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05

2019

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污水处理工艺的进化历程

所属分类：

行业动态

　　污水处理的需求是伴随着城市的诞生而产生的。城市污水处理技术，历经数百年变迁，从最初的一级处理发展到现在的三级处理，从简单的消毒沉淀到有机物去除、脱氮除磷再到深度处理回用。其中，活性污泥法的问世更是具有划时代的意义，而今年正值活性污泥法诞生100周年。城市污水处理技术今后究竟将如何发展？对此，不如先让我们回顾一下那些年城市污水处理走过的路。
　　一级处理阶段
　　城市污水处理历史可追溯到古罗马时期，那个时期环境容量大，水体的自净能力也能够满足人类的用水需求，人们仅需考虑排水问题即可。而后，城市化进程加快，生活污水通过传播细菌引发了传染病的蔓延，出于健康的考虑，人类开始对排放的生活污水处进行处理。早期的处理方式采用石灰、明矾等进行沉淀或用漂白粉进行消毒。明代晚期，我国已有污水净化装置。但由于当时需求性不强，我国生活污水仍以农业灌溉为主。1762年，英国开始采用石灰及金属盐类等处理城市污水。
　　二级处理阶段
　　有机物去除工艺
　　生物膜法
　　十八世纪中叶，欧洲工业革命开始，其中，城市生活污水中的有机物成为去除重点。1881年，法国科学家发明了第一座生物反应器，也是第一座厌氧生物处理池—moris池诞生，拉开了生物法处理污水的序幕。1893年，第一座生物滤池在英国Wales投入使用，并迅速在欧洲北美等国家推广。技术的发展，推动了标准的产生。1912年，英国皇家污水处理委员会提出以BOD5来评价水质的污染程度。
　　活性污泥法
　　1914年，Arden和Lokett在英国化学工学会上发表了一篇关于活性污泥法的论文，并于同年在英国曼彻斯特市开创了世界上第一座活性污泥法污水处理试验厂。两年后，美国正式建立了第一座活性污泥法污水处理厂。活性污泥法的诞生，奠定了未来100年间城市污水处理技术的基础。
　　活性污泥法诞生之初，采用的是充-排式工艺，由于当时自动控制技术与设备条件相对落后，导致其操作繁琐，易于堵塞，与生物滤池相比并无明显优势。之后连续进水的推流式活性污泥法（CAs法）（如图1）出现后很快就将其取代，但由于推流式反应器中污泥耗氧速度沿池长是变化的，供氧速率难以与其配合，活性污泥法又面临局部供氧不足的难题。1936年提出的渐曝气活性污泥法（TAAs）和1942年提出的阶段曝气法（SFAS），分别从曝气方式及进水方式上改善了供氧平衡。1950年，美国的麦金尼提出了完全混合式活性污泥法。该方法通过改变活性污泥微生物群的生存方式，使其适应曝气池中因基质浓度的梯度变化，有效解决了污泥膨胀的问题。
　　随着在实际生产生的广泛应用和技术上的不断革新改进，20世纪40-60年代，活性污泥法逐渐取代了生物膜法，成为污水处理的主流工艺。
　　1921年，活性污泥法传播到中国，中国建设了第一座污水处理厂—上海北区污水处理厂。1926年及1927年又分别建设了上海东区及西区污水厂，当时3座水厂的日处理量共为3.55万吨。
　　脱氮除磷工艺
　　20世纪50年代，水体富营养化问题凸显，脱氮除磷成为污水处理的另一主要诉求。于是，在活性污泥法的基础上衍生出了一系列的脱氮除磷工艺。
　　除磷工艺
　　50年代初，摄磷菌被发现并用于除磷。
　　脱氮工艺
　　1969年，美国的Barth提出采用三段法除氮（如图3），第一段是好氧段，主要去除有机物，第二段加碱硝化，第三段是厌氧反硝化，除氮。
　　1973年，Barnard在原有工艺基础上，将缺氧和好氧反应器完全分隔，污泥回流到缺氧反应器，并添加了内回流装置，缩短了工艺流程，也就现在常说的缺氧好氧（A/O）工艺（如图4）。
　　A2O工艺
　　70年代，美国专家在A/O工艺的基础上，再加上除磷就成了A2O工艺（如图5）。我国1986年建厂的广州大坦沙污水处理厂，采用的就是A2O工艺，当时的设计处理水量为15万吨，是当时世界上最大的采用A2O工艺的污水处理厂。
　　氧化沟工艺
　　A2O工艺是将生物处理厌氧段和好氧段进行了空间分割，而氧化沟则为封闭的沟渠型结构，结合了推流式和完全混合式活性污泥法的特点，集曝气、沉淀和污泥稳定于一体。污水和活性污泥的混合液不断地循环流动，系统中能够形成好氧区和缺氧区，进而实现生物脱氮除磷（如图6）。氧化沟白天进水曝气，夜间用作沉淀池。活性污泥法相比 , 其具有处理工艺及构筑物简单、泥龄长、剩余污泥少且容易脱水、处理效果稳定等优势。
　　1953年，荷兰的公共卫生工程研究协会的Pasveer研究所提出了氧化沟工艺，也被称为“帕斯维尔沟”。1954年，在荷兰的伏肖汀（Voorshoten）建造了第一座氧化沟污水处理厂，当时服务人口仅为360人。60 年代，这项技术在欧洲、北美和南非等各国得到了迅速推广和应用。据统计，到1977年为止，在西欧有超过2000多座的帕斯维尔型氧化沟投入运行。
　　1967年，荷兰DHV公司开发研制了卡鲁塞尔（Carroussel）氧化沟。它是一个由多渠串联组成的氧化沟系统。卡鲁塞尔氧化沟的发展经历了普通卡鲁塞尔氧化沟、卡鲁塞尔2000氧化沟和卡鲁塞尔3000氧化沟三个阶段。
　　1970年，美国的Envirex公司投放生产了奥贝尔（Orbal）氧化沟。它由3条同心园形或椭圆形渠道组成，各渠道之间相通，进水先引入最外的渠道，在其中不断循环的同时，依次进入下一个渠道，相当于一系列完全混合反应池串联在一起，最后从中心的渠道排出。
　　交替式工作氧化沟是由丹麦克鲁格（Kruger）公司研制，该工艺造价低，易于维护，通常有双沟交替和三沟交替（T型氧化沟）的氧化沟系统和半交替工作式氧化沟。
　　两段法工艺
　　早期的两段法只是将一套活性污泥法的两组构筑物串联，一段和二段曝气池体积相同，且多合并建设，大部分有机物在第一段被吸附降解，第二段的污泥负荷很低，其出水水质要优于相同体积曝气池的单级活性污泥法（如图7）。然而，由于第一段曝气池体积减小了一倍，相当于污泥负荷增加了一倍，处在易发生污泥膨胀的阶段，运行管理较为困难。
　　20世纪70年代中期，德国的Botho Bohnke教授开发了AB工艺（如图8）。该工艺在传统两段法的基础上进一步提高了第一段即A段的污泥负荷，以高负荷、短泥龄的方式运行，而B段与常规活性污泥法相似，负荷较低，泥龄较长，A段由于泥龄短、泥量大对磷的去除效果很好，经A段去除了大量的有机物以后B段的体积可大大减小，其低负荷的运行方式可提高出水水质。但是由于A段去除了大量的有机物导致B段碳源缺失，所以在处理低浓度的城市污水时该工艺的优势并不明显。
　　其后，为了解决脱氮时硝化菌需要长泥龄，除磷时聚磷微生物需要短泥龄的矛盾，开发了AO-A2O工艺（如图9）。该工艺由两段相对独立的脱氮和除磷工艺组成，第一段泥龄短，主要用于除磷，第二段泥龄长、负荷低，用于脱氮。
　　在AO-A2O工艺基础上奥地利研发出了Hybrid工艺（如图10），该工艺的两段之间有三个内回流装置，可以为第一段曝气池提供硝态氮、硝化菌以及为第二段曝气池提供碳源。第一段主要是去除有机物和磷，第二段是硝化功能，并靠第一段曝气池回流混合液进行反硝化脱氮。　
　　SBR工艺
　　序批式活性污泥法（SBR）工艺是在时间上将厌氧段与好氧段进行分割。20 世纪70 年代初由美国Irvine公司开发。它在流程上只有一个基本单元，集调节池、曝气池和二沉池的功能于一池，进行水质水量调节、微生物降解有机物和固液分离等。经典 SBR 反应器的运行过程为：进水→曝气→沉淀→滗水→待机。
　　80 年代初，连续进水的 ICEAS 工艺诞生（如图13）。该工艺在传统的SBR工艺基础上，在反应池中增加一道隔墙 ,将反应池分隔为小体积的预反应区和大体积的主反应区，污水连续流入预反应区，然后通过隔墙下端的小孔以层流速度进入主反应区，解决了间歇式进水的问题。
　　随后， Goranzy 教授开发了 CASS /CAST 工艺。与ICEAS工艺类似，在反应池前段增加了一个选择段，污水先与来自主反应区的回流混合液在选择段混合，在厌氧条件下，选择段相当于前置厌氧池，为高效除磷创造了有利条件。
　　90 年代，比利时的西格斯公司在三沟式氧化沟的基础上开发了 UNITANK 系统。它由 3 个矩形池组成，其中外边两侧的矩形池既可做曝气池，又可做沉淀池，中间一个矩形池只做曝气池该工艺把传统 SBR的时间推流与连续系统的空间推流有效地结合了起来。
　　MSBR法即改良型的SBR（ Modified SBR），采用单池多格方式，结合了传统活性污泥法和SBR技术的优点。反应器由曝气格和两个交替序批处理格组成。主曝气格在整个运行周期过程中保持连续曝气，而每半个周期过程中，两个序批处理格交替分别作为SBR和澄清池。该工艺可连续进水且可使用更少的连接管、泵和阀门。　
　　脱氮除磷新工艺
　　近几十年，能源、资源的短缺已经引起了广泛的关注，进一步脱氮除磷及对能源节约及资源回收的需求成为了污水处理工艺发展的主流方向。一批新兴脱氮除磷技术得以应用。
　　ANAMMOX-SHARON 组合工艺。
　　1994年，荷兰Delft大学开发了厌氧氨氧化（ANAMMOX）技术，厌氧氨氧化菌在缺氧环境中，能够将铵离子（NH4+）用亚硝酸根（NO2-）氧化为氮气。
　　该工艺与传统反硝化工艺相比是完全自养，不需任何有机碳源。
　　1998年，荷兰Delft大学基于短程硝化反硝化原理开发了SHARON工艺，首例工程在荷兰鹿特丹DOKHAVEN水厂。其基本原理是在同一反应器内，先在有氧条件下利用亚硝化细菌将氨氧化成NO2-；然后再在缺氧条件下已有机物为电子供体将亚硝酸盐反硝化，形成氮气。工艺流程缩短且无需加碱中和。与传统活性污泥法相比可减少25%的供氧量及40%的反硝化碳源，有利于资源能源的回收利用，更适用于碳氮比浓度较低的城市废水。
　　目前，以SHARON工艺为硝化反应器，ANAMMOX工艺为反硝化反应器，与传统工艺相比能够节省60%的供氧和100%的碳源。
　　三级处理阶段
　　近十几年，随着污染加剧，水资源短缺严重，人类对水质提出了更高的要求，污水深度处理与回用技术兴起。污水处理厂的侧重点不再是核算污染物的排放量，而是如何改善水质。膜技术开始显现其独特优势。
　　生物膜技术在20世纪60-70年代，随着新型合成材料的大量涌现再次发展起来，主要工艺有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床等。目前，应用较多的膜处理技术主要有微滤（MF）、超滤（UF）、反渗透（RO）和膜生物反应器（MBR）技术。本世纪初的新加坡“Newwater ”水厂就是采用在二级处理后加超滤膜及反渗透膜的方式进行再生水回用处理。
　　以史为鉴，可知兴替。回顾整个历史过程，城市生活污水处理的足迹随着人类健康的需求、水环境质量的变化、污水的处理程度在一级级的加深，同时操作管理、资金占地等成本问题又推动了水处理工艺技术的不断进化，其操作、占地、程序步骤、能源资源的投入都在一点点地简化。人们对水质的需求越来越高，而处理过程却越来越趋于简便。有趣的是，无论近几年业界所看好的厌氧生物技术还是源分离最终的土地灌溉，城市污水处理似乎又回到了它最初的形式，尽管其中蕴含的科技含量早已不可同日而语。大繁若简，最终还是归于自然。

关键词：

污水处理,污水处理工艺,污水处理设备,环保水处理,环保水处理设备,污水处理流程,中水回用,软化水设备

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世界各国饮用水现状对比

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步进式开水器常见故障以及自检方法

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2022

11-13

重庆东站站层旅客候车厅全部采用我公司所供产品与服务！

重庆东站站房的茶水间全部采用某公司所提供的优质产品与服务。这些产品包括全自动冷热两用净化电开水器与电热水器，共计341台。其中，全自动冷热两用净化电开水器122台，不仅提供了便捷的开水供应，更通过先进的净化技术，确保了饮用水的安全与卫生。而电热水器219台，则为站房提供了充足的热水资源，满足了旅客和工作人员的日常需求。

2025

07-17

DAY/ZDK/TDK/CSB电开水器选型图集及说明

2001年7月8日经中华人民共和国建设部批准，批准文号【2001】163号，由机械工业第一研究设计院主编，统一编号GJBT-544，图集号01S125，DAY/ZDK/TDK/CSB只是以图集代码命名的电开水器名称代码，不代表任何厂家的任何产品型号。DAY/ZDK/TDK/CSB表示储水式、采用电加热方式，将水加热至沸腾后供人饮用的液体加热器或冷热饮水机，简称电开水器，也称电开水炉。●DAY系列表示全自动净化电开水器，内置过滤，一体立式机型，分DAY-T811-T815和DAY-T821-T825两类，电源380v/50hz,也可以为220v/50hz,功率为3-12kw：DAY-T81表示标准型净化电开水器，1-5分别代表序号，容量代码，龙头出水均为开水、内置标准过滤；DAY-T82表示冷热两用净化电开水器，1-5分别表示序号，容量代码，龙头出水为1开1冷，内置直饮水过滤。●ZDK/TDK/CSB系列为不锈钢台式电开水器，市场上有全自动和机械浮球式两种，电源380v/50hz，也有220v/50hz，字母后第一个数字代表加热功率，单位为kw，“-”后面的数字代表加热胆容量，单位为L：如ZDK/TDK3-25表示3kw电开水器,电源380v或220v/50hz,加热胆容量为25L,龙头出水为2开，过滤可选，但过滤安装方式只能外置；ZDK/TDK6-50表示6kw电开水器,电源380v/50hz,加热胆容量为50L，龙头出水为2开，过滤可选，但过滤安装方式只能外置。电开水器部分图集摘录

2019

11-25

DAY/ZDK/TDK电开水器在国铁、城铁、航站楼领域的设计与应用

目前国铁、地铁、航站楼等大型密集型公共场所大都采用经济实用型终端直饮水方案，即自带直饮水过滤的电热开水器，设计名称为全自动（冷热两用）净化电开水器。目前，各大建筑设计院对高铁站、地铁站、航站楼茶水间大都沿用01S125图集设计电开水器，其中高铁站、航站楼旅客茶水间以设计DAY-T82、DAY-T81系列电开水器占主流，主要提供开水，冷水为辅，工作人员区域茶水间往往考虑成本与现场空间因素，则设计ZDK/TDK系列电开水器较为普遍，仅提供开水即可，而地铁站乘客饮水设计则与以上有所不同，主要考虑到乘客人流频率高，停留时间短等综合因素，大都设计公共直饮水台，只需提供常温直饮水或温水即可，总之，设计没有统一性，只有相对性，具体应根据站场功能性质，实际人流量、装修布局及工程造价因素，并参照建设部【2001】163号给排水电开水器设计选型图集进行对照选型

2020

04-29

DAY全自动（冷热两用）净化电开水器的应用与分析

电开水器概述：是指采用容积式，通过电加热方式，将液体（通常指水）加热到沸腾状态，供人们饮用的液体加热器或冷热饮水机，简称电开水器，也称开水炉，国内的电热开水器产品仅区分家用和商用两种，家用的适用于“CCC”认证体系，商用的适用于“全国工业产品生产许可证”制度，国家强制认证CCC产品目录中第七大类“家用和类似用途设备”第17．“液体加热器器和冷热饮水机”明文规定：额定电压不超过250V、额定功率不超过3kw、额定容量不超过10L、使用用途为家用或类似用途，执行标准：GB4706.1-2014《家用和类似用途电器的安全商用电开水器和液体加热器的特殊要求》、《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006、GB/T17219-1998《生活饮用水输配水设备及防护材料安全评价》标准；超出界定范围和产品执行标准的液体加热器或冷热饮水机属于商用电开水器范畴。执行标准：GB4706.36-2014《家用和类似用途电器的安全商用电开水器和液体加热器的特殊要求》、《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006、GB/T17219-1998《生活饮用水输配水设备及防护材料安全评价》标准；

2020

09-17

关于政府采购“CCC”投标资格的适用误区

“CCC”认证是国家早期的产品强制性认证，往往被人错误地被解读为电器类唯一最严苛的产品质量认证体系，其实“CCC”并不是质量标志，而只是一种最基础的安全认证，它的某些指标代表了产品的安全质量合格，但并不意味着产品的使用性能也同样优异。国家强制认证CCC产品目录第七大类“家用和类似用途设备”第17．“液体加热器和冷热饮水机”中，适用于“CCC”认证范畴的“液体加热器和冷热饮水机”产品法定明文限定：额定电压不超过250V、额定功率不超过3KW、额定容量不超过10L、额定产量不超过20L/H、限定使用场所也仅为家用或类似用途。国家认监委2007年第9号公告：适用于“CCC”认证范畴的17.“液体加热器和冷热饮水机类”执行标准也仅限定为：GB4706.1、GB4706.19标准（即家用液体加热器和冷热饮水机标准），不属于“CCC”认证范畴的“液体加热器和冷热饮水机”最典型产品有第6.商用开水器（容量≥10L）、和商用电热水器和液体加热器，同时界定2.容量≥10L的冷热饮水机、单热饮水机（也称电热开水器）和多功能组合式饮水机中具有加热功能的器具在商用电开水器类列，执行标准为GB4706.36（即商用开水器标准）；国家认监委2014年第45号公告：适用于“CCC”认证范畴的17.液体加热器和冷热饮水机（0717）适用标准为GB4706.1、GB4706.19（即家用液体加热器和冷热饮水机标准），不包括：额定容量≥10L的商用开水器；全国工业产品生产许可证办关于监管模式的说明：液体加热器类和饮水机类产品分家用和商用两种，家用的此类产品的质量安全是通过认证来保障的（即CCC认证），商用的此类产品实行生产许可制度（须取得全国工业产品安全生产许可证后才能生产、销售），此类产品除共同执行GB4706.1《家用和类似用途电器安全第1部分：通用要求》标准外，还应执行GB4706.19、GB4706.36特殊要求标准（注：GB4706.36即为商用开水器标准）；综上所述:额定容量小于10L的液体加热器和冷热饮水机，适用于“CCC”认证范畴，必须取得“CCC”强制认证后才能生产、销售与流通，执行标准为GB4706.1、GB4706.19；额定容量大于10L的商用电开水器，适用于生产许可制度，必须取得全国工业产品生产许可证后，方可生产、销售与流通，执行标准为GB4706.36国家标准；但在以往政府采购招投标活动中频繁出现额定容量、产量、使用用途等明显超出“CCC”认证范畴，实则为商用电开水器，而招标文件关于投标人投标资格的要求仍限定为“CCC”认证的情形，导致投标主体资格及产品执行标准发生了重大偏离，与国家相关法律法规及国家标准发生硬性冲突,类似于“单位招聘大客司机，应聘者必须持有C照”的不合理现象，排斥了一大批合规投标人参与正常投标，却让某些作坊式小厂低劣产品钻了法律漏洞，给采购人带来了潜在的饮用与使用安全隐患，甚至给人为腐败提供了可趁之机。据此，我公司经与武汉市政府采购中心提出行政复议后，有关部门及权威技术专家出具回复函，武汉市政府采购中心随于2018年8月2日做出了明确判定：投标人投标资格要求取决于其实际招标产品的额定容量和执行标准。招标产品额定容量小于10L的“液体加热器和冷热饮水机”，且产品的执行GB4706.1、GB4706.19国家标准，投标人投标资格要求适用于“CCC”强制认证，额定容量大于10L的“液体加热器和冷热饮水机”为商用电开水器，产品执行GB4706.36国家标准，投标人资格要求适用于全国工业产品生产许可证。自此、大武汉后续相关政府采购工作建立了一个指引性的招标标范本，促进了武汉市政府采购招投标工作走上了规范化、合法化的正轨，从而提升了当地政府采购公正形象和公信力。

2019

11-27