中小規模城市污水處理廠(chǎng)工藝流程選擇的依據和方法

摘　要: 本文主要介紹了選擇中小規模城市污水處理廠(chǎng)工藝流程的依據、原則和方法, 并根據不同的條件推薦了適用的工藝流程。

關(guān)鍵詞: 城市污水處理; 工藝流程; 原則; 方法

1　前言

根據我國發(fā)展規劃, 2010 年全國設市城市和建制鎮的污水平均處理率不低于50% , 設市城市的污水處理率不低于60% , 重點(diǎn)城市的污水處理率不低于70%。為了引導城市污水處理及污染防治技術(shù)的發(fā)展, 加快城市污水處理設施的建設, 2000 年5 月國家建設部、環(huán)境保護局和科技部聯(lián)合印發(fā)了《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》。本文將結合該政策的內容, 主要研究日處理能力為10 萬(wàn)m 3 以下, 特別是1～ 5 萬(wàn)m 3.d 規模的城市污水處理廠(chǎng)適用的各種處理工藝流程的比較和選擇, 從而確定不同條件下適用的較優(yōu)工藝流程。

1　中小規模城市污水處理廠(chǎng)工藝流程概述

二級生物處理指利用水中的微生物來(lái)去除污水中的碳源有機物, 二級強化生物處理是指除利用微生物來(lái)去除污水中的碳源有機物外, 還需去除污水中的氮和磷。城市污水二級及二級強化處理一般以好氧生物處理為主, 好氧處理可分為活性污泥法和生物膜法兩大類(lèi)。
活性污泥法是利用河川自?xún)粼��? 人工創(chuàng )建的生化凈化污水處理方法。中小規模城市污水廠(chǎng)適用的方法主要有AB 法、SBR 法、氧化溝法、AO 法、 A 2O 法、水解好氧法等。

生物膜法是利用土壤自?xún)粼�理發(fā)展起來(lái)的, 通過(guò)附著(zhù)在各種載體上的生物膜來(lái)處理污水的好氧生物處理法, 主要包括生物轉盤(pán)、生物濾池和生物接觸氧化法等工藝。

2　污水處理工藝流程選擇的依據和原則

2. 1　污水處理級別的確定

選擇污水處理工藝流程時(shí)首先應按受納水體的性質(zhì)確定出水水質(zhì)要求, 并依此確定處理級別, 排水應達到國家排放標準(GB8978- 1996)。
設市城市和重點(diǎn)流域及水資源保護區的建制鎮必須建設二級污水處理設施; 受納水體為封閉或半封閉水體時(shí), 為防治富營(yíng)養化, 城市污水應進(jìn)行二級強化處理, 增強除磷脫氮的效果; 非重點(diǎn)流域和非水源保護區的建制鎮, 根據當地的經(jīng)濟條件和水污染控制要求, 可先行一級強化處理, 分期實(shí)現二級處理。

2. 2　工藝流程選擇應考慮的技術(shù)因素

處理規模; 進(jìn)水水質(zhì)特性, 重點(diǎn)考慮有機物負荷、氮磷含量; 出水水質(zhì)要求, 重點(diǎn)考慮對氮磷的要求以及回用要求; 各種污染物的去除率; 氣候等自然條件, 北方地區應考慮低溫條件下穩定運行; 污泥的特性和用途。 2. 3　工藝流程選擇應考慮的技術(shù)經(jīng)濟因素〔3〕批準的占地面積, 征地價(jià)格; 基建投資; 運行成本; 自動(dòng)化水平, 操作難易程度, 當地運行管理能力。

2. 4　工藝流程選擇的原則

保證出水水質(zhì)達到要求; 處理效果穩定, 技術(shù)成熟可靠、先進(jìn)適用; 降低基建投資和運行費用, 節省電耗; 減小占地面積; 運行管理方便, 運轉靈活; 污泥需達到穩定; 適應當地的具體情況; 可積極穩妥地選用污水處理新技術(shù)。

3　污水處理工藝流程的比較和選擇方法〔2、3、4、5〕

在選定污水處理工藝流程時(shí)可以采用下面介紹的一種或幾種比較方法。

3. 1　技術(shù)比較

在方案初選時(shí)可以采用定性的技術(shù)比較, 城市污水處理工藝應根據處理規模、水質(zhì)特性、排放方式和水質(zhì)要求、受納水體的環(huán)境功能以及當地的用地、氣候、經(jīng)濟等實(shí)際情況和要求, 經(jīng)全面的技術(shù)比較和初步經(jīng)濟比較后優(yōu)選確定。

方案選擇比較時(shí)需要考慮的主要技術(shù)經(jīng)濟指標包括: 處理單位水量投資、削減單位污染物投資、處理單位水量電耗和成本、削減單位污染物電耗和成本、占地面積、運行性能可靠性、管理維護難易程度、總體環(huán)境效益等。

定性比較時(shí)可以采用有定論的結論和經(jīng)驗值等, 而不必進(jìn)行詳細計算。幾種常用生物處理方法的比較見(jiàn)表1。

3. 2　經(jīng)濟比較

在選定最終采用的工藝流程時(shí), 應選擇2～ 3 種工藝流程進(jìn)行全面的定量化的經(jīng)濟比較�？梢圆捎媚瓿杀痉ɑ騼衄F值法進(jìn)行比較。

3. 2. 1　年成本法。將各方案的基建投資和年經(jīng)營(yíng)費用按標準投資收益率, 考慮復利因素后, 換算成使用年限內每年年末等額償付的成本- 年成本, 比較年成本最低者為經(jīng)濟可取的方案。

3. 2. 2　凈現值法。將工程使用整個(gè)年限內的收益和成本(包括投資和經(jīng)營(yíng)費) 按照適當的貼現率折算為基準年的現值, 收益與成本現行總值的差額即凈現值, 凈現值大的方案較優(yōu)。

3. 2. 3　多目標決策法。多目標決策是根據模糊決策的概念, 采用定性和定量相結合的系統評價(jià)法。按工程特點(diǎn)確定評價(jià)指標, 一般可以采用5 分制評分, 效益最好的為5 分, 最差的為1 分。同時(shí), 按評價(jià)指標的重要性進(jìn)行級差量化處理(加權) , 分為極重要、很重要、重要、應考慮、意義不大五級。取意義不大權重為1 級, 依次按2n- 1 進(jìn)級, 再按加權數算出評價(jià)總分, 總分最高的為多目標系統的最佳方案。評價(jià)指標項目及權重應根據項目具體情況合理確定。

例如確定某城市污水處理廠(chǎng)工藝流程時(shí)采用了表2 所示的評價(jià)指標及權重:

進(jìn)行工藝流程選擇時(shí), 可以先根據污水處理廠(chǎng)的建設規模, 進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)和排放所要求的處理程度, 排除不適用的處理工藝, 初選2～ 3 種流程, 然后再針對初選的處理工藝進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟對比后確定最終的工藝流程。

4　中小規模城市污水廠(chǎng)處理工藝流程選擇的探討〔6、7、8〕

4. 1　根據進(jìn)水有機物負荷選擇處理工藝

進(jìn)水BOD5 負荷較高(如> 250m g.L ) 或生化性能較差時(shí), 可以采用AB 法或水解- 生物接觸氧化法、水解- SBR 法等; 進(jìn)水BOD5 負荷較低時(shí)可以采用SBR 法或常規活性污泥法等。

4. 2　根據處理級別選擇處理工藝

二級處理工藝可選用氧化溝法、SBR 法、水解好氧法、AB 法和生物濾池法等成熟工藝技術(shù), 也可選用常規活性污泥法; 二級強化處理要求除磷脫氮, 工藝流程除可以選用AO 法、A 2O 法外, 也可選用具有除磷脫氮效果的氧化溝法、CA SS 法和水解- 接觸氧化法等; 在投資有限的非重點(diǎn)流域縣城, 可以先建設一級強化處理廠(chǎng), 采用水解工藝、生物絮凝吸附(即AB 法的A 段) 和混凝沉淀等物化強化一級處理, 待資金等條件成熟后再續建后續生物處理工藝, 形成水解好氧法、AB 法等完整工藝。

4. 3　根據回用要求選擇處理工藝

嚴重缺水地區要求污水回用率較高, 應選擇 BOD5 和SS 去除率高的污水處理工藝, 例如采用氧化溝或SBR 工藝, 使BOD5 和SS 均達到20m g.L 以下甚至更低, 則回用處理只需要直接過(guò)濾就可以達到生活雜用水標準, 整個(gè)污水處理及回用廠(chǎng)流程非常簡(jiǎn)捷、經(jīng)濟。

如果出水將在相當長(cháng)的時(shí)期內用于農灌, 解決缺水問(wèn)題, 則處理目標可以以去除有機物為主, 適當保留肥效。

4. 4　根據氣候條件選擇處理工藝

冰凍期長(cháng)的寒冷地區應選用水下曝氣裝置, 而不宜采用表面曝氣; 生物處理設施需建在室內時(shí), 應采用占地面積小的工藝, 如UN ITAN K 等; 水解池對水溫變化有較好的適應性, 在低水溫條件下運行穩定, 北方寒冷地區可選擇水解池作為預處理; 較溫暖的地區可選擇各種氧化溝和SBR 法。

4. 5　根據占地面積選擇處理工藝

地價(jià)貴、用地緊張的地區可采用SBR 工藝(尤其是UN TAN K) ; 在有條件的地區可利用荒地、閑地等可利用的條件, 采用各種類(lèi)型的土地處理和穩定塘等自然凈化技術(shù), 但在北方寒冷地區不宜采用。用水解池作為穩定塘的預處理, 可以改善污水的生化性能, 減小穩定塘的面積。

4. 6　根據基建投資選擇處理工藝

為了節省投資, 應盡量采用國內成熟的, 設備國產(chǎn)化率較高的工藝。

基建投資較小的處理工藝有水解- SBR 法、 SBR 法及其變型、水解- 活性污泥法等。用水解池作預處理可以提高對有機物的去除率, 并改善后續二級處理構筑物污水的生化性能, 可使總的停留時(shí)間比常規法少30%。采用水解- 好氧處理工藝高效節能, 其出水水質(zhì)優(yōu)于常規活性污泥法。
氧化溝法在用于以去除碳源污染物為目的二級處理時(shí), 與各種活性污泥法相比, 優(yōu)勢不明顯, 但用于還須去除氮磷的二級強化處理時(shí), 則投資和運行費用明顯降低。

4. 7　根據運行費用選擇處理工藝

節省運行費用的途徑有降低電耗、減少污泥量、減少操作管理人員等。電耗較低的流程有自然凈化、氧化溝、生物濾池、水解好氧法等, 污泥量較少的有氧化溝和SBR 等, 自動(dòng)化程度高、管理簡(jiǎn)單的流程有SBR 等。綜合比較, 在基建費相當的條件下, 運行費用較低的處理方法有氧化溝、SBR、水解好氧法等。

4. 8　污泥處理

中小規模城市污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的污泥可進(jìn)行堆肥處理和綜合利用, 采用延時(shí)曝氣的氧化溝法、SBR 法等技術(shù)的污水處理設施, 污泥需達到穩定化。

4. 9　可以推廣應用的新工藝

在盡量采用成熟可靠工藝流程的同時(shí), 也要研究開(kāi)發(fā)適用于北方地區中小污水廠(chǎng)的新工藝, 或審慎采用國內外新開(kāi)發(fā)的高效經(jīng)濟的先進(jìn)工藝技術(shù)。城市污水處理新工藝應向簡(jiǎn)單、高效、經(jīng)濟的方向發(fā)展, 各類(lèi)構筑物從工藝和結構上都應向合建一體化發(fā)展。

目前可以重點(diǎn)考慮應用和推廣使用的流程有一體化氧化溝技術(shù)、CA SS 、UN ITAN K 和膜法等。

5　結束語(yǔ)

城市污水處理工藝應根據污水水質(zhì)特性、排放水質(zhì)要求, 以及當地的用地、氣候、經(jīng)濟等實(shí)際情況, 經(jīng)全面的技術(shù)經(jīng)濟比較后優(yōu)選確定。處理水量在10 萬(wàn)m 3 以下的城市污水處理廠(chǎng)可以?xún)?yōu)先考慮的處理工藝有水解- SBR 法、SBR 法、氧化溝法、AB 法、水解- 接觸氧化法、AO 法等, 如果條件適宜也可采用穩定塘等自然凈化工藝。來(lái)源：谷騰水網(wǎng)