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1、城市污水處理廠的規(guī)模劃分

根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，大體上可分為大型、中型和小型污水處理廠。

規(guī)模＞10×10^4 m3/d的是大型污水廠，一般建在大城市，基建投資以億元計(jì)，年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用以千萬(wàn)元計(jì)，目前全國(guó)已建成十多座，最大的是北京高碑店污水處理廠，規(guī)模達(dá)100×10^4 m3/d。

中型污水處理廠的規(guī)模為(1～10)×10^4 m3/d，一般建于中、小城市和大城市的郊縣，基建投資幾千萬(wàn)至上億元，年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用幾百萬(wàn)到上千萬(wàn)元，目前全國(guó)已建成幾十座，正建的有上百座，今后一段時(shí)間還將大量增加。

規(guī)模＜1×10^4 m3/d的是小型污水處理廠，一般建于小城鎮(zhèn)，基建投資幾百萬(wàn)到上千萬(wàn)，年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用幾十萬(wàn)到上百萬(wàn)；由于經(jīng)濟(jì)條件的限制，目前這類(lèi)污水廠剛剛在沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的小城鎮(zhèn)出現(xiàn)，今后會(huì)越來(lái)越多，最終小型污水廠的數(shù)量將超過(guò)大中型污水廠。

2、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(jī)物，因此目前國(guó)內(nèi)外大多采用生物法。也有采用化學(xué)法的，比如采用化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理，但這種工藝的去除率不高，出水達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，只適用于某些特定的對(duì)出水水質(zhì)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(lèi)，生物濾池的處理效率不高，衛(wèi)生條件較差，我國(guó)只有少數(shù)幾座生物濾池城市污水處理廠，而活性污泥法占絕大多數(shù)。

活性污泥法有很多種型式，使用最廣泛的主要有三類(lèi)：①傳統(tǒng)活性污泥法和它的改進(jìn)型A/O、A2/O工藝，②氧化溝，③SBR工藝。

傳統(tǒng)活性污泥法是應(yīng)用最早的工藝，它去除有機(jī)物的效率很高，在處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥采用厭氧消化方式進(jìn)行穩(wěn)定處理，對(duì)消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和運(yùn)行費(fèi)用都比較低，因而得到廣泛應(yīng)用。近20年來(lái)，水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害越來(lái)越嚴(yán)重，去除氮、磷列入了污水處理的目標(biāo)，于是出現(xiàn)了活性污泥法的改進(jìn)型A/O法和A2/O法。A/O法有兩種，一種是用于除磷的厭氧—好氧工藝，一種是用于脫氮的缺氧—好氧工藝；A2/O法則是既脫氮又除磷的工藝。

氧化溝是活性污泥法的一種變型，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(shí)曝氣，在污水凈化的同時(shí)污泥得到穩(wěn)定。它不設(shè)初沉池和污泥消化池，處理設(shè)施大大簡(jiǎn)化。氧化溝具有傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，去除有機(jī)物的效率很高，也具有脫氮的功能。如果在溝前增設(shè)厭氧池，還可同時(shí)除磷。氧化溝這種高效、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，使它在中小型城市污水處理廠中得到廣泛應(yīng)用。

SBR是序批式活性污泥法，它的基本特征是在一個(gè)反應(yīng)池中完成污水的生化反應(yīng)、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(shè)施比氧化溝還要簡(jiǎn)單，而且處理效果好，有的SBR工藝還具有很強(qiáng)的脫氮除磷功能。SBR工藝對(duì)自控要求高，過(guò)去自控設(shè)備不過(guò)關(guān)，這種工藝無(wú)法推廣，近年來(lái)自控技術(shù)和儀表應(yīng)用于污水處理已經(jīng)過(guò)關(guān)，因而SBR工藝得到大力推廣，成為業(yè)內(nèi)人士十分關(guān)注的一種工藝。

3、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)選工藝是傳統(tǒng)活性污泥法及其改進(jìn)型A/O法、A2/O法。目前世界上絕大多數(shù)國(guó)家(包括我國(guó))的大型污水廠大多采用傳統(tǒng)活性污泥法、A/O和A2/O法，我國(guó)的北京高碑店污水廠、天津紀(jì)莊子污水廠和東郊污水廠、沈陽(yáng)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采用這種工藝，這不是偶然的，因?yàn)檫@種工藝對(duì)大型污水廠具有難以替代的優(yōu)點(diǎn)：

1、耗能低、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低

傳統(tǒng)活性污泥法、A/O和A2/O法與氧化溝和SBR工藝相比最大優(yōu)勢(shì)是能耗較低、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低，規(guī)模越大這種優(yōu)勢(shì)越明顯。對(duì)于大型污水廠來(lái)說(shuō)，年運(yùn)營(yíng)費(fèi)很可觀，比如規(guī)模為40×10^4 m3/d的污水廠，1 m3污水節(jié)省處理費(fèi)1分錢(qián)，一年就節(jié)省146萬(wàn)元。

這種工藝的能耗和運(yùn)營(yíng)費(fèi)低的原因是：a.設(shè)置初沉池，利用物理法以最小的能耗和費(fèi)用去除污水中相當(dāng)一部分有機(jī)物和懸浮物，降低二級(jí)處理的負(fù)荷，顯著節(jié)省能耗；b.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(rèn)的節(jié)能工藝。

這種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)模的增大，氧化溝和SBR的基建費(fèi)也成倍增加，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(lái)越小。當(dāng)污水廠達(dá)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，所以，污水廠規(guī)模越大，常規(guī)活性污泥法的優(yōu)勢(shì)就越大。

2、管理水平提高

常規(guī)活性污泥法、A/O和A2/O法的主要缺點(diǎn)是處理單元多，操作管理復(fù)雜，特別是污泥厭氧消化要求高水平的管理，消化過(guò)程產(chǎn)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(shù)力量強(qiáng)，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(diǎn)不會(huì)成為限制使用的因素。

根據(jù)我國(guó)目前的現(xiàn)實(shí)情況，同時(shí)由于排水管網(wǎng)系統(tǒng)不夠完善，大多數(shù)城市污水的有機(jī)成分不高，加之污泥厭氧消化的管理和沼氣的利用還缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)，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和A2/O法的經(jīng)濟(jì)性。因此，對(duì)于規(guī)模為(10～20)×10^4 m3/d的城市污水處理廠，有時(shí)可能采用SBR和氧化溝工藝更為經(jīng)濟(jì)，在這種情況下，有必要對(duì)各種工藝進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以確定最佳工藝。

4、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(diǎn)是：

1、 去除有機(jī)物效率很高，有的還能脫氮、除磷或既脫氮又除磷，而且處理設(shè)施十分簡(jiǎn)單，管理非常方便，是目前國(guó)際上公認(rèn)的高效、簡(jiǎn)化的污水處理工藝，也是世界各國(guó)中小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝。

2、 在10×10^4 m3/d規(guī)模以下，氧化溝和SBR法的基建費(fèi)用明顯低于常規(guī)活性污泥法、A/O和A2/O法；對(duì)于規(guī)模為(5～10)×10^4 m3/d的污水廠，氧化溝與SBR法的基建費(fèi)用通常要低10%～15%。規(guī)模越小，兩者差距越大，這對(duì)缺少資金建污水廠的中小城市很有吸引力。

即使在10×10^4 m3/d規(guī)模以下，氧化溝和SBR法的電耗和年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用仍高于常規(guī)活性污泥法，但如果與基建費(fèi)用一起來(lái)比較，基建費(fèi)加上20年的運(yùn)營(yíng)費(fèi)總計(jì)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(dāng)規(guī)模為10×104 m3/d時(shí)，兩類(lèi)工藝的總費(fèi)用大致相當(dāng)。因此，對(duì)于中小型污水廠采用氧化溝與SBR法在經(jīng)濟(jì)上是有利的。

3、 氧化溝與SBR工藝通常都不設(shè)初沉池和污泥消化池，整個(gè)處理單元比常規(guī)活性污泥法少50%以上，操作管理大大簡(jiǎn)化，這對(duì)于技術(shù)力量相對(duì)較弱、管理水平相對(duì)較低的中小型污水處理廠很合適。

4、 氧化溝和SBR工藝的設(shè)備基本上實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，在質(zhì)量上能滿足工藝要求，價(jià)格比國(guó)外設(shè)備便宜好幾倍，而且也省去了申請(qǐng)外匯進(jìn)口設(shè)備的種種麻煩。

5、 氧化溝和SBR工藝的抗沖擊負(fù)荷能力比常規(guī)活性污泥法好得多，這對(duì)于水質(zhì)、水量變化劇烈的中小型污水廠很有利。

正是由于上述種種原因，氧化溝和SBR在國(guó)內(nèi)外都發(fā)展很快。美國(guó)環(huán)保局(EPA)把污水處理廠的建設(shè)費(fèi)用或運(yùn)營(yíng)費(fèi)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(shù)，由聯(lián)邦政府給予財(cái)政資助，SBR和氧化溝工藝因此得以大力推廣，已經(jīng)建成的污水廠各有幾百座。歐州的氧化溝污水廠已有上千座，澳大利亞近10多年建成SBR工藝污水廠近600座。在國(guó)內(nèi)，氧化溝和SBR工藝已成為中小型污水處理廠的首選工藝。

5、氧化溝工藝的主要分類(lèi)和特點(diǎn)

氧化溝工藝大體上可以分為四類(lèi)：

1、多溝交替式氧化溝

它的特點(diǎn)是合建式，沒(méi)有單獨(dú)的二沉池，采用轉(zhuǎn)刷曝氣。它有單溝、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工藝的特點(diǎn)，也可算是SBR的一種類(lèi)型，它的脫氮除磷效果不穩(wěn)定，如果要求脫氮除磷，需增加一些設(shè)施。

2、卡魯塞爾氧化溝

它是分建式，有單獨(dú)的二沉池，采用表曝機(jī)曝氣，溝深大于多溝交替式氧化溝，長(zhǎng)沙水質(zhì)凈化二廠就是這種工藝，它的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(shè)施。

3、奧貝爾氧化溝

它也是分建式，有單獨(dú)二沉池，采用轉(zhuǎn)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，它的脫氮效果很好，但除磷效率不夠高，要求除磷時(shí)還需采取一些措施。

4、一體化氧化溝

是合建式，沉淀池建在氧化溝內(nèi)，已在四川成都市新都污水廠和山東高密市污水廠應(yīng)用。它既是連續(xù)進(jìn)出水，又是合建式，且不用倒換功能，從理論上講最經(jīng)濟(jì)合理，但在一些具體技術(shù)問(wèn)題上還不十分成熟，因此影響了它的推廣使用。

6、SBR工藝的主要分類(lèi)和特點(diǎn)

SBR工藝主要有以下幾種類(lèi)型：

1、傳統(tǒng)式SBR工藝

它的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，如要求脫氮除磷，需做一些改進(jìn)。

2、ICEAS工藝

即間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法，它用隔墻將反應(yīng)池分為兩部分，前面是預(yù)反應(yīng)區(qū)，后面是主反應(yīng)區(qū)，采用連續(xù)進(jìn)水，間歇曝氣、沉淀、排水、排泥，已用在昆明第三、第四污水廠。它可以脫氮除磷，但效果不夠理想。

3、DAT—IAT工藝

即連續(xù)曝氣和間歇曝氣相結(jié)合的工藝，反應(yīng)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，已用于天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠。它的脫氮除磷功能一般，需增加設(shè)施才能提高脫氮除磷效率。

4、CAST工藝

即循環(huán)式活性污泥法，它的反應(yīng)池用隔墻分為選擇區(qū)和主反應(yīng)區(qū)，進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、排泥都是間歇周期性運(yùn)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用此種工藝。

5、UNITANK工藝

是三個(gè)矩形池并聯(lián)，按照類(lèi)似三溝式氧化溝的周期運(yùn)行模式工作，但把轉(zhuǎn)刷曝氣改為鼓風(fēng)曝氣，可加大池深，把出水可調(diào)堰改為固定堰，簡(jiǎn)化了排水，上海石洞口污水處理廠就是采用這種工藝，它的功能和三溝式氧化溝類(lèi)似。

7、氧化溝和SBR工藝的比較

氧化溝和SBR工藝有很多共同特點(diǎn)，也有各自的特點(diǎn)和適用性，在選定方案時(shí)需要仔細(xì)分析。

1、從基建投資看

SBR工藝是合建式，一般情況下征地費(fèi)和土建費(fèi)較氧化溝低，而設(shè)備費(fèi)較氧化溝高，總造價(jià)的高低則要視具體情況決定。

a. 地價(jià)高，對(duì)氧化溝不利。

b. 進(jìn)水BOD濃度高，反應(yīng)容積與沉淀容積的比值高，對(duì)氧化溝有利；BOD濃度低，反應(yīng)容積與沉淀容積的比值低，對(duì)SBR有利。

2、從運(yùn)營(yíng)費(fèi)用看

SBR工藝通常用鼓風(fēng)曝氣，氧化溝工藝通常用機(jī)械曝氣。一般說(shuō)來(lái)，在供氧量相同的情況下，鼓風(fēng)曝氣比機(jī)械曝氣省電；第二方面，SBR工藝是合建式，不用污泥回流(有的少量回流)，氧化溝工藝是分建式要大量回流，電耗較大；第三方面，SBR工藝是變水位運(yùn)行，增大了進(jìn)水提升泵站的揚(yáng)程。綜合考慮，通常氧化溝工藝的電耗要比SBR工藝大些，運(yùn)營(yíng)費(fèi)要高些。

3、從運(yùn)行差異看

氧化溝工藝是連續(xù)運(yùn)行， 不要求自動(dòng)控制，只是在要求節(jié)能時(shí)用自動(dòng)控制； SBR 工藝是周期間歇運(yùn)行，各個(gè)工序轉(zhuǎn)換頻繁，需要自動(dòng)控制。

4、從沉淀差異看

SBR工藝是靜態(tài)沉淀 氧化溝工藝是動(dòng)態(tài)沉淀，因而 SBR 的沉淀效率更高，出水水質(zhì)更好。

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