强化二级处理+深度处理 PK MBR！污水处理提标至类地表水IV类水处理工艺的比较

摘要：针对《水污染防治行动计划》，各地政府对污水处理提出了更高的要求，将城镇污水处理厂污染物的排放标准由《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A排放标准提升到了《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的IV类标准。文章介绍两种深度水处理工艺路线并进行技术经济上的比较。

关键词 ：污水处理厂 ；类地表水IV类 ；工艺比较 ；深度处理 ；MBR膜

0 引 言

针对污水处理厂出水水质的提高，若要达到类地表水IV类水的标准，根据国内已经或在建污水处理厂建设经验，提供两种水处理工艺方案，即强化二级处理+深度处理工艺和MBR膜工艺。下面对这两种工艺进行技术和经济上的比较。

1 强化二级处理+深度处理工艺

该工艺整个流程分为二个阶段 ：

二级处理阶段 ：根据进水水质和出水水质要求，应采用生物脱氮除磷的处理工艺。

目前，常规性的生物处理工艺主要包括有活性污泥法与生物膜法两种工艺。

活性污泥法主要包括A-A-O工艺、AB法、氧化沟工艺以及SBR工艺。

较典型的脱氮除磷生物膜法为曝气生物滤池（即BAF）。

BAF工艺的优点是其容积负荷率较高，且采用模块化设计，占地面积小，但其缺点有：

（1）投资较高 ；

（2）控制、运行过程较复杂；

（3）自动化程度高；

（4）耗药量大；

（5）产泥量高；

（6）运行费用高。因此，不推荐采用BAF工艺。

通过技术经济比较，二级生物处理A-A-O工艺有如下优点 ：

（1）工程费用较低。

（2）运行费用低。

（3）污泥的沉降性能好，无污泥膨胀等问题，出水水质较好，并具有一定的耐冲击负荷的能力。

（4）采用鼓风曝气，氧利用率高，耗电量少。

（5）占地少。

（6）可根据进出水水质灵活调节运行模式，操作灵活，可控性强。

综合考虑，A-A-O工艺具有技术和经济上的优势，因此，推荐其作为二级生物处理工艺。

深度处理阶段 ：为进一步去除污水中剩余的污染物，深度处理工艺的选择主要取决于二级生物处理的出水水质和需达到的排放水质标准。二级生物处理出水中的污染物质多为有机物与无机物的混合体，有机物主要包括细菌、藻类、病菌及原始生物等。不论是有机物或无机物，根据它们的颗粒大小又分为悬浮物（>1 μm）、胶体（1 μm~1 nm）和溶解物（<1 nm）。一般通过混凝沉淀等常规处理工艺可以去除悬浮物和胶体粒子，但溶解性的杂质必须通过特殊手段才能去除。从深度处理单元的进出水水质来看，在二级生物处理的阶段中，氨氮、总氮的去除已经基本达到要求，在深度处理阶段的工艺选择中无须考虑，重点考虑去除形成BOD5、CODCr、SS以及TP的杂质。因此，选择的工艺应确保出水水质好、管理简便、运行稳定、低耗节能。

深床滤池为降流式的重力滤池，采用一定规格及形状的石英砂作为反硝化生物的挂膜介质。同时，深床也是保障硝酸氮以及悬浮物去除的构筑物。直径2~3 mm粒径的石英砂的比表面积较大，一般2 m深左右的介质滤床就可避免穿透和窜流现象。悬浮物不断地被截留会增加过滤水头损失，因此，需要对介质进行反冲洗去除截留的污染物，一般采用气、水联合反冲洗。

深床滤池的结构简单实用，集去除多种污染物的功能于一体，包括对悬浮物、总氮和总磷等均有相当好的去除效果。

深床滤池有以下优点 ：

（1）处理效果好，出水水质稳定 ；

（2）碳源投加量最少，节约运行成本 ；

（3）出水浊度低，对SS有极好的去除效果 ；

（4）过滤为下向流，冲洗为上向流，与砂滤类似，冲洗效果好；

（5）滤池寿命长，终身免维护，运行自控化程度高；

（6）有一定耐冲击能力，特别是对SS有很好的适应性。

2 MBR膜工艺

MBR膜是将膜分离技术和污水处理中的生物处理相结合的产物，是性能稳定、效果良好的污水处理技术，其综合了膜处理和生物处理两种工艺的优点，以超、微滤膜分离过程取代传统活性污泥法处理过程中的泥水重力分离过程。

膜分离既可以保持较高的生物相浓度以及较优的出水效果，也可以有效地去除污水中含有的有机物、氨氮等污染物质，提高出水质量，其出水可直接再利用。

MBR工艺主要具有以下特点 ：

（1）出水水质好。其高效的固液分离可把污水中的胶体物质、悬浮物质、生物单元流失的微生物菌群与净化的水分开，不需要再经过三级处理措施即可直接回用。

（2）占地面积小。反应器内的微生物浓度高，可达10 000 mg/L以上，大大提高了容积负荷，减小了生化池容。

同时也省去了二沉、混凝、过滤等多个处理构筑物，大大减少了对土地的占用。

（3）抗冲击能力强，运行稳定。由于污泥浓度高、生物相丰富，而且不存在污泥流失的问题，不受污泥膨胀等因素影响，因此具有较强的抗冲击能力，运行稳定。

（4）剩余污泥排放少。有机负荷低，泥龄长，污泥产率低，比常规工艺减量30%~50%。

（5）除磷效果好。可直接将铝盐投入生化池中，形成的磷酸盐沉淀物可被膜全部截留，随剩余污泥排放。

（6）模块化设计，自动化控制。由于膜生物反应器技术的模块化特征，易于扩建，它可以通过增加必要的模块，来应对水处理量的增长。工艺设备集中，全部采用计算机自动化控制。

3 两种工艺的经济技术的比较

工艺方案综合比较如表1所示。

4 结语

针对城区污水处理厂纳污范围内的实际情况，对污水处理工艺的影响如下 ：

（1）排水管网是否实现雨污分流。

（2）厂区占地情况是否充足。深床滤池工艺占地面积较大。MBR的池体占地较深床滤池可节省30%的用地，且采用MBR工艺，可取消二级处理中二沉池及高效沉淀池，提高土地利用率。

（3）出水稳定性。强化二级处理+高效沉淀池+深床滤池处理工艺在一级A标的出水标准下，出水稳定可靠，当进水水质COD浓度偏低时，仍可达到类IV类水水质标准，但当进水水质各指标较高时，难降解COD含量加大，增大污水处理负荷时，会导致部分指标无法达到IV类水水质标准，作为IV类水出水标准的处理工艺，运行不够稳定。而MBR膜特殊的膜过滤工艺可适应各种水质，确保出水达到类IV类水水质标准。

（4）工程投资。深床滤池工艺采用传统的石英砂滤料，有较好的悬浮物截留功效，随着截留物的增加，需进行反冲洗去除截固体物，因此，工程投资主体为土建工程。MBR膜工艺是通过膜分离，以膜两侧压力差截留水中的各类杂质，实现泥水分离，因此，设备材料是该工艺投资主体，较深床滤池略高。

（5）运营成本。深床滤池工艺应在前端投加絮凝剂，MBR膜池无需投加药剂，但因其对自动化程度依赖程度高，电耗量较深床滤池工艺高。经计算，强化二级处理+深床滤池工艺运营成本约0.78 元/m³，单位经营总成本1.39 元/m³，MBR膜池工艺运营成本约0.90 元/m³，单位经营总成本1.59 元/m³。

根据上述对两个工艺方案在技术、经济及安全生产的比较，深床滤池工艺的前期建设投资及运营成本低于MBR膜工艺。但根据类四类水的出水标准要求，随着污水管网的完善，雨污分流完成，能够满足污水入厂，雨水入河的来水要求后，进水浓度逐步提高后，强化二级处理+深床滤池工艺出水稳定性较MBR膜工艺仍有不足。

综上所述，两种工艺均满足出水要求，应根据城区纳污管网实际情况以及受污水处理厂用地条件来选择水处理深度工艺。

参考文献

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