中小型污水厂处理工艺及其发展趋势

　　中小型污水厂处理工艺及其发展趋势

　　一、中小型污水厂的现状

　　我国城市污水处理厂根据投资规模和废水处理量，一般分为大、中、小三种类型。处理能力在20万吨/日以上的为大型，5-20万吨/日的为中型，5万吨/日以下的为小型。

　　根据我国的实际情况，中小型污水厂建于中、小城市和大城市的郊县，基建投资几百万至几千万，年运营费用几十万到上百万元，目前全国已建成几十座，在建的有上百座，今后一段时间还将大量增加。由于经济条件的限制，目前这类污水厂刚刚在沿海地区经济发达的小城镇出现，今后会越来越多，最终中小型污水厂的数量将超过大中型污水厂。

　　小型污水处理厂除了规模较小外，还具有如下特点：（1）进水水质、水量变化大，需要设置调节池减少冲击负荷的影响；（2）操作简单，维护费用低；（3）处理效果稳定，产泥量少；（4）较易实现自动化运行；（5）与环境协调性好，大多数情况下出水能就近排放，可作为地面水体的补充水源。

　　二、中小型污水厂目前常用处理工艺

　　城市污水中主要污染物是有机物，因此目前国内外大多采用生物法。我国只有少数几座生物滤池城市污水处理厂，其余绝大多数采用活性污泥法。活性污泥法有很多种类型，使用最广泛的主要有三类：（1）传统活性污泥法及其改进型A/O、A2/O工艺；（2）氧化沟；（3）SBR工艺。

　　传统活性污泥法是应用最早的工艺，它去除有机物的效率很高，在处理过程中产生的污泥采用厌氧消化方式进行稳定处理，对消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和运行费用都比较低，因而得到广泛应用。近20年来，水体富营养化的危害越来越严重，去除氮、磷列入了污水处理的目标，于是出现了活性污泥法的改进型A/O法和A2/O法。A/O法有两种，一种是用于除磷的厌氧-好氧工艺，一种是用于脱氮的缺氧-好氧工艺；A2/O法则是既脱氮又除磷的工艺。

　　氧化沟是活性污泥法的一种变型，在水力流态上不同于传统活性污泥法，是一种首尾相接的循环流，通常采用延时曝气，在污水净化的同时污泥得到稳定。它不设初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。氧化沟具有传统活性污泥法的优点，去除有机物的效率很高，也具有脱氮的功能。如果在沟前增设厌氧池，还可同时除磷。氧化沟这种高效、简单的特点，使它在中小型城市污水处理厂中得到广泛应用。

　　SBR即序批式活性污泥法，它的基本特征是在一个反应池中完成污水的生化反应、沉淀、排水、排泥，不仅省去了初沉池和污泥消化池，还省去了二沉池和回流污泥泵房，处理设施比氧化沟还要简单，而且处理效果好，有的SBR工艺还具有很强的脱氮除磷功能。但SBR工艺对自控要求高，往往有些自控设备不过关导致这种工艺无法很好推广。

　　三、中小型污水厂存在的主要问题

　　在选择城市污水处理厂的工艺时，一般要在四个方面进行比较：建设费用和运行费用的高低、处理效果的好坏、占地大小及环境影响以及管理的难易程度。

　　现有的小型污水处理装置虽然在结构上将多个工艺合并、组合在同一套设备之内。但是，由于各工艺仍然是传统方法的组合，是城市污水处理厂的小型化，因而存在结构不够紧凑、附属设备多等缺点；大多采用传统的曝气方法，动力消耗大，氧利用率低；而传统的曝气方式也难以承受冲击负荷，使装置对污水水质水量变化的适应性较差。所以，通过优化组合处理工艺、减少附属设备及开发利用新技术等方法达到中小型污水厂的降低成本是必要的。

　　四、中小型污水厂工艺今后的发展趋势

　　目前世界各国的中小型污水处理厂处理方法花样繁多，新工艺不断涌现。而污水处理厂的进水水质和处理要求，往往是选择某种工艺的主要因素。

　　近年来国内在现有小型污水处理装置的设计、运行及生产建设等方面已积累了较丰富的经验，产品总的数量过剩，而质量有待提高，这些装置经过几年的实践也暴露了一些问题，因此改进并完善现有装置将是今后的发展方向之一。

　　此外，组合工艺应尽量采用先进、高效的单元技术，开发出全新、高效的小型污水处理装置。相对于前述高效、先进却又较高能耗的技术而言，无能耗或低能耗技术应具有广阔的市场前景，它们之所以长期不被重视，与其效率偏低及我国城市污水处理工艺以活性污泥法为主而较少运用生物膜法有关。若能给予充分重视并提高其效率、优化其工艺，也该是今后的发展方向之一。

　　五、中小型污水厂推荐工艺

　　鉴于中小型污水厂的特点，对于中小型城市污水厂推荐考虑的工艺方案为：

　　1）间歇式活性污泥法CASS工艺；

　　2）MSBR工艺；

　　3）氧化沟工艺。

　　上述工艺都具有以下优点：（1）都属完全混合型，具有较高的耐冲击负荷的能力；（2）一般不设初沉池，工艺简化，节省占地；（3）一般采用低负荷延时曝气方式运行；（4）处理效果好；（5）污泥好氧稳定，同时可减少污泥产量（如果污泥出路可靠，也可适当提高负荷）。

　　5.1 CASS工艺

　　CASS工艺是以生物反应动力学原理及合理的水力条件为基础而开发的一种具有系统组成简单、运行灵活和可靠性好等特点的污水处理新工艺。

　　CASS的整个工艺为一间歇式反应器，在此反应器中进行交替的曝气一不曝气过程的不断重复，将生物反应过程及泥水的分离过程结合在一个反应池中完成。因此，它是SBR工艺及ICEAS工艺的一种最新变型。

　　CASS反应器由三个区域组成：生物选择区、兼氧区和主反应区。生物选择区是设置在CASS前端的小容积区，通常在厌氧或兼氧条件下运行。兼氧区不仅具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化作用。主反应区则是最终去除有机物的场所。

　　CASS工艺用于城镇中小型污水处理厂将有很大的发展潜力。

　　5.2 MSBR工艺

　　MSBR(Modified SBR)工艺是20世纪80年代后期发展起来的改良型SBR工艺。MSBR是一种连续进水、连续出水的生物反应器，实质上是AAO系统与SBR系统串联而成，因此具有A2/O的生物除磷脱氮功能和SBR的一体化、流程简洁、控制灵活等优点。

　　具体的工作原理为：污水首先进入厌氧池与经过浓缩及缺氧后进一步去除硝酸盐的回流污泥混合，以保证厌氧条件，回流污泥在厌氧池进行充分放磷，然后与污水一起进入缺氧池，与好氧池的内回流污泥混合进行反硝化，反硝化后的污水进入好氧池，有机物在好氧池被降解，活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作用的SBR池，澄清后的污水被排放。此时另一边SBR一方面按不同的时段进行缺、好氧情况的反硝化和硝化作用，或起静置沉淀的作用，另外有1.0-1.5Q的回流至浓缩区进行浓缩，上清液直接进入好氧池，浓缩污泥则进入缺氧池，一方面可以再进行反硝化，另一方面保证回流污泥总的溶解氧最小，为后续厌氧池的释放磷提供更加有利的条件。

　　随着我国污水处理事业的不断进步和污水处理厂技术和管理水平的不断提高，MSBR工艺将会以其众多的优点而备受青睐。

　　5.3 氧化沟工艺

　　氧化沟工艺因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名，是活性污泥法的一种。氧化沟法由于具有较长的水力停留时间、较低的有机负荷和较长的污泥龄，与传统活性污泥法相比可以省略调节池、初沉池、污泥消化池，有的甚至还可以省略二沉池。此外，据国内外统计资料显示，与其他污水生物处理方法相比，氧化沟具有处理流程简单、操作管理方便、出水水质好、工艺可靠性强、基建投资省、运行费用低等特点，因此适用于中小型污水处理厂。