大中小型污水處理廠的工藝選擇！

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＞10×10^4 m³/d的是大型污水廠，一般建在大城市，基建投資以億元計，年運營費用以千萬元計，目前全國已建成十多座。

中型污水處理廠的規模為(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＜1×10^4 m3/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， 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 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 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，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.耗能低、運營費用低

傳統活性污泥法、A/O和A2/O法與氧化溝和SBR工藝相比 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40×10^4 m3/d的污水廠，1 m3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 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.管理水平提高

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，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)×10^4 m3/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 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。

2、在10×10^4 m3/d規模以下，氧化溝和SBR法的基建費用明顯低于常規活性污泥法、A/O和A2/O法；對于規模為(5～10)×10^4 m3/d的污水廠，氧化溝與SBR法的基建費用通常要低10%～15%。規模越小，兩者差距越大，這對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規模以下，氧化溝和SBR法的電耗和年運營費用仍高于常規活性污泥法，但如果與基建費用一起來比較，基建費加上20年的運營費總計還是比常規活性污泥法低些。規模越小，低得越多，規模越大，差距越小，當規模為10×104 m3/d時，兩類工藝的總費用大致相當。因此，對于中小型污水廠采用氧化溝與SBR法在經濟上是有利的。

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

4、氧化溝和SBR工藝的設備基本上實現了國產化，在質量上能滿足工藝要求，價格比國外設備便宜好幾倍，而且也省去了申請外匯進口設備的種種麻煩。

5、氧化溝和SBR工藝的抗沖擊負荷能力比常規活性污泥法好得多，這對于水質、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在國內外都發展很快。美國環保局(EPA)把污水處理廠的建設費用或運營費用比常規活性污泥法節省15%以上的工藝列為革新替代技術，由聯邦政府給予財政資助，SBR和氧化溝工藝因此得以大力推廣，已經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。在國內，氧化溝和SBR工藝已成為中小型污水處理廠的 工藝。

5、氧化溝工藝的主要分類和特點

氧化溝工藝大體上可以分為四類：

1.多溝交替式氧化溝

它的特點是合建式，沒有單獨的二沉池，采用轉刷曝氣。它有單溝、雙溝和三溝式， 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，也可算是SBR的一種類型，它的脫氮除磷效果不穩定，如果要求脫氮除磷，需增加一些設施。

2.卡魯塞爾氧化溝

它是分建式，有單獨的二沉池，采用表曝機曝氣，溝深大于多溝交替式氧化溝，長沙水質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，也需增加一些設施。

3.奧貝爾氧化溝

它也是分建式，有單獨二沉池，采用轉碟曝氣，溝深也較大，現在四川、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，已在四川成都市新都污水廠和山東高密市污水廠應用。它既是連續進出水，又是合建式，且不用倒換功能，從理論上講 經濟合理，但在一些具體技術問題上還不十分成熟，因此影響了它的推廣使用。

6、SBR工藝的主要分類和特點

SBR工藝主要有以下幾種類型：

1.傳統式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定，如要求脫氮除磷，需做一些改進。

2.ICEAS工藝

即間歇式循環延時曝氣活性污泥法，它用隔墻將反應池分為兩部分，前面是預反應區，后面是主反應區，采用連續進水，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

即連續曝氣和間歇曝氣相結合的工藝，反應池中部用隔墻分為兩部分，前邊的DAT連續曝氣，后邊的IAT間歇曝氣、沉淀、排水、排泥，已用于天津開發區污水處理廠。它的脫氮除磷功能一般，需增加設施才能提高脫氮除磷效率。

4.CAST工藝

即循環式活性污泥法，它的反應池用隔墻分為選擇區和主反應區，進水、曝氣、沉淀、排水、排泥都是間歇周期性運行。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

是三個矩形池并聯，按照類似三溝式氧化溝的周期運行模式工作，但把轉刷曝氣改為鼓風曝氣，可加大池深，把出水可調堰改為固定堰，簡化了排水，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，也有各自的特點和適用性，在選定方案時需要仔細分析。

1.從基建投資看

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

a. 地價高，對氧化溝不利。

b. 進水BOD濃度高，反應容積與沉淀容積的比值高，對氧化溝有利；BOD濃度低，反應容積與沉淀容積的比值低，對SBR有利。

2.從運營費用看

SBR工藝通常用鼓風曝氣，氧化溝工藝通常用機械曝氣。一般說來，在供氧量相同的情況下，鼓風曝氣比機械曝氣省電；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工藝是變水位運行，增大了進水提升泵站的揚程。綜合考慮，通常氧化溝工藝的電耗要比SBR工藝大些，運營費要高些。

3.從運行差異看

氧化溝工藝是連續運行，不要求自動控制，只是在要求節能時用自動控制；SBR工藝是周期間歇運行，各個工序轉換頻繁，需要自動控制。

4.從沉淀差異看

SBR工藝是靜態沉淀氧化溝工藝是動態沉淀，因而SBR的沉淀效率更高，出水水質更好。