中小型城市污水處理廠適用工藝研究

張興波

（淮安市環(huán)境科學(xué)研究所江蘇淮安223001）

中小型城市污水處理廠適用工藝研究

張興波

（淮安市環(huán)境科學(xué)研究所江蘇淮安223001）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，國(guó)家每年都在不斷增加對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)數(shù)量和規(guī)模。污水處理廠的建設(shè)既需要一定的資金投入，也需要引入相應(yīng)的處理工藝。就中小型城市來(lái)說(shuō)，污水處理廠的建設(shè)既要考慮其建設(shè)規(guī)模，也要選擇合適的工藝，以確保建成的處理設(shè)施能夠有效應(yīng)對(duì)中小型城市每年所產(chǎn)生污水量以及污水類型，對(duì)提高污水處理效率，改善中小城市人居環(huán)境都具有積極地現(xiàn)實(shí)意義。

城市污水處理廠；中小型；適用工藝

近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施投入的不斷遞增，作為我國(guó)環(huán)境基礎(chǔ)建設(shè)的項(xiàng)目之一，在各級(jí)政府的重視下，各級(jí)污染處理廠都在建設(shè)。截止到2014年上旬，縣城（簡(jiǎn)稱城鎮(zhèn)）、設(shè)市城市建設(shè)污染處理廠三千多座，污水處理能力較上一年年底新增約430× 104m3/d，污水處理能力達(dá)1.53×108m3/d。全國(guó)城市中除西藏日喀則市、海南三沙市外，全部建成城鎮(zhèn)污水處理廠，有1381個(gè)縣城建成了污水處理廠，占縣城總數(shù)的85%，形成污水處理能力為2758×104m3/d，較2013年年底新增了約90×104m3/d。但，從這些污水處理廠的整體運(yùn)行情況來(lái)看，與美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比處于較為落后水平。

以江蘇省為例，江蘇省屬工業(yè)化和城鎮(zhèn)化水平較高的城市，截至2014年年底，城鎮(zhèn)化率為65.2%，較上一年度提高了1.1%。從全省水質(zhì)我污染指標(biāo)分析來(lái)看，主要是TN、BOD5、氨氮、糞大腸菌群。就全省來(lái)說(shuō)，污水處理率較高，但一些中小城市污水處理率相對(duì)較低，江蘇省內(nèi)是長(zhǎng)江、太湖等主要水系流經(jīng)地，如果不加以治理勢(shì)必會(huì)影響到下游區(qū)域的水環(huán)境狀況。因此，探討復(fù)合中小城市發(fā)展現(xiàn)狀、易管理、經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)較小的處理工藝顯得尤為迫切。

1 污水處理廠規(guī)模劃分

我國(guó)的污水處理廠目前為止，劃分為三大類：大型、中型、小型。日處理規(guī)模小于1×104m3的適合于小型污水處理廠，小城鎮(zhèn)一般建設(shè)小型污水處理廠，其投資規(guī)模也需要幾百萬(wàn)到千萬(wàn)之間，小型污水處理廠的日常維護(hù)費(fèi)用一般也在幾十萬(wàn)到百萬(wàn)不等，小型污水處理廠大多建設(shè)于經(jīng)濟(jì)實(shí)力較為雄厚的沿海地區(qū)。中型污水處理廠的規(guī)模一般在日處理污水能力在1×104m3～10×104m3，這也是目前我國(guó)建成的污水處理廠中的主體部分，主要分布在中小城市，以及一些大城市的郊區(qū)附近，中型污水處理廠的建設(shè)費(fèi)用一般在上千萬(wàn)到億元不等，中型污水處理廠的日常運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用也多達(dá)幾百萬(wàn)到千萬(wàn)之間。還有一類是大型污水處理廠，這一類的污水處理廠一般建設(shè)在一線大型大城市，由于該類污水處理能力較強(qiáng)，一般是規(guī)模在日處理污水在10×104m3以上，但日常的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較大，每年動(dòng)輒數(shù)千萬(wàn)元。

2 中小城市污水處理工藝選擇

中小城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、人口規(guī)模與大城市相比來(lái)說(shuō)相差較大，因此，在后期的污水處理廠的建設(shè)和維護(hù)方面要結(jié)合中小城市的自身實(shí)際，選擇合理、可靠的處理技術(shù)，并結(jié)合污水處理廠所在地的具體情況合理設(shè)計(jì)日常運(yùn)行的工藝參數(shù)，堅(jiān)持選擇那些造價(jià)低、用地面積少，易于管理的技術(shù)工藝。

2.1 中小型污水處理性質(zhì)及工藝特點(diǎn)

中小型城市污水的排放量每日在1000m3～5000m3，跟大城市相比，中小城市的污水主要是以生活污水，約占到整個(gè)污水量的一半左右，工業(yè)廢水中的重金屬和有毒有害等物質(zhì)含量相對(duì)較少，氮磷含量相對(duì)較高，從水質(zhì)的穩(wěn)定性來(lái)看，無(wú)論是水量還是水質(zhì)都表現(xiàn)出時(shí)間上的不均勻性和水質(zhì)的不穩(wěn)定性，而且不同區(qū)域由于自然環(huán)境因素的影響，污水成分存在較大差異。例如有的地區(qū)污水有機(jī)物指標(biāo)懸浮物濃度高，而江南一些小城鎮(zhèn)，由于排水系統(tǒng)不健全，雨水滲入到地下水，也降低了污水中的部分有機(jī)物濃度。

2.2 處理工藝類型和選取

目前，我國(guó)許多中小城鎮(zhèn)的污水處理廠采用的是低負(fù)荷活性污泥法，這些工藝普遍存在基建投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、占地面積大、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，因此，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，常常是建成之后由于后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較高難以維系而得不到正常運(yùn)行[1]。因此，要滿足中小城市的污水處理廠適合的工藝至少應(yīng)具備：后期的維護(hù)管理方便，日常的管理簡(jiǎn)便易行，基建投資和日常的維護(hù)費(fèi)用較低，污水的處理效果好，能夠具備較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力等特點(diǎn)。

從我國(guó)目前中小型城市污水處理廠的工藝選型來(lái)看，也有很多選擇的是二級(jí)生物處理工藝，采用活性污泥法和生物膜法，來(lái)處理日常污水。相對(duì)于生物膜法，污水處理廠大多采用活性污泥法，這種處理方法處理效率高，活性污泥法有多種方式：AB工藝、A/O、A2/O、SBR工藝[2]（具體見(jiàn)表1）、氧化溝工藝。根據(jù)環(huán)保工作實(shí)踐證明：對(duì)于中小城市來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)污水處理規(guī)模不會(huì)太大，一般在每天101×104m3/d以下。由于考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等因素，中小城市大多采取氧化溝和SBR工藝，處理出水能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 不同處理規(guī)模工藝技術(shù)方案比選表[3]

2.3 改進(jìn)型氧化溝工藝

氧化溝（oxidation ditch）又叫連續(xù)循環(huán)反應(yīng)器，是上個(gè)世紀(jì)50年代最早由荷蘭開(kāi)發(fā)出來(lái)，這是一種在常規(guī)活性污泥法的基礎(chǔ)上的技術(shù)改良和發(fā)展，與其他工藝相比，改進(jìn)型氧化溝法的工藝流程簡(jiǎn)單，易于操作，構(gòu)筑物較少，便于日常的管理，如果不設(shè)初沉池，可以不單設(shè)二沉池，這樣在運(yùn)行過(guò)程中就省去了污泥回流的裝置，節(jié)省一定的費(fèi)用。改進(jìn)型氧化溝工藝在處理中小型城市污水中得到了有效的推廣和快速的發(fā)展，其中較為代表的是奧貝爾氧化溝和A2/C氧化溝工藝。改良型氧化溝在構(gòu)造上，其外形呈封閉環(huán)狀溝，其顯著特點(diǎn)是混合液在溝內(nèi)連續(xù)循環(huán)流動(dòng)，形成厭氧、缺氧和好氧段，將傳統(tǒng)的鼓風(fēng)曝氣改為機(jī)械曝氣。大體又分為卡魯塞爾氧化溝、奧貝爾氧化溝、交替式工作氧化溝（雙溝式、三溝式、半交替工作式）、一體化氧化溝等等。（1）改良型奧貝爾氧化溝工藝，是由厭氧及選擇池和奧貝爾氧化溝共同組成，與傳統(tǒng)的奧貝爾工藝相比，改良后的工藝是由三個(gè)同心環(huán)形溝組成，即便在不設(shè)內(nèi)回流的條件下，也能取得較好的脫氮效果。改良的奧貝爾氧化溝工藝構(gòu)造緊湊，工藝也較為成熟，流程簡(jiǎn)單，在實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)生的剩余污泥穩(wěn)定等明顯優(yōu)勢(shì)，在出水水質(zhì)、耐水質(zhì)及水量沖擊負(fù)荷以及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用方面都具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。康定縣污水處理廠選擇工藝便是這種改良的奧貝爾氧化溝工藝，實(shí)際運(yùn)行效果良好。（2）A2/C氧化溝工藝。該工藝是把厭氧、缺氧與好氧等過(guò)程全部集中在一個(gè)池內(nèi)完成，各部門在工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要用隔墻分開(kāi)，各自自成體系，彼此也有一定聯(lián)系，四川邛崍市污水處理廠便選擇的是該工藝，處理規(guī)模在日處理量4×104m3左右。它是充分利用流經(jīng)沉砂池的生活污水和二沉池回流污泥在A2/C氧化溝工藝內(nèi)設(shè)置的圓形混合井進(jìn)行充分混合后進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)。厭氧區(qū)又分為3格，每一個(gè)格中都設(shè)有水下攪拌器，當(dāng)污水經(jīng)厭氧反應(yīng)后進(jìn)入缺氧區(qū)，再與由好氧區(qū)的回流液經(jīng)回流通道，從而實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮和除磷的效果。

2.4 改良型SBR工藝

SBR工藝又叫序批式活性污泥法，這種處理方法是時(shí)間順序時(shí)進(jìn)行活性污泥處理的，分為五個(gè)基本工序：進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水和待機(jī)，又稱為SBR法，它的特點(diǎn)是在于采取間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行。改良的SBR工藝，采用了時(shí)間分割操作模式，在運(yùn)行上有序和間歇操作，其中，較為典型的是改良型UNITANK，該工藝集合了傳統(tǒng)SBR和活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了一體化設(shè)計(jì)。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)大多數(shù)污水處理廠采用改良型SBR工藝和改良型氧化溝法，但是兩者既有相同點(diǎn)，又有不同點(diǎn)。兩者的差異在于基建投資不同，其中合建式是改良型SBR工藝采用的投資方式；從曝氣來(lái)說(shuō)，選擇機(jī)械曝氣是氧化溝采用的曝氣方式，鼓風(fēng)曝氣是改良型SBR工藝采用的曝氣方式；從運(yùn)行費(fèi)用來(lái)說(shuō)，改良型SBR工藝運(yùn)營(yíng)費(fèi)用相對(duì)少一些；從運(yùn)行方式看，改良型SBR工藝是周期間歇運(yùn)行，可以自動(dòng)控制，并且工序較為頻繁，而改良型氧化溝可以連續(xù)運(yùn)行，并且易于管理，它是靜態(tài)沉淀。因此，綜合以上因素，SBR工藝出水的水質(zhì)較好，沉淀工藝也比氧化溝高。總之，對(duì)于中小型城市來(lái)說(shuō)，具體選擇何種工藝，都應(yīng)結(jié)合本地實(shí)際合理選取適合本地發(fā)展需要的技術(shù)工藝。

[1]張國(guó)偉.適用于中小城鎮(zhèn)污水處理工藝的探討[J].西南給排水, 2010,32（5）：13-15.

[2]劉學(xué)圃.中小城市污水處理廠設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題[J].廣西節(jié)能, 2007（4）：36-37.

[3]常淑平.中小城市污水處理廠的處理工藝比選[J].山西建筑, 2006,32（14）：166-167.

張興波（1975—）男，漢族，江蘇淮安人，本科，工程師，主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)及環(huán)境管理工作。