【文章內(nèi)容簡介】 滴灌耗水量僅為 2042m3/（ hm2 a） [4]。我國農(nóng)業(yè)用水量十分可觀，約占全國總用水量的 73%，由于大多采用漫灌的方式，致使水電損失率達(dá) 60%左右。我國城市用水量也很大，居民家庭用水無節(jié)制，據(jù)統(tǒng)計，我國平均每人每天用水量達(dá)100400L。我國工業(yè)用水，重復(fù)利用率低，僅 2040%，單位產(chǎn)品用水定額高于發(fā)達(dá)國家的 10 倍以上。先進國家的工業(yè)水重復(fù)利用率為 7080%，甚至到達(dá) 90%。我國的海水資源的利用率也很低，只有 85 108m3，而日本為 1200 108m3，美新疆大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 國的工 業(yè)用水中有 1/3 利用率海水。總之，我國的低用水率更加劇烈水資源的短缺并造成了水的污染。 水是人類賴以生存的基本資源，必須得到有效的保護。我國政府目前已十分重視提高水利用率的問題，為此制定了《新水法》并從 2021 年 10 月 1 日開始執(zhí)行。《新水法》明確規(guī)定，對用水實行有償使用和超定額累進加價的制度，以前直接從江河湖泊取水的用水單位享受到是“免費午餐”，今后這種現(xiàn)象將不復(fù)存在。按照《新水法》規(guī)定，直接從江河湖泊或者地下取用水資源的單位和個人，應(yīng)按規(guī)定向水行政主管部門或者流域管理機構(gòu)申請領(lǐng)用取水許可證，并繳納水資源費 ?！缎滤ā返膶嵤槲覈⒑侠淼挠盟畽C制創(chuàng)造了條件。今后，國家將根據(jù)“取之于水，用之于水”的原則，從水資源費、超計劃加價水費等收費中提取一定比例的資金，用于工業(yè)節(jié)水關(guān)鍵技術(shù)的推廣和技術(shù)改造等。 為了緩解我國北方地區(qū)嚴(yán)重缺水情況，國家已經(jīng)投資了 5000 億人民幣實施“南水北調(diào)”的水利工程。其中東線工程投資的 650 億人民幣中，有 260 億人民幣是用于污水處理工程?？梢娢覈块T不僅關(guān)注缺水問題，而且對污水的治理和再利用也十分重視。 我國水污染狀況 我國長期以來的低用水率，不僅浪費了大量有限的水資源， 同時也造成了有限水資源的嚴(yán)重 污染，使我國優(yōu)質(zhì)水資源日趨短缺和銳減，嚴(yán)重影響了人民生活的質(zhì)量和身體健康。 我國 的七大水系長江、黃河、珠江、淮河、松花江、海河、遼河，其中遼河的污染最為嚴(yán)重，由于遼河沿岸重工業(yè)城市多，加上水資源的短缺，遼河的污染還在加重。長江的流域面積達(dá) 108 104km3，年徑流量為 1 1012t，但每年沿岸向它排放的污水多達(dá) 200 108t，長江的干流形成了長達(dá) 800km的污染帶，排放的污水還在以 2%3%的速度逐年增快。據(jù)測定，長江的污染物有酚類和氰化物 1800 104t，重金屬（砷、汞、鉻 、鎘、鉛） 1630 104t，石油類污染物近萬噸?；春樱磕昱湃氲奈鬯_(dá) 21 108t，在枯水期中下游部分幾乎成為死水，污染嚴(yán)重河段水電色度近 100，氨氮的含量幾乎超過飲用水標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)十倍，氣提式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器處理生活污水的試驗研究 4 尤其是安徽段已經(jīng)造成了對人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的嚴(yán)重危害。海河 %的河段受到有機物的嚴(yán)重污染。黃河的污染也十分嚴(yán)重， 1997 年位于寧夏銀古公路橋的水質(zhì)控制斷面測定的氨氮污染指數(shù)還只有 ，不到國家排放的指標(biāo) 1，而1998 年該指標(biāo)就升到了 ， 2021 年達(dá) 。目前從該控制斷面的測定來看，氨氮指標(biāo)已躍為影響黃河水質(zhì) 的首要污染指標(biāo)，而近年來以往影響黃河水質(zhì)的重要污染指數(shù) COD 的數(shù)值反倒基本得到控制。 調(diào)查表明，全國七大水系和 110 個重點河段，其水源符合地面水環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)一類和二類標(biāo)準(zhǔn)的僅占 32%，三類的占 29%，四類和五類的占 39%，全國有近 億人的飲用水受到不同程度的污染。經(jīng)對全國 532 條河流的檢測表明，其中 432 條河流受到污染，污染率占 82%。 對全國 37 個主要湖泊檢測的結(jié)果表明，每天排入的污水量為 600 104m3，約占全國廢水的 6%，其主要污染物為氨氮、總磷和有機污染物。個別湖泊的重金屬污染嚴(yán)重。湖北省的二 里七湖因污染而徹底報廢，河北白洋淀湖有 1/3 的水域遭到不同程度的污染。近十年我國富營養(yǎng)化的湖泊、水庫的比例已從 %上升到了 55%左右，而貧富營養(yǎng)化的湖泊、水庫的比例由 %減少到了 %。 我國的海域污染也很嚴(yán)重。渤海、黃海、東海、南海四大海域主要受到無機氮、磷酸鹽、高錳酸鹽和石油類產(chǎn)品的污染，而且無機氮、磷的指數(shù)還在呈逐年增加的趨勢。 我國僅沿海工廠和城市直接排入海中的污水每年就高達(dá) 86 108t，其中主要的有害物質(zhì)就高達(dá) 146 104t。海洋幾乎成了人們的大垃圾場。如渤海，每年向渤海排入的各種 廢水達(dá) 28 108t， 1995 年污染超標(biāo)面積就已達(dá) 104km2，占渤?？偯娣e的 56%； 1997 年該海域的有機氮超標(biāo)率就達(dá) 66%，無機磷超標(biāo)率為 68%，油類超標(biāo)率達(dá) 63%，至今渤海的污染也沒有好轉(zhuǎn)。渤海的富營養(yǎng)化程度也很嚴(yán)重，赤潮事件頻發(fā)，從 1990 年到 1997 年就發(fā)生過赤潮 10 余次，影響面積達(dá)數(shù)千平方公里，造成數(shù)十億元的經(jīng)濟損失。 1998 年發(fā)生的從渤海經(jīng)黃海到東海最后波及到香港海域的特大面積的赤潮，是歷年來最大的一次赤潮，持續(xù)時間長達(dá)一周，在全國范圍內(nèi)對漁場和養(yǎng)殖業(yè)等造成了極為嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。 新疆大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 總的 來說，目前我國的水體污染中氮、磷已逐年上升為主要污染物。現(xiàn)有1/3 的水不適宜魚類等水生物的生存。據(jù)統(tǒng)計 1997 年我國的廢水總量就達(dá) 416108t，工業(yè)廢水就達(dá) 227 108t，工業(yè)廢水的處理率為 %，達(dá)標(biāo)率為 %。我國的生活廢水的處理率只有 20%，也就是說全國約有 1/3 的工業(yè)廢水和 4/5 的生活污水未經(jīng)處理就直接排入了江、河、湖和海，從而使水環(huán)境遭受到了嚴(yán)重的污染，致使許多地方守著江河沒水喝，致使一些海域成為無生物的海洋荒漠。 改革開放以來，我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟迅速發(fā)展，其污水不僅分散且污水濃度高，處理 效率低，其污水量約占全國廢水排放量的 %，而達(dá)標(biāo)率僅為 %。一定程度上加劇了水體的污染。 我國農(nóng)業(yè)灌溉污水中有 70%80%的污水未達(dá)到農(nóng)業(yè)灌溉水質(zhì)的要求就直接進行灌溉，這也是我國水體污染帶一大要素。 嚴(yán)重的水污染不僅造成了我國相當(dāng)可觀的直接經(jīng)濟損失和間接經(jīng)濟損失，嚴(yán)重制約了我國國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，而且危害了環(huán)境的生態(tài)平衡，造成對人民生活健康的威脅，甚至是對人民基本生活、生存條件的破壞。我們只有一個地球，地球的資源和環(huán)境遭破壞以后，往往沒有十幾年、幾十年，甚至上百年的時間是很難恢復(fù)的，有的甚至是 永遠(yuǎn)也無法恢復(fù)的。因此我們在發(fā)展經(jīng)濟的同時也應(yīng)該保護我們賴以生存的水資源。 針對我國水資源短缺和水污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀，我國政府已制定了新的“污水排放收費新法規(guī)”，并已于 2021 年 7 月 1 日起正式執(zhí)行。“污水排放收費新法規(guī)”的執(zhí)行，一些污水嚴(yán)重超標(biāo)排放的企業(yè)將受到制約。 任何一個企業(yè)如果想犧牲環(huán)境和資源作為代價來換取自身經(jīng)濟上的暫時發(fā)展，都將會受到嚴(yán)厲的懲罰；未來企業(yè)的競爭重要一點就在于是否破壞環(huán)境。從企業(yè)自身的存在和長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)來看，任何企業(yè)對環(huán)境問題的疏忽大意必將給企業(yè)的經(jīng)營和發(fā)展甚至生存帶來致命打擊。 污水好氧生物處理新技術(shù) 廢水生物處理是利用自然界中廣泛存在的大量依靠有機物生活的微生物氧氣提式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器處理生活污水的試驗研究 6 化降解廢水中污染物的方法。根據(jù)參與廢水處理中微生物代謝的類型，廢水的生物處理技術(shù)可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類 [5]。其中，在好氧生物處理工藝中，需要提供足夠的空氣以滿足好氧微生物有足夠的氧來完成有機物的降解和硝化任務(wù)，而厭氧生物處理過程中，因參與有機物降解的微生物進行無氧呼吸而應(yīng)嚴(yán)格控制污水中氧的含量。由于好氧生物處理效率高、適應(yīng)廣，因而成為一種主導(dǎo)的污水生物處理技術(shù)，廣泛的應(yīng)用于多種有機廢水的處理。 廢 水的好氧生物處理，根據(jù)微生物在廢水中所處的狀態(tài)或存在的形式，又可分為懸浮生長型和附著生長型兩大類。其中活性污泥法是典型的懸浮生長型，而生物膜法則是目前典型的附著生長型。目前，隨著污水生物處理技術(shù)的不斷發(fā)展和對污水處理要求的日益提高，在對傳統(tǒng)好氧生物處理工藝不斷開展研究的基礎(chǔ)上，環(huán)保工作者提出了多種具有不同功能和滿足特定處理要求的新型好氧生物處理技術(shù)。 氧化溝 氧化溝（ Oxidation ditch）又名氧化渠，因其構(gòu)筑物呈封閉的溝渠形而得名，實際上它是活性污泥法的一種變型。世界上第一座氧化溝 污水處理廠于 1954 年在荷蘭 Voorshoper 市建成，是服務(wù)人口僅 360 人的小規(guī)模的間歇運行的氧化溝，曝氣、沉淀和污泥的穩(wěn)定過程都在一個構(gòu)筑物內(nèi)完成。 自上世紀(jì) 60 年代以來，特別是近 20 年來，氧化溝技術(shù)不斷發(fā)展與改進，從最初小規(guī)模間歇運行發(fā)展到目前可大規(guī)模，連續(xù)運行并有更高處理能力的不同類型的氧化溝。氧化溝在污水處理方面應(yīng)用越來越廣泛的一個重要原因是氧化技術(shù)和設(shè)備都有了突破性的進展。這主要表現(xiàn)在 3 個方面：一是概念方面的突破，突破了氧化溝是屬于延時活性污泥法的概念；二是對氧化溝水力學(xué)和構(gòu)筑物的研究有了重大進 展；三是研究開發(fā)了各類氧化溝的全套設(shè)備，保證了各類氧化溝的高校運行。目前在普通氧化溝工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了多種類型氧化溝新工藝，如奧貝爾（ Orbal）型氧化溝、卡魯塞爾（ Carrousel）式氧化溝，交替工作型氧化溝、一體化氧化溝等。 新疆大學(xué)碩士學(xué)位論文 7 AB 兩段活性污泥法 AB 法系吸附生物降解法（ Adsorption Biodegradation）的簡稱，是聯(lián)邦德國亞琛大學(xué) 教授于 20 世紀(jì) 70 年代開發(fā)的一種兩段活性污泥新工藝。 AB 兩段活性污泥法是將活性污泥系統(tǒng)分為兩個階段，即 A 段和 B 段。它的工作原理充分利用了微生物的特性，為其創(chuàng)造適宜的環(huán)境，使不同的生物種群都得到良好增殖，通過生化作用來處理污水。污水進入污水處理廠，經(jīng)格柵和沉砂池去除污水中粗大漂浮物和砂子，然后進入 A 段曝氣池。污水經(jīng) A 段曝氣池后的中間沉淀池泥水分離后，再進入 B 段曝氣池。污水經(jīng)過 B 段曝氣池進入二沉池，固液分離后排出，二沉池沉淀物你部分回流至 B 段曝氣池，剩余污泥排至污泥處理系統(tǒng)。 與傳統(tǒng)活性污泥法相比， AB 法的主要特點是一般不設(shè)初沉池，處理效率高，出水水質(zhì)好， A 段污泥負(fù)荷高，抗沖擊負(fù)荷能力強。 AB 法的弱點是產(chǎn)泥量較高，給污泥處置 和出路增加了難度。 序批式活性污泥法 序批式活性污泥法（ Sequencing Batch Activated Sludge Process）是活性污泥法的一種。在序批式反應(yīng)器（ Sequencing Batch Reactor，簡稱 SBR）中完成進水、反應(yīng)、沉淀、潷水和閑置等工序。與其他活性污泥法相比， SBR 法處理構(gòu)筑物少，處理工藝流程大大簡化。 SBR 法是活性污泥法的先驅(qū)。早在 1916 年 Arden 和 Lockett 首次提出的活性污泥法的操作方式就是間歇式的，當(dāng)時稱為充水 排水處理法。但由于受到 當(dāng)時的自動控制技術(shù)水平和監(jiān)測水平的限制，這種間歇式操作方式只適用小規(guī)模的污水處理，使其未能得到發(fā)展和應(yīng)用。 近年來，隨著監(jiān)控與測試技術(shù)的飛速發(fā)展，大量新設(shè)備被研制出來，如電動閥、氣動閥、電磁閥、水位計、泥位計、自動計時器，特別是計算機自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使監(jiān)控手段更趨于自動化，由此也給序批式活性污泥法帶來了新的活力。 20 世紀(jì) 70 年代初，美國的 Natredame 大學(xué) Irvine 教授對 SBR 進行了較為氣提式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器處理生活污水的試驗研究 8 系統(tǒng)的研究。繼 Irvine 之后，澳大利亞、日本等國也都進行了研究，隨著 SBR工藝在工程中的應(yīng)用，其技術(shù)也得到長足 的進步和發(fā)展，目前已在普通 SBR 工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展出多種 SBR 變形的新工藝，如 CAST、 CASS、 DATIAT、UNITANK 等。 好氧生物流化床 依靠流體的流動作用使固體顆粒懸浮在流體中隨流體一起流動的過程稱為流態(tài)化。流態(tài)化技術(shù)開發(fā)于 20 世紀(jì) 30 年代，隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，流態(tài)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于冶金和化工的多種過程，并取得了良好的效果。在 20 世紀(jì) 80 年代，污水生物處理領(lǐng)域?qū)⑦@一技術(shù)引入，并使其成為污水好氧生物處理中的一種工藝。 好氧生物流化床以砂粒、活性炭、焦炭等一類較 小的惰性顆粒為載體，污水和空氣以一定的流速從下向上流動，使載體處于流花狀態(tài)。當(dāng)污水通過附著生長有生物膜的載體時，污水中的基質(zhì)在同均勻分散的生物膜相接觸而得到降解去除。生物流化床內(nèi)附著有生物膜的載體能夠均勻分布在床內(nèi)，同上升水流接觸條件良好，兼具活性污泥法，具有接觸所形成的高效率和生物膜發(fā)能承受負(fù)荷沖擊的雙重優(yōu)點。在流態(tài)化運行過程中，附著生長在載體上的微生物能夠充分混合，強化了微生物、污水、氧氣間的三相傳質(zhì)過程，加上氣、液、固定剪切作用，加速了生物膜的更新代謝，控制了生物膜的厚度，提高了微生物的活性，因此好氧生物流化床具有良好的處理效果。 曝氣生物濾池 曝氣生物濾池（ Biological Aerated Filter 簡稱 BAF）是 20 世紀(jì) 80 年代末 90年代初在普通生物濾池的基礎(chǔ)上，借鑒給水濾池工藝而開發(fā)出的污水處理新工藝，最初用于污水的三級處理，后發(fā)展為直接用于二級處理。自 80 年代在歐洲建成第一座曝氣生物濾池污水處理廠后，曝氣生物濾池已在歐美和日本等發(fā)達(dá)國家廣為流行，目前全世界已有數(shù)百座大大小小的污水處理廠采用了這種技術(shù)。 盡管曝氣生物濾池的類型以及運行方式多種多樣，各有特點，但其基本原新疆大學(xué)