对常见的污水处理工艺建设和运营的探讨

摘要：以实际工程实践为背景，对CAST、氧化沟、A2/O、UNITANK四种常用污水处理工艺的设计、建造、运行进行分析。并且在水质的保障、设计形式、生化池设备的选择、设备的投资、工程土建、运营费用等几个方面，对这几种工艺进行评价，推荐出CAST工艺是建设中小型污水处理厂最好的工艺。

关键词：污水处理 工艺建设 运营A2/O 氧化沟 CASTUNITANK

Abstract: based on the actual engineering practice as the background, to CAST, oxidation ditch, A2 / O, UNITANK four common sewage treatment process design, construction, operation are analyzed. And in the security of water quality, design form, biochemical pool equipment choice, equipment investment, project construction, operation cost, etc that several process evaluation, recommend a CAST process is small and medium-sized sewage treatment plant construction of the best process.

Keywords: sewage treatment process of construction and operation A2 / O oxidation ditch CAST UNITANK

中图分类号：U664.9+2文献标识码：A 文章编号

不同的污水处理工艺在水质的保障、沉淀池和生化池设备选型、设备投资、工程土建、运营消耗等几个方面存在着比较大的差异，应该根据一些建成并且稳定运行的工程项目为指导，研究出适合特定情况下的污水处理工艺。这样可以为将来更严格的水质标准做准备，也利于控制污水处理厂的建设和运营成本，同时也利于建设或者运营单位集中精力投入研究优选工艺，来提高管控能力，从而确保污水处理厂能够节约资本同时高效的运行。

一、对各个工艺的设计形式和水质保障度的探讨

1）巩固并提高生物脱氮和除磷的设计方法。①A2/O、氧化沟工艺。这两种工艺的缺氧、厌氧和好氧空间相对固定。A2/O工艺的优点主要表现在：首先是分段进水，这样可以做好碳源的有效分配。预缺氧段、缺氧段以及厌氧段都可以进水，缺氧段的进水主要是实现提高了反硝化的效果，这样可以保护出水TN达标也可以降低回流污泥中硝酸盐氮的含量，对强化生物除磷有很大的作用。其次是倒流墙的设计形式，这种形式可以提高泥水混合的效果同时减少了设备的运行数以及运行的总功率。经典氧化沟工艺可以称为无始端以及终端、廊道设计的水力流态，泥水混合液为循环流，实现了氧化沟内回流的设计形式，省去了内流泵。但是在工艺上通常采用独立厌氧段的形式，单点进水，非常不利于碳源的分配。②CAST工艺。本文中的CAST工艺采用的是厌氧段的设计形式。在厌氧段内，进水与回流污泥相混合，这样可以完成反硝化、磷的释放与PHB的合成。其设计上的难点是污泥回流的设计，在运行中通常需要以进水初期的污泥连续回流作为主要方式，出水首末端间歇回流作为回流方式，这样保证了回流到厌氧段的污泥总量以及回流的效果，能够使厌氧段的功效较好发挥。③UNITANK工艺。这个工艺厌氧、缺氧和好痒的实现形式在空间和时间原则上可以根据进、出水水质设定。在厌氧区，整个边池中上一周期静沉下来的高浓度活性污泥以及水阶段沉积下来的高浓度活性污泥都能够参与厌氧反应，使污泥回流充分，使的生物除磷的群体效应充分发挥，效果大大强于类似A2/O工艺的污泥回流系统。

2）各个工艺水质保障的分析。从实际运行效果分析，A2/O工艺、氧化沟工艺、CAST工艺、UNITANK工艺在外加辅助投药的情况下对污水的处理，出水均能达到合格的标准。但是在一些方面还是存在很大差异。在这四种工艺中，UNITANK工艺不能有效利用进水碳源，因为进水碳源被好氧分解，以致不能被聚磷菌吸收，严重制约其在更加严格的出水水质标准下的应用并且抗冲击负荷能力也比其他几种差，因为这种工艺在对污水处理的不同阶段经历的过程各不相同。而其他三种的进水都是经历完整的处理过程才能够排出。在应对出水提标的改造方面，氧化沟工艺的泥龄长，剩余污泥量相对也比较少，所以仅靠排放磷的剩余污泥量除磷，效果很差。而A2/O工艺能够在强化生物磷的同时提高TN去除率，但是是通过提高内回流比实现的，不过内回流过大容易造成缺氧段的DO浓度高，结果适得其反，所以在实际工程中很难实现。CAST工艺池中DO浓度在经历了静沉和出水后浓度相对较低。并且CAST工艺活性污泥有机负荷变化大，因此活性污泥生物物种很丰富，结构也很稳定，污泥的沉降性能也很好，也有很高的生物脱氮除磷效率。

二、各个工艺对生化池、沉淀池关键设备选型的比较

这四种工艺中，UNITANK工艺、CAST工艺是一体化的，没有独立的二沉池。又由于每个工艺的运行方式不同，因此各个工艺对生化池和沉淀池关键设备国产化、设备适应性、设备的选型都有不同的要求。其中，UNITANK工艺对设备的要求比其他三种工艺要高很多，对鼓风机、曝气器、阀门等关键设备都有很严格的要求，国内设备满足不了。CAST工艺对进水闸门要求低对空气蝶阀要求严格，而A2/O及氧化沟工艺都设备的要求相对就较低。

三、各个工艺对生化池机二沉池工程投资的比较

不同的污水处理工艺土建和设备投资的差别，主要表现在生化池和沉淀池的设计形式的各异以及对设备选型的要求上。CAST工艺、UNITANK工艺是一体化的工艺，不需要二沉池，所以这两种工艺单位水量的投资比较低。但是单位水量投资UNITANK工艺比CAST工艺要高，主要原因是CAST工艺设备国产化的程度较高，但是UNITANK工艺需要很多设备而且国产化程度很低，因此对UNITANK工艺的投资就比较高。氧化沟工艺和A2/O工艺都需要设置二沉池因此投资比较高。造成投资高的主要原因是，生化池的有效水深偏低，大约设计为5m，所以占地的面积就比较大，进而导致增加桩基基础的投资和混凝土地板的土建投资，还有一个原因是氧化沟工程的实际处理规模相对较小，土建投资相对就比较高。

四、对不同工艺所需生化池和沉淀池单元运行电耗以及水头损失的分析

不同的污水处理工艺运行电耗和水头损失的区别主要是因为生化池和沉淀池单元、A2/O、氧化沟、CAST和UNITANK都是好氧性工艺，在水、气比例一定的状况下，鼓风机和曝气设备决定了曝气系统的电耗。UNITANK工艺是一体化工艺，不需要内外回流，因此耗能较低，CAST工艺电耗小但是水头损失大，A2/O工艺和氧化沟工艺处于同一水平。A2/O和氧化沟工艺运行电耗相差不多，但是都比较大，主要是因为推进器和搅拌器数量比较多，而且需要内外回流。

结论

在设计工艺上，A2/O工艺设计的优点在于碳源的有效分配、厌氧、缺氧段水利条件的优化；氧化沟工艺能够使得沟内环流顺畅而且能耗较低；CAST工艺在厌氧段可以很好的解决污泥回流的技术难题；UNITANK工艺在处理厌氧段污泥全回流上有一定优势，但其在设备的选型上要明显高于其他三种工艺方式，因为其所要求的关键设备国产化程度很低，如果长期运行所需要的设备维修和更换成本会很高。A2/O和氧化沟工艺在设备投资、各种消耗上相当，不过在单位水量投资氧化沟明显高于A2/O且占地大，不是新建污水厂的最优选择。A2/O工艺运行稳定并且发展也很成熟，是新建大型污水厂的最优选择工艺。

在单位水量投资上，CAST工艺是这四种工艺投资最低的一个，并且其生化池设备和土建投资明显低于UNITANK工艺，生化池净占地和运营电耗稍高于UNITANK工艺，但是比A2/O和氧化沟工艺明显要低。所以，综合以上各个方面的分析，可以得出CAST工艺是新建中小型污水处理厂的最优选择工艺。

参考文献：

[1] 张统,王怀中.某军事学院 Biolak 污水处理设计[M].北京:总装设计研究院,2005.

[2] 郑元景.污水厌氧生物处理[M].北京:中国建筑工业出版社,1988.164- 182.

[3] 杨红红,牟红利,齐立新.Biolak 工艺处理城市污水的设计及运行[J].中国给排水,2005,31(5):24-26..

[4] 吴守耀,江祖嘉.Biolak 工艺处理蔗渣浆废水污泥膨胀的发生与控制[J].中国给排水,2004,30(5):56-57.

[5] 王涛.Biolak 工艺及其在设计中应注意的问题[J].中国给排水,2003,19(10):79~80.

[6] 金隆旭,陈红.一种新的活性污泥法是处理技术-Biolak 工艺在深圳市成功应用[J].工程设计与建设,2005,37(3):53-57.