1、SBR,A2/O,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/O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好氧工艺，一种是用于脱氮的缺氧好氧工艺；A2/O法则是既脱氮又除磷的工艺。氧化沟是活性污
2、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
3、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40104 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
4、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/O和A2/O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
5、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/O和A2/O法的经济性。因此，对于规模为(1020)104 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
6、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
7、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
8、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。3、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
9、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：（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
10、，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
11、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 3
12、78537850m3/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
13、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。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，
14、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 BOD5 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
15、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。
