城市污水處理工藝的對比研究

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?！?李海濤(1. 內蒙古大學(xué)生命科學(xué)院,呼和浩特,010010; 2.包頭市環(huán)境監測站,內蒙古,014000 )摘要:介紹了 包頭市現有五座城市污水處理廠(chǎng)概況,分析了處理工藝低溫的適應性。通過(guò)分析其中三座采用不同工藝相似水質(zhì)污水處理廠(chǎng)的進(jìn)、出水水質(zhì),研究不同處理工藝的處理效果。通過(guò)設定相同處理規模，分析三種不同工藝相同規模污水處理廠(chǎng)的經(jīng)濟性。最終得出目前包頭市處理效果最佳、經(jīng)濟性最優(yōu)的城市污水處理工藝,為包頭市城市污水處理廠(chǎng)提標改造提供參考。關(guān)鍵詞:城市污水;脫氮除磷 ;經(jīng)濟性中國分類(lèi)號: X703.1文獻標識碼: 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引言天的設計缺陷、運行管理不到位等原因,經(jīng)處理的廢水無(wú)隨著(zhù)我國城市化進(jìn)程快速發(fā)展,城市污水排放量逐法穩定達標排放,氮磷超標嚴重。隨著(zhù)《城鎮污水處理廠(chǎng)年增加。1997年,我國城市污水排放量為189億噸,占總污染物排放標準》(GB18918 -2002)的一級A標的提出,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(chǎng)提標改造迫在眉睫。過(guò)了工業(yè)廢水的排放量"。到2008年我國城市污水量2包頭市現有城市污水處理廠(chǎng)概況達到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(chǎng),其概況見(jiàn)表城市污水不論從水量還是從所占比例來(lái)看,都成為水污1,總處理能力27萬(wàn)立方米/日。2010年全市產(chǎn)生污水染控制的重中之重。8425萬(wàn)立方米,其中88 %通過(guò)污水廠(chǎng)處理,約有30 %污作為北方新型工業(yè)城市的包頭市來(lái)說(shuō),2010年全市水再生利用。城市污水處理率達到88 % ,但是由于建設年代久遠、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包頭市現有城市污水處理廠(chǎng)概況處理規模投資名稱(chēng)投運時(shí)間.處理工藝出水標準.萬(wàn)噸/天.萬(wàn)元東河東2004年傳統活性污泥法污水綜合排放標準二級東河西2002年5835北郊.2001年10500新南郊2007年1032600改良A'/0工藝萬(wàn)水泉2009年.510145水解酸化+兩級上流生物濾池工藝城鎮污水處理廠(chǎng)一級A由表1可以看出，目前包頭市五座城市污水處理廠(chǎng)主要采用三種工藝:傳統活性污泥法、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(jiàn)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(diǎn):BOD和懸浮物去除率高,能優(yōu)點(diǎn):具有脫氮除磷功能,污泥較優(yōu)點(diǎn):生物 脫氨效果好, B/C適應范圍穩定;工藝比選缺點(diǎn):對水質(zhì)變化適應力差,易發(fā)達到90-95 %;,缺點(diǎn):池體設置較多,污泥、混合液缺點(diǎn):無(wú)生 物除磷功能，自控要求高，生污泥膨脹,無(wú)脫氮除磷功能回流量大,能耗高,運行控制參數進(jìn)水有機負荷較低,易堵塞,反沖洗能較多耗高自動(dòng)化程度一般差高設備維護容易難出水水質(zhì)氮磷超標達標3包頭市現有城市污水處理廠(chǎng)處理工藝的低冬季包頭市城市污水處理廠(chǎng)來(lái)水溫度在10心以上,同時(shí)曝氣系統的風(fēng)機會(huì )把較高溫度的空氣鼓人污水中從溫適應性分析而提高污水的溫度,所以包頭市城市污水處理廠(chǎng)采用生包頭作為我國北方城市,市區平均氣溫為6.5 C,1化工藝能夠滿(mǎn)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 現有城市污水處理廠(chǎng)工藝比較C。在選擇城市污水處理工藝時(shí),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。選擇東河東、新南郊、萬(wàn)水泉三座城市污水處理廠(chǎng)的由表2可知,包頭市現有城市污水處理廠(chǎng)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。物體內的酶促生化反應來(lái)實(shí)現。好氧微生物的適宜溫度東河東新南郊、萬(wàn)水泉三座城市污水處理廠(chǎng)進(jìn)、出范圍是10~35 C。對于實(shí)現脫氮目的的硝化、反硝化而水主要水質(zhì)參數見(jiàn)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(chǎng) 進(jìn)水主要水質(zhì)參數單位: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(chǎng)進(jìn)水均為城市污水處理廠(chǎng)進(jìn)、出水水質(zhì),對于相應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(wàn)水泉進(jìn)水COD較低外,三座城市東河東、新南郊、萬(wàn)水泉三座城市污水處理廠(chǎng)出水主污水處理廠(chǎng)TN、NH: -N、TP值較為接近。比較這三座要水質(zhì)參數見(jiàn)表4。表4三座城市污水處理廠(chǎng)出水主要水質(zhì)參數表單位:mg/L名稱(chēng)COD。BOD3TNH: -NTP東河東25. 007.9041.0533. 702.67新南郊12.003. 8014. 497. 46萬(wàn)水泉47.00.7.8014. 404.700.472005年年底前標準.1(1:8.5 2006年1月1日起4.1.1碳源去除效果 比較100: 00曲東河東■新南郊0萬(wàn)水泉三座 城市污水處理廠(chǎng)對COD、BOD,的去除率見(jiàn)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(chǎng)為新南郊城市污水處理廠(chǎng),COD。、BOD3的去除率分別達到98.05 %和97.68 %。對碳源去除.040.00率相對較低的是萬(wàn)水泉城市污水處理廠(chǎng), COD。、BOD,30.00的去除率分別達到76.85%和86.73%,但能夠達標。20. 00三種處理工藝對于碳源的去除率均達到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(chǎng)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(chǎng)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(jiàn)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(wàn)水泉城市污水處理廠(chǎng),TN、NH: -N、TP的去除率分別等優(yōu)點(diǎn),但對于COD、ss較高的廢水要謹慎使用,容達到74.65 %、89.91 %和90.89 % ;而脫氮除磷效果最易造成濾池短時(shí)間達到設計的水頭損失,發(fā)生堵塞,差的是東河東城市污水處理廠(chǎng),TN、NH - N、TP的去除導致反沖洗頻繁,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(wàn)水泉城市污水處理廠(chǎng)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(lái)水中工業(yè)廢水含量較高,廢水B/C比較低而設求,但是低負荷進(jìn)水,存在除碳動(dòng)力不足的缺點(diǎn),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(wàn)水泉城市污水處理廠(chǎng)碳源去除率較低?；?對于脫氮有著(zhù)巨大的優(yōu)勢!5.6),而對于除磷此工藝100.00效果有限,數據中除磷率達到90.89%主要由預處理段■COD在■DOD+90.00加藥混凝去除。改良A'/0工藝,通過(guò)在傳統A'/0工藝前設置反硝化段,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到比較好的脫氮除磷效60.0050.00果'”。傳統活性污泥法,在脫氮除磷方面沒(méi)有優(yōu)勢,圖3也能說(shuō)明。單一使用此種處理工藝已經(jīng)完全不能滿(mǎn)足包s0.00頭市城市污水處理廠(chǎng)提標改造的要求,所以采用傳統活20.00性污泥法的城市首當其沖。中國煤化工0.004.2不同工藝東岡東萬(wàn)水果YHCNMH G,通過(guò)包頭市現有城市門(mén)小處理)所術(shù)用的三種不同圖1 三座城市污水廠(chǎng)碳源去除效果對比處理工藝經(jīng)濟性比較,得出經(jīng)濟性最優(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 工藝相同規模投資比較類(lèi)似工程結算資料及近期市場(chǎng)信息價(jià)格比較三種不同處由于包頭市現有城市污水處理廠(chǎng)規模各異,建設年理工藝主體部分的投資費用,得出經(jīng)濟性最優(yōu)工藝。代相差近10年,直接比較各廠(chǎng)建設時(shí)期實(shí)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(huì )受各種費用上漲因素影響,缺乏科學(xué)性。最高達到1183.99萬(wàn)元,而傳統活性污泥法與水解酸化擬設定統一處理規模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)濟評價(jià)手冊》、為 741. 62萬(wàn)元、767.40萬(wàn)元。表5三種不同工 藝相同規模主體部分投資比較投資(萬(wàn))序號名稱(chēng)費率傳統活性水解酸化+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設備投資費用260. 39368. 19332.20安裝費用2x15%39. 0655.2349.83設計費(1 +2) x6%37.1859.8737. 80調試培訓費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 藝相同規模處理成本比較規模，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(chǎng)污水處理成本主要由三部分組成:處理成本最經(jīng)濟的處理工藝。人工費+電費+藥劑費。采用4.2.1中設定的統- - 處理三種不同處理工藝噸水處理成本見(jiàn)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(chēng)人工費電費藥劑費合計傳統活性污泥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,在設定的統- .處理規模下,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,達到1. 28元/噸廢設備數量較少,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4.1.4.2從處理效果及經(jīng)濟性?xún)煞矫娴姆治?，過(guò)投加藥劑進(jìn)行彌補,所以藥劑費最高;改良A/0工藝傳統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(jiàn)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:傳統活性污泥市污水處理廠(chǎng),主要因為其不同功能池體設置較多,基建法無(wú)法滿(mǎn)足城市污水脫氮除磷的要求;當處理規模>投資較高,較大的處理規模能分攤噸廢水投資額,同時(shí)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(shí),改良A?/O工藝較適合;當處理規?！?0000噸/中、小型城市污水處理廠(chǎng)。在B/C值方面，由于水解酸天、B/C≥0.20、COD?！?50mg/L Ss≤200mg/L時(shí),水解化單元的設置,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值適應范圍更廣。對于進(jìn)水水質(zhì)要求,由于生物濾參考文獻池存在堵塞問(wèn)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測及淡論,需結合具體工程實(shí)際綜合考慮。水資源財富GDP指標的建立[J].環(huán)境科學(xué)研究. 2005, 18(5) :88 ~90.5結論[2]賈敏.我國城市污水處理[J].北方環(huán)境. 2011, 121)包頭市現有五座城市污水處理廠(chǎng)主要采用三種生(4):99 ~100.化處理工藝:傳統活性污泥法、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.夠適應包頭市冬季低溫特點(diǎn)。[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)均達標，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)在設定統- -處理規模20000噸/天情況下,傳統活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(cháng)春南部污水廠(chǎng)改良型A’/0工藝研究分投資較低,分別為741. 62萬(wàn)元和767.40萬(wàn)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(jiǎn)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--