SBR氧化沟A2O工艺比较

SBR,A2/0,氧化沟三种工艺比较一、技术性能比较活性污泥法有很多种型式，使用最广泛的主要有三类：传统活性污泥法和它的改进型 A/O、A2/0工艺，氧化沟，SBR工艺。传统活性污泥法是应用最早的工艺，它去除有机物的效率很高，在处理过程中产生的污 泥采用厌氧消化方式进行稳定处理，对消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和运行费用 都比较低，因而得到广泛应用。近20年来，水体富营养化的危害越来越严重，去除氮、磷 列入了污水处理的目标，于是出现了活性污泥法的改进型A/O法和A2/O法。A/O法有两种， 一种是用于除磷的厌氧一好氧工艺，一种是用于脱氮的缺氧一好氧工艺；A2/O法则是既脱 氮又除磷的工艺。氧化沟是活性污泥法的一种变型，在水力流态上不同于传统活性污泥法，是一种首尾相 接的循环流，通常采用延时曝气，在污水净化的同时污泥得到稳定。它不设初沉池和污泥消 化池，处理设施大大简化。氧化沟具有传统活性污泥法的优点，去除有机物的效率很高，也 具有脱氮的功能。如果在沟前增设厌氧池，还可同时除磷。氧化沟这种高效、简单的特点， 使它在中小型城市污水处理厂中得到广泛应用。SBR是序批式活性污泥法，它的基本特征是在一个反应池中完成污水的生化反应、沉淀、 排水、排泥，不仅省去了初沉池和污泥消化池，还省去了二沉池和回流污泥泵房，处理设施 比氧化沟还要简单，而且处理效果好，有的SBR工艺还具有很强的脱氮除磷功能。SBR工艺 对自控要求高，过去自控设备不过关，这种工艺无法推广，近年来自控技术和仪表应用于污 水处理已经过关，我国昆明第三、第四污水厂采用SBR工艺已成功运行数年，因而SBR工艺 得到大力推广，成为业内人士十分关注的一种工艺。二、经济性能比较：传统活性污泥法、A/O和A2/O法与氧化沟和SBR工艺相比最大优势是能耗较低、运营 费用较低，规模越大这种优势越明显。对于大型污水厂来说，年运营费很可观，比如规模为 40X104 m3/d的污水厂，1 m3污水节省处理费1分钱，一年就节省146万元。这种工艺的能耗和运营费低的原因是：a.设置初沉池，利用物理法以最小的能耗和费用 去除污水中相当一部分有机物和悬浮物，降低二级处理的负荷，显著节省能耗；b.污泥采用 厌氧消化，它比氧化沟和SBR工艺的同步好氧消化显著节省能耗，是一种公认的节能工艺。这种工艺的基建投资一般情况下比氧化沟和SBR工艺高，但随着规模的增大，氧化沟和 SBR的基建费也成倍增加，而常规活性污泥法的投资则以较小的比例增加，两者的差距越来 越小。当污水厂达到一定规模后，常规活性污泥法的投资比氧化沟与SBR还省，所以，污水 厂规模越大，常规活性污泥法的优势就越大。常规活性污泥法、A/0和A2/0法的主要缺点是处理单元多，操作管理复杂，特别是污 泥厌氧消化要求高水平的管理，消化过程产生的沼气是可燃易爆气体，更要求安全操作，这 些都增加了管理的难度。但由于大型污水厂背靠大城市，技术力量强，管理水平较高，能满 足这种要求，因而常规活性污泥法的缺点不会成为限制使用的因素。根据我国目前的现实情况，城市污水处理处于起步阶段，法规和制度都不够健全，对污 泥的稳定化要求没有明确的规定，同时由于排水管网系统不够完善，大多数城市污水的有机 成分不高，加之污泥厌氧消化的管理和沼气的利用还缺乏成熟的经验，这些因素都降低了包 含污泥厌氧消化工序的常规活性污泥法、A/0和A2/O法的经济性。因此，对于规模为（10 20）X104 m3/d的城市污水处理厂，有时可能采用SBR和氧化沟工艺更为经济，在这种情况 下，有必要对各种工艺进行详细的技术经济比较，以确定最佳工艺。SBR和氧化沟工艺运行比较SBR 法，即间歇式活性污泥法又称序批式活性污泥法。近年来，随着仪表、自动控制技 术与装备的发展，SBR新工艺不断涌现，如ICEAS、CASS、CAST、DAT-IAT、UNITANK、 MSBR等。氧化沟又称循环曝气法，是活性污泥法的变种。它是一种首尾相连的循环流曝 气沟渠5,污水渗入其中得到净化。当前常见的氧化沟类型有：Carrousel氧化沟、Orbal 氧化沟、交替工作型氧化沟、DE型氧化沟及一体化氧化沟等与氧化沟相比，SBR工艺所呈现的不同点主要体现在以下几个方面：一般不需设置二 沉池；不用污泥回流或少量污泥回流；曝气系统多采用鼓风曝气，而氧化沟多采用机械 曝气；曝气池出水水位不恒定，需用滗水器；自动化程度较高，对自控系统有较高的要 求。1、规模分布情况12V7MA;7g !4* * * *厂序30100150厂守5Eilkd2ed乩油勺回b1姑怕记M pliftt如图1,图2可知：在所统计的194个中小型城镇污水厂中，氧化沟实例129个，SBR 为65个。对于02万吨/天的污水厂，SBR19个，氧化沟18个。对于25万吨/天 的污水厂，SBR27个，氧化沟65个。至于510万吨/天的污水厂，SBR19个，氧化沟46 个。2、处理单位水量占地面积由表1可知：对于02万吨/天的污水厂，氧化沟处理单位水量占地面积小于SBR。 但对于25万吨/天和510万吨/天的污水厂，氧化沟处理单位水量占地面积要大于 SBR。至于010万吨/天的污水厂，两者处理单位水量占地面积大致相当。单位占地面 积随着规模的增加而减小，同时减小得越来越缓慢。结果分析：一般而言氧化沟水力停留时 间较长，需设二沉池，占地面积较大。但对于规模较小的氧化沟，占地问题并不明显。表处理单位水昼占地而积【亩，万吨天）Tab.丨 The floor space uf processi ng per wtisfewater Huw 仃可 l04i-d)规模类型（万盹f天处理单位水量占地面概（亩/万吨天）SBR執化沟0236.0933.01217.5819.415-1016,5216.553、各项经济指标由表2可知：在基建投资上，三种规模类型的氧化沟均高于相应的SBR。但总体均值 小于SBR。且随着规模的增加，吨水基建费用显著减小。在单位电耗上，氧化沟均大于同 等规模类型的SBR。且不同规模的SBR，其单位电耗基本相当。但氧化沟随着规模的增大, 单位电耗有所下降。在直接成本上，SBR均大于同等规模类型的氧化沟。且两者的直接成 本均随着规模的增加而减小。在总成本上，对于02万吨/天的污水厂，氧化沟要高于 SBR,但其余规模的总成本及总体均值均小于SBR。且两者的总成本随着规模的增加而减小。 结果分析如下：表2鼻說烧济冷标记技疮b.lyTvarious ecDa-omac indicatori謹槟类型，万心天)3251.7419U.35034畑1.68DJ2D540.97(1-2左就化詢)0.46G.S3235I9S4JS0,67L443T0比洵181033D.33047砧2(1) 基建投资：根据Ketchum等人的统计结果表明，采用SBR法处理小城镇污水要比普 通活性污泥法节省基建投资30%以上7。而同时去除有机物及脱氮除磷的氧化沟的基建费 用比常规活性污泥法要低40%-60%,运行费用低30%-50% 8。其中SBR是合建式，一般 情况下征地费和土建费较氧化沟低，而设备费较氧化沟高,总造价的高低要视具体情况决定。 地价高，对氧化沟不利；BOD5浓度低，反应容积与沉淀容积的比值低，对氧化沟不利。进 水BOD5浓度高，反应容积与沉淀容积的比值高，对氧化沟有利。就目前的结果而言，可 知在我国进水BOD5低，地价高对于基建投资的影响超过了设备费用的影响。之所以出现基 建费用整体均值小于SBR，是因为偏小型的SBR比例要大得多，而基建投资则是随着规模 的增加而减小。(2) 单位电耗：一方面SBR通常采用鼓风曝气，氧化沟则采用的机械曝气。在供氧量相同 的情况下，鼓风曝气比机械曝气省电。其次SBR为合建式，不用污泥回流或少量回流，而 氧化沟的污泥需大量回流，此时SBR电耗小于氧化沟。另一方面SBR工艺视变水位运行， 也增大了进水提升泵站的杨程，此时增加了 SBR电耗。而在污水厂的电耗之中，曝气设备 动力消耗量约占总能耗的40%50%，是污水厂的用能第一大户，污水、污泥提升泵的电耗约 为10%20%。因此可知，主要是由于曝气设备的原因，使得氧化沟工艺电耗大于了 SBR工 艺。(3) 直接成本(包括折旧、大修和利润)、总成本：污水厂的直接成本包括了水费、电费、 污泥费、维修费、生产运行必需的管理费等。而总成本则额外囊括了固定资产的折旧、设备 大修、更新改造费用和利润。虽然SBR基建投资省，电耗低，但由于自控系统的复杂性， 使得设备维修，管理费用增加，设备大修、折旧费用增加。另外美国曾对13种处理水平、 24种二级生化及二级处理系统进行了技术经济比较，统计结果表明，对于处理量为 378537850m3/d的污水处理厂，除渗滤系统外，氧化沟工艺是最经济的。这在一定程度上 也体现了氧化沟在经济指标上具有一定优势。但是在我国对于02万吨/天的污水厂，氧 化沟总成本超过了 SBR。从前面的基建投资和单位电耗可知，氧化沟不占优势，且特别是小 规模污水厂，这一差距变得更大，因此使得此时总成本超过了 SBR。当然各个污水处理厂直 接成本参差不齐，镇(乡)属的污水处理厂成本偏高等原因也影响了我们的统计结果。总 的而言，氧化沟直接成本和总成本低于SBR，具有一定的优势。4、水质指标由表3可知：SBR和氧化沟均有较高的BOD, COD, SS去除率，但氨氮、磷去除率较低。 在各项水质指标上，SBR和氧化沟相对照，无明显规律，各有优劣。就全部污水厂均值 而言，氧化沟除磷去除率不及SBR，其余水质指标均好于SBR。结果分析：氧化沟属于延 时曝气，污泥龄较长，使得悬浮性有机物和溶解有机物可以得到很好的去除，但不利于除磷。 另外由于我国污水厂进水BOD5较低，脱氮除磷所需碳源不足。使得我国污水处理厂中氨氮、 磷去除率普遍偏低。总的而言，SBR和氧化沟出水水质的问题主要体现为氨氮、磷去除率不 高。至于其它指标，均有较为理想的处理效果。表3林物标岀较Tib. 3 CoinKiritiDDfiTie er i|ua8iiy indicitoBOO去除率斶COD去辭(嘟9 (%)磷主離率(%)OT (SBk)S2J0XI881.147U7(SBR)砒2嚣惑74.765-10 (SBR)9L01也阳56.4676.56卿9075.128U62-s.09K7矽67271.4565-10狀沟)絶53700翻在我国，早在80年代SBR和氧化沟便有了应用。但目前运行的SBR和氧化沟污水处理厂 基本上建于九五期间和十五期间。让我们放眼于更远的将来，基于SBR和氧化沟处理技术 的不断发展，我们有理由相信，它们将会不断克服自身的缺点。总而言之，如下：(1) 在占地面积上，就目前而言，氧化沟不占优势，增加沟深成为其发展的必然趋势。由 于水下推进器在氧化沟中的应用，使得这一问题得到了很好的解决；另外一体化氧化沟等技 术的发展，也在一定程度上简化了工艺流程，减小了其占地面积。当然污水厂占地面积也不 能一味的求小，生态绿化方面的要求也应该予以考虑。(2) 在基建投资上，就目前而言，由于进水B0D5低，地价高，氧化沟并不占优势。其中 进水水质同管网的普及率及城市特点类型，工业规模和性质等有关，有时差别较大。随着管 网普及率的增加，进水BOD5会有一定的增大，但是人们用水量的增加，又势必削弱这一影 响。总得而言，我国进水水质在未来几年变化不大。至于地价，也并无下跌的趋势。同时随 着国产化设备的研制，SBR的基建投资会进一步降低。综上可知：未来几年在基建投资上， 氧化沟将会持续高于 SBR。(3) 在单位电耗上，就目前而言，主要由于曝气设备的原因，氧化沟的电耗要大于 SBR。 而近年来由于水下推进器的应用，使得鼓风曝气在氧化沟上的应用成为了可能，国内已有多 座氧化沟污水处理厂采用了鼓风曝气加水下推进器的设备组合方式，节能效果明显。同时如 一体化氧化沟的发展，也使得氧化沟污泥可以自动回流，进一步降低了能耗。因此综上 可知：氧化沟的电耗将会在将来应用中有所降低。(4) 在直接成本和总的成本上，总的而言，SBR要高于氧化沟。主要是由于自控系统的复 杂性，使得设备维修、管理费用增加，设备大修、折旧费用增加。随着国产化设备的开发应 用，这一问题会得到一定的缓解。(5) 在水质指标上，两者大致相当，氨氮、磷去除效率低是两者共同存在的问题。这同当 前低碳源的条件是分不开的。而随着低碳源下脱氮除磷技术的开发及各种SBR、氧化沟改进 工艺的应用。这一问题即将得到很好的解决。