淺談污水處理提標至類地表水IV類水處理工藝的比較

譚 晶

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司湖南分院，湖南 長沙 410000）

針對污水處理廠出水水質的提高，若要達到類地表水IV類水的標準，根據國內已經或在建污水處理廠建設經驗，提供兩種水處理工藝方案，即強化二級處理+深度處理工藝和MBR膜工藝。下面對這兩種工藝進行技術和經濟上的比較。

1 強化二級處理+深度處理工藝

該工藝整個流程分為二個階段：

二級處理階段：根據進水水質和出水水質要求，應采用生物脫氮除磷的處理工藝。目前，常規性的生物處理工藝主要包括有活性污泥法與生物膜法兩種工藝?；钚晕勰喾ㄖ饕ˋ-A-O工藝、AB法、氧化溝工藝以及SBR工藝。較典型的脫氮除磷生物膜法為曝氣生物濾池（即BAF）。BAF工藝的優點是其容積負荷率較高，且采用模塊化設計，占地面積小，但其缺點有：（1）投資較高；（2）控制、運行過程較復雜；（3）自動化程度高；（4）耗藥量大；（5）產泥量高；（6）運行費用高。因此，不推薦采用BAF工藝。

通過技術經濟比較，二級生物處理A-A-O工藝有如下優點：（1）工程費用較低。（2）運行費用低。（3）污泥的沉降性能好，無污泥膨脹等問題，出水水質較好，并具有一定的耐沖擊負荷的能力。（4）采用鼓風曝氣，氧利用率高，耗電量少。（5）占地少。（6）可根據進出水水質靈活調節運行模式，操作靈活，可控性強。綜合考慮，A-A-O工藝具有技術和經濟上的優勢，因此，推薦其作為二級生物處理工藝。

深度處理階段：為進一步去除污水中剩余的污染物，深度處理工藝的選擇主要取決于二級生物處理的出水水質和需達到的排放水質標準。二級生物處理出水中的污染物質多為有機物與無機物的混合體，有機物主要包括細菌、藻類、病菌及原始生物等。不論是有機物或無機物，根據它們的顆粒大小又分為懸浮物（＞1 μm）、膠體（1 μm～1 nm）和溶解物（＜1 nm）。一般通過混凝沉淀等常規處理工藝可以去除懸浮物和膠體粒子，但溶解性的雜質必須通過特殊手段才能去除。從深度處理單元的進出水水質來看，在二級生物處理的階段中，氨氮、總氮的去除已經基本達到要求，在深度處理階段的工藝選擇中無須考慮，重點考慮去除形成BOD5、CODCr、SS以及TP的雜質。因此，選擇的工藝應確保出水水質好、管理簡便、運行穩定、低耗節能。

深床濾池為降流式的重力濾池，采用一定規格及形狀的石英砂作為反硝化生物的掛膜介質。同時，深床也是保障硝酸氮以及懸浮物去除的構筑物。直徑2～3 mm粒徑的石英砂的比表面積較大，一般2 m深左右的介質濾床就可避免穿透和竄流現象。懸浮物不斷地被截留會增加過濾水頭損失，因此，需要對介質進行反沖洗去除截留的污染物，一般采用氣、水聯合反沖洗。

深床濾池的結構簡單實用，集去除多種污染物的功能于一體，包括對懸浮物、總氮和總磷等均有相當好的去除效果。

深床濾池有以下優點：（1）處理效果好，出水水質穩定；（2）碳源投加量最少，節約運行成本；（3）出水濁度低，對SS有極好的去除效果；（4）過濾為下向流，沖洗為上向流，與砂濾類似，沖洗效果好；（5）濾池壽命長，終身免維護，運行自控化程度高；（6）有一定耐沖擊能力，特別是對SS有很好的適應性。

2 MBR膜工藝

MBR膜是將膜分離技術和污水處理中的生物處理相結合的產物，是性能穩定、效果良好的污水處理技術，其綜合了膜處理和生物處理兩種工藝的優點，以超、微濾膜分離過程取代傳統活性污泥法處理過程中的泥水重力分離過程。膜分離既可以保持較高的生物相濃度以及較優的出水效果，也可以有效地去除污水中含有的有機物、氨氮等污染物質，提高出水質量，其出水可直接再利用。

MBR工藝主要具有以下特點：

（1）出水水質好。其高效的固液分離可把污水中的膠體物質、懸浮物質、生物單元流失的微生物菌群與凈化的水分開，不需要再經過三級處理措施即可直接回用。

（2）占地面積小。反應器內的微生物濃度高，可達10 000 mg/L以上，大大提高了容積負荷，減小了生化池容。同時也省去了二沉、混凝、過濾等多個處理構筑物，大大減少了對土地的占用。

（3）抗沖擊能力強，運行穩定。由于污泥濃度高、生物相豐富，而且不存在污泥流失的問題，不受污泥膨脹等因素影響，因此具有較強的抗沖擊能力，運行穩定。

（4）剩余污泥排放少。有機負荷低，泥齡長，污泥產率低，比常規工藝減量30%～50%。

（5）除磷效果好?？芍苯訉X鹽投入生化池中，形成的磷酸鹽沉淀物可被膜全部截留，隨剩余污泥排放。

（6）模塊化設計，自動化控制。由于膜生物反應器技術的模塊化特征，易于擴建，它可以通過增加必要的模塊，來應對水處理量的增長。工藝設備集中，全部采用計算機自動化控制。

3 兩種工藝的經濟技術的比較

工藝方案綜合比較如表1所示。

表1 工藝方案綜合比較

4 結語

針對城區污水處理廠納污范圍內的實際情況，對污水處理工藝的影響如下：

（1）排水管網是否實現雨污分流。

（2）廠區占地情況是否充足。深床濾池工藝占地面積較大。MBR的池體占地較深床濾池可節省30%的用地，且采用MBR工藝，可取消二級處理中二沉池及高效沉淀池，提高土地利用率。

（3）出水穩定性。強化二級處理+高效沉淀池+深床濾池處理工藝在一級A標的出水標準下，出水穩定可靠，當進水水質COD濃度偏低時，仍可達到類IV類水水質標準，但當進水水質各指標較高時，難降解COD含量加大，增大污水處理負荷時，會導致部分指標無法達到IV類水水質標準，作為IV類水出水標準的處理工藝，運行不夠穩定。而MBR膜特殊的膜過濾工藝可適應各種水質，確保出水達到類IV類水水質標準。

（4）工程投資。深床濾池工藝采用傳統的石英砂濾料，有較好的懸浮物截留功效，隨著截留物的增加，需進行反沖洗去除截固體物，因此，工程投資主體為土建工程。

MBR膜工藝是通過膜分離，以膜兩側壓力差截留水中的各類雜質，實現泥水分離，因此，設備材料是該工藝投資主體，較深床濾池略高。

（5）運營成本。深床濾池工藝應在前端投加絮凝劑，MBR膜池無需投加藥劑，但因其對自動化程度依賴程度高，電耗量較深床濾池工藝高。經計算，強化二級處理+深床濾池工藝運營成本約0.78 元/m3，單位經營總成本1.39 元/m3，MBR膜池工藝運營成本約0.90 元/m3，單位經營總成本1.59 元/m3。

根據上述對兩個工藝方案在技術、經濟及安全生產的比較，深床濾池工藝的前期建設投資及運營成本低于MBR膜工藝。但根據類四類水的出水標準要求，隨著污水管網的完善，雨污分流完成，能夠滿足污水入廠，雨水入河的來水要求后，進水濃度逐步提高后，強化二級處理+深床濾池工藝出水穩定性較MBR膜工藝仍有不足。

綜上所述，兩種工藝均滿足出水要求，應根據城區納污管網實際情況以及受污水處理廠用地條件來選擇水處理深度工藝。