中小型城市污水處理廠工藝選擇

1、中小型城市污水處理廠工藝選擇走進新的千年，我國污水處理事業(yè)迎來了高速發(fā)展的階段，不僅大城市、很多中小城市，甚至發(fā)達地區(qū)有的鄉(xiāng)鎮(zhèn)都開始修建污水處理廠，這是改革開放、經濟發(fā)展的必然結果，也是保護環(huán) 境造福人民的具體體現(xiàn)，必將對我國的可持續(xù)發(fā)展起巨大推動作用。污水處理需要較大的投資和運營費用，在目前我國還不富裕的條件下，怎樣用最少的費用達到治理水污染的目的是各級政府和廣大專業(yè)人員十分關心的問題。在污水處理廠的建設中關鍵的措施是優(yōu)選工藝，這關系到處理效果能否達到預期目標：關系到基建費用和運行費用是否最省。 歸根結底，關系到污水處理廠建設的成敗。筆者根據多年的實踐經驗，對中小型城市污水處理廠怎樣優(yōu)選工藝

2、的問題進行深討，談談自己的一些看法和體會。一、城市污水處理廠規(guī)模的劃分城市污水處理廠的規(guī)模差異很大，小的只有每日幾十噸、幾百噸，大的可達到每日幾十萬噸、幾百萬噸。根據我國的實際情況，大體上可分為大型、中型和小型污水處理廠：規(guī)模大于10萬噸/日的是大型污水廠，它們一般建在大城市，基建投資以億元計，年運營費用以千萬元計，目前全國已建成十多座，最大的是北京高碑店污水處理廠，規(guī)模達100萬噸/日，在建的還有高于此規(guī)模的。規(guī)模小于10萬噸/日，大于1萬噸/日的是中型污水處理廠，它們一般建于中、小城市和大城市的郊縣，基建投資幾千萬到上億元，年運營費用幾百萬到上千萬元，目前全國己建成幾十座， 正建的有上百座

3、，今后一段時間還將大量增加。規(guī)模小于1萬噸/日的是小型污水處理廠，它們一般建于更小的城鎮(zhèn)，基建投資幾百萬到上千萬，年運營費用幾十萬到上百萬：由于經濟條件的限制，目前這類污水廠剛剛在沿海地區(qū)經濟發(fā)達的小城鎮(zhèn)出現(xiàn)，今后會越來越多，最終小型污水廠的數量將超過大中型污水廠。二、城市污水處理廠的主要工藝城市污水的主要污染物是有機物，因此目前國內外大多采用生物法。也有采用化學法的，如四川遂寧市的污水就采用化學強化一級處理，但這種工藝的去除率不高，出水達不到國家規(guī)定的標準，只適用于某些特定的對出水水質要求不高的地方。在生物法中，有活性污泥法和生物濾池兩大類，生物濾池的處理效率不高，衛(wèi)生條件較差， 我國只有少

4、數幾座生物濾池城市污水處理廠，活性污泥法占絕大多數?；钚晕勰喾ㄓ泻芏喾N型式，使用最廣泛的主要有二:類：一類是傳統(tǒng)活性污泥法和它的改進型 A/O、A2/O工藝，一類是氧化溝，一類是SBR工藝。傳統(tǒng)活性污泥法是應用最早的工藝，它去除有機物的的效率很高，在處理過程中產生的污泥采用厭氧消化方式進行穩(wěn)定處理，對消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和運行費用都比較低，因而得到廣泛應用。近二十年來，水體富營養(yǎng)化的危害越來越嚴重，去除氮、磷列入了污水 處理的目標，于是出現(xiàn)了活性污泥法的改進型A/O法和A2/O法。A/O法有兩種，一種是用子除磷的厭氧好氧工藝，一種是用于脫氮的缺氧好氧工藝，A2/O法則是既脫氮又

5、除磷的工藝。氧化溝是活性污泥法的一種變型，它在水力流態(tài)上不同于傳統(tǒng)活性污泥法，是一種首尾相接的循環(huán)流，通常采用延時曝氣，在污水凈化的同時污泥得到穩(wěn)定，它不設初沉池和污泥消化池，處理設施大大簡化。氧化溝具有傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點，去除有機物的效率很高，也具有脫氮功能，如果在溝前增設厭氧池，還可同時除磷。氧化溝這種高效、簡單的特點，使它在中小型城市污水處理廠中得到廣泛應用。SBR是序批式活性污泥法，它的基本特征是在一個反應池中完成污水的生化反應、沉淀、排 水、排泥，不僅省去了初沉池和污泥消化池，還省去了二沉池和回流污泥泵房，處理設施比氧化 溝還要簡單，而且處理效果好，有的SBR工藝還具有很強的脫氮除

6、磷功能。SBR工藝對自控要求 高，過去自控設備不過關，這種工藝無法推廣，近年來自控技術和儀表應用于污水處理已經過關， 我國昆明第三、第四污水廠采用SBR工藝已成功運行數年，因而SBR工藝得到大力推廣，成為業(yè) 內人士十分關注的一種工藝。三、大型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝大型城市污水處理廠的優(yōu)選工2是傳統(tǒng)活性污泥法及其改進型A/O法，A2/O法，目前世界上 絕大多數國家（包括漢!i)的大型污水廠較多采用，我國的北京高碑店污水廠、天津紀莊子污水 廠和東郊污水廠、沈陽市北部污水廠、鄭州市污水廠、杭州市四堡污水廠、成都市三瓦窯污水廠 等都是這種工藝。普遍采用的原因是因為這種工藝對大型污水廠具有難以替代的優(yōu)

7、點：1、傳統(tǒng)活性污泥法、A/O、A2/O法與氧化溝和SBR工藝相比最大優(yōu)勢是能耗較低，運營費 用較低，規(guī)模越大。這種優(yōu)勢越明顯，對于大型污水廠來說，年運營費很可觀，每方污水處理費 用節(jié)省一點，一年就節(jié)省很多，比如規(guī)模為40萬噸/日的污水廠，每方污水節(jié)省處理費1分錢，一 年就節(jié)省146萬元。該工藝的能耗和運營費低的原因是：（1)設置初沉池，利用物理法以最小的能耗和費用去除 污水中相當一部分有機物和懸浮物，降低二級處理的負荷，顯著節(jié)省能耗。（2)污泥采用厭氧消化，它比氧化溝和SBR工藝的同步好氧消化顯著節(jié)省能耗，是一種公認的節(jié)能工藝。該工藝的基建投資一般情況下比氧化溝和SBR工藝高，但隨著規(guī)模的增

8、大，氧化溝和SBR的 基建費成倍增加，而常規(guī)活性污泥法的投資則以較小的比例增加，兩者的差距越來越小，當污水廠達到一定規(guī)模后，常規(guī)活性污泥法的投資比氧化溝與SBR還省。因此，隨著污水廠規(guī)模的增大，常規(guī)活性污泥法的優(yōu)勢就越大。2、常規(guī)活性污泥法、A/O、A2/O的主要缺點是處理單元多，操作管理復雜，特別是污泥厭氧 消化要求高水平的管理，消化過程產生的沼氣是可燃易爆氣體更要求安全操作，這些都增加了管 理的難度。但由于大型污水廠背靠大城市，技術力量強，管理水平較高，能滿足這種要求，因而常規(guī)活性污泥法的缺點不會成為限制使用的因素。根據我國目前的實際情況，城市污水處理處于起動階段，法規(guī)和要求都不夠健全，對

9、污泥的 穩(wěn)定化要求沒有明確的規(guī)定，同時由于排水管網系統(tǒng)不夠完善，大多數城市的污水水質不高，加之污泥厭氧消化的管理和沼氣的利用還缺乏成熟的經驗，這些因素都降低了包含污泥厭氧消化工 序的常規(guī)活性污泥法、A/O法和A2/O法的經濟性。因此，對于規(guī)模0-20萬噸/日的城市污水處理 廠，有時可能采用SBR和氧化溝工藝更為經濟，在這種情況下，有必要對各種工藝進行詳細的技 術經濟比較，以確定最佳工藝。四、中、小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝中、小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝是氧化溝和SBR，它們的共同特點是：1、去除有機物效率高，有的還能脫氮、除磷或既脫氮又除磷，而且處理設施十分簡單，管理非常方便，是目前國際上公

10、認的高效、簡化的污水處理工藝，也是世界各國中小型城市污水處廠的優(yōu)選工藝。2、在10萬噸/日規(guī)模以下，氧化溝和SBR的基建費用明顯低于常規(guī)活性污泥法、A/O、A2/O法，對于規(guī)模為5-10萬噸/日的污水廠，氧化溝與SBR的基建費用通常要低10-15%,規(guī)模越大兩者差距越大，這對缺少資金建污水廠的中小城市很有吸引力。即使在10萬噸/日規(guī)模以下，氧化溝和SBR的電耗和年運營費用仍高于常規(guī)活性污泥法，但如果與基建費用起來比較，基建費加上20年的運營費總計還是比常規(guī)活性污泥法低些，規(guī)模越小，低得越多，規(guī)模越大，差距越小，當規(guī)模為10萬噸/日時，兩類工藝的總費用大致相當，因此， 對于中小型污水廠氧化溝與S

11、BR在經濟上是有利的。3、氧化溝與SBR工藝通常都不設初沉池和污泥消化池，整個處理單元比常規(guī)活性污泥法少 -半多，操作管理大大簡化，這對于技術力量相對較弱，管理水平相對較低的中小型污水處理廠很合適。4、氧化溝和SBR工藝的設備基本上實現(xiàn)了國產化，可以用人民幣在國內采購，不需用外匯 到國外去購買，國產設備在質量上能滿足工藝要求，但價格比國外設備便宜好幾倍，而且也省去了申請外匯進口設備的種種麻煩。5、氧化溝和SBR工藝的抗沖擊負荷能力比常規(guī)活性污泥法好得多，這對于水質、水量變化 劇烈的中小型污水廠很有利。由于上述種種原因，氧化溝和SBR在國內外發(fā)展都很快。美國環(huán)保局（EPA)把污水處理廠 的建設費

12、用或運營費用比常規(guī)活性污泥法節(jié)省15%以上的工藝列為革新替代技術，由聯(lián)邦政府給 予財政資助，SBR和氧化溝因此得以大力推廣，已經建成的污水廠各有幾百座，歐洲的氧化溝污 水廠己有上千座，澳大利亞近十多年建成SBR污水廠近600座。在國內，氧化溝和SBR已成為中 小型污水處理廠的首選工藝。五、氧化溝工藝的主要分類和特點氧化溝工藝大體上可以分為四類：1、多溝交替式氧化溝，其特點是合建式，沒有單獨的二沉池，采用轉刷曝氣。有單溝、雙溝 和三溝式，最典型的是邯鄲三溝式氧化溝。這種氧化溝具有SBR的特點，也可算是SBR的一種類 型。其脫氮除磷效果不穩(wěn)定，如果要求脫氮除磷，需增加一些設施。2、卡魯塞爾氧化溝，

13、為分建式，有單獨的二沉池，采用表曝機曝氣，溝深大于多溝交替式氧 化溝，長沙水質凈化二廠就是這種工藝，其脫氮除磷效果也不夠理想，如果要求脫氮除磷，也需增加一些設施。3、奧貝爾氧化溝，亦為分建式，有單獨二沉池，采用轉碟曝氣，溝深也較大，現(xiàn)在四川、北京、山東、浙江等地都在采用，其脫氮效果很好，但除磷效率不夠高，要求除磷時還需采取一些措施。4、一體化氧化溝，為合建式，沉淀池就建在氧化溝內，己在四川成都市新都污水廠和山東高 密市污水廠應用。連續(xù)進出水，是合建式又不用倒換功能，從理論上講最經濟最合理，但在一些具體技術問題上還不十分成熟，因此影響了它的推廣使用。六、SBR工藝的主要分類和特點SBR工藝主要有

14、以下幾種類型：1、傳統(tǒng)式SBR工藝，其所有操作都是間歇的、周期性的。四川巴中污水廠就是這種工藝。它的脫氮除磷效果不夠穩(wěn)定，如耍求脫氮除磷，需做一些改進。2、ICEAS工藝，即間歇式循環(huán)延時曝氣活性污泥法。它用隔墻將反應池分為兩部分，前面預 反應區(qū)，后面為主反應區(qū)，采用連續(xù)進水，間歇曝氣、沉淀、排水、排泥。己用在昆明第三、第四污水廠。它可以脫氮除磷，但效果不夠理想。3、DATIAT工藝，即連續(xù)曝氣和間歇曝氣相結合的工藝。反應池中部用隔墻分為兩部分，前邊的DAT連續(xù)曝氣，后邊的IAT間歇曝氣、沉淀、排水、排泥，己用于天津開發(fā)區(qū)污水處理，它的脫氮除磷功能一般，需增加設施才能提高脫氮除磷效率。4、CA

15、ST工藝，即循環(huán)式活性污泥法，它的反應池用隔墻分為選擇區(qū)和主反應區(qū)，進水、曝 氣、沉淀、排水、排泥都是間歇周期性運行。它的脫氮除磷效果好，防止污泥膨脹的性能好，目前深圳、天津和云南的一些污水處理廠都采培此種工藝。5、UNITANK,它是三個矩形池并聯(lián)，按照類似三溝式氧化溝的周期運行模式工作，但把轉 刷改為鼓風曝氣，可加大池深，把出水可調堰改為固定堰，簡化了排水。上海石洞口污水處理廠 就是采用這種工藝。其功能和三溝式氧化溝類似。七、氧化溝和SBR的比較氧化溝和SBR有很多共同特點，也有各自的特點和適用性，在選定方案時需要仔細分析。1、從基建投資看SBR工藝是合排式，一般情況下征地費和土建費較氧化溝低，而設備費較氧化溝高，總造價的高低則要視具體情況決定。（1）地價高，對氧化溝不利。（2）進水BOD濃度高，反應容積與沉淀容積的比值高，對氧化溝有利，BOD濃度低，反應容積與沉淀容積的比值低，對SBR有利。2、從運營費用看SBR通常用鼓風曝氣，氧化溝通常用機械曝氣，一般說來，在供氧量相同的情況下，鼓風曝 氣比機械曝氣