城市污水处理工艺对水质提升效果的比较研究

苏道宏

【摘要】本次研究主要分析国内城市污水处理情况以及城市污水处理工艺决策方案。收集以及整理我国相关城市的污水处理厂情况，对其处理的规模、处理的工艺、进出水的水质等资料进行有效的分析。通过不同工艺相似水质污水处理厂的进水水质以及出水水质的分析，对不同处理工艺的处理效果进行分析比较。在分析相同处理规模以及进水水质、出水水质的基础上进一步探讨了不同工艺、相同规模的污水处理厂所展现出来的经济性以及有效性。

【关键字】城市污水处理工艺；水质；提升效果究

一、前言

随着我国社会的不断发展，市场经济发展取得了骄人的成绩。但是在其发展过程中，出现了非常严重的资源问题，其中水资源成为最具代表性的资源问题。首先，水资源逐渐短缺；其次是大量工业废水排入水体，同时大量的生活污水排入水体，造成非常严重的污染。根据中国环境质量公报分析得到：长江、淮河、松花江、珠江、海河以及辽河七大水系总体污染程度为轻度。五日生化需氧量、高锰酸盐指数以及氨氮等影响是水体的主要污染指标，也就是说，有机污染物为主。黄河总体污染程度为中度，中度污染的主要污染类型是石油类、氨氮以及五日生化需氧量等，黄河支流总体污染程度为重度。随着我国水污染形势的逐渐严峻，水污染治理工作被赋予了全新的要求以及标准。其中，城市污水问题迫切得到有效的解决以及再利用。城市污水指的是纳入城市污水收集系统的混合污水，主要混合了工业废水以及生活污水等。城市人口非常密集，其中，工业、人口、能源以及物流是城市密集的主要表现。随着我国社会的不断发展，城市排放的生活污水、工业废水以及其他污染物呈现一个逐渐上涨的趋势，城市污水处理厂的建设是目前城市水污染控制非常有效的方法。

二、城市污水处理厂工艺比较对水质提升效果的比较（以包头市为例）

（一）包头市目前构建的城市污水处理厂工艺情况

选择城市污水处理厂设计阶段处理工艺需要有效的考虑以下几个方面的因素：

首先是城市污水的水质以及排放的标准；

其次是城市用地的实际条件；

再次是城市当地的运行水平、管理水平、管理经验以及相关业主的意见；

最后是城市污泥处理方案。

因为包头市中五座城市污水处理厂设计阶段的进水的水质、排放的标准、建设的年代、投资的标准是不一致的，所以，各个城市污水处理厂工艺选择也不一致。

1、城市污水处理厂二级处理工艺分析

1.1城市污水处理厂传统活性污泥法工艺分析

城市污水处理厂传统活性污泥法工艺一般是东河东、东河西及北郊三座城市用来处理污水的工艺。上述城市的城市污水处理厂均在2005年之前开始投入运营，出水排放标准都是《污水综合排放标准》的二级标准[1]。传统活性污泥法的发展历史最长的一种污水处理工艺，同时也是一种被广泛使用的污水处理工艺类型。传统活性污泥法工艺流程中最重要的一个部分是曝气池。曝气池污泥浓度一般会控制在每升2g～4g浓度。当废水浓度非常高的时候就需要使用较高数值。在使用较高数值的时候，曝气池的鼓风机曝气量也会一定程度的提升，池内溶解氧维持在每升2mg左右即可。传统活性污泥法工艺非常合适二级处理，详细的二级处理工艺流程图如下图一所示：

泵

上

清

液

图一 传统活性污泥法工艺流程图

纵向混合的推流形式是曝气池中的水流形式。在曝气池的前端，废水会跟活性污泥接触，其有机物浓度的非常高，这表明供给活性污泥微生物生活下来的食物非常的丰富，因此，微生物呈现一个持续增长的趋势[2]。不断推进活性污泥，直至曝气池末端，城市废水中有机物就会被大量的消耗，甚至消耗完毕，微生物则发展至内源呼吸的阶段，作用于最终剩余污泥的减量。污泥会处在一个饥饿状态，往曝气池回流，可以有效的吸附有机物以及氧化有机物。因此该工艺方法具有非常显著的BOD以及悬浮物去除率，可以达到92.5%左右。

1.2水解酸化+两级上流生物滤池工艺

包头市还有一部分城市使用水解酸化+两级上流生物滤池工艺进行污水处理，水解酸化+两级上流生物滤池工艺的总投资额为10150万元，在2009年开始运营，水解酸化十二级上流生物滤池工艺具有非常显著的优势，那就是：耐冲击、脱氮、出水稳定等。详细二级处理工艺流程图图二所示：

反冲洗水出水 上清液

反冲洗

反冲洗

图二 水解酸化+两级上流生物滤池工艺流程图

2、深度处理工艺分析

2.1混凝沉淀+BAF+氯消毒工艺分析

混凝沉淀+BAF+氯消毒工艺流程图如图三所示，从图中可以看出， 投加PAC以及投加PAN，使用管道混合器将其混合后，使用二级处理工艺将水中含有的悬浮杂质滤除，与此同时还可以有效的滤除蛋白质负电荷的亲水胶体絮凝等，最后通過高效沉淀池完成絮体的沉淀，实现固液的影响分离[3]。BAF进入出水之后，就经过生物氧化以及过滤进行有效的截流，之后将废水中残留的可溶性有机物去除掉，不仅如此还可以去除无机物。最后添加氯对水进行消毒，可以有效的实现杀菌效果、脱色效果以及除异味效果。

图三 混凝沉淀+BAF+氯消毒工艺流程图

2.2过滤+紫外消毒工艺分析

过滤+紫外消毒工艺流程图如图四所示，由图中可以看出，因为该污水处理厂二级处理工艺中存在两级上流生物滤池作用，已经一定程度的去掉了二级处理出水中的较大的悬浮物以及较大的胶体，V型过滤是深度处理的最佳方法[4]。对于水质消毒，我们可以使用紫外消毒，该方法具有非常显著的效果，并且不存在二次污染的情况。

图四 过滤+紫外消毒工艺流程图

（二）包头市目前城市的污水处理厂工艺比较情况分析

1、不同污水处理工艺水质处理效果

A城市使用传统活性污泥法工艺；B城市使用水解酸化+两级上流生物滤池工艺。分析A、B两城市的水质处理效果得到如下表格所示：

表一 A、B两城市的水质处理效果

城市名称 CODCr BOD5 TN NH4+N TP B/C 工业废水含量

A城市 524.03 155.01 71.98 68.88 4.67 0.31 30%

B城市 203.24 58.86 56.82 46.57 3.29 0.28 60%

上述A、B两城市污水处理厂进水是一致的，均为生活污水跟工业废水混合出来的废水，两个城市的B/C值均<0.3（可生化处理判断值）。两座城市污水处理厂的TN值、NH4+N值以及TP值均非常的接近。分析两城市的进水水质以及出水水质，对二级处理工艺具有非常显著的代表效果。

C城市则使用混凝沉淀+BAF+氯消毒工艺，D城市使用过滤+紫外消毒工艺。分析C、D两城市的水质处理效果得到如下表格所示：

表二 C、D两城市的水质处理效果

城市名称 CODCr BOD5 TN NH4+N TP

C城市 25.03 7.95 41.06 33.71 2.60

D城市 47.44 7.83 14.48 4.72 0.40

2、不同污水处理工艺的碳源去除效果比较

B、C城市污水处理厂的CODCr去除率为76.86%左右，BOD5去除率为86.77%左右，所以其碳源去除效果不显著[5]。A、D城市污水处理厂的CODCr去除率为82.57%左右，BOD5去除率为92.14%左右，明显高于B、C城市。

上述各两种生物法处理工艺均实现了超过75.00%的碳源去除率，水解酸化+两段上流生物滤池效果最好。归其原由得到，二级上流生物滤池工艺，具有非常有效的污泥沉降性，同时可以有效的避免污泥出现膨胀等。但是，如果是COD—SS较高的废水的处理就需要按照实际条件进行使用，如果没有按照实际情况使用就会导致滤池短时间达到设计水头损失，出现堵塞情况，反冲洗频繁出现等，严重甚至会导致滤池中的硝化效果受到影响。

三、总结

上述研究主要以包头市A、B、C、D四座城市的污水处理厂处理工艺进行分析研究，比较分析不同工艺相似水质的不同处理效果，分析比较出处理效果最佳、经济效益最优的处理工艺类型[6]。

上述A、B、C、D四座城市的污水处理厂处理工艺一般由两种二级处理工艺跟两种深度处理工艺构成。二级处理工艺类型主要有以下两种：一种是传统活性污泥工艺，还有一种是水解酸化+二级上流生物滤池工艺；深度处理工艺主要有以下两种：一种是混沉+BAF+氯消毒工艺、还有一种是过滤+紫外消毒工艺。其中使用混凝沉淀+BAF+氯消毒工艺的城市以及使用水解酸化+两级上流生物滤池工艺的城市其处理厂为最优[7]。

就目前的污水处理厂---以包头市为例，除了2009年，投产运营的城市污水处理厂外，其他的都存在水质处理满足不了实际需要的现象。其中，氮指标以及磷指标超标的情况最为明显。如果把包头市城市污水处理厂排放标准提升一个等级的话，也就是说从《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B标上升到一级A标，那么目前存在的處理工艺就会受到限制，难以有效的完成自己的责任，所以我们需要进行一步完善工艺指标，严格按照实际需要选取最有效、最适合的污水处理工艺。

【参考文献】

[1]Rusten B，Eleassen H.Sequencing batch reactors for nutrient temoval at small Wastewater treatment plant[J].Water Science and Technology.2001，28（10）：243～249

[2] Juliane Hollender，Doris van der Kr01.Effect of differem carbon sources on the enhanced biological phosphorus removal in a sequencing batch reactor[J].Worldjournal ofmicrobiology.2002，l 8（4）：359。364

[3]李瑾，柴立元，向仁军，成应向.厌氧-好氧活性污泥法（A/O）一体化装置处理生活污水的中试研究[J].中南大学学报（自然科学版）.2011（10）

[4]刘仲鸾，杨波.氧化沟对于城市污水的处理——以包头市为例[J].中国高新技术企业.2011（31）

[5]董文艺，李继，王宏杰，吕小梅，张真江，刘杰，刘丽莎，范翊，王维康.两种处理城市污水的BAF新工艺[J].建设科技.2011（21）

[6]毛志刚，谷孝鸿，曾庆飞，周露洪，孙明波.太湖渔业资源现状（2009-2010年）及与水体富营养化关系浅析[J].湖泊科学.2011（06）

[7]李伟阳，张丽娜，杨树嵩。分析我霄城市羚水处理面临韵问题[J].害国煞委嚣易，2012，01（07）：144—145