淺談污水處理提標(biāo)至類(lèi)地表水IV類(lèi)水處理工藝的比較

譚 晶

（中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司湖南分院，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

針對(duì)污水處理廠(chǎng)出水水質(zhì)的提高，若要達(dá)到類(lèi)地表水IV類(lèi)水的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)國(guó)內(nèi)已經(jīng)或在建污水處理廠(chǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，提供兩種水處理工藝方案，即強(qiáng)化二級(jí)處理+深度處理工藝和MBR膜工藝。下面對(duì)這兩種工藝進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的比較。

1 強(qiáng)化二級(jí)處理+深度處理工藝

該工藝整個(gè)流程分為二個(gè)階段：

二級(jí)處理階段：根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)要求，應(yīng)采用生物脫氮除磷的處理工藝。目前，常規(guī)性的生物處理工藝主要包括有活性污泥法與生物膜法兩種工藝?；钚晕勰喾ㄖ饕ˋ-A-O工藝、AB法、氧化溝工藝以及SBR工藝。較典型的脫氮除磷生物膜法為曝氣生物濾池（即BAF）。BAF工藝的優(yōu)點(diǎn)是其容積負(fù)荷率較高，且采用模塊化設(shè)計(jì)，占地面積小，但其缺點(diǎn)有：（1）投資較高；（2）控制、運(yùn)行過(guò)程較復(fù)雜；（3）自動(dòng)化程度高；（4）耗藥量大；（5）產(chǎn)泥量高；（6）運(yùn)行費(fèi)用高。因此，不推薦采用BAF工藝。

通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，二級(jí)生物處理A-A-O工藝有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）工程費(fèi)用較低。（2）運(yùn)行費(fèi)用低。（3）污泥的沉降性能好，無(wú)污泥膨脹等問(wèn)題，出水水質(zhì)較好，并具有一定的耐沖擊負(fù)荷的能力。（4）采用鼓風(fēng)曝氣，氧利用率高，耗電量少。（5）占地少。（6）可根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)靈活調(diào)節(jié)運(yùn)行模式，操作靈活，可控性強(qiáng)。綜合考慮，A-A-O工藝具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)，因此，推薦其作為二級(jí)生物處理工藝。

深度處理階段：為進(jìn)一步去除污水中剩余的污染物，深度處理工藝的選擇主要取決于二級(jí)生物處理的出水水質(zhì)和需達(dá)到的排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。二級(jí)生物處理出水中的污染物質(zhì)多為有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的混合體，有機(jī)物主要包括細(xì)菌、藻類(lèi)、病菌及原始生物等。不論是有機(jī)物或無(wú)機(jī)物，根據(jù)它們的顆粒大小又分為懸浮物（＞1 μm）、膠體（1 μm～1 nm）和溶解物（＜1 nm）。一般通過(guò)混凝沉淀等常規(guī)處理工藝可以去除懸浮物和膠體粒子，但溶解性的雜質(zhì)必須通過(guò)特殊手段才能去除。從深度處理單元的進(jìn)出水水質(zhì)來(lái)看，在二級(jí)生物處理的階段中，氨氮、總氮的去除已經(jīng)基本達(dá)到要求，在深度處理階段的工藝選擇中無(wú)須考慮，重點(diǎn)考慮去除形成BOD5、CODCr、SS以及TP的雜質(zhì)。因此，選擇的工藝應(yīng)確保出水水質(zhì)好、管理簡(jiǎn)便、運(yùn)行穩(wěn)定、低耗節(jié)能。

深床濾池為降流式的重力濾池，采用一定規(guī)格及形狀的石英砂作為反硝化生物的掛膜介質(zhì)。同時(shí)，深床也是保障硝酸氮以及懸浮物去除的構(gòu)筑物。直徑2～3 mm粒徑的石英砂的比表面積較大，一般2 m深左右的介質(zhì)濾床就可避免穿透和竄流現(xiàn)象。懸浮物不斷地被截留會(huì)增加過(guò)濾水頭損失，因此，需要對(duì)介質(zhì)進(jìn)行反沖洗去除截留的污染物，一般采用氣、水聯(lián)合反沖洗。

深床濾池的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，集去除多種污染物的功能于一體，包括對(duì)懸浮物、總氮和總磷等均有相當(dāng)好的去除效果。

深床濾池有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）處理效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定；（2）碳源投加量最少，節(jié)約運(yùn)行成本；（3）出水濁度低，對(duì)SS有極好的去除效果；（4）過(guò)濾為下向流，沖洗為上向流，與砂濾類(lèi)似，沖洗效果好；（5）濾池壽命長(zhǎng)，終身免維護(hù)，運(yùn)行自控化程度高；（6）有一定耐沖擊能力，特別是對(duì)SS有很好的適應(yīng)性。

2 MBR膜工藝

MBR膜是將膜分離技術(shù)和污水處理中的生物處理相結(jié)合的產(chǎn)物，是性能穩(wěn)定、效果良好的污水處理技術(shù)，其綜合了膜處理和生物處理兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，以超、微濾膜分離過(guò)程取代傳統(tǒng)活性污泥法處理過(guò)程中的泥水重力分離過(guò)程。膜分離既可以保持較高的生物相濃度以及較優(yōu)的出水效果，也可以有效地去除污水中含有的有機(jī)物、氨氮等污染物質(zhì)，提高出水質(zhì)量，其出水可直接再利用。

MBR工藝主要具有以下特點(diǎn)：

（1）出水水質(zhì)好。其高效的固液分離可把污水中的膠體物質(zhì)、懸浮物質(zhì)、生物單元流失的微生物菌群與凈化的水分開(kāi)，不需要再經(jīng)過(guò)三級(jí)處理措施即可直接回用。

（2）占地面積小。反應(yīng)器內(nèi)的微生物濃度高，可達(dá)10 000 mg/L以上，大大提高了容積負(fù)荷，減小了生化池容。同時(shí)也省去了二沉、混凝、過(guò)濾等多個(gè)處理構(gòu)筑物，大大減少了對(duì)土地的占用。

（3）抗沖擊能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。由于污泥濃度高、生物相豐富，而且不存在污泥流失的問(wèn)題，不受污泥膨脹等因素影響，因此具有較強(qiáng)的抗沖擊能力，運(yùn)行穩(wěn)定。

（4）剩余污泥排放少。有機(jī)負(fù)荷低，泥齡長(zhǎng)，污泥產(chǎn)率低，比常規(guī)工藝減量30%～50%。

（5）除磷效果好?？芍苯訉X鹽投入生化池中，形成的磷酸鹽沉淀物可被膜全部截留，隨剩余污泥排放。

（6）模塊化設(shè)計(jì)，自動(dòng)化控制。由于膜生物反應(yīng)器技術(shù)的模塊化特征，易于擴(kuò)建，它可以通過(guò)增加必要的模塊，來(lái)應(yīng)對(duì)水處理量的增長(zhǎng)。工藝設(shè)備集中，全部采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制。

3 兩種工藝的經(jīng)濟(jì)技術(shù)的比較

工藝方案綜合比較如表1所示。

表1 工藝方案綜合比較

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)城區(qū)污水處理廠(chǎng)納污范圍內(nèi)的實(shí)際情況，對(duì)污水處理工藝的影響如下：

（1）排水管網(wǎng)是否實(shí)現(xiàn)雨污分流。

（2）廠(chǎng)區(qū)占地情況是否充足。深床濾池工藝占地面積較大。MBR的池體占地較深床濾池可節(jié)省30%的用地，且采用MBR工藝，可取消二級(jí)處理中二沉池及高效沉淀池，提高土地利用率。

（3）出水穩(wěn)定性。強(qiáng)化二級(jí)處理+高效沉淀池+深床濾池處理工藝在一級(jí)A標(biāo)的出水標(biāo)準(zhǔn)下，出水穩(wěn)定可靠，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)COD濃度偏低時(shí)，仍可達(dá)到類(lèi)IV類(lèi)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)各指標(biāo)較高時(shí)，難降解COD含量加大，增大污水處理負(fù)荷時(shí)，會(huì)導(dǎo)致部分指標(biāo)無(wú)法達(dá)到IV類(lèi)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，作為IV類(lèi)水出水標(biāo)準(zhǔn)的處理工藝，運(yùn)行不夠穩(wěn)定。而MBR膜特殊的膜過(guò)濾工藝可適應(yīng)各種水質(zhì)，確保出水達(dá)到類(lèi)IV類(lèi)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）工程投資。深床濾池工藝采用傳統(tǒng)的石英砂濾料，有較好的懸浮物截留功效，隨著截留物的增加，需進(jìn)行反沖洗去除截固體物，因此，工程投資主體為土建工程。

MBR膜工藝是通過(guò)膜分離，以膜兩側(cè)壓力差截留水中的各類(lèi)雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)泥水分離，因此，設(shè)備材料是該工藝投資主體，較深床濾池略高。

（5）運(yùn)營(yíng)成本。深床濾池工藝應(yīng)在前端投加絮凝劑，MBR膜池?zé)o需投加藥劑，但因其對(duì)自動(dòng)化程度依賴(lài)程度高，電耗量較深床濾池工藝高。經(jīng)計(jì)算，強(qiáng)化二級(jí)處理+深床濾池工藝運(yùn)營(yíng)成本約0.78 元/m3，單位經(jīng)營(yíng)總成本1.39 元/m3，MBR膜池工藝運(yùn)營(yíng)成本約0.90 元/m3，單位經(jīng)營(yíng)總成本1.59 元/m3。

根據(jù)上述對(duì)兩個(gè)工藝方案在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及安全生產(chǎn)的比較，深床濾池工藝的前期建設(shè)投資及運(yùn)營(yíng)成本低于MBR膜工藝。但根據(jù)類(lèi)四類(lèi)水的出水標(biāo)準(zhǔn)要求，隨著污水管網(wǎng)的完善，雨污分流完成，能夠滿(mǎn)足污水入廠(chǎng)，雨水入河的來(lái)水要求后，進(jìn)水濃度逐步提高后，強(qiáng)化二級(jí)處理+深床濾池工藝出水穩(wěn)定性較MBR膜工藝仍有不足。

綜上所述，兩種工藝均滿(mǎn)足出水要求，應(yīng)根據(jù)城區(qū)納污管網(wǎng)實(shí)際情況以及受污水處理廠(chǎng)用地條件來(lái)選擇水處理深度工藝。