污水廠深度處理投資控制及運營成本影響因素分析

劉 云 王檳強

中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司 四川 成都 610081

隨著我國經(jīng)濟和社會的高速發(fā)展，水環(huán)境問題日趨突出，為改善水環(huán)境，對污水處理廠出水水質(zhì)要求愈發(fā)嚴(yán)格，根據(jù)環(huán)境容量，國內(nèi)大多數(shù)污水處理廠要求出水執(zhí)行類地表Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過這幾年工藝的研究及應(yīng)用，在最近新建的污水處理廠或老舊污水處理廠提標(biāo)改造中，以MBR短流程工藝和二級處理+混凝沉淀+反硝化深床濾池的長流程深度處理工藝已成為主流工藝，并日趨成熟。

1 處理工藝經(jīng)濟技術(shù)比較

對于新建污水處理廠來說，MBR處理工藝由于用膜池取代了傳統(tǒng)工藝中的二沉池，出水經(jīng)消毒后達標(biāo)排放，且膜本身具有過濾作用，生化系統(tǒng)中污泥濃度可以達到8～10g/L，是傳統(tǒng)常規(guī)污水處理工藝中污泥濃度的2～3倍，因此MBR占地相對較傳統(tǒng)長流程深度處理工藝少的多，而混凝沉淀+反硝化深床濾池的長流程工藝需要增加后續(xù)處理單元，因此占地較大。對于擴建或者提標(biāo)改造污水處理廠來說，MBR工藝可以將二沉池改造為膜池，新建超精細(xì)格柵及膜池鼓風(fēng)系統(tǒng)即可，因此增加用地較少，且膜池提高了生化系統(tǒng)中污泥濃度，污水廠還可以提質(zhì)增量。以混凝沉淀+反硝化深床濾池為深度處理的長流程工藝因需要后續(xù)增加處理單元占地較大。以10萬m3/d新建地埋式污水處理廠比較如下：

10萬m3/d新建地埋式污水處理廠經(jīng)濟技術(shù)比較

上表表明，MBR工藝適用于用地緊張的新建污水處理廠或者建設(shè)面積不足的污水處理廠改擴建，另外還可以通過采用MBR工藝提高土地利用率。但MBR工藝需新建超細(xì)格柵（精細(xì)格柵），同時需新建膜池及鼓風(fēng)機房，且因膜孔徑小，需對膜頻繁清洗，設(shè)備昂貴，能耗較大。另外當(dāng)污水中總磷較高時，生物除磷能力有限，而化學(xué)除磷可以除去污水中95%左右的磷，因此需在生化池中投入過量的藥劑，在固有的工藝設(shè)施上，只有通過化學(xué)輔助除磷才能達到排放要求。其中大部分藥劑發(fā)生了混凝作用，藥劑量較大，藥劑的粘性附著在膜表面，對出水量有較大影響；深度處理工藝構(gòu)筑物多，但可根據(jù)出水要求進行優(yōu)化組合，特別是改造時，可根據(jù)現(xiàn)狀工藝出水采取相應(yīng)的對策，達到排放要求。

2 混凝沉淀+反硝化深度處理工藝技術(shù)特點

對于混凝沉淀+反硝化深床濾池深度處理工藝，反硝化深床濾池普遍采用進口設(shè)備，單方造價及性能差異不大，因此長流程深度處理工藝中，混凝沉淀池的選擇對新建、改擴建、提標(biāo)改造的污水處理廠造價和成本影響較大。目前常用的混凝沉淀池有：網(wǎng)格絮凝斜管（或斜板）沉淀池，折板絮凝平流沉淀池，高密度沉淀池等，其中平流沉淀池占地面積大，主要用于大型給水廠，斜管或斜板沉淀池給水廠和污水廠均適用，但由于受水量波動影響較大，且污水廠深度處理時，進水均為低濁水，效果更差，在安徽等地實際應(yīng)用來看，也證實了上述觀點。高密度沉淀池是載體絮凝快速沉淀技術(shù)，其工作原理是先向混合池中投加混凝劑，使水中的懸浮物及膠體顆粒脫穩(wěn)，再向絮凝池中投加高密度的不溶介質(zhì)顆粒和高分子助凝劑，利用介質(zhì)的重力沉降及載體的吸附作用使脫穩(wěn)后的雜質(zhì)顆粒以載體為絮核，通過高分子鏈的架橋吸附作用以及微砂顆粒的沉積網(wǎng)捕作用快速沉淀，通過不斷循環(huán)，介質(zhì)顆粒和各種化學(xué)藥劑強化絮體往復(fù)接觸，增加了抗沖擊負(fù)荷的能力。與傳統(tǒng)絮凝工藝相比，該技術(shù)具有占地面積小、處理效果好、工程造價低、耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點，這種特殊的反應(yīng)區(qū)和澄清區(qū)設(shè)計，尤其適用于中水回用和各類廢水高標(biāo)準(zhǔn)排放領(lǐng)域。

高效沉淀池經(jīng)過不斷改進，目前主要有加砂加速沉淀池和磁混凝沉淀池的改進型池型，其中磁混凝沉淀工藝在絮凝階段添加磁粉，通過磁分離機循環(huán)利用，磁粉顆粒非常微小但密度大（磁粉密度約7.5g/cm3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2.65g/cm3的砂密度），作為沉淀物結(jié)晶晶核，有利于混凝絮體生成與長大，同時磁粉可與混凝絮體有效結(jié)合，混凝絮體密度遠(yuǎn)超過常規(guī)絮體，可大幅提高絮體的沉降速度，因此磁混凝沉淀池表面負(fù)荷可以做到20～25m/h，占地更省，效率更高。

3 典型案例分析

3.1 污水廠簡介

廈門市某污水處理廠總規(guī)模10萬m3/d，一、二期工程規(guī)模分別為2.5萬m3/d，三期工程規(guī)模5萬m3/d，為一二期工程尾水的提標(biāo)改造，采用磁混凝沉淀池+反硝化深床濾池處理工藝，出水執(zhí)行類地表Ⅳ；四期工程5.0萬m3/d，為5萬m3/d的污水廠擴建+提標(biāo)改造，采用高效沉淀池+反硝化深床濾池處理工藝，出水執(zhí)行類地表Ⅳ。

3.2 處理目標(biāo)

根據(jù)環(huán)保局要求，主要出水指標(biāo)如下：BOD5≤6 mg/L，COD≤30mg/L，SS≤10mg/L，NH3-N≤1.5mg/L，TN≤10mg/L，TP≤0.3 mg/L。

3.3 經(jīng)濟技術(shù)比較

由于三期和四期深度處理單元除混凝沉淀外，其它幾乎相同，本次只對混凝沉淀部分進行分析比較，如下：

經(jīng)濟比較

從上表可以看出，同等規(guī)模下磁混凝沉淀池負(fù)荷約為高效沉淀池的2倍，占地約為高效沉淀池的一半，節(jié)省用地較明顯。同時磁混凝沉淀池綜合造價280元/m3高于高效沉淀池綜合造價200元/m3，土建費用差距不大，磁混凝設(shè)備費約為高效沉淀池的2倍。

3.4 成本分析

（1）藥耗分析

成本分析

從上表可以看出，理論上磁混凝沉淀池由于添加磁粉，噸水成本比普通高效沉淀池高0.005元/噸，但根據(jù)實際使用時，由于水質(zhì)波動，藥劑添加不均衡，實際成本相差不大。

（2）電耗分析

磁混凝沉淀池主要設(shè)備有：混合攪拌機、絮凝攪拌機、刮泥機、磁分離機、污泥回流泵、剩余污泥泵、排泥泵，三期磁混凝沉淀池總功率約75kw，約0.025元/噸；高效沉淀池主要設(shè)備為混合攪拌機、絮凝攪拌機、刮泥機、污泥回流泵、剩余污泥泵、排泥泵，三期高效沉淀池總功率約60kw，約0.02元/噸。考慮到磁混凝增加了磁分離機，且磁粉在循環(huán)過程中損耗較高效沉淀池高，因此磁混凝沉淀池電耗略高于高效沉淀池。

4 結(jié)語

（1）通過比較，MBR和混凝沉淀+反硝化深床濾池深度處理工藝均適用于污水處理廠新建、擴建及提標(biāo)改造。以10萬m3/d新建地埋式污水處理廠為例，MBR工藝單方造價約7500元/噸水，占地約0.4～0.5m2/噸水；采用二級處理+混凝沉淀+反硝化深床濾池深度處理工藝單方造價約5000元/噸水，占地約0.6～0.8m2/噸水。

（2）對于采用混凝沉淀+反硝化深床濾池深度處理工藝，磁混凝和高效沉淀池均適用，同等規(guī)模下磁混凝沉淀池負(fù)荷約為高效沉淀池的2倍，占地約為高效沉淀池的一半，節(jié)省用地較明顯。同時磁混凝沉淀池綜合造價280元/噸高于高效沉淀池綜合造價200元/噸，土建費用差距不大，磁混凝設(shè)備費約為高效沉淀池的2倍。考慮到磁粉添加時需要人工，因此相同規(guī)模下，采用磁混凝沉淀池運行綜合費用比高效沉淀池略高。

（3）工藝選擇對污水處理廠造價及運營成本有著較大影響，污水處理廠新建、擴建及改造時應(yīng)結(jié)合工程所處的地域、地塊及周邊環(huán)境綜合考慮，擇優(yōu)選擇。