中小城鎮(zhèn)污水處理廠生物除磷脫氮工藝的選擇

一概述改革開(kāi)放以來(lái)，在我國(guó)的大中型城市中，建設(shè)了一批污水處理設(shè)施，對(duì)于保護(hù)大中型城市的環(huán)境，治理水污染起到了很大作用。隨著我國(guó)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，我國(guó)農(nóng)村城市化的速度將大大加快，大量的小城鎮(zhèn)將迅速興起，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末，全國(guó)設(shè)市城市將達(dá)1200個(gè)左右，建制鎮(zhèn)25000～3O000個(gè)左右，全國(guó)城鎮(zhèn)人口達(dá)6.8億左右，城市化水平約為45%，其中小城鎮(zhèn)人口所占比例達(dá)65%左右。從發(fā)展眼光看，今后我國(guó)的大部分人口將生活在中小城鎮(zhèn)。

目前全國(guó)共有1700O個(gè)建制鎮(zhèn)，絕大多數(shù)沒(méi)有排水和污水處理設(shè)施，而且，由于二十幾年來(lái)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的蓬勃發(fā)展，造成一些中小城鎮(zhèn)尤其是經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的中小城鎮(zhèn)，污染嚴(yán)重，已經(jīng)影響到人民的生活和健康。

從另一方面講，中小城鎮(zhèn)和大中城市在水系上是相通的，而且往往處于大中城市的上游，中小城鎮(zhèn)的污水治理工作做不好，大中城市水環(huán)境的質(zhì)量也不會(huì)有明顯改善，因此，中小城市的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。針對(duì)目前的情況，國(guó)家提出至2010年我國(guó)污水處理率要達(dá)到4O%，因此，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)將會(huì)集中在中小城鎮(zhèn)建設(shè)一大批污水處理廠，這些污水處理廠的規(guī)模，小的只有每日幾十噸，大的每日幾萬(wàn)噸，因此在規(guī)模上和大型污水處理廠相差較大，而且，由于這些中小城鎮(zhèn)和大中城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、排水體制，基礎(chǔ)資料，融資渠道有很大不同，因此以往建設(shè)大型污水處理廠的經(jīng)驗(yàn)只有借鑒的意義，不可能也不應(yīng)該把大中城市的污水治理工藝、技術(shù)裝備等搬用到城鎮(zhèn)級(jí)的污水處理廠中去，否則目前在大中城市中出現(xiàn)的“建的起，用不起”的局面將會(huì)在中、小城鎮(zhèn)更加強(qiáng)烈的表現(xiàn)出來(lái)，甚至?xí)葑兂伞凹冉ú黄?，更用不起”的局面，因此探索適合中小城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的污水處理工藝，以較少的投資建成污水處理廠，以較低的運(yùn)行費(fèi)用運(yùn)轉(zhuǎn)污水處理廠，達(dá)到消除污染、保護(hù)環(huán)境的目的是擺在給排水工作者面前的一個(gè)挑戰(zhàn)。

考慮到1998年1月1日之后，已經(jīng)開(kāi)始實(shí)行《污水排放綜合標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)，因此中小城鎮(zhèn)的污水處理廠在選擇處理工藝時(shí)都要考慮除磷脫氮，本文謹(jǐn)就適合于中小城鎮(zhèn)城市污水處理廠的生物除磷脫氮工藝談一些粗淺的看法，供大家參考，不妥之處請(qǐng)指正。二可供選擇的工藝各種除磷脫氮工藝一般都是除碳、除氮、除磷三種流程的有機(jī)組合，得利滿公司提出了“SARAOE”概念，來(lái)描述用于除磷脫氮的不同區(qū)域。

1.選擇區(qū)(Selectorzone)

設(shè)置選擇區(qū)的目的主要是為了避免污泥膨脹。

2.厭氧區(qū)(Anaerobiczone)

設(shè)置厭氧區(qū)是為了提供一個(gè)使聚磷菌釋放磷的環(huán)境，為后續(xù)的好氧吸磷創(chuàng)造條件。

3.再活化區(qū)(Reactivationzone)

設(shè)置再活化區(qū)用于再活化回流污泥。

4.缺氧區(qū)(Anoxiczone)

設(shè)置缺氧區(qū)，提供一個(gè)缺氧環(huán)境，使硝酸鹽氮被還原為氮?dú)狻?/p>

5.好氧區(qū)(Oxidationzone)

該區(qū)為主反應(yīng)區(qū)，在該反應(yīng)區(qū)內(nèi)完成碳的氧化和氨氮的硝化。

6.內(nèi)源呼吸區(qū)(Endogenouszono)

在該區(qū)內(nèi)進(jìn)一步完成硝酸鹽氮的反硝化。

在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)受納水體的要求和其它一些實(shí)際情況，生物除磷脫氮工藝可以分成以下幾個(gè)層次：

1、去除有機(jī)物、氨氮和硝酸鹽氮，因?qū)偟獰o(wú)要求，可以采用生物硝化工藝，生物硝化工藝與傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程完全相同，不過(guò)采用延時(shí)曝氣。

2、去除有機(jī)物和總氮(包括有機(jī)氮、氨氮及硝酸鹽氮)，因要去除總氮，因此應(yīng)該采用生物反硝化工藝，需要在反應(yīng)池前增設(shè)一個(gè)缺氧段，將好氧段中含有硝酸鹽的混合夜回流到缺氧段，在缺氧的條件下，將硝酸鹽反硝化成氮?dú)狻?/p>

3、去除有機(jī)物、氨氮和有機(jī)氮，磷。這時(shí)，應(yīng)該采用除磷的硝化工藝，在反應(yīng)地前增設(shè)一個(gè)厭氧段，在厭氧段內(nèi)完成磷的釋放，在好氧段內(nèi)實(shí)現(xiàn)磷的超量吸收、有機(jī)物的氧化、有機(jī)氮及氨氮的硝化。

4、去除有機(jī)物、總氮和磷。對(duì)于這種情況，應(yīng)該采用完全的生物除磷脫氮工藝。在反應(yīng)池前既要增設(shè)一個(gè)厭氧段又要增設(shè)一個(gè)缺氧段，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)生物除磷脫氮。三適合于中小型污水處理廠的除磷脫氧工藝A/O工藝、A2/O工藝、各種氧化溝工藝、SBR工藝這些從活性污泥法派生出來(lái)的工藝都可以實(shí)現(xiàn)除碳、除氮、除磷三種流程的組合，都是比較實(shí)用的除磷脫氮工藝。

由于磷的去除是通過(guò)排放剩余污泥實(shí)現(xiàn)的。SRT小，剩余污泥排放量也就多，在污泥含磷量一定的情況下，除磷量也就越多。生物硝化工藝需要較低的負(fù)荷，較長(zhǎng)的泥齡，因此，除磷脫氮對(duì)某些工藝參數(shù)的要求是互相矛盾的，為實(shí)現(xiàn)同時(shí)除磷脫氮，研究者開(kāi)發(fā)了不少新工藝，如Bardenphor工藝(四區(qū)工藝)、Phoredox工藝(改良BardenPhor工藝)，UCT工藝，MUCT工藝等，這些工藝克服了除磷脫氮的一些沖突，可以同時(shí)取得較好的除磷脫氮效果，但這些工藝的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，處理單元多，流程長(zhǎng)，操作管理復(fù)雜，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，在應(yīng)用于中小規(guī)模污水處理廠時(shí)應(yīng)該慎重。

進(jìn)水水質(zhì)濃度和對(duì)出水水質(zhì)的要求是選擇除磷脫氮工藝的一個(gè)重要因素。對(duì)于大部分城市污水，為了達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該選用具有除磷和硝化功能的二級(jí)處理，對(duì)于二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，可以采用生物除磷方式；對(duì)于一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，可以采用生物除磷與化學(xué)除磷相結(jié)合的方式。對(duì)于某些低濃度或超低濃度污水，單獨(dú)生物除磷效果不好，須采用生物除磷和化學(xué)除磷相結(jié)合的方式。

在上述各種除磷脫氮工藝中，對(duì)中小污水廠來(lái)講，比較有發(fā)展前途的工藝是SBR工藝、氧化溝工藝。因?yàn)檫@兩種工藝一般都不設(shè)初沉地，SBR工藝和合建式氧化溝工藝也不需要二沉地、污泥回流設(shè)施，因此，水、泥處理流程大為簡(jiǎn)化，可以達(dá)到占地少、能耗低、投資省。運(yùn)行管理方便的目的，符合當(dāng)前污水處理工藝合建、簡(jiǎn)化發(fā)展的總趨勢(shì)。采用延時(shí)曝氣的SBR工藝和氧化溝工藝產(chǎn)生的剩余污泥已經(jīng)基本達(dá)到好氧穩(wěn)定，剩余污泥經(jīng)過(guò)濃縮脫水后就可以直接應(yīng)用于農(nóng)田、填埋或者焚燒，不需要搞污泥消化，因此建設(shè)、運(yùn)轉(zhuǎn)的費(fèi)用大為減少，這一點(diǎn)對(duì)中小城鎮(zhèn)污水廠來(lái)說(shuō)，是非常有吸引力的。四氧化溝工藝的特點(diǎn)、各種形式和適用情況腎販勁氧銹化率溝岡實(shí)夏際央上鄉(xiāng)是稅活逃性糠污據(jù)泥迷法駕的渣一奴種惰變男形耽，福它啊的落水哥力帖流鹿態(tài)映和哲普?qǐng)@通兩活曉性冒污姥泥捆法舟相處差壺較襲大厭，冰是拌一輛種蔬首塌尾益相湯接爽的僻循靠環(huán)茶流揭，扒通菠常誕采咐用瘋延砌時(shí)籌曝膽氣齡。壞氧榨化惠溝慰是襪荷先蘭莊人腫二矩戰(zhàn)脅后弟為鍵處福理察小籍城近鎮(zhèn)圾污縣水哄而輸開(kāi)賄發(fā)控的選，牙由壽于徹氧頌化館溝鎮(zhèn)處涌理鋼污槐水桂經(jīng)午濟(jì)幼、抱簡(jiǎn)顏單布和冊(cè)管扛理尺方妙便浙，茶所哈以鏡它直問(wèn)者世豈以押來(lái)莊，櫻發(fā)情展仙很疊快苦。

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詞禮編5休.平在扛一掩些沃水?dāng)×績(jī)€非框常標(biāo)小圈的水小謠城筋鎮(zhèn)燙，皇夜蕩間墨幾你乎逢沒(méi)點(diǎn)有轟污縮水退產(chǎn)尤生扇，盟這袍時(shí)竄候?qū)鵖裕B喘R令工哲藝慌和籌交牽替猜式意氧沈化鬼溝業(yè)工障藝購(gòu)有滔優(yōu)袖越荒性埋，那曝崖氣哭設(shè)粉備漢可狗以捷白探天僅運(yùn)舉轉(zhuǎn)緞，恐夜換間碎停熱止卸運(yùn)艇行租。七SBR工藝和氧化溝工藝比較的一個(gè)實(shí)例某開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠工程，設(shè)計(jì)規(guī)模5萬(wàn)噸/日，變化系數(shù)1.40，設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如下：BOD5CODSSNH3-NTP進(jìn)水160400250352出水3012030251采用氧化溝工藝(CAST工藝)和三溝式氧化溝工藝進(jìn)行工藝比較，結(jié)果如下表：項(xiàng)目CAST工藝氧化溝工藝備注總泥齡(d)2525設(shè)備總功率(KW)9081695實(shí)際使用功率(KW)585732設(shè)備利用系數(shù)0.640.43日電耗(度/日)1041813036單位電耗(Kw/m3)0.210.26處理廠占地(m2)3440041064二級(jí)處理工程總投資(萬(wàn)元)6301.276692.87廠內(nèi)工程單位成本(元/m3)0.690.81單位運(yùn)行成本(元/m3)0.350.46對(duì)于上例的具體情況，經(jīng)過(guò)投資估算比較和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，采用SBR工藝優(yōu)于三溝式氧化溝工藝。

應(yīng)該提出的是：選擇污水廠的處理工藝，是一件復(fù)雜的事情，目前的各種處理工藝，都各有優(yōu)缺點(diǎn)，只有最適合某個(gè)工程的工藝，并不存在最先進(jìn)的工藝。設(shè)計(jì)者應(yīng)該根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)、污水廠的規(guī)模、當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)條件、氣候情況、廠址情況、地質(zhì)條件、電價(jià)等情況，因地制宜地選擇污水處理工藝，努力達(dá)到投資少，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，在這些因素難以平衡的條件下，應(yīng)該優(yōu)選運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，運(yùn)行簡(jiǎn)單的工藝，同時(shí)，根據(jù)中小城鎮(zhèn)排水的具體特點(diǎn)，也可以大膽地嘗試一些雖然在國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用較少，但比較適合中小城鎮(zhèn)特點(diǎn)的污水處理工藝，如生物膜法。參考文獻(xiàn)

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［2］尹友庭，關(guān)于當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)水環(huán)境污染治理中幾個(gè)問(wèn)題的思考，《污水除磷脫氮技術(shù)研究與實(shí)踐》

［3］王洪臣等，《城市污水處理廠運(yùn)行控制與維護(hù)管理》，科學(xué)出版社，1997

［4］包建龍，中德兩國(guó)