根据我国发展规划, 2010 年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50% , 设市城市的污水处理率不低于60% , 重点城市的污水处理率不低于70%。为了引导城市污水处理及污染防治技术的发展, 加快城市污水处理设施的建设, 2000 年5 月国家建设部、环境保护局和科技部联合印发了《城市污水处理及污染防治技术政策》。本文将结合该政策的内容, 主要研究日处理能力为10 万m 3 以下, 特别是1~ 5 万m 3.d 规模的城市污水处理厂适用的各种处理工艺流程的比较和选择, 从而确定不同条件下适用的较优工艺流程。
1 中小规模城市污水处理厂工艺流程概述
二级生物处理指利用水中的微生物来去除污水中的碳源有机物, 二级强化生物处理是指除利用微生物来去除污水中的碳源有机物外, 还需去除污水中的氮和磷。城市污水二级及二级强化处理一般以好氧生物处理为主, 好氧处理可分为活性污泥法和生物膜法两大类。
活性污泥法是利用河川自净原理, 人工创建的生化净化污水处理方法。中小规模城市污水厂适用的方法主要有AB 法、SBR 法、氧化沟法、AO 法、 A 2O 法、水解好氧法等。
生物膜法是利用土壤自净原理发展起来的, 通过附着在各种载体上的生物膜来处理污水的好氧生物处理法, 主要包括生物转盘、生物滤池和生物接触氧化法等工艺。
2 污水处理工艺流程选择的依据和原则
2. 1 污水处理级别的确定
选择污水处理工艺流程时首先应按受纳水体的性质确定出水水质要求, 并依此确定处理级别, 排水应达到国家排放标准(GB8978- 1996)。
设市城市和重点流域及水资源保护区的建制镇必须建设二级污水处理设施; 受纳水体为封闭或半封闭水体时, 为防治富营养化, 城市污水应进行二级强化处理, 增强除磷脱氮的效果; 非重点流域和非水源保护区的建制镇, 根据当地的经济条件和水污染控制要求, 可先行一级强化处理, 分期实现二级处理。
2. 2 工艺流程选择应考虑的技术因素
处理规模; 进水水质特性, 重点考虑有机物负荷、氮磷含量; 出水水质要求, 重点考虑对氮磷的要求以及回用要求; 各种污染物的去除率; 气候等自然条件, 北方地区应考虑低温条件下稳定运行; 污泥的特性和用途。 2. 3 工艺流程选择应考虑的技术经济因素〔3〕批准的占地面积, 征地价格; 基建投资; 运行成本; 自动化水平, 操作难易程度, 当地运行管理能力。
2. 4 工艺流程选择的原则
保证出水水质达到要求; 处理效果稳定, 技术成熟可靠、先进适用; 降低基建投资和运行费用, 节省电耗; 减小占地面积; 运行管理方便, 运转灵活; 污泥需达到稳定; 适应当地的具体情况; 可积极稳妥地选用污水处理新技术。
3 污水处理工艺流程的比较和选择方法〔2、3、4、5〕
在选定污水处理工艺流程时可以采用下面介绍的一种或几种比较方法。
3. 1 技术比较
在方案初选时可以采用定性的技术比较, 城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特性、排放方式和水质要求、受纳水体的环境功能以及当地的用地、气候、经济等实际情况和要求, 经全面的技术比较和初步经济比较后优选确定。
方案选择比较时需要考虑的主要技术经济指标包括: 处理单位水量投资、削减单位污染物投资、处理单位水量电耗和成本、削减单位污染物电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度、总体环境效益等。
定性比较时可以采用有定论的结论和经验值等, 而不必进行详细计算。几种常用生物处理方法的比较见表1。
3. 2 经济比较
在选定*终采用的工艺流程时, 应选择2~ 3 种工艺流程进行全面的定量化的经济比较。可以采用年成本法或净现值法进行比较。
3. 2. 1 年成本法。将各方案的基建投资和年经营费用按标准投资收益率, 考虑复利因素后, 换算成使用年限内每年年末等额偿付的成本- 年成本, 比较年成本*低者为经济可取的方案。
3. 2. 2 净现值法。将工程使用整个年限内的收益和成本(包括投资和经营费) 按照适当的贴现率折算为基准年的现值, 收益与成本现行总值的差额即净现值, 净现值大的方案较优。
3. 2. 3 多目标决策法。多目标决策是根据模糊决策的概念, 采用定性和定量相结合的系统评价法。按工程特点确定评价指标, 一般可以采用5 分制评分, 效益*好的为5 分, *差的为1 分。同时, 按评价指标的重要性进行级差量化处理(加权) , 分为极重要、很重要、重要、应考虑、意义不大五级。取意义不大权重为1 级, 依次按2n- 1 进级, 再按加权数算出评价总分, 总分*高的为多目标系统的*佳方案。评价指标项目及权重应根据项目具体情况合理确定。
例如确定某城市污水处理厂工艺流程时采用了表2 所示的评价指标及权重:进行工艺流程选择时, 可以先根据污水处理厂的建设规模, 进水水质特点和排放所要求的处理程度, 排除不适用的处理工艺, 初选2~ 3 种流程, 然后再针对初选的处理工艺进行全面的技术经济对比后确定*终的工艺流程。