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三峡库区小城镇污水处理工艺现状调查 * 伍培 1 陈一辉 2 张勤 2 贾云 3 刘火安 3 1. 重庆科技学院建筑工程学院， 重庆 401331;2. 重庆大学城市建设与环境工程学院， 重庆 400045; 3. 重庆科技学院化学化工学院， 重庆 401331 摘要 通过对三峡库区重庆段小城镇 10 家污水处理厂处理工艺和运行效果的调查， 针对库区情况， 分析比较了所调研 污水处理厂使用工艺的处理效果、 运行稳定性、 自控要求、 二次污染 剩余污泥产量 等技术指标以及建设投资、 占地 面积、 处理成本、 能耗等经济指标。对三峡库区小城镇排水工程规划建设， 污水处理工艺的选择与开发， 污水处理方案 的优化提出明确的技术经济指标和建议。 关键词 污水处理;三峡库区;小城镇;规划设计;技术经济指标 INVESTIGATION ON WASTEWATER TREATMENT PROCESSES FOR SMALL TOWNS IN THREE GORGES RESERVOIR AREA Wu Pei1Chen Yihui2Zhang Qin2Jia Yun3Liu Huoan3 1. College of Civil Engineering and Architecture，Chongqing University of Science and Technology，Chongqing 401331，China; 2. College of Urban Construction and Environment Engineering，Chongqing University，Chongqing400045，China; 3. College of Chemistry and Chemical Engineering and Architecture，Chongqing University of Science and Technology，Chongqing 401331，China AbstractBy investigating technological processes and operation effect of 10 sewage treatment plants in Three Gorges Reservoir Area of Chongqing Section，some inds such as effect of processing technology， operating stability， control requirements， secondary pollution， construction investment， area， processing cost and energy consumption had been compared and analyzed． The technical and economic indicators and opinions of sewage engineering in Three Gorges Reservoir Basin are addressed． Keywordssewage treatment;Three Gorges Reservoir Basin;small town;planning and design;technical and economic indicator * 国家水体污染控制与治理科技重大专项子课题 2008ZX07315- 005 ; 重庆市建设科研项目 城科字 2008 第 77 号 。 2010 年 38 月， 笔者对三峡库区重庆段小城镇 污水处理厂进行了调查。选取了目前已建成的小城 镇污水处理厂 10 家进行抽样调研， 重点调查各污水 厂所采用不同生物处理工艺的技术经济性能。 1调研概况 1. 1调研原则 衡量污水处理厂技术指标有处理效果、 抗冲击负 荷能力、 自控要求、 剩余污泥产量等， 对经济指标的分 析则涉及投资、 能耗、 运行成本、 占地面积等。在出水 水质满足排放要求的前提下， “投资省、 能耗和运行 成本低、 占地少” 是衡量处理工艺经济与否的基本要 求 ［1］。由于影响各种处理工艺的经济因素涉及工 艺、 厂址、 地区和气候条件等， 对因工艺而异的各种费 用讨论较容易， 而对因地区、 厂址和气候条件而异的 费用讨论则较难 ［2］， 因此笔者着重讨论因工艺不同 而导致的污水处理厂的技术经济性能的差异。 1. 2调研对象 根据工艺、 处理规模及城镇经济特点， 在重庆范 围内选择 10 家具有代表性的城市污水处理厂， 从处 理能力来看， 多为中小型污水处理厂。所调研的污水 处理厂的工艺类型及处理规模见表 1。 2技术经济分析 2. 1技术指标 从技术的角度分析， 这几种工艺核心机理都是建 04 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 表 1各污水处理厂处理规模及工艺 污水处理厂 处理规模 / m3d － 1 处理工艺类型 涪陵排水公司清溪污水处理厂800改良型奥贝尔氧化沟 涪陵排水公司南沱污水处理厂1 000人工快渗 涪陵排水公司李渡污水处理厂1 500A2/O 涪陵排水公司白涛污水处理厂1 000A2/O 忠县排水公司新生污水处理厂800折流式曝气生物滤池 重庆奉节公平镇污水处理厂2 000折流式曝气生物滤池 重庆市大足污水处理厂15 000氧化沟 重庆市万盛区城市污水处理厂8 000SBR 重庆市万州区明镜滩污水处理厂40 000氧化沟 重庆市三峡水务云阳排水公司20 000SBR 立在活性污泥理论的基础之上， 除了脱氮除磷效果存 在一定的差异外， 在处理效果、 出水稳定性等方面都 经过了实践的考验。但在运行管理、 维护管理、 自控 要求等方面各有特色， 而且都存在着相对的弱点。 2. 1. 1普通污染物的去除效率 从调研的 10 家污水处理厂的 COD、 BOD、 SS 去 除效率来看， 氧化沟工艺、A2/O 工艺、 折流式曝气生 物滤池工艺、 SBR 工艺相差不多， 人工快渗处理效率 最低， 但各工艺在设计合理的情况下都能达到出水达 标排放要求。以 COD 去除为例， 各工艺对比分析见 图 1 纵坐标为各工艺该项目的评价相对分值， 分值 越高， 该指标越优良 。 图 1各工艺 COD 去除效率对比分析 2. 1. 2脱氮除磷效果 所调研的 10 家污水处理厂， 脱氮和除磷效果具 有一致性， 即脱氮相对理想的工艺其除磷的效果也较 好。因此， 以各工艺脱氮效果为例进行对比分析， 结 果见图 2。由图 2 可以看出 A2/O 工艺明显具有优 势; 氧化沟工艺、 SBR 工艺、 折流式曝气生物滤池略显 逊色一些。人工快渗处理在这方面显得相对不足。 2. 1. 3运行稳定性 氧化沟工艺、 A2/O 工艺、 SBR 工艺等发展较为成 图 2各工艺脱氮效果对比分析 熟的工艺均表现出较高的稳定性， 而折流式曝气生物 滤池工艺、 人工快渗工艺因运行时间不长， 运行稳定 性尚无确切保证。 2. 1. 4自控要求 在自控要求方面， 除 SBR 法要求较高外， 其他污 水处理工艺的自控要求相对较低。而人工快渗工艺 的自控要求是最低的 ［3］， 一般仅需人工定期检查， 开 闭阀门 板 。 2. 1. 5剩余污泥 污水处理工艺的运行特征 如泥龄、 有机负荷、 溶解氧浓度等 对污泥产量的影响较大。何强等调 查研究表明 采用 SBR 工艺每 1 万 m3污水产生污泥 11. 0 t; 氧化沟工艺每 1 万 m3污水产生污泥6. 20 t; A2/O 工艺每 1 万 m3污水的污泥产量为11. 0 t［4］。 折流式曝气生物滤池是生物膜法的一种。一般来说， 生物膜处理法产生的污泥量较活性污泥处理系统少 1 /4 左右 ［5］。而人工快渗系统无剩余污泥产生。 2. 2经济指标 2. 2. 1建设投资和占地面积 处理工艺的不同直接关系到污水处理厂的建设 投资及占地面积。所调研污水处理厂建设投资和占 地面积的统计结果见表 2。 表 2各污水处理厂的建设投资和占地面积 处理工艺 设计规模 / 万 m3d － 1 吨水投资 / 元m － 3 吨水占地 / m2m － 3 备注 氧化沟工艺0. 25 ～ 5. 001240. 560. 883 厂平均值 人工快渗0. 151108. 521. 50 A2/O0. 201461. 251. 302 厂平均值 折流式曝气 生物滤池 0. 10 ～ 0. 301079. 901. 402 厂平均值 SBR2. 00 ～ 4. 001436. 700. 942 厂平均值 从表 2 可以看出 1 所调研的 10 座污水处理厂， 平均吨水投资为1 265. 39元， 平均吨水占地面积为 1. 20 m2。2 采用折流式曝气生物滤池工艺的 2 座污 14 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 水处理厂， 平均吨水投资为1 079. 90元， 平均吨水占 地面积为1. 40 m2。 2. 2. 2处理成本 污水厂的处理成本是衡量其经济性能的重要指 标， 具体可通过去除单位质量污染物成本 以 COD 来 衡量 以及吨水处理成本来反映。目前我国尚缺乏关 于城市污水处理厂运行费用的准确统计资料， 比较分 析所调研的 10 家污水厂详细运行数据， 结果见表 3。 表 310 家污水处理厂的运行指标 处理工艺 建设规模 / 万 m3d － 1 实际处理量 / 万 m3d － 1 实际处理水量 比例 / 处理成本 / 元m － 3 COD 处理成本 / 元kg － 1 现有人员实际管理人员 氧化沟0. 250. 08320. 600. 9021 氧化沟3. 001. 50500. 480. 85125 氧化沟5. 004. 00800. 451. 112514 A2/O0. 200. 15750. 591. 2053 A2/O0. 200. 10500. 651. 2542 SBR2. 000. 80400. 671. 0086 SBR4. 002. 00500. 581. 08128 折流式曝气生物滤池［6 ］ 0. 300. 20660. 371. 1464 折流式曝气生物滤池0. 100. 08800. 351. 1842 人工快渗0. 150. 10660. 471. 1532 由表 3 可知1 所调研的 10 座污水处理厂平均 吨水处理成本为 0. 52 元， 平均去除单位质量 COD 成 本为 1. 09 元。2 采用折流式曝气生物滤池工艺的 2 座污水处理厂， 平均吨水处理成本为 0. 36 元， 平均去 除单位质量 COD 成本为 1. 16 元。3 部分污水处理 厂人员编制过多、 人力成本高也是导致污水处理厂运 行成本过高的原因。 2. 2. 3能耗 各工艺能耗本身相差不大， 因为能耗很大部分是 提升泵房和鼓风机房的电耗， 而提升泵房的电耗主要 取决于受纳水体水面高程， 进水管底标高以及工艺水 力损失， 鼓风机房的电耗主要取决于进出水水质情 况。相对而言， 人工快渗工艺的能耗较低。 3结论 三峡库区小城镇污水处理厂多为中小型污水处 理厂。由于处理规模、 受纳水体要求等特殊性， 笔者 认为污水处理工艺选择及污水处理厂建设时应注意 三个方面的问题。 3. 1合理确定建设规模 从所调研的 10 家污水处理厂来看， 由于进水量 不足和设计规模偏大的缘故， 平均实际处理量仅为设 计处理量的 58. 9 。这主要是由于库区小城镇管网 工程滞后于污水处理厂的建设。为此， 建议污水管网 设计应以城镇总体规划和给排水专项规划为依据， 但 有时又不能完全依赖规划， 应结合三峡库区城镇化特 点。笔者认为设计城镇排水污水主干管网， 规划期限 可适当放大， 目前可按 15 年考虑， 而不可与常规污水 处理厂远期建设年限 一般为 10 年 相同， 具体规划 年限应与当地规划部门及相关部门研究后确定。特 别是对不确定因素较多的项目 如风景区集中的城 镇在旅游旺季时， 还必须考虑出现人口峰值的特点及 其对城镇污水量变化系数的影响 ， 现场实地踏勘调 查， 基础资料的收集， 科学地分析和预测十分重要。 首先， 应了解近年流域范围内各类人口数字及增长趋 势 尤其是移民安排 ， 各工业企业类型和规模， 现况 供水范围和水量变化， 现况排水状况及存在问题， 江 河历年水文资料等， 并对这些资料进行科学的分析取 证， 必要时对主要排污口提出水质水量的监测和断 面、 位置的测量。其次， 要参考新旧版本的城镇总体 规划和上下游水利工程方案、 移民安置、 工厂调整计 划等文件， 合理划分流域， 确定相应流域面积， 合理确 定排水体制和污水收集办法。 3. 2库区小城镇污水处理厂工艺的选择 三峡大坝的建成使三峡库区水力学条件发生变 化， 水体自净能力下降， 为保护库区地表水水环境质 量， 未来库区城镇污水处理也必然要求达到较高的标 准， 尤其是对水中 N、 P 的标准将大大提高， 三峡库区 小城镇污水处理厂污水排放执行 GB 89781996污 水综合排放标准 一级标准， 其出水氨氮、 磷酸盐分 别应不大于15 mg/L， 0. 5 mg/L。这意味着污水处理 工艺、 技术除了去除有机物外， 还必须有一定的除磷 脱氮功能， 这是库区特殊的水环境对库区适用污水处 24 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 理工艺、 技术提出的要求。 库区小城镇受地形限制， 往往被分割成多个组团 式排水区域， 污水大都分散排放， 这使得库区城镇很 难采用区域处理的模式， 只能因地制宜， 根据具体条 件选择最适用的工艺与技术。由于库区小城镇大多 数为山区或丘陵地区， 地形高差大， 有时同一个城镇 的地形高差可达几十米甚至上百米， 通常都缺少大面 积的建设用地， 因而要求所采用污水处理技术和工艺 占地省， 能适应山地特征， 并充分利用地形， 如利用山 地城镇的地形高差， 采用跌水曝气生物处理法。同 时， 库区小城镇大多数属于经济不发达地区， 受经济 发展水平的限制， 往往难以承受污水处理厂的高建设 费用和高运行费用， 如 所调研的规模为 2. 00 ～ 4. 00 万 m3/d 的 SBR 工 艺 污 水 处 理 厂， 其 吨 水 投 资 为 1 436. 70 元 /m3; 处理成本为 0. 58 ～ 0. 67 元 /m3; 吨 水占地0. 94 m2。而笔者开发的利用地形高差采用跌 水曝气式生物滤池污水处理工艺， 其建造成本≤400 元 /m3， 处理成本为 0. 35 元 / m3， 吨水占地0. 78 m2。 显然， 这种工艺在缺少资金和大面积建设用地的库区 小城镇具有很大的优势。此外， 库区普遍缺乏污水处 理专业技术人才， 为保证建成后的污水处理厂能够正 常运转， 势必要求所采用的污水处理技术和工艺流程 短、 运行管理简便。 3. 3科学地进行方案优化 为了降低投资和运行成本， 因地制宜地进行工艺 方案比较是必要的。对工艺方案的比较力求客观全 面， 在同等进水、 出水条件下， 其设计参数应包括对各 种污染 物 的 去 除 率 从 笔 者 的 调 研 结 果 来 看， 对 BOD5、 COD、 SS 不应当小于 80 ， 对 NH3-N、 TP 的去 除率不应当小于 40 、 曝气时间 供氧量 AOR 为每 千克 BOD5供氧1. 7 kg为宜 、 污泥负荷和容积负荷、 曝气量和氧的利用率、 污泥产量等作全面分析。因库 区小城镇污泥处理、 处置的投资占总投资仅 20 ～ 50 。所以适宜的三峡库区小城镇污水处理厂工艺 的每 1 万吨污水污泥产量不应大于18. 0 t， 否则， 对将 三峡库区人类及环境造成重大的危害。总之， 数据丰 富就可以集思广益， 扬长避短， 根据技术合理， 经济合 算， 管理方便， 运行可靠且有利于近、 远期结合的原 则， 进行工艺方案的优化选择。 参考文献 ［1］王涛， 楼上游． 中国城市污水处理工艺现状调查与技术经济指 标评价［J］． 给水排水， 2004， 30 5 1- 4． ［2］邓荣森， 张新颖， 王涛等． 氧化沟工艺的技术经济评估［J］． 中 国给水排水， 2007， 23 16 37- 40． ［3］张子云， 温哥， 王冬波等． 生态 － 人工渗滤技术在高速公路收费 站生活污水处理中的应用［J］． 环境工程学报， 2010， 2 360- 364． ［4］何强， 邹建， 黄明． 三 峡 库 区 污 水 处 理 厂 污 泥 处 置 现 状 研 究 ［J］． 重庆建筑大学学报， 2007， 29 3 1- 3． ［5］张自杰． 排水工程下册［M］． 四版． 北京 中国建筑工业出版社， 2006． ［6］翟俊， 何强， 陈壶， 等． 重庆奉节公平镇污水处理示范项目工艺 设计［J］． 给水排水， 2007， 33 8 23- 26． 作者通信处伍培401331重庆科技学院建筑工程学院 E- mail555WP555 163． com 2010 － 09 － 14 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 资 讯 新型二氧化碳净水法新型二氧化碳净水法芝加哥郊外的能源研究公司 Krebs ＆ Sisler LP 已开发出一种生化二氧化碳 CO2 净水方法。这种方法将光合作用和光催化作用相结合， 可快速产生生物质， 同时净化废水和盐水。在大量连续 式处理过程中， 这种方法能够以反渗透法 RO 一半的成本生产饮用水。最后生物质被回收。 这项工艺中， 在光合作用和光催化作用的共同作用下， 可对盐水、 污水和工业废水进行净化， 同时产生生物 质。利用发光二极管 LED 照明系统、 二氧化碳和均衡营养素， 便可从需要二氧化碳的藻类物质 例如螺旋 藻 中产生生物质。生物质在光照充足的深层封闭空间内的生长速度估计是自然条件下生长速度的 100 倍以 上， 因为在这种连续溶液培养过程中， 所有与藻类培养有关的因素均可得到加强。 产生的生物质含 50 碳， 同时由于其含有较高的蛋白质 60 和碳水化合物 20 ， 以及维生素 A、 B、 E， 因此可干燥用作燃料、 家畜饲料补充剂或人体营养素。二氧化碳中的氧可释放到大气中， 供人和其他生物 呼吸及燃料燃烧。 34 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期