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城市生活污水深度处理水质回用中试研究 研 究 报 告 《城市生活污水深度处理水质回用中试研究》 嘉应学院课题组 2004年11月19日 城市生活污水深度处理水质回用中试研究 研究报告 嘉应学院《城市生活污水深度处理水质回用中试研究》课题组 一 引言 水是人类赖以生存的宝贵资源，没有水生命就不存在。随着世界人口不断的增加和工农业生产的发展，用水量的逐年增加。地球上水的总量不少，但能供人类利用的水量却不多，仅占总水量的0.0092%。对于我国来说是属于世界上12个最贫水的国家之一，人均占有水量仅为世界人均量的1/4，因此珍惜水资源，节约用水，充分利用各种水就显得更加重要。 随着城市化速度的加快和生活水平的提高，城市生活污水的排放量也逐年增加。城市生活污水污染物含量主要是有机物，如淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素、糖类、矿物油等，其中CODcr、BODs、TKN（凯氏氮）、TN、TP也较高。生活污水经一级物理处理、二级生化处理后CODcr、BODs、TKN、NH3-N等大幅度降低，但TN、TP仍较高，排入水体后易造成水体的富营养化，使藻类大量生长繁殖，造成赤潮和水华。藻类生物原生质的组成是C106H263O110N16P，可知水中含少量的氮、磷就能促使藻类大量生长，而当藻类代谢大量死亡时，就使水域水体腐败发臭水质恶化。 国家环保总局制定了“一控双达标”关于实行污染物排放总量控制和对污染源限期治理达标的总政策。为了实现对污染物总量控制，又重新修订并提高了第一类和第二类污染物的排放标准以及城镇污水处理厂污染物排放标准[1、2]，这些重大的措施和政策法规的颁布，对城市污水处理提出了更高要求。 城市生活污水，若用传统的二级生化处理工艺要求达到生产回用的水质是困难的，必须寻求新的工艺方法。上世纪的最后10年，臭氧在用于污水脱色、除臭、消毒、降解有机物，在饮用水的灭菌等方面得到应用而引起关注，并发表过许多有价值的专著和论文[3、4、5]。 本研究就是针对我国水资源短缺进行污水回用的研究项目。国务院在召开全国节水会议，并在通知中指出：“大力提倡城市污水回用等非传统水资源的开发利用，并纳入水资源的统一管理和调配。在国民经济和社会发展第15个五年计划纲要中将‘污水处理回用’第一次明确写入纲要。”通过实施污水处理回用对缓解水资源的严峻危机具有重要意义。 二 国内外发展趋势 美国上世纪末，美国在水领域的总体战略目标方面进行了调整，由单纯的水污染控制转变为全方位的水环境可持续发展（Water Pollution Control→Watersheds）））））不同 在混合厌氧消化系统中，由于完成水解、酸化的微生物和产甲烷微生物共处于同一反应器中，整个反应器的氧化还原电位值必须首先满足对电位要求严格的甲烷菌，控制为300mv以下，水解一酸化一好氧处理工艺中的水解一酸化段为一典型的兼性过程，只需在0mv左右，该过程即可顺利进行。 （2）pH值不同 在厌氧消化系统中，消化液pH控制在甲烷菌生长的最佳pH值范围，一般为6.8~7.2，水解一酸化一好氧处理过程，由于浓度低不存在酸的抑制问题，因此pH值一般可在6.5~7.5之间。 （3）温度不同 厌氧消化系统的厌氧菌要求温度较高。中温消化30~35℃，高温消化50~55℃，而水解——酸化——好氧过程对温度无特殊要求，通常在常温下运行即可。 （4）工艺系统中优势菌群不同 在厌氧消化系统中，由于要求严格控制在厌氧条件下，系统中的优势菌群为专性厌氧菌，因此完成水解酸化段的微生物主要为厌氧菌，水解——酸化——好氧工艺在兼性条件下进行，系统中的优势菌群也是厌氧菌，但以兼性厌氧菌为主，完成水解——酸化过程的微生物包括专性厌氧菌和兼性厌氧菌。 （5）反应的最终产物不同 微生物优势种群的差异，使得工艺系统中的最终产物不同。在厌氧消化系统中，水解产生的有机酸迅速转化为甲烷和二氧化碳（沼气）；水解——酸化——好氧工艺中的最终产物为低浓度的有机酸，即使在个别情况下产生甲烷，其含量也极少。 4.2生活污水磷的去除 生活污水中除磷的主要机理 生活污水进入厌氧区在无需外界供氧（DO=0）的条件下，兼性菌（亦有部分专性厌氧菌）将大分子有机物快速水解转化为低分子有机酸（主要是乙酸），这时聚磷菌（异养小型革兰氏阴性短杆菌）迅速吸收水解产物（乙酸为主），并将其输送到细胞内，同化为细胞内碳源贮存聚β羟基丁酸（PHB）和聚磷酸盐（Poly-P），这一过程所需的能量由胞内聚磷菌提供（ATP-三磷酸腺苷是核苷酸的组成部分，它与ADP-二磷酸腺苷、AMP-一磷酸腺苷一起在体内构成生物系统能量交换中心的作用）： ATP+H2O ADP+H3PO4+Q ADP+H2O AMP+H3PO4+Q （Q——代表能量） 并伴随进行糖酵解释