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城市污水處理廠的處理工藝選擇

文檔作者：蔣瑋文檔來源：博天環(huán)境工程（北京）有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年04月29日
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·558· 研究與探討
城市污水處理廠的處理工藝選擇
蔣瑋
（博天環(huán)境工程（北京）有限公司，北京100082）
摘要：城市污水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、水質(zhì)特性、受納水體的環(huán)境功能及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和要求，經(jīng)全面技術(shù)
經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)選確定。本文就是針對(duì)城市污水處理廠的處理工藝選擇進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：城市污水處理廠；處理工藝；選擇；原則；方法；比較
中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2012）12-0558-02
前言
水是人類賴以生存的必需品，同時(shí)也是有限的資
源。在一個(gè)完整的大自然水循環(huán)體系中，大氣中的水分
變成雨雪降到地表，小部分蒸發(fā)或滲入地下，而大部分流
入江河湖泊，而后再慢慢返回大氣中。由于人類的生產(chǎn)、
生活活動(dòng)，水資源被污染，污水只有經(jīng)過處理凈化才能重
新回到大自然水循環(huán)中，得以重新利用。因此，建設(shè)城市
污水處理廠是水污染控制和水資源回收利用的必然趨勢(shì)，
是可持續(xù)發(fā)展要求的必然結(jié)果。而城市污水處理廠工藝的
選擇，直接關(guān)系到建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用的多少、處理效果的好
壞、占地面積的大小、管理上的方便與否等關(guān)鍵問題。因
此，在進(jìn)行污水處理廠設(shè)計(jì)時(shí)，必須做好工藝方案的比
較，以確定最佳方案。
1 常用污水處理工藝
城市污水的處理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物
法，而城市污水的主要污染物為有機(jī)物，因此國內(nèi)的城市
污水處理工藝大多采用生物處理法。由于物理法和化學(xué)法
的去除率不高，出水很難達(dá)到國家的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，因此
僅用于局部的污水處理或?qū)Τ鏊|(zhì)要求不高的地方，也
常作為生物處理法的預(yù)處理。各個(gè)地區(qū)、各個(gè)城市的具體
情況不同、需求不同，選擇的工藝也有所不同。
我國常用的城市污水處理工藝主要有傳統(tǒng)活性污
泥法及其改進(jìn)型的A/O法和A2/O法、序批式活性污泥法
（SBR法）、循環(huán)式活性污泥法（CASS工藝）、AB法、
氧化溝法、生物膜法、生物接觸氧化法等，每種處理工藝
方法均有其各自的特點(diǎn)及適應(yīng)范圍。大規(guī)模污水處理廠宜
選用傳統(tǒng)活性污泥法及其改進(jìn)型，原因如下：①去除有機(jī)
物或N、P效率高；②工藝流程中設(shè)有初沉池；③厭氧、
缺氧、好氧功能分區(qū)明確；④污泥采用中溫厭氧消化；⑤
處理規(guī)模超過一定量后，基建費(fèi)可降低。中、小規(guī)模污水
處理廠，特別是當(dāng)規(guī)?！?0萬m3/d時(shí)，宜選用氧化溝法及
其改進(jìn)型和SBR法及其改進(jìn)型，原因如下：①去除有機(jī)物
及N、P效率高；②抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；③不設(shè)初沉池或
不設(shè)初沉池及二沉池，設(shè)施簡(jiǎn)單，省基建費(fèi)，方便管理；
④基建費(fèi)低，且規(guī)模越小，優(yōu)勢(shì)越明顯；⑤處理設(shè)備基本
可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，設(shè)備費(fèi)大幅降低。常用污水處理工藝比較
見表1。
表1常用污水處理工藝比較
序號(hào)處理方法BOD5 除去率N、P 去除率占地投資能耗
1 常規(guī)活性污泥法90% ～ 95% 低大大高
2 A/O、A2/O 法90% ～ 95% 高大一般一般
3 SBR 法85% ～ 95% 一般較小小降低
4 CASS 法90% ～ 95% 較高較小一般一般
5 AB 法90% ～ 96% 較高一般一般一般
6 氧化溝92% ～ 98% 較高較大較小低
7 生物濾池75% ～ 85% 降低較小大一般
8 生物接觸氧化90% ～ 95% 一般較小一般較高
2 污水處理工藝的選擇原則
城市污水處理廠工藝選擇的主要原則是滿足要求、因
地制宜、技術(shù)先進(jìn)合理、穩(wěn)定性高、經(jīng)濟(jì)節(jié)能、易于管理。
2.1 滿足處理效果要求
城市污水處理廠的工藝方案應(yīng)確保高效穩(wěn)定的處理
效果，出水應(yīng)達(dá)到國家或地方規(guī)定的水污染物排放控制或
再生利用的指標(biāo)要求。這一指標(biāo)要綜合考慮我國的實(shí)際國
情和當(dāng)前工藝的發(fā)展水平，同時(shí)應(yīng)該充分考慮脫氮除磷效
果，這對(duì)保護(hù)水環(huán)境有重要作用。對(duì)城市污水處理設(shè)施出
水水質(zhì)有特殊要求的，需進(jìn)行深度處理。這是污水處理最
重要的目標(biāo)，也是污水處理廠產(chǎn)品的基本質(zhì)量要求。而排
放標(biāo)準(zhǔn)的確定主要取決于處理出水的最終處置或利用方
式，如果排入水體，則取決于接納水體的功能質(zhì)量要求和
水體的環(huán)境容量；如果回收再用，則取決于再生水用戶對(duì)
水質(zhì)的基本要求。
2.2 處理規(guī)模與工藝標(biāo)準(zhǔn)要因地制宜
城市污水處理廠工藝方案的確定必須充分考慮當(dāng)?shù)?
的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和資源環(huán)境條件，結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件和特點(diǎn)有所側(cè)
重，尤其是排放與利用的相結(jié)合、不同處理工藝的組合。
要根據(jù)當(dāng)?shù)刎?cái)力情況，充分考慮處理工藝的分期、分級(jí)實(shí)
施，確定污水處理廠的實(shí)際設(shè)計(jì)規(guī)模。應(yīng)按照遠(yuǎn)期規(guī)劃確
定最終規(guī)模，以現(xiàn)狀水量為主要依據(jù)確定近期規(guī)模。
2.3 技術(shù)先進(jìn)合理，穩(wěn)定性要高
應(yīng)正確對(duì)待污水處理技術(shù)先進(jìn)性和合理性的相互關(guān)
系。一方面，應(yīng)當(dāng)重視污水處理工藝所具備的技術(shù)指標(biāo)的
先進(jìn)性，同時(shí)又必須適合中國的國情和工程要求。城市污
水處理工程是一個(gè)區(qū)域性的工程，是城市基礎(chǔ)設(shè)施工程，
具有規(guī)模大、投資高、影響大等特點(diǎn)，且是百年大計(jì)，必
須保證百分之百的成功。城市污水處理工藝的選擇更注重
技術(shù)的成熟性和可靠性，穩(wěn)定性要高，《城市污水處理及
污染防治技術(shù)政策》中規(guī)定“對(duì)在國內(nèi)首次應(yīng)用的新工
藝，必須經(jīng)過中試和生產(chǎn)性試驗(yàn)，提供可靠設(shè)計(jì)參數(shù)后再
進(jìn)行應(yīng)用”。因此，必須強(qiáng)調(diào)技術(shù)的合理，而不是簡(jiǎn)單要
求技術(shù)先進(jìn)，必須把技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)降到最小程度。
2.4 經(jīng)濟(jì)節(jié)能，效益顯著
節(jié)省工程投資與運(yùn)行費(fèi)用是城市污水處理廠建設(shè)與
運(yùn)行的重要前提。要合理確定處理標(biāo)準(zhǔn)，選擇簡(jiǎn)捷緊湊的
處理工藝，盡可能地減少占地，力求降低地基處理和土建
造價(jià)。同時(shí)，必須充分考慮節(jié)省電耗和藥耗，把運(yùn)行費(fèi)用
減至最低。較高的性價(jià)比同樣是先進(jìn)性的重要體現(xiàn)，把費(fèi)
（下轉(zhuǎn)第557 頁）
研究與探討 ·557·
（上接第558 頁）
用減到最低，這對(duì)我國現(xiàn)有社會(huì)發(fā)展水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平
的要求顯得更加重要。
2.5 易于管理
城市污水處理是我國的新興行業(yè)，專業(yè)人才相對(duì)缺
乏。在工藝選擇過程中，必須充分考慮到我國現(xiàn)有的運(yùn)行
管理水平，盡可能做到設(shè)備簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，適當(dāng)采用可
靠實(shí)用的自動(dòng)化技術(shù)。
3 污水處理工藝的選擇方法
3.1 技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較
城市污水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、水質(zhì)特性、排
放方式、水質(zhì)要求、受納水體的環(huán)境功能以及當(dāng)?shù)氐挠?
地、氣候、經(jīng)濟(jì)等實(shí)際情況和要求，經(jīng)全面技術(shù)比較和初
步經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)選確定。方案選擇比較時(shí)需要考慮的主要
技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括處理單位水量投資、削減單位污染物投
資、處理單位水量成本、占地面積、運(yùn)行可靠性、管理維
護(hù)難易程度、總體環(huán)境效益等。定性比較時(shí)可以采用有定
論的結(jié)論和經(jīng)驗(yàn)值等，而不必進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。
3.2 進(jìn)水有機(jī)物負(fù)荷比較
進(jìn)水BOD5負(fù)荷較高（如>250mg/L）或生化性能較差
時(shí)，可以采用AB法或水解—生物接觸氧化法、水解—SBR
法等，進(jìn)水BOD5負(fù)荷較低時(shí)可以采用SBR法或常規(guī)活性污
泥法等。
3.3 處理級(jí)別比較
二級(jí)處理工藝可選用氧化溝法、SBR法、水解好氧
法、AB法和生物濾池法等成熟工藝技術(shù)，也可選用常規(guī)
活性污泥法；二級(jí)強(qiáng)化處理要求除磷脫氮，工藝流程除可
以選用A/O法、A2/O法外，也可選用具有除磷脫氮效果的
氧化溝法、CASS法和水解—接觸氧化法等。
3.4 氣候條件比較
冰凍期長(zhǎng)的西部寒冷地區(qū)應(yīng)選用水下曝氣裝置，而
不宜采用表面曝氣。生物處理設(shè)施需建在室內(nèi)時(shí)，應(yīng)采用
占地面積小的工藝，如UNITANK等。水解池對(duì)水溫變化
有較好的適應(yīng)性，在低水溫條件下運(yùn)行穩(wěn)定，北方寒冷地
區(qū)可選擇水解池作為預(yù)處理，較溫暖的地區(qū)可選擇各種氧
化溝和SBR法。
3.5 占地面積比較
地價(jià)貴、用地緊張的地區(qū)可采用SBR工藝（尤其是
UNITANK）。在有條件的地區(qū)可利用荒地、閑地等可利用
的條件，采用各種類型的土地處理和穩(wěn)定塘等自然凈化技
術(shù)，但在北方寒冷地區(qū)不宜采用。用水解池作為穩(wěn)定塘的
預(yù)處理，可以改善污水的生化性能，減小穩(wěn)定塘的面積。
3.6 運(yùn)行費(fèi)用比較
節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的途徑有降低電耗、減少污泥量、減
少操作管理人員等。運(yùn)行費(fèi)用較低的處理工藝有氧化溝、
SBR法、水解好氧法等。
4 結(jié)語
我國目前所采用的污水處理工藝投資和運(yùn)行費(fèi)用昂
貴，對(duì)我國這樣一個(gè)發(fā)展中國家來說是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。
為此，必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，并經(jīng)過全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)
比較后，才能選出最佳的處理工藝。
參考文獻(xiàn)：
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由①得 12 2
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代入已知條件，就可以求出插值結(jié)點(diǎn)值。
5 微分求積法的工程應(yīng)用
微分求積法主要是用于第一類邊界條件的初值邊值
或初邊值問題的求解，適用于結(jié)構(gòu)力學(xué)問題的求解，也適
用于結(jié)構(gòu)元件的靜力分析，包括桿和梁的平面振動(dòng)、撓度
問題、屈曲荷載和波動(dòng)問題。DQ 法的精度和穩(wěn)定性決定
于網(wǎng)點(diǎn)的選擇。一般情況下，能通過較少的計(jì)算量給出滿
足工程要求的解，并且使不少問題能通過編程完成。另外，
由于DQ 法運(yùn)用了多項(xiàng)式插值，在逼近精確解上屬于最佳
一致逼近，適用于線性非線性問題分析。
但是，DQ 法目前尚不成熟，當(dāng)研究所涉及的區(qū)域是非
正規(guī)的（圓形、環(huán)形、矩形、平行四邊形和扇形）、邊界不
規(guī)則或奇異的情況下，求解問題就遇到了很大的困難[12]。
6 結(jié)語
（1）對(duì)于一個(gè)一維的結(jié)構(gòu)問題，求解過程大致按以下
步驟進(jìn)行：我們可以首先通過其模型確定一些插值點(diǎn)，最
好選取不等距插值點(diǎn)Chebyshev-Gauss-Lobatto 結(jié)點(diǎn)，這
樣可以提高插值的精度（選點(diǎn)），然后通過模型的特性和
約束條件來配取插值點(diǎn)值（配值），最后再代入公式進(jìn)行
求值（求解）。
（2）對(duì)于微分求積法，由于運(yùn)用的插值多項(xiàng)式不同，
求解的煩瑣程度也不盡相同，因而所費(fèi)的計(jì)算機(jī)機(jī)時(shí)也不
相同。一般我們都選取正交多項(xiàng)式，這樣收斂的速度很快，
可以節(jié)省機(jī)時(shí)，如選取在離散點(diǎn)上正交的拉格郎日多項(xiàng)式。
（3）微分求積法在求解第三類邊界條件的時(shí)候，其精
度有些失調(diào)，誤差比較大，這就需要對(duì)其進(jìn)行修正，修正
的方法有δ 法、嵌入法和廣義微分求積法。
參考文獻(xiàn)：
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