是在初期氯處理是在酸性溶液中進行，因而有濃度相當大的氯化氫有毒氣體產生，操作也很不安全。但如果在鹼性條件下進行氯處理，中間產物氯化氫幾乎在一剎那間都轉化為氰酸鹽，於是此法在氰化物處理方面已成為實際的而且安全的方法。該法的原理是廢水在鹼性條件下，採用氯系氧化劑將氰化物破壞而除去的方法，處理過程分為兩個階段，第一階段是將氰氧化為氰酸鹽，對氰破壞不徹底，叫做不完全氧化階段，該工藝的原理是在鹼性條件下（一般pH≥10），用次氯酸鹽將氰化物氧化成氰酸鹽。
CN-＋ClO-＋H2O→CNCl＋2OHCNCl＋2OH-→
CNO-＋Cl-＋H2O
將兩式合並，得
CN-＋ClO-→CNO-＋Cl-
CNO-＋2H2O→CO2＋NH3＋OH-
局部氧化法破氰反應生成的氰酸根的毒性是CN-的1/1 000，所以有的廠在廢水濃度比較低時，廢水經局部破氰處理後就排入後續的處理金屬離子的處理設施。但是，CNO-畢竟是有毒物質，在酸性條件下極易水解生成氨（NH）3。pH反應條件控制：一級氧化破氰：值10~11；理論投葯量：簡單氰化物CN-:Cl2=1:2.73，復合氰化物CN-:Cl2=1:3.42。用ORP儀控制反應終點為300 mv~350 mv，反應時間10 min~15 min。
第二階段是將氰酸鹽進一步氧化分解成二氧化碳和水，叫完全氧化階段。在局部氧化處理的基礎上，調節廢水的pH（一般pH≥8.5），再投加一定量的氧化劑，經攪拌使CNO-完全氧化為N2和CO2。

pH反應條件控制：二級氧化破氰：pH值7-8（用H2SO4回調）；理論投葯量：簡單氰化物CN-:Cl2=1:4.09，復合氰化物CN-:Cl2=1:4.09。用ORP儀控制反應終點為600mv~700mv；反應時間10min~30min。反應出水余氯濃度控制在3 mg/L~5 mg/L。
滕華妹[12]等採用兩級鹼性氯化法處理工藝對杭州西爾靈鍾廠含氰廢水進行處理，間隙法操作，手工控制投葯量，原廢水含氰濃度59.8 mg/L~141.1 mg/L，平均為84.6 mg/L，分段調節pH，採用自製的機械攪拌器攪拌，根據在實驗室測得的氰化物濃度，分段計算投葯量，廢水處理取得很好的效果，排放廢水中氰化物濃度均小於國家排放標准0.5 mg/L。另有採用次氯酸鈉、亞氯酸鈉、漂粉等替代氯氣的方法，其原理和方法與通氯氣相同，而類似加氯器的特殊裝置卻不再需要，而且可以避免氯氣泄露的危險，它適用於小規模的污水處理。在已決定採用這種處理法的場合，必須考慮到殘存的氯在放流目的地所發生的影響。
2.6食鹽電解法
通過食鹽水電解同時生成氯氣和強鹼，把他們使用於氰的分解。以電鍍廠而言，因為容易獲得電力供應，所以操作方便，處理葯品費用非常低廉。尤其在分批操作時，能夠在夜間空閑時間，充分利用原來供電鍍操作用的整流器，因而設備費用也可以降低。此法的缺點是電解陽極用的碳極的使用壽命較短。它適用於較小規模的工廠。
（1）隔膜電解法：這是在食鹽電解法中使用隔膜的方法，其原理是鹼性氯化處理法。食鹽中如有很多雜質，隔膜所用的石棉就容易發生間隙堵塞的缺點。在連續運轉的場合，使用飽和食鹽水，如管理不善，容易發生食鹽補充不足的情況，因而分解反應不能繼續進行，所以必須經常注意。
（2）無隔膜電解法：進行食鹽水的無隔膜電解時，在陽極上有氯氣發生，它與陰極上生成的鹼反應後，即生成次氯酸鹽。
Cl2+2NaOH→NaOCl+NaCl+H2O
如把生成的此氯酸鹽加註在含氰污水中，氰就被氧化而生成氰酸鹽。
NaCN+NaOCl→NaCNO+NaCl
並且進一步分解為碳酸氣和氮氣。
2NaCNO+3NaOCl+H2O→2CO2+N2+NaOH+3NaCl
3·含氰廢水生物處理方法的應用進展
有學者[13]採用BOD5/COD比值法和好氧呼吸曲線法在國內外首次針對高濃度有機氰廢水及其污染物進行了全面的好氧可生化性研究，結果表明，低濃度氰工藝含氰廢水在低濃度下，可生化性較好，在高濃度下，可生化性較差，濃度過高的甚至無法被好氧生物降解；肖敏[14]等在30℃條件下，採用血清瓶液體置換系統，撒氣厭氧水化反應設備條件，測定了丙烯腈、腈綸生產過程廢水等各種高濃度有機氰廢水的厭氧生物可降解性及廢水中丙烯腈、乙腈和氰化物等主要污染物對產甲烷菌的毒性。結果表明，丙烯腈在低質量濃度下為代謝毒素，厭氧菌產甲烷活性在恢復試驗中得到恢復，在高質量濃度（＞120 mg/L）為生理毒素，毒性引起的產甲烷活性受抑制，但在短時期內得到恢復；氰化物在低質量濃度下為生理毒；較高質量濃度下（25 mg/L）為殺菌性毒素，厭氧菌細胞已遭受嚴重破壞，無法修復；乙腈始終為代謝毒素；張力等[15]採用膜分離技術處理丙烯晴含氰廢水，處理後外排氰根離子濃度CN-＜0.0005%，COD＜1 500 mg/L，表明了使用超濾膜對原水能有效的凈化，並在一定程度上能降低原水的COD含量。

B. 污水處理方法都有哪幾種

一般來說就是物理、化學、生物
A/O法生物去除氨氮原理：污水中的氨氮，在充氧的專條件下（O段），屬被硝化菌硝化為硝態氮，大量硝態氮迴流至A段，在缺氧條件下，通過兼性厭氧反硝化菌作用，以污水中有機物作為電子供體，硝態氮作為電子受體，使硝態氮波還原為無污染的氮氣，逸入大氣從而達到最終脫氮的目的。
硝化反應：NH4+＋2O2→NO3－＋2H++H2O
反消化反應：6NO3-＋5CH3OH（有機物）→5CO2↑＋7H2O＋6OH-+3N2↑

C. 水污染控制系統的理論技術

城市污水和工業廢水是水體污染的主要污染源，有多種處理方法可供選擇，其中生物處理以其能耗省、運行費用低、實現污染物徹底無害化等諸多優點而被大多數城市污水處理廠作為首選；而工業廢水常含有有毒有害物質，需進行特定的處理。本研究方向發揮微生物學、化學、高分子化學、流體力學、運籌學等基礎學科優勢，長期在城市污水處理和工業污染防治領域進行探索與研究，形成以下研究理論技術：
1、城市污水生物處理的理論和技術，包括：
1）生物脫氮除磷機理、以及胞內聚合物的合成與轉化機理的研究。首次弄清了胞內有機聚合物在好氧、無營養缺陷條件下胞內聚合物形成機理。承擔了國家自然科學基金等四項省部級以上研究課題，多篇研究論文被SCI、EI收錄。在此基礎上開發了「胞內碳源脫氮新工藝」，申請國家發明專利已公開。
2）高效、低耗城市污水常溫厭氧生物處理與新工藝開發。針對城市廢水生物處理工藝能耗高的問題，深入研究厭氧生物處理的機理，開發高效厭氧反應器，結合清潔能源的利用，較好地解決了厭氧反應器冬季運行的問題，開發出適用於低濃度城市廢水常溫處理新工藝，承擔國家「863計劃」二級子課題一項。
3）大型污水處理廠運行工況研究與優化。包括在實際生化過程中胞外有機聚合物形成機理與及其對處理效果的影響，新型處理構築物（如折流式沉澱池）的流態，新工藝（如三槽式氧化溝）工況特點及其運行周期優化等，開發出適用於中國城市污水處理廠工藝和進水條件的工藝模擬與優化軟體，實現污水處理廠新擴建或改造方案的理性決策，以及污水處理廠的長期有效、低成本和達標運行；污水處理回用技術和在線智能控制等。獲國家自然科學基金一項和大型污水處理廠的項目六項，解決了上海竹園污水處理廠（170萬 m3/d），上海石化股份公司水質凈化廠（170萬 m3/d），上海寶鋼（集團）公司等大型污水處理廠的實際運行問題。
4）分子生物學在生物處理工藝中的運用。利用分子生物學手段，分析生物脫氮除磷系統中硝化菌、反硝化菌，聚磷菌、聚糖菌等數量分布及作用；研究厭氧系統中降解有毒、有害有機物的菌屬，進行分離、純化，得到高效優勢菌種。從分子生物學的水平為生物脫氮、除磷機理，新型反應器的開發，指導大型污水處理廠的運行等提供理論支持。
2、工業廢水處理與資源化理論與技術，包括：
1）有毒、有害有機物的厭氧生物處理機理及新工藝開發。對常溫厭氧處理高濃度有毒、有害有機物，厭氧過程中的硫酸還原菌的作用等做深入研究，發表多篇SCI、EI收錄論文，並獲國家自然科學基金重點項目「硫酸還原菌中納米粒子的原位生成和還原過程中的協同作用」。
2）膜分離理論，耐污染、高效分離膜的製造及應用。先後承擔了國家自然科學基金項目「水在聚合物中的狀態及其同膜的分離性質」，以及上海市科委項目二項、市經委項目一項，發表多篇SCI、EI收錄的論文，獲多項發明專利。
3）污染治理過程中資源的綜合利用研究與應用，完成了中法國際合作項目「用滲透蒸發技術回收在污水中的揮發性有機物」，開發出「造紙黑液中提取絮凝劑、木質素的方法」等資源化技術，獲四項國家發明專利。
4）新型高分子處理葯劑的合成與應用。如含磷多元共聚物水處理劑的合成與應用，羧酸類接枝型高效減水劑的合成與分散機理等，獲多項發明專利，大量生產，並被上海寶鋼（集團）公司等大企業再生產中使用，產生良好的經濟效益。

D. 污水處理的原理

物理方法：格柵——通過機械的間隙截留水中大顆粒污染物；沉砂——利內用水中雜志密度容不同使其沉澱在池底部進而排出；沉澱——採用絮凝劑使水中膠體聚集形成絮體，進而沉澱至池體底部排出；濾池——利用濾料顆粒的吸附性和空隙，截留水中污染物。
化學方法：利用污水中物質與添加劑的化學反應使其固話，從水中沉澱脫離（如化學除磷）；
生物方法：利用微生物菌團消耗水中污染物（BOD、N、P等），然後將剩餘污泥（微生物菌團）排出，使污水變清；

E. 污水處理按作用原理分哪幾個類型

污水處理技術按其作用原理，可分為物理法、化學法和生物法三類。

（1）物理法：就是利用物理作用，分離污水中主要呈懸浮狀態的污染物質，在處理過程中不改變其化學性質。常用的有重力分離、離心分離、反滲透、氣浮等。

（2）化學法：即利用化學作用來分離、回收污水中的污染物，或將其轉化為無害物質，多用於工業廢水。常用的有混凝法、中和法、氧化還原法、離子交換法等。

（3）生物法：即利用微生物新陳代謝功能，使污水中呈溶解和膠體態的有機物被降解，轉化為無害物質使污水得以凈化。常用的有活性污泥法和生物膜法。

(5)污水處理用理論解決問題擴展閱讀

污水處理通常包括三個階段，稱為一級，二級和三級處理。

1、一級處理：將污水中的固體垃圾、油、沙、硬粒以及其他可沉澱的物質清除，整個過程純粹為機械運作。

（1）過濾；

（2）沉降：沉降池內的污泥可以用來發酵，製造甲烷，發酵後的污泥可作肥料；

（3）羽化：加入石灰與磷反應，以免它們成為海中藻類的養份。

2、二級處理：將污水中的有機化合物分解為無機物。

（1）滴濾池：水經過生物薄膜，分解水中的有機物；

（2）曝氣：水會加入大量氧氣，幫助水中的細菌和真菌進行有氧分解；

（3）消毒：加入氯氣或臭氧，或經紫外光照射。

3、三級處理：進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養化的可溶性無機物等。

（1）沙濾；

（2）經過活性碳，化解毒素；

（3）利用微藻生物清除重金屬。

F. 現代污水處理技術,按作用原理可分為哪3種方法

按原理主要分生化處理 、物化處理
生化處理是通過微生物的降解作用對污水中的污版染權物進行降解的處理方法,包括活性污泥法、生物膜法、氧化塘工藝等等
物化方法 主要通過物理作用或者化學反應對污水中的污染物進行去除的作用,包括絮凝沉澱、過濾、中和反應、

G. 污水處理的物理化學方法的原理是什麼

物理原理來：通過物理作用自，分離、回收污水中呈懸浮狀態的污染物質，在處理過程中不改變污染物的化學性質。
化學原理：通過化學反應和傳質作用，來分離、回收污水中呈溶解、膠體狀態的污染物質，或將其轉化為無害物質。

H. 污水處理廠處理污水的方法和原理是什麼

1、物理法：主要利用物理作用分離污水中的非溶解性物質，在處理過程中不改變化學性質。常用的有重力分離、離心分離、反滲透、氣浮等。物理法處理構築物較簡單、經濟，用於村鎮水體容量大、自凈能力強、污水處理程度要求不高的情況。

2、生物法：利用微生物的新陳代謝功能，將污水中呈溶解或膠體狀態的有機物分解氧化為穩定的無機物質，使污水得到凈化。常用的有活性污泥法和生物膜法。生物法處理程度比物理法要高。

3、化學法：是利用化學反應作用來處理或回收污水的溶解物質或膠體物質的方法，多用於工業廢水。常用的有混凝法、中和法、氧化還原法、離子交換法等。化學處理法處理效果好、費用高，多用作生化處理後的出水，作進一步的處理，提高出水水質。

(8)污水處理用理論解決問題擴展閱讀

處理技術：一級處理主要去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標准。一級處理屬於二級處理的預處理。

二級處理主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質（BOD，COD物質），去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標准，懸浮物去除率達95%出水效果好。三級處理進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養化的可溶性無機物等。

I. 有關於污水處理的知識,詳細點,

環境保護是我國的基本國策。世界經濟發展的實踐證明，為實現經濟的持續穩定的發展，必須解決好發展與環境保護的矛盾。隨著我國社會和經濟的高速發展，城市環境污染特別是水污染的問題日趨嚴重。城鎮生活污水的排放量逐年增加，2002年全國工業和城鎮生活廢水排放總量為439.5億噸，比上年增加1.5%。其中工業廢水排放量207.2億噸，比上年增加2.3%；城鎮生活污水排放量232.3億噸，比上年增加0.9%，其中僅有10%得到處理。[1]生活污水中含有較高的氮、磷等營養物質,未經處理直接排入江河湖海,是導致水域富營養化污染的主要原因。2002年監測數據顯示,遼河、海河水系污染嚴重，劣V類水體佔60%以上；淮河幹流水質以III-V類水體為主，支流及省界河段水質仍然較差；黃河水系總體水質較差，幹流水質以III-IV類水體為主，支流污染普通嚴重；松花江水系以III-IV類水體為主；珠江水系水質總體良好，以II類水體為主；長江幹流及主要一級支流水質良好，以II類水體為主。由於「污染性」造成的水資源短缺，已成為嚴重製約我國社會經濟持續發展的突出問題，丞待解決。目前我國水污染控制的重點已從以工業點源為主，逐步轉變為以城市污水污染為主的控制。根據預測 [2]，到2010年我國城市污水排放總量為1050億m3，城市污水處理率要達到50%，預計需新建污水處理廠1000餘座，而決定城市污水處理廠投資和運行成本的主要因素是污水處理工藝和技術的選擇，因此開發適合我國國情的、高效、低耗、能滿足排放要求、基建和運行費用低的污水處理新技術和新工藝，具有十分重要的現實意義。
二、生活污水處理工藝研究和應用領域共同關注的問題
長期以來，城市生活污水的二級生物處理多採用活性污泥法，它是當前世界各國應用最廣的一種二級生物處理流程，具有處理能力高，出水水質好等優點。但卻普遍存在著基建費、運行費高，能耗大，管理較復雜，易出現污泥膨脹、污泥上浮等問題，且不能去除氮、磷等無機營養物質。對於我國這樣一個資源不足、人口眾多的發展中國家，從可持續發展的角度來看，並不適合中國國情。由於污水處理是一項側重於環境效益和社會效益的工程，因此在建設和實際運行過程中常受到資金的限制，使得治理技術與資金問題成為我國水污染治理的「瓶頸」。歸納起來，目前在城市生活污水處理研究和應用領域，普遍存在的問題有：
（1）採用傳統的活性污泥法，往往基建費、運行費高，能耗大，管理較復雜，易出現污泥膨脹現象；工藝設備不能滿足高效低耗的要求。
（2）隨著污水排放標準的不斷嚴格，對污水中氮、磷等營養物質的排放要求較高，傳統的具有脫氮除磷功能的污水處理工藝多以活性污泥法為主，往往需要將多個厭氧和好氧反應池串聯，形成多級反應池，通過增加內循環來達到脫氮除磷的目的，這勢必要增加基建投資的費用及能耗，並且使運行管理較為復雜。
（3）目前城市污水的處理多以集中處理為主，龐大的污水收集系統的投資遠遠超過污水處理廠本身的投資，因此建設大型的污水處理廠，集中處理生活污水，從污水再生回用的角度來說不一定是唯一可取的方案。
因此，如何使城市污水處理工藝朝著低能耗、高效率、少剩餘污泥量、最方便的操作管理，以及實現磷回收和處理水回用等可持續的方向發展。已成為目前水處理技術研究和應用領域共同關注的問題，就要求污水處理不應僅僅滿足單一的水質改善，同時也需要一並考慮污水及所含污染物的資源化和能源化問題，且所採用的技術必須以低能耗和少資源損耗為前提。
三、生物膜法處理工藝在生活污水處理中的應用研究發展
在污水生物處理的發展和應用中，活性污泥和生物膜法一直占據主導地位。隨著新型填料的開發和配套技術的不斷完善，與活性污泥法平行發展起來的生物膜法處理工藝在近年來得以快速發展。由於生物膜法具有處理效率高，耐沖擊負荷性能好，產泥量低，佔地面積少，便於運行管理等優點，在處理中極具競爭力。
1．生物膜法凈化污水機理
污水中有機污染物質種類繁多，成分復雜。但對於生活污水來說，其有機成分歸納起來主要包括：蛋白質（40%-60%），碳水化合物（25%-50%）和油脂（10%），此外還含有一定量的尿素[3]。生物膜法依靠固定於載體表面上的微生物膜來降解有機物，由於微生物細胞幾乎能在水環境中的任何適宜的載體表面牢固地附著、生長和繁殖，由細胞內向外伸展的胞外多聚物使微生物細胞形成纖維狀的纏結結構，因此生物膜通常具有孔狀結構，並具有很強的吸附性能。
生物膜附著在載體的表面，是高度親水的物質，在污水不斷流動的條件下，其外側總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質，在膜的表面上和一這深度的內部生長繁殖著大量的微生物及微型動物，形成由有機污染物 →細菌→原生動物（後生動物）組成的食物鏈。生物膜是由細菌、真菌、藻類、原生動物、後生動物和其他一些肉眼可見的生物群落組成。其中細菌一般有：假單苞菌屬、芽苞菌屬、產鹼桿菌屬和動膠菌屬以及球衣菌屬，原生動物多為鍾蟲、獨縮蟲、等枝蟲、蓋纖蟲等。後生動物只有在溶解氧非常充足的條件下才出現，且主要為線蟲。污水在流過載體表面時，污水中的有機污染物被生物膜中的微生物吸附，並通過氧向生物膜內部擴散，在膜中發生生物氧化等作用，從而完成對有機物的降解。生物膜表層生長的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內層微生物則往往處於厭氧狀態，當生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過好氧層時，會導致生物膜的脫落，而新的生物膜又會在載體表面重新生成，通過生物膜的周期更新，以維持生物膜反應器的正常運行。
生物膜法通過將微生物細胞固定於反應器內的載體上，實現了微生物停留時間和水力停留時間的分離，載體填料的存在，對水流起到強制紊動的作用，同時可促進水中污染物質與微生物細胞的充分接觸，從實質上強化了傳質過程。生物膜法克服了活性污泥法中易出現的污泥膨脹和污泥上浮等問題，在許多情況下不僅能代替活性污泥法用於城市污水的二級生物處理，而且還具有運行穩定、抗沖擊負荷強、更為經濟節能、具有一定的硝化反硝化功能、可實現封閉運轉防止臭味等優點。
通過人工強化作用將生物膜引入到污水處理反應器中，便形成了生物膜反應器。近年來，物物膜反應器發展迅速，由單一到復合，有好氧也有厭氧，逐步形成了一套較完整的生物處理系統。
填料是生物膜技術的核心之一，它的性能對廢水處理工藝過程的效率、能耗、穩定性以及可靠性均有直接關系。
2、厭氧生物膜法處理工藝在生活污水處理中的應用研究進展
（1）、復雜物料的厭氧降解階段
在廢水的厭氧處理過程中，廢水中的有機物經大量微生物的共同作用，被最終轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨。在此過程中，不同的微生物的代謝過程相互影響，相互制約，形成復雜的生態系統。對復雜物料的厭氧過程的敘述，有助於我們了解這一過程的基本內容。所謂復雜物料，即指那些高分子的有機物，這些有機物在廢水中以懸浮物或膠體形式存在。
復雜物料的厭氧降解過程可以被分為四個階段。
水解階段：高分子有機物因相對分子質量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。因此它們在第一階段被細菌胞外酶分解為小分子。例如纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，澱粉被澱粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產物能夠溶解於水並透過細胞膜為細菌所利用。
發酵（或酸化）階段：在這一階段，上述小分子的化合物在發酵細菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物並分泌到細胞外。這一階段的主要產物有揮發性脂肪酸（簡寫作VFA）、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時，酸化菌也利用部分物質合成新的細胞物質，因此未酸化廢水厭氧處理時產生更多的剩餘污泥。
產乙酸階段：在此階段，上一階段的產物被進一步轉化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質。
產甲烷階段：這一階段里，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為甲烷、二氧化碳和新的細胞物質。
在以上階段里，還包含著以下這些過程：a、水解階段里有蛋白質水解、碳水化合物的水解和脂類水解；b、發酵酸化階段包含氨基酸和糖類的厭氧氧化與較高級的脂肪酸與醇類的厭氧氧化；c、產乙酸階段里有從中間產物中形成乙酸和氫氣和由氫氣和 氧化碳形成乙酸；d、甲烷化階段包括由乙酸形成甲烷和從氫氣和二氧化碳形成甲烷。除以上這些過程之外，當廢水含有硫酸鹽時還會有硫酸鹽還原過程。復雜化合物的厭氧降解可以利用圖來表述（見圖1）
（2）厭氧生物膜法處理工藝的應用研究進展
a、厭氧濾器（AF）
厭氧濾器是60年代末由美國McCarty 等在Coulter等研究基礎上發展並確立的第一個高速厭氧反應器。傳統的好氧生物系統一般容積負荷在2KgCOD/（m3?d）以下。而在AF發明之前的厭氧反應器一般容積負荷也在4-5kgCOD/（m3?d）以下。但AF在處理溶解性廢水時負荷可高達10-15 kgCOD/（m3?d）。[4]因此AF的發展大大提高了厭氧反應器的處理速率，使反應器容積大大減少。
AF作為高速厭氧反應器地位的確立，還在於它採用了生物固定化的技術，使污泥在反應器內的停留時間（SRT）極大地延長。McCarty發現在保持同樣處理效果時，SRT的提高可以大大縮短廢水的水力停留時間（HRT），從而減少反應器容積，或在相同反應器容積時增加處理的水量。這種採用生物固定化延長SRT，並把SRT和HRT分別對待的思想推動了新一代高速厭氧反應器的發展。
SRT的延長實質是維持了反應器內污泥的高濃度，在AF內，厭氧污泥的濃度可以達到10-20gVSS/L。AF內厭氧污泥的保留由兩種方式完成：其一是細菌在AF內固定的填料表面（也包括反應器內壁）形成生物膜；其二是在填料之間細菌形成聚集體。高濃度厭氧污泥在反應器內的積累是AF具有高速反應性能的生物學基礎，在一定的污泥比產甲烷活性下，厭氧反應器的負荷與污泥濃度成正比。同時，AF內形成的厭氧污泥較之厭氧接觸工藝的污泥密度大、沉澱性能好，因而其出水中的剩餘污泥不存在分離困難的問題。由於AF內可自行保留高濃度的污泥，也不需要污泥的迴流。
在AF內，由於填料是固定的，廢水進入反應器內，逐漸被細菌水解酸化、轉化為乙酸和甲烷，廢水組成在不同反應器高度逐漸變化。因此微生物種群的分布也呈現規律性。在底部（進水處），發酵菌和產酸菌佔有最大的比重，隨反應器高度上升，產乙酸菌和產甲烷菌逐漸增多並佔主導地位。細菌的種類與廢水的成分有關，在已酸化的廢水中，發酵與產酸菌不會有太大的濃度。
細菌在反應器內分布的另一特徵是反應器進水處（例如上流式AF的內部）細菌由於得到營養最多因而污泥濃度最高，污泥的濃度隨高度迅速減少。
污泥的這種分布特徵賦予AF一些工藝上的特點。首先，AF內廢水中有機物的去除主要在AF底部進行（指上流式AF），據Young和Dahab報道[4]， AF反應器在1m以上COD的去除率幾乎不再增加,而大部分COD是在0.3m以內去除的。因此研究者認為在一定的容積負荷下,淺的AF反應器比深的反應器能有更好的處理效率。其次,由於反應器底部污泥濃度特別大，因此容易引起反應器的堵塞。堵塞問題是影響AF應用的最主要問題之一。據報道,上流式AF底部污泥濃度可高達60g/L。厭氧污泥在AF內的有規律分布還使得反應器對有毒物質的適應能力較強,可以生物降解的毒性物質在反應器內的濃度也呈現出規律性的變化,加之厭氧生物膜形成各種菌群的良好共生體系,因此在AF內易於培養出適應有毒物質的厭氧污泥。例如在處理三氯甲烷和甲醛廢水中,發現AF反應器內的污泥產生了良好的適應性,這些有毒物質的去除效果和允許的進液濃度逐漸上升。AF同時也具有較大的抗沖擊負荷能力。一般認為在相同的溫度條件下，AF的負荷可高出厭氧接觸工藝2~3倍，同時會有較高的COD去除率。
AF在應用上的問題除了堵塞和由局部堵塞引起的溝流以外，另一個問題是它需要大量的填料，填料的使用使其成本上升。由於以上問題，國外生產規模的AF系統應用也不是很多。據Le-ttinga在1993年估計，國外生產規模的AF系統大約僅有30~40個。[4]
作為升流式厭氧濾池的革新技術——厭氧膜床（S?pecial Anaerobic Film Bed, SAFB）,採用較大顆粒及孔隙率的填料代替傳統的小粒徑填料，有效地解決了反應器的堵塞問題。厭氧膜床具有如下特點：
有效克服了厭氧濾池易堵塞和出水水質差的缺點；
生物固體濃度高，因此可獲得較高的有機負荷；
在厭氧膜床內微生物通過附著在填料表面形成生物膜，以及懸浮於填料孔隙間形成細菌聚集體，因此在厭氧膜床內可以保持較高的生物量。因此可縮短水力停留時間，耐沖擊負荷能力較強；
啟動時間短，停止運行後再啟動也較容易；
不需要迴流污泥，運行管理方便；
在水量和負荷有較大變化的情況下，耐沖擊性較好。
b、厭氧流化床反應器（AFBR）
在流化床系統中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜來保留厭氧污泥，液體與污泥的混合、物質的傳遞依靠使這些帶有生物膜的微粒形成流態化來實現。
流化床反應器的主要特點可歸納如下：
流態化能最大程度使厭氧污泥與被處理的廢水接觸；
由於顆粒與流體相對運動速度高，液膜擴散阻力小，且由於形成的生物膜較薄，傳質作用強，因此生物化學過程進行較快，允許廢水在反應器內有較短的水力停留時間；
克服了厭氧濾器堵塞和溝流問題；
高的反應器容積負荷可減少反應器體積，同時由於其高度與直徑的比例大於其它厭氧反應器，因此可以減少佔地面積。
但是，厭氧流化床反應器存在著幾個尚未解決的問題。其一，為了實現良好的流態化並使污泥和填料不致從反應器流失，必須使生物膜顆粒保持均勻的形狀、大小和密度，但這幾乎是難以做到的，因此穩定的流態化也難以保證。[5]其次，一些較新的研究認為流化床反應器需要有單獨的預酸化反應器。同時，為取得高的上流速度以保證流態化，流化床反應器需要大量的迴流水，這樣導致能耗加大，成本上升。由於以上原因，流化床反應器至今沒有生產規模的設施運行。有人認為它在今後應用的前景也不大。[5]
c、厭氧附著膜膨脹床反應器（AAFEB）
厭氧附著膜膨脹床（Anaerobic Attached Film Expanded Bed）是Jewell等人在1974年研究和開發出來的一種污水處理工藝。與生物流化床相比，區別在於載體的膨脹程度。以填料層高度計，膨脹床的膨脹率約為10%~20%，此時顆粒間仍保持互相接觸，而流化床則為20%~70%。Bruce J.Alderman等[6]通過對比厭氧膨脹床、滴濾池和活性污泥法等工藝的經濟性，發現對於小型污水處理廠而言，厭氧膨脹床後續滴濾池的設計是最為經濟的選擇，能耗量少，污泥產率量低。但目前此工藝仍主要停留在小試和中試研究階段。
綜上所述，採用厭氧生物膜反應器為主體的厭氧處理技術，作為生活污水處理的核心方法，在技術上已經成熟，並且較之其它方法有獨到的一些優勢。但是，厭氧方法在濃縮營養物（氮和磷）方面效果不大，同時它僅能除去部分病源微生物。此外，殘存的BOD、懸浮物或還原性物質可能影響到出水的質量。所以厭氧生物膜反應器要成為完整的環境治理技術，合適的後處理手段必不可少。
3、好氧生物膜法處理技術——生物接觸氧化
生物接觸氧化法是由生物濾池和接觸曝氣氧化池演變而來的。早在20世紀30年代，已在美國出現生產型裝置。當時的生物接觸氧化池，填料的材質是砂石、竹木製品和金屬製品，主要用於處理低濃度、低有機負荷的污水，它克服了活性污泥法在處理此類污水時，因污泥流失而不能維持正常運行的缺點，並取得了較好的效果。進入70年代，隨著大孔徑、高比表面積的蜂窩直管填料和立體波紋塑料填料的出現，使生物接觸氧化法的應用范圍得到拓寬，它不僅可用於處理生活污水，而且可用於處理高濃度有機廢水和有毒有害工業廢水，與其他生物處理方法相比，展現出了優越性，我國在70年代開始對生物接觸氧化法進行了研究，第一座生產性試驗裝置用於處理城市污水，在處理效果、動力消耗、經濟效益和管理維護等方面都明顯優於活性污泥法。與活性污泥法比較，生物接觸氧化具有以下主要優點：①生物接觸化法以填料作為載體，供生物群棲息生長，形成穩定的生態體系，有較高的微生物濃度，一般可達10~20g/l；氧的利用率高，可達10%。具有較高的耐沖擊負荷能力和對環境變化的適應能力，剩餘污泥量少。②生物接觸氧化法可以充分利用絲狀菌的強氧化能力且不產生污泥膨脹。並且不需要象活性污泥法那樣採用污泥迴流以調整污泥量和溶解氧濃度，易於管理和操作。隨著十餘年的大量實踐，對氧化池結構形式、填料的品種和安裝方式、供氣裝置的種類和布置形式等方面進行了不斷創新、不斷優化。目前，生物接觸氧化技術已經廣泛應用處理生活污水、生活雜用水和不同有機物濃度的工業廢水。
填料是微生物棲息的場所、生物膜的載體。填料的表面生長生物膜，生物膜的新陳代謝過程使污水得利凈化。填料的性能直接影響著生物接觸氧化技術的效果和經濟上的合理性，因而填料的選擇是生物接觸氧化技術的關鍵。
填料的特性取決於填料的材質和結構形式。填料的材質應具有分子結構穩定、抗老化、耐腐蝕和生物穩定性好等特性。填料的結構形式應具有比表面積大、空隙率高、硬度高、有布水布氣和切割氣泡的功能。填料之間的空隙在外力作用下可發生變化，有利於剝落的生物膜及時排出填料區，以及填料的體積應具有可壓縮性，並在復原後不發生變形，便於運輸和安裝。
固定化載體的發展
（1）固定式填料
固定式填料以蜂窩狀及波紋狀填料為代表，多用玻璃鋼、各種薄形塑料片構成。新近有陶土直接燒結生產的陶瓷蜂窩填料，孔形為六角形，孔徑在20~100mm之間。由於比表面積小，生物膜量小，表面光滑，生物膜易脫落，填料橫向不流通，造成布氣不均勻，易堵塞以至無法正常運轉，且造價較高，近年來，此類填料已逐漸淘汰。
（2）懸掛式填料
懸掛式填料包括軟性、半軟性及組合填料、軟性填料，理論比表面積大,空隙率>90%，掛膜快，空隙的可變性使之不易堵塞，而且造價低，組裝方便，出水穩定，處理效果較好,COD和BOD5去除率達80%以上。但廢水濃度高或水中懸浮物較大時，填料絲會結團，大大減少了實際利用的比表面積，且易發生斷絲、中心繩斷裂等情況，影響使用壽命，其壽命一般為1~2年。半軟性填料，具有較強的氣泡切割性能和再行布水布氣的能力、掛膜脫膜效果較好、不堵塞；COD和BOD去除率在70-80%。使用壽命較軟性填料長。但其理論比表面積較小（87-93m2/m3）生物膜總量不足影響污水處理效果，且造價偏高。
組合式填料，是鑒於軟性、半軟性存在的上述缺點並吸取軟性填料比表面積大、易掛膜和半軟性填料不結團，氣泡切割性能好而設計的新型填料，在填料中央設計半軟性部件支撐著外圍的軟性纖維束，其平面有如盾形，故又稱盾式填料。其比表面積1000~2500 m2/m3，空隙率98%-99%，具有掛膜快，生物總量大，不結團等優點。污水處理能力優於軟性、半軟性填料，在正常水力負荷條件下COD去除率70%-85%，BOD5去除率達80%~90%，與之類似的還有燈籠式（或龍式）和YDT彈性立體填料。
（3）分散式填料
分散式填料包括堆積式、懸浮式填料，種類繁多。特點是無需固定和懸掛，只需將之放置於處理裝置之中，使用方便，更換簡單。北京曉清環保公司的多孔球形懸浮填料和北京桑德公司的SNP無剩餘污泥懸浮填料等，具有充氧性能好，掛膜快，使用壽命長等優點。江西萍鄉佳能環保工程公司新近開發的堆積式填料—球形輕質陶料，填料粒徑2~4 mm，有巨大的比表面積，使反應器中單位體積內可保持較高的生物量，而且填料上的生物膜較薄，其活性相對較高，具有完全符合曝氣生物濾池填料的國際性能標准，在法國承建的我國大連馬欄河污水處理廠使用，這是我國新型填料開發的一項重大突破。
四、水解酸化—好氧活性污泥工藝在生活污水處理中的應用
城市污水經厭氧處理後，在現有的技術條件下，要達到二級出水標准，需要相當長的停留時間，結果使厭氧處理雖然在運行管理費用上佔有優勢，但在基建投資上卻失去了競爭力。因此從微生物和化學角度講，厭氧處理僅僅提供了一種預處理，它一般需要後處理方能滿足新的污水排放標准。印度和南美國家在積極推廣應用厭氧生活污水處理技術的同時，普遍意識到由於厭氧處理後氮和磷基本上沒有去除，因此對厭氧出水進一步處理很有必要。缺乏合適的後處理技術，是導致厭氧生物處理技術在生活污水處理領域應用緩慢的主要原因之一。雖然已有的小試實驗結果表明，兩級厭氧系統組合可以獲得良好的處理效果。但目前，在實際生產中，應用最為廣泛的仍然是厭氧與好氧組合系統。在印度，氧化塘是最常用的後處理方法。經厭氧、氧化塘兩級處理後的出水BOD5、CODcr和TSS去除率分別為87%、81%和90%。在巴西NovaVista市的7000人生活污水處理工程中，以及哥倫比亞Bucarmanga鎮的160000人生活污水處理工程中，後處理均採用的是兼性氧化塘。在墨西哥的厭氧生活污水處理工程中，後處理方法比較多樣化，二沉池＋氯消毒、淹沒濾池＋二沉池＋氯消毒、氧化溝等，最後直接排入城市污水管網或用於農灌。在日本，城鎮生活污水一般採用厭氧消化＋好氧活性污泥法聯合處理、厭氧濾池＋好氧濾池以及厭氧濾池＋接觸氧化法組合處理。並且最新研製的具有脫氮除磷功能的高級型JOHKASO小型家用生活污水凈化器系統，廣泛應用於分散處理生活污水方面。[7]厭氧和好氧生物處理技術的組合能夠有效的去除大部分有機和無機污染物。厭氧生物專家G·Lettinga教授斷言厭氧處理生物技術如果有合適的後處理方法相配合，可以成為分散型生活污水處理模式的核心手段，這一模式較之於傳統的集中處理方法更具有可持續性和生命力，尤其適合發展中國家的情況。[8]
厭氧-好氧組合處理工藝，充分發揮了厭氧技術節能、好氧技術高效的優勢，成為目前污水處理工藝發展的主要趨勢。在國外，由上流式厭氧污泥床反應器（UASB）和好氧生物膜反應器組成的厭氧—好氧組合處理工藝一直是研究的重點，[9，10，11]並針對組合工藝的硝化/反硝化性能和動力學機理展開了較為深入的研究。[12，13]近年來，Ricardo Franci Goncalves等[14，15]進行的小試和中試的研究結果表明，採用UASB和淹沒式曝氣生物濾池（BF）組合工藝處理生活污水，兩段HRT分別為6h和0.17h時系統對CODcr 、BOD5 和SS去除率均在90%以上，並且該組合系統相對單一的UASB污水處理系統而言，有更好的穩定出水水質的作用。當BF段的污泥迴流至UASB段時，厭氧反應器內有機物甲烷化的能力提高，使產氣量增加、剩餘污泥量減少，可以減少甚至省去污泥濃縮池和消化池。
由於以UASB為主體的厭氧-好氧組合處理工藝,受溫度的影響較大,特別是在低溫條件下,系統的性能不能得到充分的發揮。Igor Bodik等[16]通過中試試驗研究了厭氧折流板生物濾池反應器和淹沒式曝氣生物濾池組合工藝低溫下處理生活污水時的脫氮性能。系統經過一年的運行，在厭氧段和好氧段的水力停留時間分別為15 h和4h的條件下，即使環境溫度低於10℃（平均氣溫5.9℃），對CODcr、BOD5和SS的去除率仍達80%左右。低溫使硝化的活性受到一定的影響，溫度在4.5-23℃范圍內，TKN的去除率在46.4-87.3%間變化,並且該系統也具有一定的反硝化功能，為低溫環境下生活污水的脫氮處理提供了參考。
參考資料：http://..com/question/23545633.html?si=4

J. 污水處理的原理和技術有哪些

現代污水處理技術，按處理程度劃分，可分為一級、二級和三級處理。
一級處理，主要去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標准。一級處理屬於二級處理的預處理。
二級處理，主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質(BOD，COD物質)，去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標准。
三級處理，進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養化的可溶性無機物等。主要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉澱法，砂率法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲分析法等。
整個過程為通過粗格刪的原污水經過污水提升泵提升後，經過格刪或者篩率器，之後進入沉砂池，經過砂水分離的污水進入初次沉澱池，以上為一級處理(即物理處理)，初沉池的出水進入生物處理設備，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反應器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法和生物流化床)，生物處理設備的出水進入二次沉澱池，二沉池的出水經過消毒排放或者進入三級處理，一級處理結束到此為二級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉澱法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法。二沉池的污泥一部分迴流至初次沉澱池或者生物處理設備，一部分進入污泥濃縮池，之後進入污泥消化池，經過脫水和乾燥設備後，污泥被最後利用。
以上是污水處理廠處理工藝的基本流程，流程圖見下頁圖一。
二．各個處理構築物的能耗分析
1．污水提升泵房
進入污水處理廠的污水經過粗格刪進入污水提升泵房，之後被污水泵提升至沉砂池的前池。水泵運行要消耗大量的能量，占污水廠運行總能耗相當大的比例，這與污水流量和要提升的揚程有關。
2．沉砂池
沉砂池的功能是去除比重較大的無機顆粒。沉砂池一般設於泵站前、倒虹管前，以便減輕無機顆粒對水泵、管道的磨損；也可設於初沉池前，以減輕沉澱池負荷及改善污泥處理構築物的處理條件。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝氣沉砂池、多爾沉砂池和鍾式沉砂池。
沉砂池中需要能量供應的主要是砂水分離器和吸砂機，以及曝氣沉砂池的曝氣系統，多爾沉砂池和鍾式沉砂池的動力系統。
3．初次沉澱池
初次沉澱池是一級污水處理廠的主題處理構築物，或作為二級污水處理廠的預處理構築物設在生物處理構築物的前面。處理的對象是SS和部分BOD5，可改善生物處理構築物的運行條件並降低其BOD5負荷。初沉池包括平流沉澱池，輻流沉澱池和豎流沉澱池。

初沉池的主要能耗設備是排泥裝置，比如鏈帶式刮泥機，刮泥撇渣機，吸泥泵等，但由於排泥周期的影響，初沉池的能耗是比較低的。

圖一城市污水處理典型流程
4．生物處理構築物
污水生物處理單元過程耗能量要佔污水廠直接能耗相當大的比例，它和污泥處理的單元過程耗能量之和占污水廠直接能耗的60%以上。活性污泥法的曝氣系統的曝氣要消耗大量的電能，其基本上是聯系運行的，且功率較大，否則達不到較好的曝氣效果，處理效果也不好。氧化溝處理工藝安裝的曝氣機也是能耗很大的設備。生物膜法處理設備和活性污泥法相比能耗較低，但目前應用較少，是以後需要大力推廣的處理工藝。
5．二次沉澱池
二次沉澱池的能力消耗主要是在污泥的抽吸和污水表明漂浮物的去除上，能耗比較低。
6．污泥處理
污泥處理工藝中的濃縮池，污泥脫水，乾燥都要消耗大量的電能，污泥處理單元的能量消耗是相當大的，這些設備的電耗功率都很大。
三．針對各個處理構築物的節能途徑
1．污水提升泵房
污水提升泵房要節省能耗，主要是考慮污水提升泵如何進行電能節約，正確科學的選泵，讓水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形，減少污水的提升高度來降低水泵軸功率N也是有效的辦法，定期對水泵進行維護，減少摩擦也可以降低電耗。
2．沉砂池
採用平流沉砂，避免採用需要動力設備的沉砂池，如平流沉砂池。採用重力排砂，避免使用機械排砂，這些措施都可大大節省能耗。
3．初次沉澱池
初次沉澱池的能耗較低，主要能量消耗在排泥設備上，採用靜水壓力法無疑會明顯降低能量的消耗。
4．生物處理構築物
國外的學者通過能耗和費用效益分析比較了生物處理工藝流程,他們認為處理設施大部分的能量消耗是發生在電機這類單一的設備上,因而節能應從提高全廠功率因數、選擇高效機電設備及減少高峰用電要求等方面入手。他們提出的節能措施既包括改善電機的電氣性能,也包括解決運轉的工藝問題,還包括污水廠產物中的能量回收(Energy
Recovery)。
曝氣系統的能耗相當大，對曝氣系統能耗能效的研究總是涉及到曝氣設備的改造和革新。新型的曝氣設備雖然層出不窮,但目前仍然可劃分為2類:第1種是採用淹沒式的多孔擴散頭或空氣噴嘴產生空氣泡將氧氣傳遞進水溶液的方法,第2種是採用機械方法攪動污水促使大氣中的氧溶於水的方法。微孔曝氣，曝氣擴散頭的布局和曝氣系統的調節這些都是節能的有效措施。在傳統活性污泥處理廠曝氣池中辟出前端厭氧區,用淹沒式攪拌器混合的節能、生物除磷方案。這一簡單的改造可以節省近20%的曝氣能耗,如果算上混合用能,節能也達到12%。自動控制系統的應用於污水處理節能，曝氣系統進行階段曝氣，溶解氧存在濃度梯度，既減少了能耗，又可以改善處理效果，減少污泥量。
生物膜法處理工藝採用厭氧處理可以明顯降低能量的消耗。
5．二次沉澱池
二次沉澱池中對排泥設備的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。
6．污泥處理
污泥處理系統節能研究主要集中於污泥處理的能量回收。從污水污泥有機污染物中回收能量用於處理過程早在上世紀初就已投入實踐,但能源危機之前一直不受重視。目前有兩種回收途徑:一是污泥厭氧消化氣利用,一是污泥焚燒熱的利用。
消化氣性質穩定、易於貯存,它可通過內燃機或燃料電池轉化為機械能或電能,廢熱還可回收於消化污泥加熱。因此利用消化氣能解決污水廠不同程度的能量自給問題。林榮忱等人比較了沼氣發電機和燃料電池兩種利用形式,認為燃料電池能量利用率高,具有很好的發展前途。對消化氣的最大化利用是提高能效的主要方式。沼氣發電機組並網發電的研究和應用在國內已有應用實例,是大型污水處理廠的沼氣綜合利用的可行途徑。

另外一種能量回收方式是將城市固體廢物焚燒場建在污水處理廠旁,將固廢與污水污泥一起焚燒,獲得的電能用於處理廠的運轉。
城市污水處理的能耗分析研究與節能技術和手段的發展往往並不同步。由於污水處理能量平衡分析方法研究的欠缺,節能措施的制訂和實施常常超前。而多數節能途徑和手段常常由處理廠的操作管理人員結合各處理設施實際情況提出,具有經驗性和個別性,不一定能適用於其他污水廠甚至是工藝相似的污水廠;另一方面,從廣義上說,污水處理學科領域的技術創新、新材料和新設備的使用都蘊涵著節能增效的潛力,因而節能的途徑和手段往往是很寬泛的。
四．結論
污水處理是能源密集(energy intensity)型的綜合技術。一段時期以來,能耗大、運行費用高一定程度上阻礙了我國城市污水處理廠的建設,建成的一些處理廠也因能耗原因處於停產和半停產狀態。在今後相當長的一段時期內,能耗問題將成為城市污水處理的瓶頸。能否解決耗污水廠的能耗問題，合理進行能源分配，已經成為決定污水處理廠運行效益好壞的關鍵因素。能耗是否較低，也是未來新的污水處理廠可行性分析的決定性因素，開發能效較高的污水處理技術，合理設計及運行污水處理廠，必將是未來污水處理廠設計和運行的必由之路。