摘要：隨著城市化進程的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)污廢水排放量日益劇增，許多現(xiàn)有污水處理廠已處于高負荷或超負荷運行狀態(tài)，高負荷污水處理工藝的研發(fā)與改進顯得尤為必要。本文主要介紹了高負荷活性污泥法、高負荷生物濾池、高負荷人工土壤滲濾和高負荷膜處理工藝的研究現(xiàn)狀，闡述了高負荷污水處理工藝在實際工程中的可行性。

關鍵詞：高負荷;污水處理;工藝

截至2014年底，全國已建成投運的城鎮(zhèn)污水處理設施共4436座，總設計處理能力1.71億m3/d，平均日處理量1.35億m3，設施平均利用率為78.9%。經(jīng)調查分析，許多現(xiàn)有污水處理廠已處于高負荷或超負荷運行狀態(tài)，且大多出水水質無法滿足新規(guī)范的要求。日益增長的污、廢水排放量和落后的污水處理工藝間的矛盾不斷加劇，環(huán)境污染及生態(tài)破壞形勢嚴峻。污水處理廠的擴建、改建顯得尤為必要，水處理工藝也迫切需要得到改進和完善。

針對國內的污水處理形勢，提出了高負荷污水處理這一新課題。高負荷污水處理工藝是指在相對條件下具有更高污泥負荷率或容積負荷率的污水處理技術。目前，研究較為深入的主要有高負荷活性污泥法、高負荷生物濾池、高負荷人工土壤滲濾和高負荷膜處理工藝。

1、高負荷污水處理工藝簡介

高負荷污水處理工藝是水處理領域近年來發(fā)展起來的新技術，它是指在現(xiàn)有污水處理工藝的基礎上，通過改變曝氣模式、改進工藝流程、改善工藝結合形式等方法，以實現(xiàn)在相對條件下具有更高污泥負荷率或容積負荷率的污水處理技術，從而達到更好的污水處理效果。

2、高負荷污水處理工藝研究進展

2.1、高負荷活性污泥法

高負荷活性污泥法因曝氣時間短，又稱短時曝氣活性污泥法，而處理程度低，故又稱強化一級處理或一級半處理法[1]。AB法作為處理高負荷城鎮(zhèn)污、廢水的有效方法，在BOD5、COD、SS等一些常規(guī)指標的處理上具有較好的效果，但對NH3-N、TP的去除并不明顯。如青島市海泊河污水處理廠近10年的運行實踐表明，該工藝具有抗負荷沖擊能力強、泥齡短、污泥沉降性能好、不存在污泥膨脹等特點。BOD5、COD、NH3-N、TP的平均去除率分別達到65%、68%、19%和20%，其中SS的去除最為明顯[2]。通過實驗研究，B段的傳統(tǒng)曝氣方式改為多段間歇式曝氣，并通過閥門調節(jié)曝氣量的大小以實現(xiàn)漸減曝氣，可以達到節(jié)能的效果。

2.2、高負荷生物濾池

2.2.1、UASB+高負荷生物濾池法/固體接觸法工藝

UASB+高負荷生物濾池法/固體接觸法工藝綜合運用了厭氧、好氧附著生長和懸浮生長的生物處理機理，是我國目前城市水處理領域一項非常經(jīng)濟實用的新技術。該工藝具有能耗低、剩余污泥量少、出水水質好、工程造價低、運行管理簡便等特點。如廣東省某城市污水處理廠的實際運行結果表明，當進水水質為COD≤250mg/L，BOD5≤120mg/L，SS≤150mg/L，氨氮≤25mg/L，磷酸鹽≤5mg/L時，出水水質達到COD≤40mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，氨氮≤10mg/L，磷酸鹽≤0.5mg/L[3]。

2.2.2、ABR/曝氣/高負荷生物濾池工藝

ABR/曝氣/高負荷生物濾池工藝在常規(guī)污水處理工藝的曝氣池前設置水解酸化池，水解酸化池采用厭氧折板反應器(ABR)的結構形式，污水在ABR池中作一定時間的水力停留后，進入曝氣池中進行鼓風曝氣，最后通過旋轉布水器均勻分散到高負荷生物濾池中。該生物濾池要求進水BOD5≤200mg/L，當進水有機物濃度較高時，可采取回流措施，設計回流比為50%[4]。工藝在運行過程中具有污泥產(chǎn)量小、能耗低等特點，且ABR提高了污水的可生化性。但當進水水質不穩(wěn)定或長期處于超設計范圍濃度時，處理效果不明顯。

經(jīng)改進，將曝氣池替換成高負荷生物接觸氧化池，池內采用半軟性填料，不僅提高了工藝整體的抗沖擊負荷能力，而且使得工藝運行更加穩(wěn)定。

2.2.3、高負荷生物濾池+納米TiO2光催化法工藝

高負荷生物濾池+納米TiO2光催化法工藝綜合運用了厭氧、好氧、兼氧附著生物和光催化反應處理機理，是我國目前城市污水處理領域一項非常經(jīng)濟實用的新技術[5]。TiO2沒有毒性，具有很高的穩(wěn)定行，在紫外線照射下，通過光電效應生成的含氧自由基與水中的污染物反應，達到降解的目的，并最終產(chǎn)生對環(huán)境無害的H2O、CO2、N2等。

2.2.4、高負荷生物吸附再生法

高負荷生物吸附再生法即“生物吸附—沉淀—再生”的污水處理工藝，該工藝對污染物的去除機理包括絮凝作用、吸附作用和生物代謝作用。在污水處理過程中，主要分為生物吸附階段和活化再生階段。生物吸附階段指污水中的大量有機污染物被活性污泥吸附，伴隨混合液進入沉淀池進行泥水分離;活化再生階段則是將沉淀污泥回流至再生池曝氣以恢復污泥的生物吸附活性。通過實驗分析，SS、COD、BOD5、NH3-N、TP的平均去除率分別達到80%、69%、58%、47%及25%[6]。

2.3、高負荷人工土壤滲濾

我國的分散點源生活污水排放量高達5000萬t/d，主要來自小城鎮(zhèn)、農(nóng)村等分散的人群聚居地，處理率很低[7]。高負荷人工土壤滲濾工藝具有占地面積小、處理效果好、維護管理簡便、不受氣候條件影響、技術成熟等特點，是一項適合我國國情的污水分散處理技術。高負荷人工土壤滲濾工藝采用多層過渡結構的人工土層來增大對顆粒有機物的接觸氧化表面積，同時設置曝氣裝置保證好氧過程的氧氣供應。滲濾池自上而下滲透性逐漸減弱，在不同滲透性的土層中分布粒徑不均的顆粒物，以提高有機污染物的降解效率。如佛山市利華員工村生活污水處理示范工程的數(shù)據(jù)表明，COD、BOD5、SS、NH3-N、色度、TN和TP的平均去除率分別為87.7%、78.9%、92.5%、87.6%、90%、52.2%和76.3%[8]。

2.4、高負荷膜處理工藝

近年來，隨著濾膜工藝的蓬勃發(fā)展，污水處理技術也逐漸向膜分離方向發(fā)展。其中高負荷膜反應器(MBR)是一種將生化處理單元與膜分離單元有機結合起來的生化處理系統(tǒng)，具有出水水質優(yōu)，抗負荷沖擊能力強，占地面積小等特點。通過實驗研究表明，在懸浮填料投加率為30%時，COD平均去除率為94.4%，BOD5平均去除率為95.3%[9]。

3、展望

科技的發(fā)展推動污水處理技術的進步，日益劇增的污、廢水排放量必然導致現(xiàn)有的污水處理廠無法進行有效的處理。高負荷污水處理工藝的研發(fā)和改進，適時的解決了這一矛盾。通過對高負荷活性污泥法、高負荷生物濾池、高負荷人工土壤滲濾和高負荷膜處理工藝研究現(xiàn)狀的闡述，恰好說明了高負荷污水處理工藝在實際工程中的可行性。

作為水處理領域的新生分支，高負荷污水處理工藝不僅具備常規(guī)污水處理工藝的特點，且表現(xiàn)出其特有的生命力。在當今高速發(fā)展的城市化進程中，必然會得到進一步的發(fā)展和提高，并在將來的水處理領域占據(jù)更為重要的地位。

參考文獻

[1]張自杰，等.排水工程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.106-109.

[2]胡春玲,付強,魏東洋,邱熔處.高負荷活性污泥法應用于中小城市污水處理的研究[J].四川環(huán)境,2008,27(4):8-11.

[3]張永利,李平,呂先林,金文標.UASB+高負荷生物濾池法/固體接觸法工藝在生活污水處理中的應用[J].水處理技術,2007,33(5):63-66.

[4]潘世賢,李辰.ABR/高負荷生物濾池污水處理工藝的設計及運行[J].中國給水排水,2010,26(24):32-34.柴油發(fā)電機組