污水厂深度处理投资控制及运营成本影响因素分析

刘 云 王槟强

中国市政工程西南设计研究总院有限公司 四川 成都 610081

随着我国经济和社会的高速发展，水环境问题日趋突出，为改善水环境，对污水处理厂出水水质要求愈发严格，根据环境容量，国内大多数污水处理厂要求出水执行类地表Ⅳ类水质标准，经过这几年工艺的研究及应用，在最近新建的污水处理厂或老旧污水处理厂提标改造中，以MBR短流程工艺和二级处理+混凝沉淀+反硝化深床滤池的长流程深度处理工艺已成为主流工艺，并日趋成熟。

1 处理工艺经济技术比较

对于新建污水处理厂来说，MBR处理工艺由于用膜池取代了传统工艺中的二沉池，出水经消毒后达标排放，且膜本身具有过滤作用，生化系统中污泥浓度可以达到8～10g/L，是传统常规污水处理工艺中污泥浓度的2～3倍，因此MBR占地相对较传统长流程深度处理工艺少的多，而混凝沉淀+反硝化深床滤池的长流程工艺需要增加后续处理单元，因此占地较大。对于扩建或者提标改造污水处理厂来说，MBR工艺可以将二沉池改造为膜池，新建超精细格栅及膜池鼓风系统即可，因此增加用地较少，且膜池提高了生化系统中污泥浓度，污水厂还可以提质增量。以混凝沉淀+反硝化深床滤池为深度处理的长流程工艺因需要后续增加处理单元占地较大。以10万m3/d新建地埋式污水处理厂比较如下：

10万m3/d新建地埋式污水处理厂经济技术比较

上表表明，MBR工艺适用于用地紧张的新建污水处理厂或者建设面积不足的污水处理厂改扩建，另外还可以通过采用MBR工艺提高土地利用率。但MBR工艺需新建超细格栅（精细格栅），同时需新建膜池及鼓风机房，且因膜孔径小，需对膜频繁清洗，设备昂贵，能耗较大。另外当污水中总磷较高时，生物除磷能力有限，而化学除磷可以除去污水中95%左右的磷，因此需在生化池中投入过量的药剂，在固有的工艺设施上，只有通过化学辅助除磷才能达到排放要求。其中大部分药剂发生了混凝作用，药剂量较大，药剂的粘性附着在膜表面，对出水量有较大影响；深度处理工艺构筑物多，但可根据出水要求进行优化组合，特别是改造时，可根据现状工艺出水采取相应的对策，达到排放要求。

2 混凝沉淀+反硝化深度处理工艺技术特点

对于混凝沉淀+反硝化深床滤池深度处理工艺，反硝化深床滤池普遍采用进口设备，单方造价及性能差异不大，因此长流程深度处理工艺中，混凝沉淀池的选择对新建、改扩建、提标改造的污水处理厂造价和成本影响较大。目前常用的混凝沉淀池有：网格絮凝斜管（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积大，主要用于大型给水厂，斜管或斜板沉淀池给水厂和污水厂均适用，但由于受水量波动影响较大，且污水厂深度处理时，进水均为低浊水，效果更差，在安徽等地实际应用来看，也证实了上述观点。高密度沉淀池是载体絮凝快速沉淀技术，其工作原理是先向混合池中投加混凝剂，使水中的悬浮物及胶体颗粒脱稳，再向絮凝池中投加高密度的不溶介质颗粒和高分子助凝剂，利用介质的重力沉降及载体的吸附作用使脱稳后的杂质颗粒以载体为絮核，通过高分子链的架桥吸附作用以及微砂颗粒的沉积网捕作用快速沉淀，通过不断循环，介质颗粒和各种化学药剂强化絮体往复接触，增加了抗冲击负荷的能力。与传统絮凝工艺相比，该技术具有占地面积小、处理效果好、工程造价低、耐冲击负荷等优点，这种特殊的反应区和澄清区设计，尤其适用于中水回用和各类废水高标准排放领域。

高效沉淀池经过不断改进，目前主要有加砂加速沉淀池和磁混凝沉淀池的改进型池型，其中磁混凝沉淀工艺在絮凝阶段添加磁粉，通过磁分离机循环利用，磁粉颗粒非常微小但密度大（磁粉密度约7.5g/cm3，远远大于2.65g/cm3的砂密度），作为沉淀物结晶晶核，有利于混凝絮体生成与长大，同时磁粉可与混凝絮体有效结合，混凝絮体密度远超过常规絮体，可大幅提高絮体的沉降速度，因此磁混凝沉淀池表面负荷可以做到20～25m/h，占地更省，效率更高。

3 典型案例分析

3.1 污水厂简介

厦门市某污水处理厂总规模10万m3/d，一、二期工程规模分别为2.5万m3/d，三期工程规模5万m3/d，为一二期工程尾水的提标改造，采用磁混凝沉淀池+反硝化深床滤池处理工艺，出水执行类地表Ⅳ；四期工程5.0万m3/d，为5万m3/d的污水厂扩建+提标改造，采用高效沉淀池+反硝化深床滤池处理工艺，出水执行类地表Ⅳ。

3.2 处理目标

根据环保局要求，主要出水指标如下：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 经济技术比较

由于三期和四期深度处理单元除混凝沉淀外，其它几乎相同，本次只对混凝沉淀部分进行分析比较，如下：

经济比较

从上表可以看出，同等规模下磁混凝沉淀池负荷约为高效沉淀池的2倍，占地约为高效沉淀池的一半，节省用地较明显。同时磁混凝沉淀池综合造价280元/m3高于高效沉淀池综合造价200元/m3，土建费用差距不大，磁混凝设备费约为高效沉淀池的2倍。

3.4 成本分析

（1）药耗分析

成本分析

从上表可以看出，理论上磁混凝沉淀池由于添加磁粉，吨水成本比普通高效沉淀池高0.005元/吨，但根据实际使用时，由于水质波动，药剂添加不均衡，实际成本相差不大。

（2）电耗分析

磁混凝沉淀池主要设备有：混合搅拌机、絮凝搅拌机、刮泥机、磁分离机、污泥回流泵、剩余污泥泵、排泥泵，三期磁混凝沉淀池总功率约75kw，约0.025元/吨；高效沉淀池主要设备为混合搅拌机、絮凝搅拌机、刮泥机、污泥回流泵、剩余污泥泵、排泥泵，三期高效沉淀池总功率约60kw，约0.02元/吨。考虑到磁混凝增加了磁分离机，且磁粉在循环过程中损耗较高效沉淀池高，因此磁混凝沉淀池电耗略高于高效沉淀池。

4 结语

（1）通过比较，MBR和混凝沉淀+反硝化深床滤池深度处理工艺均适用于污水处理厂新建、扩建及提标改造。以10万m3/d新建地埋式污水处理厂为例，MBR工艺单方造价约7500元/吨水，占地约0.4～0.5m2/吨水；采用二级处理+混凝沉淀+反硝化深床滤池深度处理工艺单方造价约5000元/吨水，占地约0.6～0.8m2/吨水。

（2）对于采用混凝沉淀+反硝化深床滤池深度处理工艺，磁混凝和高效沉淀池均适用，同等规模下磁混凝沉淀池负荷约为高效沉淀池的2倍，占地约为高效沉淀池的一半，节省用地较明显。同时磁混凝沉淀池综合造价280元/吨高于高效沉淀池综合造价200元/吨，土建费用差距不大，磁混凝设备费约为高效沉淀池的2倍。考虑到磁粉添加时需要人工，因此相同规模下，采用磁混凝沉淀池运行综合费用比高效沉淀池略高。

（3）工艺选择对污水处理厂造价及运营成本有着较大影响，污水处理厂新建、扩建及改造时应结合工程所处的地域、地块及周边环境综合考虑，择优选择。