城市污水處理工藝的對比研究劉志紅鄭海李海濤城市污水處理工藝的對比研究劉志紅'，鄭海”,李海濤(1. 內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)院,呼和浩特,010010; 2.包頭市環(huán)境監(jiān)測站,內(nèi)蒙古,014000 )摘要:介紹了 包頭市現(xiàn)有五座城市污水處理廠概況,分析了處理工藝低溫的適應(yīng)性。通過分析其中三座采用不同工藝相似水質(zhì)污水處理廠的進(jìn)、出水水質(zhì),研究不同處理工藝的處理效果。通過設(shè)定相同處理規(guī)模，分析三種不同工藝相同規(guī)模污水處理廠的經(jīng)濟(jì)性。最終得出目前包頭市處理效果最佳、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的城市污水處理工藝,為包頭市城市污水處理廠提標(biāo)改造提供參考。關(guān)鍵詞:城市污水;脫氮除磷 ;經(jīng)濟(jì)性中國分類號: X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A文章編號: 1007 -0370(2012)2-205 -05Comparative study on technology of municipal wastewater treatmentLiu Zhihong'，Zhenghai? ，Li Haitao'(1. Inner Mongolia College of Life Science ,Hohhot 010010; 2. BaoTou Enrironmental Mornitor Station ,Inner Magolia 014000)Abstract: General situation of the five existing municipal wastewater plants in Baotou were introduced. Adaptability of the treatmentprocess at low temperature was analyzed. Based on the analysis of water quality of influence and effluence of the three municipal wastewatertreatment plants , the treatment effect of different process was investigated. Economy of different process was analyzed by setting the samescale. The most economic and effective treatment process is finally obtained, which provides a reference for upgrading and regeneration ofmuniceipal wastewater treatment plant in Baotou.Key words: Municipal sewage ; Nitrogen and phosphorus removal; Economic analysis1引言天的設(shè)計缺陷、運行管理不到位等原因,經(jīng)處理的廢水無隨著我國城市化進(jìn)程快速發(fā)展,城市污水排放量逐法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放,氮磷超標(biāo)嚴(yán)重。隨著《城鎮(zhèn)污水處理廠年增加。1997年,我國城市污水排放量為189億噸,占總污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918 -2002)的一級A標(biāo)的提出,廢水排放量的45.4%。自1998年,城市污水排放量超包頭市新- - 輪城市污水廠提標(biāo)改造迫在眉睫。過了工業(yè)廢水的排放量"。到2008年我國城市污水量2包頭市現(xiàn)有城市污水處理廠概況達(dá)到330億噸,占總廢水總排放量的57.7 %[2]。因此,目前,包頭市共有五座城市污水處理廠,其概況見表城市污水不論從水量還是從所占比例來看,都成為水污1,總處理能力27萬立方米/日。2010年全市產(chǎn)生污水染控制的重中之重。8425萬立方米,其中88 %通過污水廠處理,約有30 %污作為北方新型工業(yè)城市的包頭市來說,2010年全市水再生利用。城市污水處理率達(dá)到88 % ,但是由于建設(shè)年代久遠(yuǎn)、先中國煤化工MHCNMHG-205-北方環(huán)境第24卷 第2期2012年4月表1包頭市現(xiàn)有城市污水處理廠概況處理規(guī)模投資名稱投運時間.處理工藝出水標(biāo)準(zhǔn).萬噸/天.萬元東河?xùn)|2004年傳統(tǒng)活性污泥法污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)二級東河西2002年5835北郊.2001年10500新南郊2007年1032600改良A'/0工藝萬水泉2009年.510145水解酸化+兩級上流生物濾池工藝城鎮(zhèn)污水處理廠一級A由表1可以看出，目前包頭市五座城市污水處理廠主要采用三種工藝:傳統(tǒng)活性污泥法、改良A/O工藝、水解酸.化+兩級上流生物濾池工藝。三種工藝的比較見表2。表2三種處理工藝比較水解酸化+兩級上流生物濾池初沉池+前置反硝化池+厭氧池水解酸化池+DN生物濾池+CN曝氣基本流程初沉池+曝氣池+二沉池+缺氧池+好氧池+二沉池生物濾池+反沖洗水池處理原理生化優(yōu)點:BOD和懸浮物去除率高,能優(yōu)點:具有脫氮除磷功能,污泥較優(yōu)點:生物 脫氨效果好, B/C適應(yīng)范圍穩(wěn)定;工藝比選缺點:對水質(zhì)變化適應(yīng)力差,易發(fā)達(dá)到90-95 %;,缺點:池體設(shè)置較多,污泥、混合液缺點:無生 物除磷功能，自控要求高，生污泥膨脹,無脫氮除磷功能回流量大,能耗高,運行控制參數(shù)進(jìn)水有機負(fù)荷較低,易堵塞,反沖洗能較多耗高自動化程度一般差高設(shè)備維護(hù)容易難出水水質(zhì)氮磷超標(biāo)達(dá)標(biāo)3包頭市現(xiàn)有城市污水處理廠處理工藝的低冬季包頭市城市污水處理廠來水溫度在10心以上,同時曝氣系統(tǒng)的風(fēng)機會把較高溫度的空氣鼓人污水中從溫適應(yīng)性分析而提高污水的溫度,所以包頭市城市污水處理廠采用生包頭作為我國北方城市,市區(qū)平均氣溫為6.5 C,1化工藝能夠滿足溫度的要求。月份最冷,平均氣溫為-12.3 C,極端最低溫度- 34.74包頭市 現(xiàn)有城市污水處理廠工藝比較C。在選擇城市污水處理工藝時,低溫影響是必須考慮4.1不同工藝相似水質(zhì)處理 效果比較的因素。選擇東河?xùn)|、新南郊、萬水泉三座城市污水處理廠的由表2可知,包頭市現(xiàn)有城市污水處理廠處理工藝進(jìn)、出水水質(zhì)進(jìn)行比較,得出水質(zhì)處理效果最佳處理工都屬于生化法,生化法去除水中污染物主要是利用微生七。物體內(nèi)的酶促生化反應(yīng)來實現(xiàn)。好氧微生物的適宜溫度東河?xùn)|新南郊、萬水泉三座城市污水處理廠進(jìn)、出范圍是10~35 C。對于實現(xiàn)脫氮目的的硝化、反硝化而水主要水質(zhì)參數(shù)見表3。言,溫度對反硝化作用的影響更大,反硝化適宜的溫度15 ~35 C。表3三座城市污水處理廠 進(jìn)水主要水質(zhì)參數(shù)單位:mg/LCOD。BOD,INNH: -NPB/C工業(yè)廢水含量524.00155. 0071. 9968. 794.660. 3030 %614. 00168. 0061. 6954. 3中國煤化工).2750 %203. 0058. 8056. 8046MHCNMH G.2960%一-206一城市污水處理工藝的對比研究劉志紅鄭海李海濤從表3中可以看出,三座城市污水處理廠進(jìn)水均為城市污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì),對于相應(yīng)處理工藝的處理生活污水加工業(yè)廢水的混合廢水, B/C值略低于可生化效果比較具有一定代表性。處理判斷值0.3。除萬水泉進(jìn)水COD較低外,三座城市東河?xùn)|、新南郊、萬水泉三座城市污水處理廠出水主污水處理廠TN、NH: -N、TP值較為接近。比較這三座要水質(zhì)參數(shù)見表4。表4三座城市污水處理廠出水主要水質(zhì)參數(shù)表單位:mg/L名稱COD。BOD3TNH: -NTP東河?xùn)|25. 007.9041.0533. 702.67新南郊12.003. 8014. 497. 46萬水泉47.00.7.8014. 404.700.472005年年底前標(biāo)準(zhǔn).1(1:8.5 2006年1月1日起4.1.1碳源去除效果 比較100: 00曲東河?xùn)|■新南郊0萬水泉三座 城市污水處理廠對COD、BOD,的去除率見9機.0080.00圖1。從圖1可以得出,對于碳源去除率最好的城市70.0 .污水處理廠為新南郊城市污水處理廠,COD。、BOD3的去除率分別達(dá)到98.05 %和97.68 %。對碳源去除.040.00率相對較低的是萬水泉城市污水處理廠, COD。、BOD,30.00的去除率分別達(dá)到76.85%和86.73%,但能夠達(dá)標(biāo)。20. 00三種處理工藝對于碳源的去除率均達(dá)到75%以10.00a.00上。改良A'/0效果最佳,水解酸化+兩段上流生物濾池則效果略差。這主要因為,改良A2/O工藝中前圖2三座 城市污水廠脫氮除磷效果對比置反硝化段、厭氧段、缺氧段、好氧段不同環(huán)境條件及(1.TN; 2.NH2 -N; 3. TP)不同功能的微生物菌群有機配合協(xié)作,進(jìn)水的分配流4.1.2脫氮除磷效果 比較人系統(tǒng)以及各功能段間的相互回流更是增強了不同三座城市污水處理廠對于TN、NH: - N、TP的去除菌群去除碳源的協(xié)同性,提高了碳源去除的效果。而率見圖2。從圖2中可以看出,脫氮除磷效果最好的是兩級上流生物濾池,有污泥沉降性好,防止污泥膨脹萬水泉城市污水處理廠,TN、NH: -N、TP的去除率分別等優(yōu)點,但對于COD、ss較高的廢水要謹(jǐn)慎使用,容達(dá)到74.65 %、89.91 %和90.89 % ;而脫氮除磷效果最易造成濾池短時間達(dá)到設(shè)計的水頭損失,發(fā)生堵塞,差的是東河?xùn)|城市污水處理廠,TN、NH - N、TP的去除導(dǎo)致反沖洗頻繁,甚至影響濾池中的硝化效果[41。從率分別是42.98 %、51.01 %和42.70 %。萬水泉城市污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)可以看出COD。、水解酸化+兩級上流生物濾池工藝中水解酸化主要BOD,、SS值均較低,符合兩級向上生物濾池的進(jìn)水要針對來水中工業(yè)廢水含量較高,廢水B/C比較低而設(shè)求,但是低負(fù)荷進(jìn)水,存在除碳動力不足的缺點,所以置。兩級上流生物濾池主要包含缺氧反硝化段和好氧硝萬水泉城市污水處理廠碳源去除率較低。化段,對于脫氮有著巨大的優(yōu)勢!5.6),而對于除磷此工藝100.00效果有限,數(shù)據(jù)中除磷率達(dá)到90.89%主要由預(yù)處理段■COD在■DOD+90.00加藥混凝去除。改良A'/0工藝,通過在傳統(tǒng)A'/0工藝前設(shè)置反硝化段,采用分配進(jìn)水方式,在碳源不足、反硝r0.00 .化程度不高的情況下仍能達(dá)到比較好的脫氮除磷效60.0050.00果'”。傳統(tǒng)活性污泥法,在脫氮除磷方面沒有優(yōu)勢,圖3也能說明。單一使用此種處理工藝已經(jīng)完全不能滿足包s0.00頭市城市污水處理廠提標(biāo)改造的要求,所以采用傳統(tǒng)活20.00性污泥法的城市首當(dāng)其沖。中國煤化工0.004.2不同工藝東岡東萬水果YHCNMH G,通過包頭市現(xiàn)有城市門小處理)所術(shù)用的三種不同圖1 三座城市污水廠碳源去除效果對比處理工藝經(jīng)濟(jì)性比較,得出經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的處理工藝。-207一北方環(huán)境第24卷 第2期2012年4月4.2.1不同 工藝相同規(guī)模投資比較類似工程結(jié)算資料及近期市場信息價格比較三種不同處由于包頭市現(xiàn)有城市污水處理廠規(guī)模各異,建設(shè)年理工藝主體部分的投資費用,得出經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)工藝。代相差近10年,直接比較各廠建設(shè)時期實際投資費用,從表5中可以看出,改良A*/O工藝主體部分的投資會受各種費用上漲因素影響,缺乏科學(xué)性。最高達(dá)到1183.99萬元,而傳統(tǒng)活性污泥法與水解酸化擬設(shè)定統(tǒng)一處理規(guī)模20000噸/天,按國家給排水工+兩級上流生物濾池工藝主體部分投資相差較小,分別程研究中心編制的《給排水工程概算與經(jīng)濟(jì)評價手冊》、為 741. 62萬元、767.40萬元。表5三種不同工 藝相同規(guī)模主體部分投資比較投資(萬)序號名稱費率傳統(tǒng)活性水解酸化+兩級改良A?/O污泥上流生物濾池1土建投資費用359.26629. 60297. 74設(shè)備投資費用260. 39368. 19332.20安裝費用2x15%39. 0655.2349.83設(shè)計費(1 +2) x6%37.1859.8737. 80調(diào)試培訓(xùn)費2x4%10.4214.7313. 29稅金(1 +2+3 +4) x5.0%35. 3256. 3836. 54主體部分工程總費用741. 61183. 99767. 404.2.2不同工 藝相同規(guī)模處理成本比較規(guī)模，比較三種不同處理工藝噸廢水處理成本,得出噸水城市污水處理廠污水處理成本主要由三部分組成:處理成本最經(jīng)濟(jì)的處理工藝。人工費+電費+藥劑費。采用4.2.1中設(shè)定的統(tǒng)- - 處理三種不同處理工藝噸水處理成本見表6。表6三種不同處理 工藝噸廢水成本比較單位:元/噸廢水工藝名稱人工費電費藥劑費合計傳統(tǒng)活性污泥0.160.500.401.06改良A?./00.210.820.251.28水解酸化+兩級上流生物濾池0.640.201. 00表6中可以看出,在設(shè)定的統(tǒng)- .處理規(guī)模下,改良主要用于污泥脫水;水解酸化+兩級上流生物濾池工藝，A2/0處理工藝噸廢水處理成本最高,達(dá)到1. 28元/噸廢設(shè)備數(shù)量較少,工藝本身具有脫氮功能,電費和藥劑費均水;而水解酸化+兩級上流生物濾池處理工藝噸廢水處較低,而人工費與傳統(tǒng)活性污泥法相同。理成本最低,為1.00元/噸廢水。三種處理工藝中,傳統(tǒng)4.3不同 工藝適用條件比較活性污泥法,由于此工藝在脫氮除磷方面的欠缺,需要通根據(jù)4.1.4.2從處理效果及經(jīng)濟(jì)性兩方面的分析，過投加藥劑進(jìn)行彌補,所以藥劑費最高;改良A/0工藝傳統(tǒng)活性污泥法對包頭市關(guān)于城市污水處理脫氮除磷的由于處理單元多、設(shè)備多,造成人工費和電費的提高,而要求不能適用。改良A2/0工藝和水解酸化+兩級上流工藝本身具有脫氮除磷功能,則藥劑費較低,使用的藥劑生物濾池的工藝適用條件見表7。中國煤化工MYHCNMHG-208一城市污水處理工藝的對比研究”劉志紅鄭海李海濤表7兩種處理工藝適用條件項目改良A'/0工藝水解酸化+兩級上流生物濾池處理規(guī)模> 50000噸/天,大型或較大型≤5000噸/天,中、小型B/C≥0.25.≥0. 20進(jìn)水水質(zhì)要求COD。r≤650mg/L,SS≤300mg/LCOD?！?50mg/L,SS≤200mg/L由表7可知,改良A?/O工藝適用于大型或較大型城4)包頭市最適合城市污水處理工藝:傳統(tǒng)活性污泥市污水處理廠,主要因為其不同功能池體設(shè)置較多,基建法無法滿足城市污水脫氮除磷的要求;當(dāng)處理規(guī)模>投資較高,較大的處理規(guī)模能分?jǐn)倗崗U水投資額,同時降50000噸/天、B/C≥0.25、COD≤650mg/L、SS≤300mg/低處理成本;而水解酸化+兩級上流生物濾池則適用于L時,改良A?/O工藝較適合;當(dāng)處理規(guī)?！?0000噸/中、小型城市污水處理廠。在B/C值方面，由于水解酸天、B/C≥0.20、COD?！?50mg/L Ss≤200mg/L時,水解化單元的設(shè)置,使得水解酸化+兩級上流生物濾池工藝酸化+兩級上流生物濾池較適合。B/C值適應(yīng)范圍更廣。對于進(jìn)水水質(zhì)要求,由于生物濾參考文獻(xiàn)池存在堵塞問題,- .般進(jìn)水COD.、SS不能太大。所以包頭市最適合城市污水處理工藝不能-概而[1]韓振宇.中國2020年城市生活污水排放量預(yù)測及淡論,需結(jié)合具體工程實際綜合考慮。水資源財富GDP指標(biāo)的建立[J].環(huán)境科學(xué)研究. 2005, 18(5) :88 ~90.5結(jié)論[2]賈敏.我國城市污水處理[J].北方環(huán)境. 2011, 121)包頭市現(xiàn)有五座城市污水處理廠主要采用三種生(4):99 ~100.化處理工藝:傳統(tǒng)活性污泥法、改良A2/0工藝、水解酸[3]鄭俊,吳浩汀，曝氣生物濾池工藝的理論與工程應(yīng)用化+兩級上流生物濾池工藝;采用生化處理工藝完全能(M). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2004.夠適應(yīng)包頭市冬季低溫特點。[4] F. Fdz - Polanco, E. Mendez, M. A. Uruena, etal.2)采用三種不同城市污水處理工藝對于COD的去Spaial distribution of heterotrophsandntriers in a submergedbiofilter除率均在75 %以上, BOD,去除率均在85 %以上,改良for nfrffcation{J]. Wat. Res. 2003, 34( 10) :4081 ~ 4089.A’/O效果最佳。脫氮除磷效果最佳的處理工藝是水解[5] D. Pak, w. Chang. Simultaneous removal of nitrogen酸化+兩級上流生物濾池處理工藝,TN、NH2 N、TP的去and phosphorus in a two - bilfilter system[J]. Wat. Sci. and除率分別達(dá)到74.65 %、89.91 %和90. 89%。由于三種Tech. , 2000, 41(12):101 ~ 106.工藝碳源出水水質(zhì)均達(dá)標(biāo)，故目前包頭市處理效果最佳[6] Pak. D., Chang. W.. Factors afecting phosphorus re~工藝為水解酸化+兩級上流生物濾池工藝。moval in biological filters treating car - wash wastewater[J]. Wat.3)在設(shè)定統(tǒng)- -處理規(guī)模20000噸/天情況下,傳統(tǒng)活Sci. and Tech.. 2000, 41(4-5) :487 ~492.性污泥法、水解酸化+兩級.上流生物濾池工藝的主體部[7]霍宏偉.長春南部污水廠改良型A’/0工藝研究分投資較低,分別為741. 62萬元和767.40萬元;水解酸[D]. 吉林:吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，2010: 8~ 10.收稿日期:2012-03-20.化+兩級上流生物濾池工藝噸廢水處理成本最低,為1.作者簡介:劉志紅(1968-),女,副高,從事環(huán)境工程方面00元/噸廢水。則目前包頭市經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)工藝為水解酸的工作.化+兩級上流生物濾池工藝。中國煤化工MHCNM HG一209--