中小城镇污水处理厂生物除磷脱氮工艺的选择.doc

中小城镇污水处理厂生物除磷脱氮工艺的选择一概述改革开放以来在我国的大中型城市中建设了一批污水处理设施对于保护大中型城市的环境治理水污染起到了很大作用随着我国城乡经济的发展人民生活水平的显著提高我国农村城市化的速度将大大加快大量的小城镇将迅速兴起预计到本世纪末全国设市城市将达个左右建制镇个左右全国城镇人口达亿左右城市化水平约为其中小城镇人口所占比例达左右从发展眼光看今后我国的大部分人口将生活在中小城镇目前全国共有个建制镇绝大多数没有排水和污水处理设施而且由于二十几年来乡镇企业的蓬勃发展造成一些中小城镇尤其是经济比较发达的中小城镇污染严重已经影响到人民的生活和健康从另一方面讲中小城镇和大中城市在水系上是相通的而且往往处于大中城市的上游中小城镇的污水治理工作做不好大中城市水环境的质量也不会有明显改善因此中小城市的环境保护问题越来越引起人们的重视针对目前的情况国家提出至年我国污水处理率要达到因此未来一段时间内我国将会集中在中小城镇建设一大批污水处理厂这些污水处理厂的规模小的只有每日几十吨大的每日几万吨因此在规模上和大型污水处理厂相差较大而且由于这些中小城镇和大中城市经济发展水平排水体制基础资料融资渠道有很大不同因此以往建设大型污水处理厂的经验只有借鉴的意义不可能也不应该把大中城市的污水治理工艺技术装备等搬用到城镇级的污水处理厂中去否则目前在大中城市中出现的建的起用不起的局面将会在中小城镇更加强烈的表现出来甚至会演变成既建不起更用不起的局面因此探索适合中小城镇的经济实用的污水处理工艺以较少的投资建成污水处理厂以较低的运行费用运转污水处理厂达到消除污染保护环境的目的是摆在给排水工作者面前的一个挑战考虑到年月日之后已经开始实行污水排放综合标准因此中小城镇的污水处理厂在选择处理工艺时都要考虑除磷脱氮本文谨就适合于中小城镇城市污水处理厂的生物除磷脱氮工艺谈一些粗浅的看法供大家参考不妥之处请指正二可供选择的工艺各种除磷脱氮工艺一般都是除碳除氮除磷三种流程的有机组合得利满公司提出了概念来描述用于除磷脱氮的不同区域选择区设置选择区的目的主要是为了避免污泥膨胀厌氧区设置厌氧区是为了提供一个使聚磷菌释放磷的环境为后续的好氧吸磷创造条件再活化区设置再活化区用于再活化回流污泥缺氧区设置缺氧区提供一个缺氧环境使硝酸盐氮被还原为氮气好氧区该区为主反应区在该反应区内完成碳的氧化和氨氮的硝化内源呼吸区在该区内进一步完成硝酸盐氮的反硝化在实际的工程设计中根据受纳水体的要求和其它一些实际情况生物除磷脱氮工艺可以分成以下几个层次去除有机物氨氮和硝酸盐氮因对总氮无要求可以采用生物硝化工艺生物硝化工艺与传统活性污泥法工艺流程完全相同不过采用延时曝气去除有机物和总氮包括有机氮氨氮及硝酸盐氮因要去除总氮因此应该采用生物反硝化工艺需要在反应池前增设一个缺氧段将好氧段中含有硝酸盐的混合夜回流到缺氧段在缺氧的条件下将硝酸盐反硝化成氮气去除有机物氨氮和有机氮磷这时应该采用除磷的硝化工艺在反应地前增设一个厌氧段在厌氧段内完成磷的释放在好氧段内实现磷的超量吸收有机物的氧化有机氮及氨氮的硝化去除有机物总氮和磷对于这种情况应该采用完全的生物除磷脱氮工艺在反应池前既要增设一个厌氧段又要增设一个缺氧段以同时实现生物除磷脱氮三适合于中小型污水处理厂的除磷脱氧工艺工艺工艺各种氧化沟工艺工艺这些从活性污泥法派生出来的工艺都可以实现除碳除氮除磷三种流程的组合都是比较实用的除磷脱氮工艺由于磷的去除是通过排放剩余污泥实现的小剩余污泥排放量也就多在污泥含磷量一定的情况下除磷量也就越多生物硝化工艺需要较低的负荷较长的泥龄因此除磷脱氮对某些工艺参数的要求是互相矛盾的为实现同时除磷脱氮研究者开发了不少新工艺如工艺四区工艺工艺改良工艺工艺工艺等这些工艺克服了除磷脱氮的一些冲突可以同时取得较好的除磷脱氮效果但这些工艺的缺点也是显而易见的处理单元多流程长操作管理复杂运转费用高在应用于中小规模污水处理厂时应该慎重进水水质浓度和对出水水质的要求是选择除磷脱氮工艺的一个重要因素对于大部分城市污水为了达到排放标准应该选用具有除磷和硝化功能的二级处理对于二级排放标准可以采用生物除磷方式对于一级排放标准可以采用生物除磷与化学除磷相结合的方式对于某些低浓度或超低浓度污水单独生物除磷效果不好须采用生物除磷和化学除磷相结合的方式在上述各种除磷脱氮工艺中对中小污水厂来讲比较有发展前途的工艺是工艺氧化沟工艺因为这两种工艺一般都不设初沉地工艺和合建式氧化沟工艺也不需要二沉地污泥回流设施因此水泥处理流程大为简化可以达到占地少能耗低投资省运行管理方便的目的符合当前污水处理工艺合建简化发展的总趋势采用延时曝气的工艺和氧化沟工艺产生的剩余污泥已经基本达到好氧稳定剩余污泥经过浓缩脱水后就可以直接应用于农田填埋或者焚烧不需要搞污泥消化因此建设运转的费用大为减少这一点对中小城镇污水厂来说是非常有吸引力的四氧化沟工艺的特点各种形式和适用情况氧化沟实际上是活性污泥法的一种变形它的水力流态和普通活性污泥法相差较大是一种首尾相接的循环流通常采用延时曝气氧化沟是荷兰人二战后为处理小城镇污水而开发的由于氧化沟处理污水经济简单和管理方便所以它问世以来发展很快严格地说氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺但是随着氧化沟技术的发展它早已超出原先的实践范围出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程按照运行方式氧化沟可以分为连续工作式交替工作式和半交替工作式连续工作式氧化沟如帕斯韦尔氧化沟卡鲁塞尔氧化沟奥贝尔氧化沟在我国应用比较多这些氧化沟通过设置适当的缺氧段厌氧段好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式交替工作式氧化沟一般采用合建式多采用转刷曝气不设二沉池和污泥回流设施交替工作式氧化沟又可分为单沟式双沟式和三沟式交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和工艺的一些特点可以根据水量水质的变化调节转刷的开停既可以节约能源又可以实现最佳的除磷脱氮效果广东雁田污水厂近期规模万吨采用的是双沟式氧化沟工艺邯郸东污水厂一期工程规模万吨采用的是三沟式氧化沟工艺一般交替式氧化沟工艺的设备闲置率比较高容积利用率比较低如邯郸东污水厂的设计污泥星系数为实际为型氧化沟曝气转刷的实际利用率只有五工艺的特点各种形式和适用情况工艺的基本特征是在一个反应池中完成污水的生化反应沉淀排水排泥处理设施比一般氧化沟还要简单工艺的概念和操作灵活性使其易于引入厌氧好氧除磷过程或缺氧好氧除氮过程通过调整运行周期以及控制各工序时间的长短可实现对氮磷的高效去除工艺有很多种类型除了常规工艺之外还有工艺工艺及工艺工艺等工艺和工艺均采用连续进水方式使进水的控制系统变得简单但是因为主反应区前面缺乏一个厌氧段因此除磷的效果不够理想工艺的回流比比较大运行费用偏高上海石洞口污水处理厂采用的是工艺昆明第三污水处理厂采用的是工艺天津经济技术开发区污水处理厂设计规模万吨日采用的是工艺和合建式氧化沟一样因为在一个较长停留时间的曝气系统内只有左右的池容用于曝气工艺的容积利用率也不高六工艺和氧化沟工艺的比较如前所述工艺和氧化沟工艺都比较适合于中小型污水厂如果设计管理的好都可以取得比较好的除磷脱氮效果但是这两种工艺又各有优缺点分别适用于不同的情况工艺由于采用合建式不需要设置二沉地同时由于采用微孔曝气可以采用的水深一般为比一般氧化沟的水深要深因此在同样的负荷条件下工艺的占地面积小如果污水处理厂所在地的征地费用比较高对工艺有利工艺中一个周期的沉淀时间是由活性污泥界面的沉速浓度水温等因素确定的浑水时间是由滗水器的长度上清液的滗除速率等因素决定的对于一个固定的反应系统沉淀时间和滗水时间的和基本上是固定的一般都不应小于小时因此每个周期的时间短反应时间所占的比例就低反应池的容积利用系数降低对于对污泥稳定要求不高的污水厂选择工艺不利合建式氧化沟工艺也有这个缺点工艺和交替式氧化沟需要频繁地开停进水阀门曝气设备滗水器等因此对自控设备的要求比较高目前某些国产设备的质量尚不过关如果考虑进口自控系统所占的投资比例将增加而且将增大维修费用在寒冷的气候条件下因为表面爆气器会造成表面冷却或者结冰降低污水的温度而污水的温度降低对生化反应尤其是硝化反应的影响较大所以在寒冷地区采用氧化沟工艺需要采取一些特殊措施如将氧化沟加盖而这些措施都使氧化沟工艺在和其它工艺竞争中处于不利的地位在一些水量非常小的小城镇夜间几乎没有污水产生这时候工艺和交替式氧化沟工艺有优越性曝气设备可以白天运转夜间停止运行七工艺和氧化沟工艺比较的一个实例某开发区污水处理厂工程设计规模万吨日变化系数设计进出水水质如下进水出水采用氧化沟工艺工艺和三沟式氧化沟工艺进行工艺比较结果如下表项目工艺氧化沟工艺备注总泥龄设备总功率实际使用功率设备利用系数日电耗度日单位电耗处理厂占地二级处理工程总投资万元厂内工程单位成本元单位运行成本元对于上例的具体情况经过投资估算比较和经济评价采用工艺优于三沟式氧化沟工艺应该提出的是选择污水厂的处理工艺是一件复杂的事情目前的各种处理工艺都各有优缺点只有最适合某个工程的工艺并不存在最先进的工艺设计者应该根据进出水水质污水厂的规模当地的经济条件气候情况厂址情况地质条件电价等情况因地制宜地选择污水处理工艺努力达到投资少运转费用低运行管理简单在这些因素难以平衡的条件下应该优选运转费用低运行简单的工艺同时根据中小城镇排水的具体特点也可以大胆地尝试一些虽然在国内目前应用较少但比较适合中小城镇特点的污水处理工艺如生物膜法