摘要：本工程通過對華北地區某小城鎮污水水質分析，篩選出兩種污水處理方案進行比選，確定了本地區污水處理廠的處理工藝。

　　關鍵詞：生物脫氮除磷,氧化溝,A/A/O生物處理工藝

　　本工程為華北地區某小城鎮新建污水處理廠項目。根據進出水水質、水量以及受納水體的環境容量，綜合考慮區內實際情況，力求選擇處理效果好，具有高效除磷脫氮功能、低能耗、低運行費、低基建費、操作管理方便、工藝成熟的污水處理方案。

　　1污水處理方法的選擇

　　本工程進水水質和出水水質及各項污染物的去除率如下表所示：

　　表1 設計進出水水質及去除率

　　從表中可以看出，為滿足處理要求，本工程必須采用脫氮除磷工藝以及深度處理工藝。

　　污水的脫氮除磷可供選擇的處理方法通常有生物處理法及物理化學法兩大類。物理化學法由于需投加相當數量的化學藥劑，有運行費用高、殘渣量大難處置等缺陷，因此，城市污水處理一般不推薦采用。本工程污水進水的水質BOD5/CODcr的比值為0.44，屬于易生化范圍，另外從BOD5/TKN及BOD5/TP比值來看，采用生物降解法去除N，P是可行的。而生物處理又分為活性污泥法和生物膜法兩種。

　　活性污泥法具有能夠同時脫氮除磷，處理效率高、處理效果好、運行穩定、運轉經驗豐富等優點，因此對城市污水進行脫氮除磷，生物活性污泥法一直都是首選方案。生物膜法工程投資高，運行管理要求高，運行費用高，國內的經驗較少，因此本工程不推薦采用。

　　據此，本工程污水處理工藝擬采用具有同時脫氮除磷功能的活性污泥法。

　　2生物脫氮除磷工藝

　　常規活性污泥法能滿足COD、BOD、SS的去除率，但對氮、磷的去除率是有一定限度的，僅通過微生物自身生長繁殖的生理需要來去除氮、磷，其去除率氮在20%左右，磷則更低，達不到本工程的處理要求，因此本工程污水處理必須采用具有脫氮除磷能力的活性污泥工藝。

　　同時生物脫氮除磷系統的設計要素：

　　從生物脫氮除磷原理看出，兩者要求的有些方面是相互制約的。要正常發揮脫氮除磷系統效率，詳細分析進水水質是十分必要的：

　　進水BOD5濃度：不宜低于150mg/L。

　　BOD5/TKN比值：理論上BOD5/TKN>2.86時反硝化過程才能進行，實際運行要求BOD5/TKN應大于4，脫氮效果較好;若在4～2.86之間，可采用生物脫氮方法;小于2.86，城市污水較難用生物脫氮方法。

　　BOD5/TP比值：進水中的BOD5是作為營養物質供給聚磷菌活動的基質，故BOD5/TP是衡量能否有效除磷的重要指標，一般認為該值應大于20，比值越大，除磷效果越明顯。

　　水溫：供氧量用夏季水溫計算，生物降解用冬季水溫計算。

　　按照上述條件，對污水處理廠進水水質分析，進水BOD5為200mg/L，BOD5/TKN比值為4，BOD5/TP比值為40，滿足生物脫氮除磷要求，故確定可以采用生物同時脫氮除磷工藝對污水進行脫氮除磷。

　　但是根據本工程污水水質分析可知：BOD5/TKN的比值季節性波動較大，比值在每年均有一段時間不能滿足同時脫氮除磷的要求，因此在設計中必須考慮可以靈活運行的需要。在BOD5/TKN較高時采用生物同時脫氮除磷工藝;在BOD5/TKN較低時將系統改為A/O脫氮+化學除磷的方式進行運行。

　　3處理工藝確定

　　(1)方案選擇

　　脫氮需要進行好氧硝化和缺氧反硝化來實現，缺氧反硝化的形式較多，大致可歸結為三大類：①專門設置缺氧區的反硝化，硝化和反硝化在不同區域進行，相互不存在干擾，工況比較穩定，反硝化速率較高，脫氮效果好;②同步反硝化，是在同一池中同時進行硝化和反硝化;③間歇反硝化，是在同一池中分別在不同時間進行硝化和反硝化。后兩種形式都是在同一個池子中進行硝化與反硝化。

　　專門設置缺氧環境的反硝化過程，進水首先進入缺氧區，污水中的碳源首先與硝酸鹽氮發生反硝化反應，因此污水中的碳源可被反硝化過程充分利用，比較適合污水中C/N比不高且脫氮要求比較高的污水處理過程。同步反硝化和間歇反硝化在反硝化的同時也在進行硝化和好氧反應，好氧反應會消耗污水中的碳源，與反硝化過程競爭碳源，因此在碳源不是很充足的污水處理中，碳源的過度消耗會導致反硝化過程的不徹底。

　　本工程進廠污水BOD5/TKN=4，碳源并不是很充裕，且要求的出水對脫氮的要求很高。SBR工藝以及大部分氧化溝工藝主要是通過間歇反硝化及同步硝化反硝化來實現脫氮的，因此這些工藝不適合本工程。本工程的脫氮除磷應首先選擇有明確分區的工藝形式，根據污水處理的規模、進水水質、出水要求等，本報告選用兩種工藝作為備選方案： 方案一為分點進水改良A/A/O工藝簡稱為A/A/O工藝;方案二為厭氧+Carrousel 2000氧化溝工藝簡稱氧化溝工藝，通過兩個工藝方案進行技術經濟比較，從而遴選出最適合本工程的實際情況，最為經濟合理的污水處理方案。

　　由于本工程的處理規模較小，如果設立初沉池，需要相應的增加污泥消化系統，導致整個處理系統復雜化;并且本工程進廠污水碳源并不是很充裕，初沉池的設立會去處部分有機物，進一步降低BOD5/TKN，這樣對于生化過程的脫氮是不利的。因此，本工程的兩個比較方案中不考慮設立初沉池。

　　兩種工藝流程分別見圖1和圖2。

　　圖1 A/A/O工藝流程圖

　　圖2 Carrousel 2000型氧化溝法工藝流程圖

　　(2)方案比較

　　如前所述，這兩種方案在技術上均能滿足要求，因此我們主要從造價以及運行費用等方面進行比較。為了更為直觀地進行兩種方案的比選，我們對主要經濟指標等分別列表進行比較，具體指標如表2、表3。

　　2 主要經濟指標表

　　注：a.表中經營成本包括電耗、藥耗、污泥運輸費以及人工費。

　　b.單位電價：0.66元/度

　　表3 污水處理方案綜合比較表

　　(3)污水處理方案確定

　　從二個方案的技術經濟和綜合比較來看，方案一的經營成本略低，且工程投資費用也較低，最終的處理成本方案一較方案二低。

　　方案一可根據脫氮除磷的需要，調節分配至缺氧段的混合液流量及進入到厭氧池的回流污泥量，使系統的脫氮除磷效果得到保證，特別適用于本工程的除磷脫氮要求。

　　綜上所述，本工程推薦方案一即A/A/O工藝為本污水處理廠工程的污水處理工藝。

　　參考文獻

　　[1]周律.中小城市污水處理廠處理投資決策與工藝技術[M].北京：化學工業出版社，2002.

　　[2]鄭興燦，李亞新.污水除磷脫氮技術[M].北京：中國建筑工業出版社，1998.

　　[3]Jetten M S M.Towards a more sustainable municipal wastewater treatment system[J].Water Science and Technology， 1997，35(9)：171-180.

　　[4]張國輝，宋小云，趙榮峰.用常規活性污泥法及一體化氧化溝新工藝處理生活污水的效果分析[J].油氣田環境保護，2005，15(2)： 22-24.

　　[5]Kuenen J G，Robertson L A.Combined nitrification-denitrification process[J]. FEMS Microbiology Reviews，1994，15(2)：109-117.