分散式污水处理综述

（２００８）０９－０１０３－０３文章编号：１００５－６０３３

ＳＣＩ－ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ２００８年第１８卷第９期

收稿日期：２００８－０２－１１

分散式污水处理综述

汤宗武

（山西省建筑标准设计研究院，山西太原，０３００１３）

摘

要：阐述了分散式污水处理的概念，介绍了分散污水处理系统的类型和技术，并对

污水集中处理和分散处理进行了比较。关键词：城市污水处理；分散式；膜生物反应器中图分类号：Ｘ７０３

文献标识码：Ａ

在较为被广泛接受的方式是对污水进行就地处理、就地回用。

１污水分散处理的意义

以往集中污水处理是城市污水处理主要方式。随着污水处理技术的

３分散污水处理系统的类型

分散污水处理系统主要包括：

（１）在线系统（Ｏｎｓｉｔｅｓｙｓｔｅｍ）。从私人住宅排出的污水由于没有铺设

发展，污水处理厂的规模也越来越大，这些污水处理厂的出现，在当时的情况下进行污水的集中处理具有运行费用低、管理维护方便的优点，但同时也存在很大的缺点，即在进行大规模污水集中处理时必然进行相应的管网的建设，将大规模流域范围内的污水进行收集需要庞大的管网系统，这样投资巨大，运行维护费用非常昂贵。同时，当水资源短缺成为全球面临的严重问题时，污水的回收与再利用将成为解决污水处理的必由之路。如果利用上述污水处理厂处理后的水，就会出现水在管网系统中多次输送现象，在输送过程中浪费了大量的基建费用和运行维护费用。同时，在管网中，污水的长期输送会导致污水的渗漏，这部分渗漏所占比例很大，一般可达到生活污水和工业废水总和的１０％～２０％。如此巨大的污水损失未经处理就渗漏他处，不仅对环境造成了污染，而且对水资源的回收利用、实现水资源的可持续发展是极为不利的。因此，在这种情况下，如果能将污水进行就地处理、就地回用，上述问题就迎刃而解了，即目前全世界科学家都积极倡导污水分散处理的思想。

大面积社区用的污水管道或缺乏一套集中处理设施，通过自然系统或机械装置来收集、处理、排放或中水回用，这种自然系统或机械装置即称在线系统。常用的在线系统包括化粪池（ｓｅｐｔｉｃｔａｎｋ）和沥滤场（ｌｅａｃｈｆｉｅｌｄｓ）。

（２）群集系统（Ｃｌｕｓｔｅｒｓｙｓｔｅｍ）。群集系统是一种服务于两个或两个以上住户的污水收集和处理系统，但其范围不超过整个社区。从几家住户排出的污水可以经过个体用户的化粪池或组合装置现场预处理后，再通过低成本、非传统技术的污水管运送到比集中式系统相对小的处理单元。分散污水处理系统就是这样一种在线系统或群集系统。

４分散污水处理的适用范围

与集中式处理是应用到城市的大流量废水的处理相比，分散式废水

处理系统可以应用到居民区、公共建筑区、商业区、社区等相对来说流量小的、一般从地理位置相对接近的或者不能纳入城市污水收集系统的区域等排放出的污水。一些地区经济技术基础较差，排水管网尚不完善，无污水处理厂，污水处理设施相当缺乏，室内没有生活污水管道，生活污水的出路一般只有池塘、河流、湖泊等，造成对环境的污染。污水坑或化粪池这些初级的处理方法去除有机物的能力较差，居民家庭较为分散，建生产的口蹄疫基因工程疫苗，是我国在国际上取得的又一领先水平的科

第２８期＊孙毅同志的前３篇文章分别发表在本刊２００７年第２７期、和第３４期。

（责任编辑：戚米莎）

２分散式污水处理的概念

目前，我国主要研究的污水处理方式是集中式的污水处理，对分散

式污水处理的研究还不够深入，我国对于分散式污水处理还没有一个很明确的概念，还简单地停留在污水处理厂小型化这样一个认识阶段。现的科技工作者———复旦大学、上海农业科学院、浙江省农业科学院和中

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!研成果。

国农科院兰州兽医研究所合作完成的猪口蹄疫Ｑ型基因工程疫苗前不久通过了科技部、教育部的评审鉴定，该成果的取得已在国际上引起广泛的关注。

专家们在评审鉴定这项成果时指出，现在研制成功的基因工程疫苗有以下创新点：在制造该种疫苗的过程中不需要大量培养高致病口蹄疫效果明病毒，基因工程疫苗产品中不带任何致病因子，是一种绝对安全、显的新型疫苗。目前该项研究成果已经获得了农业部批准的一类“新兽药注册证书”，该疫苗将成为国内外首先研制成功和可进行工业化商品

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第一作者简介：孙市，４６４０００．

毅，男，１９３６年１０月生，１９６０年毕业于河南师

范大学生物系，教授，信阳师范学院生命科学学院老干处，河南省信阳

ＴｈｅＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｈｅＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＲｅｌａｔｅｄＤｉｓｃｉｐｌｉｎｅｓ（ＩＶ）

ＳＵＮＹｉ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｂｉｏｌｏｇｙ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｍｏｄｅｒｎｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ，ｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｎｅｗｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈｓｏｆａｓｓｉｓｔａｎｔｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＡＲＴ）ｉｎＣｈｉｎａａｎｄｔｈｅｎｅｗｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｆｌｏｗｅｒｓｃａｕｓｅｄｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｍｏｄｅｒｎｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｖａｃｃｉｎｅｏｆｆｏｏｔ－ａｎｄ－ｍｏｕｔｈｄｉｓｅａｓｅｉｎＣｈｉｎａ．

ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｂｉｏｌｏｇｙ；ＡＲＴ；ｍｏｄｅｒｎｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｖａｃｃｉｎｅｏｆｆｏｏｔ－ａｎｄ－ｍｏｕｔｈｄｉｓｅａｓｅ

１０３

汤宗武分散式污水处理综述本刊Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ综述

造类似城市污水处理厂这样的集中式污水处理设施显然是不经济的，因此可以在一个小村庄或者几个小村庄采用分散污水处理系统。目前我国分散污水处理主要是针对住宅小区。

域。

加拿大等许多国家已经得到较好的运用，与ＭＢＲ处理工艺在日本、

传统的活性污泥处理工艺相比，ＭＢＲ存在如下的优点：可以使水力停留时间和污泥龄完全分开，使运行控制更灵活，稳定；利于世代时间长的硝化细菌的增殖，从而提高硝化效率；污泥浓度高，从而传氧效率高达２６％

５分散式污水处理技术

分散式废水处理工艺可以粗略地分为以下几类：

（１）自然系统，即利用土壤作为处理和处置的媒体，包括土地应用、

～６０％左右，节省耗能；反应器内ＭＬＳＳ可高达１５０００ｍｇ／Ｌ～３００００ｍｇ／Ｌ，使装置处理容积负荷大，减少占地，也便于活性污泥法的改造；膜生物反应器利用其高的ＭＬＳＳ，可以保证有机负荷高峰期的出水水质，且在低峰期污泥可以进行自身消化，使剩余污泥比常规活性污泥法处理少５０％～

人工湿地、地下渗滤等。还有一些污泥处理系统，如干沙床和泻湖。

（２）集水系统，即不使用传统的重力式污水管，而代以轻质塑料管，其优点是埋深较浅、管接少、连接结构不复杂。常用的污水管道有压力式、真空式和小直径重力式。

（３）传统的处理系统，即结合生化和物化工艺，由池、泵、鼓风机和其他机械装置组成的系统，其包括３种形式：悬浮式生长，固定式生长，两者混合。这一类也包括对污泥的处理，如消化、脱水和堆肥等。

（４）膜技术。国内对于分散式废水处理研究没有国外那么系统化，较多的是对（建筑）小区污水的处理，而且工艺仍然是传统方法的组合，是城市污水处理厂的小型化。随着科学技术的发展，尤其是膜技术的发展，污水处理设施实现了装置化、小型化，使污水分散处理和回用得以实现。

由于前３种技术比较落后，因此膜技术有着非常大的优点和巨大的发展潜力，故这里着重介绍膜技术。

８０％，可减少剩余污泥的处置费用；膜生物反应器由于存在高浓度的ＭＬＳＳ，硝化与反硝化同时存在，具有很高的反硝化效果，脱氮能力强。而在需要高效除磷时，只需往污水中投加少量的明矾，因为膜能有效地分离这些不能沉淀的细小微絮凝体，只要其粒径小于０．２μｍ即可。

７分散式污水处理及集中式污水处理优缺点的比较

污水集中处理的优点较多，最重要的是处理厂能够可靠地、高效地

管理和控制污水处理的运行。但是当考虑到建立和维修配水和集水管道系统的费用时，上面所提到的集中式系统在费用上的优点将大大削弱。安装供水管网和污水管道系统的费用几乎比建造处理设施的费用高一个数量级。其次，集中处理的长距离输送已经暴露出大量的渗漏问题。另外，各种废水的混合使得污水的高级处理和污水中有用物质的回收变得困难。

分散式污水处理比污水集中处理更灵活，不仅能减少并解决污水集中处理管网出现的渗漏的情况，减少能量损失，而且针对性强，能针对不同的水质进行处理；分散式污水处理占地面积小，基建和运行投资均较小，随着膜技术的运用和不断推广，使得出水水质更好。

６膜技术

膜技术主要包括污泥生物膜复合生物反应器、膜分离技术和膜生物

反应器。

６．１活性污泥生物膜复合生物反应器系统

在曝气池中投加各种能提供微生物附着生长表面的载体，利用载体

容易截留和附着微生物量大的特点，是曝气池中同时存在附着相和悬浮相生物，充分发挥两者的优越性，克服各自的缺陷和不足，我们将这种反应器称之为复合生物反应器。复合是指反应器中同时存在悬浮相和附着相生物。

８结语

污水的分散处理和集中处理是污水处理的两种不可缺少又不能互

相替代的形式，两者之间存在互补关系。坚持分散处理和集中处理相结合的原则，构建中心城区以集中处理外排为主、郊区以分散处理排放为主的方式，将成为我国提高污水处理率甚至河流综合治理效率的发展趋势。

参考文献

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６．２膜分离技术

所有分离过程都是利用在某种环境中混合物中各组分性质的差异

进行分离，膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，在两侧加以某种推动力时，原料侧组分选择性地透过膜，从而达到分离或提纯的目的。这种推动力可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差。根据其推动力分别（浓度差）、电渗析（电位差）、超滤（压力差）、纳滤（压力差）、可分为渗析

反渗透（压力差）。膜分离的优点在于工艺流程短、占地少，小型化系统放置场所不受限制；出水ＢＯＤ、氮、磷和悬浮固体浓度很低，不含细菌、病毒、寄生虫卵等，出水符合三级处理标准，可直接回收或补充地下水。

（１）反渗透。当用一个半透膜分离两种不同浓度的溶液时，膜仅允许溶剂分子通过，由于浓溶液中溶剂的化学势低于它在稀溶液中的化学势，稀溶液中的溶剂分子会自发地透过半透膜向浓溶液中迁移。

（２）纳滤。纳滤膜又称为超低压反渗透膜或疏松型反渗透膜，其操作压力通常在１．０ＭＰａ以下，它对二价离子和分子量大于３００ｍｏｌ的有机小分子的截留率较高。

（３）超滤膜。超滤膜的结构多为非对称性膜，有一层极薄（通常只有（活性层）和一层较厚（通常为１２５０．１μｍ～１μｍ）具有一定孔径的表皮层

ＣｈａｉｚｅＳ．Ｍｅｍｂｒａｎｅｂｉｏｒｅａｃｔｏｒｏｎｄｏｍｅｓｔｉｃｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ

μｍ）具有海绵状或指状结构的多孔层组成。活性层在传质过程中起真正选择性筛分作用，基本上决定了膜的分离性能；支撑层只起活性层的载体作用，基本上不影响膜的分离性能。

（４）电渗析。电渗析是在外加电流电场作用下，利用离子交换膜的选择透过性（即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过）使水中阴、阳离子做定向迁移，从而达到离子从水中分离的一种化学过程。

［Ｊ］．ＷａｔＳｃｉＴｅｃｈ，１９９１，２３：１５９１－ｓｌｕｄｇｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈ

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ＲｏｎａｌｄＺ．ＭｅｍｂｒａｎｅｂｉｏｒｅａｃｔｏｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｏｉｌｙＷａｓｔｅｓｆｒｏｍａｍｅｔａｌ邢传宏，钱易．超滤膜———生物反应器处理生活污水机器水力学研王亚娥，欧阳铭，朱联锡．膜生物反应器中ＵＦ膜过滤阻力影响［Ｊ］．桂萍，黄霞，钱易．三种形式膜———生物反应器工艺运行特性研究

（责任编辑：戚米莎）

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６．３膜生物反应器

膜生物反应器（ＭｅｍｂｒａｎｅＢｉｏ－ｒｅａｃｔｏｒ，简称ＭＢＲ）是由膜分离和生物

处理组合而成的一种新型、高效的污水处理技术。膜分离技术最早应用于微生物发酵工业，随着膜材料和制模技术的发展，其应用领域在不断扩大，已经涉及化工、电子、轻工、纺织、冶金、食品和污水处理等多个领

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科技情报开发与经济

（２００８）０９－０１０５－０２文章编号：１００５－６０３３

ＳＣＩ－ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ２００８年第１８卷第９期

收稿日期：２００８－０２－２７

合成氢氰酸技术研究进展

赵随民

（太原化学工业集团有限公司焦化厂，山西太原，０３００２１）

摘

要：介绍了合成氢氰酸的生产工艺，评述了国内外合成氢氰酸生产工艺的研究、生

产现状以及发展趋势。

关键词：氢氰酸合成工艺；安氏法；ＢＭＡ法中图分类号：ＴＱ１１５

文献标识码：Ａ

１氰化氢的用途及生产情况

氰化氢（ＨＣＮ）亦名（无水）氢氰酸，是一种剧毒化学品，在常温常压

化率一般为６０％～７０％，且为保证产率，生产过程要求较高的温度和较短的时间使反应速度达到平衡。直接法程序较简单，这也是现在该法仍为主要生产方法的原因之一。但在这样高的温度下产率并不是很高，而且在该法中也存在着其他方面的很多不足之处［

］７

下极易扩散。这种性质使它在运输和使用受到限制，甚至还可能被恐怖分子用来危害人类。鉴于此，一些主要的氢氰酸生产国家开始对氢氰酸的生产和使用进行严格的限制。在美国，一些主要道路上已被禁止运输氢氰酸，一些出口商必须从相关政府获得出口证书，同时保证它的合法使用，才可以出口［

］１

，如：考虑到反应过程中

的放热性和爆炸极限问题，必须使反应物的浓缩相对稀释以避免反应物过热而使产率下降，那么对大量的尾气处理就会加大投资；除此之外，反应温度很高，加热和冷却的时间太长；同时该法对氨的利用率只有６０％～

。而氢氰酸的用途很广，可用于制造尼龙、杀虫剂、丙

７０％，所以对剩余氨的循环利用也是必须解决的问题。

为了解决这些不足之处，人们已经从不同角度对直接法进行了改（醛）氨氧化法，该进，以求获得更高的产率。在原料路线的改进有，甲醇

法甲醇原料充足，价格上有竞争力，安全方面也具有优势；丙烯和甲醇（醛）同时氨氧化法，由于丙烯氨氧化与甲醇氨氧化的机理相似，所以甲醇的加入不仅不会影响丙烯的反应，反而可使氢氰酸产量增加２倍多，同时还可得到一种用途很广的副产品丙烯腈［

］８

烯腈和丙烯酸树脂，金银铜等的电镀，金银等的采矿业，制药，灭鼠药，有机合成，等离子蚀刻等。尤其是己二醇和甲基丙烯酸酯树脂对氢氰酸的需求，就显示出很大的市场强劲。仅在美国，预计２００７年对氢氰酸的需求量将达８４．８万ｔ［来自丙烯腈的副产［

］２

。就世界范围来说，全世界氢氰酸年产量约１２０万ｔ。为了确保使用安全，减少对环境的影响，提高生产

左右，且每年以１％～１．５％的速度递增，其中７４％来源于直接法生产，其余

］３

；氧化氮和甲烷制备法，

效率，合理利用资源，必须加快对氢氰酸合成技术与生产工艺的研究，以满足不断增长的市场需求。

主要解决直接法中尾气残余氨含量较高，以致残余的氨与ＨＣＮ聚合，因而必须除去的问题，同时引入一种可增加寿命的新型催化剂，它是将铂、钴等涂在二氧化硅基体上制成的网状催化剂［

］９

；甲醇氨氧化和甲醛分解

２生产ＨＣＮ的工艺综述

生产ＨＣＮ的传统工艺主要有Ａｎｄｒｕｓｓｏｗ法以及由它引出的一系列氨

同时反应制制备氰化氢的方法，由于甲醇氨氧化放热而甲酰胺分解吸热，如在该法中合理选择反应物比例，就可避免在直接法和甲醇氨氧化法中由于反应放热而必须使反应物相对稀释带来的麻烦；铵盐水溶液或有机溶液取代气体氨源的氨氧化法，因溶液分散得很细，可与氨氧化催化剂充分接触，在溶剂蒸发后，可氨氧化的有机物和氧在催化剂表面发生氨氧化反应生成氢氰酸，该法明显提高了反应物的利用率［中Ｆｅ－Ｍｏ氧化物催化剂的研究［催化剂

［１３］

］１１

］１０

氧化法、丙烯腈副产法、轻油裂解法。在国外主要使用直接法，也ＢＭＡ法、就是Ａｎｄｒｕｓｓｏｗ法，我国主要采取丙烯腈副产法生产氰化氢，主要氢氰酸生产企业有上海石化股份有限公司、大庆石化总厂、抚顺石化公司等。

［４］

；还有乙腈氨

］１２

２．１氨氧化法制备氢氰酸

氨氧化法就是在氨氧化催化剂存在下，将氨源和氧源以及可氨氧化

（醛）氨氧化法氧化法，丙烯和乙腈同时氨氧化法等。催化剂方面，如甲醇

和磷－矾氧化物催化剂的使用［

，铂床

以及铂－铑催化剂

［１４］

的有机物高温转化为氰化物的方法。最传统的氨氧化法是Ａｎｄｒｕｓｓｏｗ法。

的研究等，这些都不同程度地增加了催化

Ａｎｄｒｕｓｓｏｗ法方法［

］６

［５］

，亦称安氏法或直接法，采用的主要原料是甲烷、氨

剂的寿命和活性。当然，这些改进并没有使直接法中的所有不足得到弥补，但这充分说明了氨氧化法制备氢氰酸的潜力所在，它有待于我们进行更深层次的研究。

气和氧气，故又叫甲烷氨氧化法。它是２０世纪５０年代完成的工业生产

，是生产氢氰酸的主要方法。该法是在常压、１０００℃以上的条件

下，将原料混合气通入由铂、铑合金催化剂（铂和铑按９∶１制成直径为

２．２ＢＭＡ法生产氢氰酸

ＢＭＡ法也是一种传统的工艺方法，它产生于与２０世纪５０年代末。

０．０７６ｍｍ的丝网）或由铂铱合金制成的丝网壮催化剂床进行的氨氧化反应，其反应式为：２ＣＨ４＋２ＮＨ３＋３Ｏ２→２ＨＣＨ＋６Ｈ２Ｏ。需要注意的是，该法的转

它是对Ａｎｄｒｕｓｓｏｗ法的改进，即在ＢＭＡ法中不需要氧气参加反应。科技学院，助理工程师，山西省建筑标准设计研究院，山西省太原市，

───────────────

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!０３００１３．

第一作者简介：汤宗武，男，１９７９年９月生，２００３年毕业于河北建筑

ＳｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＯｎ－ｓｉｔｅＷａｓｔｅｗａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔ

ＴＡＮＧＺｏｎｇ－ｗｕ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｓｏｆｏｎ－ｓｉｔｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｔｙｐｅｓａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆ

ｏｎ－ｓｉｔｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｃｏｍｐａｒｅｓｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｉｔｈｏｎ－ｓｉｔｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｕｒｂａｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｏｎ－ｓｉｔｅｍｏｄｅ；ｍｅｍｂｒａｎｅｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ

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