中小城市污水处理工艺的优化

李红山， 黎松强
(嘉应大学化学系，广东梅州 514015)

　　摘　要： 对目前各种城市污水处理工艺进行了比较，认为水解—好氧—脱氮(H—O—R)处理工艺具有投资省、占地少、处理费用低、运行管理方便、处理效率高的特点，是一种适合我国中小城市的污水处理工艺。
　　关键词：中小城市； 水解—好氧—脱氮工艺；优化
　　中图分类号：X703
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2002)05-0058-02

　　随着社会经济的发展，中小城市污水处理厂的建设已提到议事日程上来。如何根据中小城市的特点筛选优化污水处理工艺成为目前城市规划和建设中亟待解决的问题。?

1　工艺选择的一般原则

　　在我国现有城市总量中，中小城市占4/5以上。中小城市在进行城市污水厂建设及运行中主要面临因经费短缺、技术及管理人才缺乏而导致的技术、管理水平较低的问题，因此在选择 处理工艺时有以下要求：?
　　① 污水处理量不大(一般在10×104m3/d以下)；?
　　② 投资、运行费用不能超过该市的经济承受能力；
　　③ 处理效果较好，出水能够达标排放；
　　④ 运行管理简单，设备操作维护容易，不需在现场连续操作；
　　⑤ 能满足扩建的需要；?
　　⑥ 对于河网城市，要根据上下游情况及水体自净能力确定排放标准。

2 　污水处理程度

　　由于处理水用于农灌和城市回用所涉及的基建工程和管网系统及运行管理费用很高，就目前来说处理出水的出路应是达标排放。经过二级处理，出水水质应达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)二级标准，即COD≤90mg/L；BOD＜30mg/L；SS＜30mg/L；挥发酚＜0.5mg/L；氰化物＜0.5mg/L；油类＜10mg/L；硫化物＜0.5mg/L。?

3 H—O—R工艺

　　目前常用的A/O、AB、A/A/O等方法较适用于处理量＞20×10⁴m³/d的大城市生活污水，而SBR法运行管理要求较高，为此针对中小城市进行污水处理工艺筛选，提出了H—O—R(水解—好氧—脱氮)优化工艺方案。?
3.1 工艺流程
　　工艺流程见图1。

　　① 城市污水汇入污水处理厂后经格栅进入沉砂池，再进入水解池；?
　　② 在水解池中，缺氧状态下兼性菌繁殖降解有机物，而聚磷菌吸收水解产物中的甲酸、乙酸、丙酸及醇类等有机物作营养物，同时将体内贮存的磷酸盐以PO₄^3-的形式释放 出来，以便获得能量；
　　③ 在好氧池中，聚磷菌将体内贮存的有机物氧化分解并产生能量，同时将污水中的PO₄^3-超量吸收至体内(以聚磷酸盐的形式贮存)，并通过剩余污泥排放达到除磷目的。由于在缺氧池中通过聚磷菌对有机物进行了吸收利用，进入好氧池的有机物浓度已很低，有利于硝化菌的生长繁殖，所以好氧池能有效地将氨氮进行硝化(转化成NO-2和NO-3)；?
　　④ 脱氮池主要完成反硝化脱氮，即将好氧池转化的NOX-X(硝态氮)通过反硝化菌将其转化为分子态氮，因为反硝化菌属兼性异养菌，需要供给有机碳作碳源，所以需从水解池引一定量的原水(占总处理水量的3%～6%)进入脱氮池为反硝化菌补充BOD。实际工程中补充的水量可根据运行过程进行调控，不会造成出水BOD值的提高。?
3.2 应用可行性
　　① 水解池、好氧池、脱氮池内均安有尼龙梳型滤料(以膜代替活性污泥)，使产生的污泥大为减少，实现了污水和污泥在同一装置中得到同步处理，这样做大幅降低了工程造价，节约了基建投资；?
　　② 膜脱落在池底后可通过污泥泵由污泥管排出。由于微孔曝气装置处于曝气状态，处理水处于旋流状态，且微孔曝气装置上端有筛板，两边有排泥装置，因而不会造成堵塞；?
　　③ 利用高程布置使处理水自流，污水、污泥均不回流，不但节能、降低运行费用，而且增加了水解池和好氧池的有效容积及污水处理能力；?
　　④ 由于增加了反硝化脱氮，该工艺不仅能降解COD、BOD、挥发酚、油类，同时有脱氮和部分除磷功能，因而对中小城市污水处理具有一定的超前性；?
　　⑤ 污水进入水解池，采用折流布水方式和穿孔隔板结构，使水力分布均匀，避免了短流，提高了抗冲击能力；
　　⑥ 好氧池结构与水解池基本相同，采用折流上浮布水方式，池底设微孔曝气装置产生微小气泡，提高了氧化效果；?
　　⑦ 水解池对水质和水温变化适应能力强，当COD负荷为1.95～8.8kg/(m³·d)时，出水水质变化不大，最终出水可达标排放。在水温≤13℃时并不影响处理能力；?
　　⑧ 水解—好氧处理工艺能耗低，其机理在于水解池去除有机物(以COD表示)占全流程去除有机物总量的50%左右，其次将不溶性有机物转变为可溶性有机物，大分子物质分解成小分子物质，为好氧处理创造了有利条件，缩短了反应时间，降低了能耗。?
3.3 工艺参数
　　① 水解池HRT=2.7h，曝气生物滤池HRT=4.4h，脱氮池HRT=2.5h。
　　② 水力负荷为1.0m³/(m³·h)。
　　③ 容积负荷为0.8kgCOD/(m³·d)。
　　④ 水解池DO=0～0.2mg/L;曝气生物滤池DO=2～3mg/L；脱氮池DO＜0.2mg/ L。
　　⑤ 水解池pH=6.5～8；曝气生物滤池pH=7～8；脱氮池pH=1.5～8。
　　⑥ MLSS浓度为1 800～2000mg/L。

4 　与传统生化处理工艺的技术经济比较

　　对进水水质相同，处理能力均为2×10⁴m³/d的水厂进行投资预算，投资参考国内相同规模类似处理厂的投资指标，在水解池和曝气生物滤池造价中均考虑了因配水系统与滤料而增加的成本，其计算结果显示H—O—R工艺可节约基建总投资34%，节约运行费用39.4%，因此该工艺具有效率高、投资少，运行费用低、工艺简单、操作方便等优点，是目前中小城市污水厂的优化工艺方案。

参考文献：

　　[1]沈光范.关于城市污水处理厂设计的若干问题[J].中国给水排水，2000，16(3)：20-23.
　　[2]王洪臣.城市污水处理厂运行控制与维护管理[M].北京：科学出版社，1999.
　　[3]王凯军.低浓度污水厌氧—水解处理工艺[M].北京：中国环境科学出版社，1991.

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　　收稿日期：2001-10-15