污水處理工藝的選擇
行業(yè)動態(tài)
我國南方城市污水處理率較低，大量未經(jīng)處理的城市污水排入水體，使南方城市水體受到不同程度的污染?？梢灶A料，隨著我國經(jīng)濟實力的增強，南方城市污水處理將以超常規(guī)的建設速度發(fā)展。因此，剖析現(xiàn)已運行的南方城市污水處理廠存在的問題，結(jié)合南方城市污水特點，探討高效低耗適合南方城市污水處理工藝，這對加快發(fā)展南方城市污水處理事業(yè)，具有重要的意義。
1 城市污水處理工藝現(xiàn)狀及存在的問題
城市污水處理工藝現(xiàn)狀我國南方城市污水處理所采取的工藝具有明顯的時代特征。1979年前，南方城市污水處理處于初始階段，所采取的處理工藝通常為普通活性污泥法。采取的曝氣方法，既有鼓風曝氣，又有表面曝氣。上海北郊污水廠（鼓風曝氣）和桂林市北區(qū)污水廠（表面曝氣）就代表了那一時期的處理工藝。80年代，南方城市污水處理工藝仍然以普通活性污泥法為主。但改良的活性污泥法開始逐步取代投資大、運行費用高的普通活性污泥法。這時期，工藝流程簡單、運行穩(wěn)定、管理方便、出水水質(zhì)好的氧化溝處理工藝得到推廣應用。
90年代以來，南方城市污水處理事業(yè)快速發(fā)展。普通活性污泥法被淘汰，不同類型的氧化溝相繼投入運行。隨著城市水體富營養(yǎng)化程度加劇，各種具有除磷脫氮的新工藝開始應用，AB法、A/O、A2/O、SBR污水處理工藝繼氧化溝后，成為當今污水處理工藝的主流。
2 城市污水處理工藝選擇
決定城市污水處理廠投資和運行成本的很重要因素是污水處理工藝的選擇。目前，在城市污水處理領域，南方城市普遍存在著追求“新工藝”的傾向，而且在工藝選擇上似乎還有“一窩蜂”的現(xiàn)象。例如80年代，南方城市污水處理工藝多選擇氧化溝，到了90年代末，SBR工藝幾乎要“一統(tǒng)天下”了。一座城市污水廠處理工藝的選擇，雖然應由污水水質(zhì)、水量、排放標準來確定，但是，忽略污水處理廠投資和運行成本，過分強調(diào)污水處理工藝的先進是不足取的。實際上，有些南方城市采取的高投資、高運行費的“新工藝”，由于水質(zhì)濃度低等緣故，并未收到理想的處理效果。眾所周知，生物膜法是與活性污泥法并列的一種污水生物處理技術(shù)。目前，國內(nèi)僅用于中水（雜用水）處理以及解決地表水源微污染的治理上，應用于城市污水處理，卻鮮有報道。事實上，城市污水處理事業(yè)發(fā)達的美國，在70年代主要采取生物膜法處理城市污水，70%的城市污水處理廠采用造價低、運行費用省的高負荷生物濾池。
我國是一個發(fā)展中國家，污水治理的基本原則是要以有限的財力，解決日益嚴重的水污染問題。城市污水處理選擇生物膜法，符合我國國情。而且，南方城市污水尤其適宜采用生物膜法處理，其理由如下如述。
首先，南方城市污水水質(zhì)濃度低，南方城市人均生活用水量大，其中洗滌、淋浴用水量占80%左右，加之南方城市雨水較多，以及排水系統(tǒng)多為合流制，使得城市污水濃度較低。當然地下水滲入排水管內(nèi)，化糞池的不合理設置，也是造成南方城市污水濃度低的原因。
其次，南方城市污水廠處理規(guī)模不大，南方城市由于受新老城區(qū)分期建設及地形、河湖分割的影響，城區(qū)排水收集系統(tǒng)難以集中。所以南方城市污水廠處理規(guī)模一般在2～10萬m3/d，超過10萬m3/d規(guī)模的城市污水廠并不多見。生物膜法適宜于處理低濃度的城市污水和水量不大的城市污水。在處理中小規(guī)模城市污水上，生物膜法在占地、能耗、對水質(zhì)水量的適應性等方面，比活性污泥法具有更大的優(yōu)越性。
第三是利于污泥處置由于南方城市污水廠處理規(guī)模有限，從節(jié)省基建投資和運行費用考慮，現(xiàn)已建成運行的不少南方城市污水處理廠（活性污泥處理工藝）產(chǎn)生的剩余活性污泥，通常采取濃縮、干化，泥餅最終采取填埋方式。近些年，泥餅填埋方式日益受到了城市用地緊張、地下水易受污染的制約。有些南方城市試圖將泥餅用于農(nóng)肥，但終因肥效低，投加混凝劑的泥餅易使土壤板結(jié)而受到用戶抵制。因此，有些南方城市污水處理廠因污泥無出路，大量堆積在廠區(qū)內(nèi)，已影響到了污水處理廠的正常運行。
若采取生物膜法處理，產(chǎn)生的剩余污泥遠少于活性污泥法。而且從生物膜上脫落下來的生物污泥，所含動物成份較多，比重較大，沉降性能良好，宜于固液分離。這對不設污泥消化的南方城市污水處理廠剩余污泥的處理，是十分有利的。綜上所述，南方城市污水處理廠采取生物膜法處理十分適宜。
3 城市采用生物膜法處理城市污水的設計要點
3.1 生物膜法處理工藝選擇
生物膜法中比較有代表性的工藝有生物接觸氧化、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、塔濾、生物流化床等。其中生物接觸氧化和生物濾池這兩種處理工藝適宜處理城市污水，技術(shù)上比較成熟。生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物處理技術(shù)，也可以說是具有活性污泥法特點的生物膜法。近10～20年來，在日本、美國得到了迅速的發(fā)展和應用。生物接觸氧化與生物濾池比較，具有池型構(gòu)造簡單、布水布氣方便等優(yōu)點，因此，應是南方城市污水處理優(yōu)先選擇的工藝。
3.2 強化預處理工藝，保證生物膜法的正常運行
生物膜法污水處理工藝，一般都存在著生物填料易堵塞的問題。由于南方城市污水多為合流制城市污水，因此，必須強化城市污水的預處理。常規(guī)的城市污水預處理設施有格柵、沉砂池、初沉池。格柵的設置，宜采取粗、中、細三道格柵，粗格柵設置在污水廠提升泵房水泵吸水間前。宜選擇運行穩(wěn)定，自動清渣、輸渣、壓渣的高鏈式格柵除污機組，柵距為30～40mm，以攔截粗大雜質(zhì)（如木塊、磚塊等）；中格柵可選擇階梯式格柵或旋轉(zhuǎn)式格柵，柵距或耙齒間隙為15～25mm，一般設在沉砂池前；細格柵可選擇弧形格柵，柵距5～10mm，設置在生物膜法處理構(gòu)筑物進水渠上，用以攔截細小雜質(zhì)。沉砂池可選占地小，除砂效率高的圓形渦流式沉砂池，也可選設置桁車式除砂機的平流式沉砂池。初沉池選擇設置桁車式泵吸泥裝置的平流式沉淀池。
3.3 生物填料的選擇
生物填料是生物膜法處理城市污水的主體，他對城市污水的凈化效率有直接影響。生物填料要求耐腐蝕、強度高、抗老化、比表面積大、空隙率大、易加工安裝、價格便宜。生物填料已從硬性填料、軟性填料、半軟性填料發(fā)展到現(xiàn)在普遍使用的立體彈性填料。立體彈性填料由束狀的尼龍絲組成，比表面積大，有較大的空隙率，易掛膜，是一種較為理想的生物填料。近年來，還有一種不需安裝，直接投入水中，比重接近于水的懸浮型生物填料，也是一種較好的生物接觸氧化填料。高負荷生物濾池，目前一般選擇焦炭、石英砂、陶粒等作為濾料。
3.4 生物接觸氧化池和生物濾池布水布氣問題
生物接觸氧化和生物濾池極少用于城市污水處理領域，除了需配置價格較高的生物填料的原因外，還有一個很重要的原因是生物接觸氧化池和生物濾池布水布氣不易均勻。以往為達到生物接觸氧化池和生物濾池的均勻布水布氣，通常以限制生物接觸氧化池和生物濾池的平面幾何尺寸來實現(xiàn)。這就大大地制約了生物膜法在大中型城市污水廠中的應用。目前，國內(nèi)已有太原市殷家堡污水廠（處理規(guī)模10萬m3/d）和上海彭浦污水廠（處理規(guī)模0.57萬m3/d）采用生物膜法處理城市污水，這兩座廠的設計和運行經(jīng)驗值得規(guī)劃中的南方城市污水廠借鑒。但應注意到，超過10萬m3/d的南方城市污水廠生物膜法處理構(gòu)筑物的均勻布水布氣問題還有待于研究解決。
4 結(jié)語
處理規(guī)模不大的南方城市污水廠因進水濃度低，適宜選擇生物膜法作為處理工藝；宜選擇生物接觸氧化和高負荷生物濾池作為南方城市污水處理主流工藝；加強對生物填料、生物膜法構(gòu)筑物均勻布水布氣、池型等生物膜法關鍵技術(shù)的研究，盡快在南方城市進行生物膜法中試和生產(chǎn)性試驗研究。
