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選工藝的問題進行了探討,談了自己的一些看法和體會。

1、城市污水處理廠的規模劃分

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。

規模>10×104m3/d的是大型污水廠,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,規模達100×104m3/d。

中型污水處理廠的規模為(1～10)×104m3/d,一般建于中、小城市和大城市的郊縣,基建投資幾千萬至上億元,年運營費用幾百萬到上千萬元,目前全國已建成幾十座,正建的有上百座,今后一段時間還將大量增加。

規模<1×104m3/d的是小型污水處理廠,一般建于小城鎮,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經濟發達的小城鎮出現,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。

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物,因此目前國內外大多采用生物法。也有采用化學法的,比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,衛生條件較差,我國只有少數幾座生物濾池城市污水處理廠,而活性污泥法占絕大多數。

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

傳統活性污泥法是應用最早的工藝,它去除有機物的效率很高,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20年來,水體富營養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,在水力流態上不同于傳統活性污泥法,是一種首尾相接的循環流,通常采用延時曝氣,在污水凈化的同時污泥得到穩定。它不設初沉池和污泥消化池,處理設施大大簡化。氧化溝具有傳統活性污泥法的優點,去除有機物的效率很高,也具有脫氮的功能。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,成為業內人士十分關注的一種工藝。

3、大型城市污水處理廠的優選工藝

大型城市污水處理廠的優選工藝是傳統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(包括我國)的大型污水廠大多采用傳統活性污泥法、A/O和A2/O法,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采用這種工藝,這不是偶然的,因為這種工藝對大型污水廠具有難以替代的優點:

① 傳統活性污泥法、A/O和A2/O法與氧化溝和SBR工藝相比最大優勢是能耗較低、運營費用較低,規模越大這種優勢越明顯。對于大型污水廠來說,年運營費很可觀,比如規模為40×104m3/d的污水廠,1m3污水節省處理費1分錢,一年就節省146萬元。

這種工藝的能耗和運營費低的原因是:a.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省能耗,是一種公認的節能工藝。

這種工藝的基建投資一般情況下比氧化溝和SBR工藝高,但隨著規模的增大,氧化溝和SBR的基建費也成倍增加,而常規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模后,常規活性污泥法的投資比氧化溝與SBR還省,所以,污水廠規模越大,常規活性污泥法的優勢就越大。② 常規活性污泥法、A/O和A2/O法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。

根據我國目前的現實情況,城市污水處理處于起步階段,法規和制度都不夠健全,對污泥的穩定化要求沒有明確的規定,同時由于排水管網系統不夠完善,大多數城市污水的有機成分不高,加之污泥厭氧消化的管理和沼氣的利用還缺乏成熟的經驗,這些因素都降低了包含污泥厭氧消化工序的常規活性污泥法、A/O和A2/O法的經濟性。因此,對于規模為(10～20)×104m3/d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。

4、中、小型城市污水處理廠的優選工藝

中、小型城市污水處理廠的優選工藝是氧化溝和SBR,它們的共同特點是:

① 去除有機物效率很高,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理廠的優選工藝。

編輯：李丹