摘要：根據(jù)污水水質(zhì)特性，預(yù)選出兩種適宜于該污水處理廠的工藝方案，并從工藝特性、設(shè)備配置、工程投資、技術(shù)經(jīng)濟(jì)和工程現(xiàn)場實(shí)況等方面對兩方案進(jìn)行了比較，確定了最佳工藝方案。

關(guān)鍵詞：污水處理 工藝選擇 投資比較

張家界市污水處理工程包括匯集輸送全市的污水、經(jīng)集中處理后排入澧水城市下游段，即澧水北岸的污水經(jīng)管網(wǎng)收集后，匯入北岸沿河的合流制截污干管；澧水南岸的污水經(jīng)管網(wǎng)收集后匯入南岸沿河分流制截污干管，北岸截污干管在潭頭灣處穿過澧水，接入南岸截污干管，一并匯入澧水下游南岸的楊家溪污水處理廠。

污水處理廠處理規(guī)模：近期(至2005年)為8×104m3/d；遠(yuǎn)期(至2020年)為17×104 m3/d。

污水處理廠設(shè)計(jì)水質(zhì)見表1。

表1楊家溪污水處理廠設(shè)計(jì)水質(zhì) 項(xiàng)目 BOD5(mg/L) CODCr(mg/L) SS(mg/L) TN(mg/L) TP(mg/L) pH 進(jìn)水水質(zhì) ≤140 ≤260 ≤150 ≤35 ≤3 7～8 出水水質(zhì) 20 60 20 15 1～0.5 6～9 去除率(%) 85.7 76.9 86.7

1 工藝方案的選擇

一般而言，在采用活性污泥法的污水處理廠中，不同的污染物是以不同方式去除的。例如，污水中的SS主要靠沉淀去除，可以選用適當(dāng)?shù)奈勰嘭?fù)荷(F/M)值、較小的二次沉淀池的表面負(fù)荷和較低的出水堰負(fù)荷等措施；污水中BOD的去除是靠微生物的吸附和代謝作用、并對污泥與水進(jìn)行分離完成的，根據(jù)污水廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在污泥負(fù)荷≤0.3kg/(kg·d)時(shí)，即可使出水BOD5＜20 mg/L；污水中COD的去除取決于原水的可生化性，它與城市污水的組分有關(guān)，張家界市污水的BOD5/CODCr=0.54，可生化性良好；污水中NH3-N的去除，完成硝化是先決條件，必須使系統(tǒng)維持在較低的污泥負(fù)荷條件下運(yùn)行，使系統(tǒng)的泥齡大于維持硝化所需的最小泥齡；生物除磷工藝的前提條件是聚磷菌必須在厭氧條件下增長，而后進(jìn)入好氧階段才能增大磷的吸收量，因此污水中磷的去除工藝是必須在曝氣池前設(shè)置厭氧段。

所以，要達(dá)到要求的出水指標(biāo)，必須根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)，在滿足生物除磷脫氮的前提下，完成對BOD5、CODCr和SS的去除，故生物脫氮除磷是污水處理工藝的關(guān)鍵。

張家界市老城區(qū)的污水是采用合流制排水體系，而新城區(qū)的分流制排水管網(wǎng)需逐步完善，所以對污水處理廠而言，進(jìn)水水量、水質(zhì)波動較大。氧化溝工藝系列中的奧貝爾氧化溝是專門針對合流制的污水處理廠設(shè)計(jì)的，它可承受較大的水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷，可作為預(yù)選方案之一。SBR工藝系列中的Unitank法因生物除磷效果差，又無污泥回流設(shè)施，使得整體系統(tǒng)的利用效率很低；MSBR法流程繁瑣，對自控及監(jiān)測儀表要求較高，當(dāng)水量變化大時(shí)需通過調(diào)整進(jìn)水和曝氣過程的時(shí)序使系統(tǒng)正常運(yùn)行。因此，考慮將CAST法作為預(yù)選方案之一。

2 預(yù)選方案的比較

在選擇了SBR法的改良工藝——CAST方案和奧貝爾氧化溝方案作為本工程的預(yù)選方案后，以近期污水量為8×104m3/d的楊家溪污水處理廠為例，從以下幾個(gè)方面對兩方案進(jìn)行了詳細(xì)比較。

①工藝方案的技術(shù)特性比較見表2。

反應(yīng)池間歇運(yùn)行，4座反應(yīng)池交替運(yùn)行保持進(jìn)、出水的連續(xù)性。 連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水。 有機(jī)物降解與沉淀在一個(gè)池子完成，無需設(shè)獨(dú)立的沉淀池及其刮泥系統(tǒng)。 在氧化溝中完成有機(jī)物降解，在沉淀池中進(jìn)行泥水分離，需設(shè)獨(dú)立的沉淀池和刮泥系統(tǒng)。 通過每一個(gè)周期的循環(huán)，造成有氧和無氧的環(huán)境，對氮和磷有很好的去除效果。 氧化溝系統(tǒng)三個(gè)溝道內(nèi)的DO值呈0-1-2的梯次變化，脫氮效果好，除磷效果一般。 固體停留時(shí)間較長，可抵抗較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷。 較長的固體停留時(shí)間，可抵抗沖擊負(fù)荷。 污泥有一定的穩(wěn)定性。 污泥有一定的穩(wěn)定性。 采用鼓風(fēng)曝氣，曝氣器均布池底，動力效率高，能耗較低；間歇運(yùn)轉(zhuǎn)須采用高質(zhì)量的膜式曝氣器，設(shè)備的閑置率較高，曝氣器壽命較短，維修及維護(hù)量大。 采用表面曝氣，設(shè)有轉(zhuǎn)碟曝氣設(shè)備，轉(zhuǎn)碟分點(diǎn)布置；設(shè)備少，管理簡單，維護(hù)量小，但能耗較高。 自動化水平高，對電動閥門等設(shè)備的可靠性需求較高，控制管理較復(fù)雜。 設(shè)備少且經(jīng)久耐用，控制管理簡單。 耗電量較小，運(yùn)行費(fèi)用低。 耗電量較大，運(yùn)行費(fèi)用較高。 自控系統(tǒng)編程工作量較大，PLC硬件費(fèi)用高，自動化水平較高，勞動強(qiáng)度較低，對操作人員的素質(zhì)要求較高，總設(shè)備費(fèi)用較高。 自控系統(tǒng)編程工作量較小，PLC硬件費(fèi)用低，自動化水平較低，勞動強(qiáng)度較高，對操作人員的素質(zhì)要求較低，總設(shè)備費(fèi)用較低。

反應(yīng)池間歇運(yùn)行，4座反應(yīng)池交替運(yùn)行保持進(jìn)、出水的連續(xù)性。

連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水。

有機(jī)物降解與沉淀在一個(gè)池子完成，無需設(shè)獨(dú)立的沉淀池及其刮泥系統(tǒng)。

在氧化溝中完成有機(jī)物降解，在沉淀池中進(jìn)行泥水分離，需設(shè)獨(dú)立的沉淀池和刮泥系統(tǒng)。

通過每一個(gè)周期的循環(huán)，造成有氧和無氧的環(huán)境，對氮和磷有很好的去除效果。

氧化溝系統(tǒng)三個(gè)溝道內(nèi)的DO值呈0-1-2的梯次變化，脫氮效果好，除磷效果一般。

固體停留時(shí)間較長，可抵抗較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷。

較長的固體停留時(shí)間，可抵抗沖擊負(fù)荷。

污泥有一定的穩(wěn)定性。

污泥有一定的穩(wěn)定性。

采用鼓風(fēng)曝氣，曝氣器均布池底，動力效率高，能耗較低；間歇運(yùn)轉(zhuǎn)須采用高質(zhì)量的膜式曝氣器，設(shè)備的閑置率較高，曝氣器壽命較短，維修及維護(hù)量大。

采用表面曝氣，設(shè)有轉(zhuǎn)碟曝氣設(shè)備，轉(zhuǎn)碟分點(diǎn)布置；設(shè)備少，管理簡單，維護(hù)量小，但能耗較高。

自動化水平高，對電動閥門等設(shè)備的可靠性需求較高，控制管理較復(fù)雜。

設(shè)備少且經(jīng)久耐用，控制管理簡單。

耗電量較小，運(yùn)行費(fèi)用低。

耗電量較大，運(yùn)行費(fèi)用較高。

自控系統(tǒng)編程工作量較大，PLC硬件費(fèi)用高，自動化水平較高，勞動強(qiáng)度較低，對操作人員的素質(zhì)要求較高，總設(shè)備費(fèi)用較高。

自控系統(tǒng)編程工作量較小，PLC硬件費(fèi)用低，自動化水平較低，勞動強(qiáng)度較高，對操作人員的素質(zhì)要求較低，總設(shè)備費(fèi)用較低。

②工程投資和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分別見表3、4。

表3 兩種方案的工程投資比較 項(xiàng)目 方案一(CAST工藝) 方案二(奧貝爾氧化溝) 土建工程(萬元) 3 853.57 4 490.87 設(shè)備及安裝工程(萬元) 3 880.27 3 376.09 其他費(fèi)用(萬元) 4 663.95 5 115.12 總投資(萬元) 12 397.79 12 982.08 表4 兩種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 項(xiàng)目 方案一(CAST工藝) 方案二(奧貝爾氧化溝) 總投資(萬元) 12397.79 12982.08 污水處理廠占地(hm2) 6.8 8.0 總裝機(jī)容量(kW) 1600 1840 用電量(kW·h/m3) 0.27 0.31 年藥劑費(fèi)(萬元) 49.05 49.05 人員編制(人) 50 60 單位運(yùn)行成本(元/m3) 0.60 0.64 單位經(jīng)營成本(元/m3) 0.32 0.36

③污水處理工藝流程一般包括機(jī)械處理系統(tǒng)、生化處理系統(tǒng)、消毒系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)4部分，CAST方案與奧貝爾方案在機(jī)械處理和消毒系統(tǒng)上構(gòu)筑物及其設(shè)備配套相同，主要差別在于生化系統(tǒng)上，污泥處理系統(tǒng)也略有不同。

3 工藝方案的確定

綜合上述方案的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)比較情況，可以看出方案一和方案二各有自己不同的優(yōu)勢與不足，均能達(dá)到處理要求。從表2得知，方案一在污泥沉降性能和對磷的去除效率以及管理靈活性等方面的工藝特性優(yōu)于方案二，但也存在設(shè)備復(fù)雜、維修量大、管理運(yùn)行水平要求高等缺點(diǎn)。從表3可以看出，方案一的總投資比方案二少584.29萬元，土建投資比方案二少637.3萬元，但機(jī)械、自控電器設(shè)備投資比方案二高504.18萬元。從表4可以看出，方案一的能耗、總成本費(fèi)用低于方案二，年運(yùn)行成本相差約131.37萬元。從流程簡潔、占地面積小、易于實(shí)現(xiàn)自動化控制等方面來考慮，CAST工藝均優(yōu)于奧貝爾氧化溝工藝，因此推薦CAST方案作為污水處理廠的工藝方案。

4 結(jié)論和建議

①必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際，并經(jīng)過全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能優(yōu)選出最佳的工藝方案。

②為了保證污水系統(tǒng)和污水處理廠運(yùn)行的良性循環(huán)，必須制訂完善的污水排放收費(fèi)制度，確定合理的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

③污水處理廠建成后應(yīng)制定嚴(yán)格的操作和維修管理措施，并完善各種規(guī)章制度。