隨著城市化進(jìn)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(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，高負(fù)荷污水處理工藝的研發(fā)與改進(jìn)顯得尤為必要。本文主要介紹了高負(fù)荷活性污泥法、高負(fù)荷生物濾池、高負(fù)荷人工土壤滲濾和高負(fù)荷膜處理工藝的研究現(xiàn)狀，闡述了高負(fù)荷污水處理工藝在實(shí)際工程中的可行性。

　　截至2014年底，全國已建成投運(yùn)的城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施共4436座，總設(shè)計(jì)處理能力1.71億m3/d，平均日處理量1.35億m3，設(shè)施平均利用率為78.9%。經(jīng)調(diào)查分析，許多現(xiàn)有污水處理廠已處于高負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，且大多出水水質(zhì)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(yán)峻。污水處理廠的擴(kuò)建、改建顯得尤為必要，水處理工藝也迫切需要得到改進(jìn)和完善。

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

　　1、高負(fù)荷污水處理工藝簡介

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

　　2、高負(fù)荷污水處理工藝研究進(jìn)展

　　2.1、高負(fù)荷活性污泥法

　　高負(fù)荷活性污泥法因曝氣時(shí)間短，又稱短時(shí)曝氣活性污泥法，而處理程度低，故又稱強(qiáng)化一級處理或一級半處理法[1]。AB法作為處理高負(fù)荷城鎮(zhèn)污、廢水的有效方法，在BOD5、COD、SS等一些常規(guī)指標(biāo)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(yùn)行實(shí)踐表明，該工藝具有抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)、泥齡短、污泥沉降性能好、不存在污泥膨脹等特點(diǎn)。BOD5、COD、NH3-N、TP的平均去除率分別達(dá)到65%、68%、19%和20%，其中SS的去除最為明顯[2]。通過實(shí)驗(yàn)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(diào)節(jié)曝氣量的大小以實(shí)現(xiàn)漸減曝氣，可以達(dá)到節(jié)能的效果。

　　2.2、高負(fù)荷生物濾池

　　2.2.1、UASB+高負(fù)荷生物濾池法/固體接觸法工藝

　　UASB+高負(fù)荷生物濾池法/固體接觸法工藝綜合運(yùn)用了厭氧、好氧附著生長和懸浮生長的生物處理機(jī)理，是我國目前城市水處理領(lǐng)域一項(xiàng)非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新技術(shù)。該工藝具有能耗低、剩余污泥量少、出水水質(zhì)好、工程造價(jià)低、運(yùn)行管理簡便等特點(diǎn)。如廣東省某城市污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)為COD≤250mg/L，BOD5≤120mg/L，SS≤150mg/L，氨氮≤25mg/L，磷酸鹽≤5mg/L時(shí)，出水水質(zhì)達(dá)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(fù)荷生物濾池工藝

　　ABR/曝氣/高負(fù)荷生物濾池工藝在常規(guī)污水處理工藝的曝氣池前設(shè)置水解酸化池，水解酸化池采用厭氧折板反應(yīng)器（ABR）的結(jié)構(gòu)形式，污水在ABR池中作一定時(shí)間的水力停留后，進(jìn)入曝氣池中進(jìn)行鼓風(fēng)曝氣，最后通過旋轉(zhuǎn)布水器均勻分散到高負(fù)荷生物濾池中。該生物濾池要求進(jìn)水BOD5≤200mg/L，當(dāng)進(jìn)水有機(jī)物濃度較高時(shí)，可采取回流措施，設(shè)計(jì)回流比為50%[4]。工藝在運(yùn)行過程中具有污泥產(chǎn)量小、能耗低等特點(diǎn)，且ABR提高了污水的可生化性。但當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)不穩(wěn)定或長期處于超設(shè)計(jì)范圍濃度時(shí)，處理效果不明顯。

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

　　2.2.3、高負(fù)荷生物濾池+納米TiO2光催化法工藝

　　高負(fù)荷生物濾池+納米TiO2光催化法工藝綜合運(yùn)用了厭氧、好氧、兼氧附著生物和光催化反應(yīng)處理機(jī)理，是我國目前城市污水處理領(lǐng)域一項(xiàng)非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新技術(shù)[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(yīng)生成的含氧自由基與水中的污染物反應(yīng)，達(dá)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(fù)荷生物吸附再生法

　　高負(fù)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(jī)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(jī)污染物被活性污泥吸附，伴隨混合液進(jìn)入沉淀池進(jìn)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(fù)污泥的生物吸附活性。通過實(shí)驗(yàn)分析，SS、COD、BOD5、NH3-N、TP的平均去除率分別達(dá)到80%、69%、58%、47%及25%[6]。

　　2.3、高負(fù)荷人工土壤滲濾

　　我國的分散點(diǎn)源生活污水排放量高達(dá)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(fù)荷人工土壤滲濾工藝具有占地面積小、處理效果好、維護(hù)管理簡便、不受氣候條件影響、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，是一項(xiàng)適合我國國情的污水分散處理技術(shù)。高負(fù)荷人工土壤滲濾工藝采用多層過渡結(jié)構(gòu)的人工土層來增大對顆粒有機(jī)物的接觸氧化表面積，同時(shí)設(shè)置曝氣裝置保證好氧過程的氧氣供應(yīng)。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(jī)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(fù)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(shù)也逐漸向膜分離方向發(fā)展。其中高負(fù)荷膜反應(yīng)器（MBR）是一種將生化處理單元與膜分離單元有機(jī)結(jié)合起來的生化處理系統(tǒng)，具有出水水質(zhì)優(yōu)，抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)，占地面積小等特點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)研究表明，在懸浮填料投加率為30%時(shí)，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(shù)的進(jìn)步，日益劇增的污、廢水排放量必然導(dǎo)致現(xiàn)有的污水處理廠無法進(jìn)行有效的處理。高負(fù)荷污水處理工藝的研發(fā)和改進(jìn)，適時(shí)的解決了這一矛盾。通過對高負(fù)荷活性污泥法、高負(fù)荷生物濾池、高負(fù)荷人工土壤滲濾和高負(fù)荷膜處理工藝研究現(xiàn)狀的闡述，恰好說明了高負(fù)荷污水處理工藝在實(shí)際工程中的可行性。

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