針對污水處理廠出水水質(zhì)的提高，若要達到類地表水IV類水的標準，根據(jù)國內(nèi)已經(jīng)或在建污水處理廠建設(shè)經(jīng)驗，提供兩種水處理工藝方案，即強化二級處理+深度處理工藝和MBR膜工藝。下面對這兩種工藝進行技術(shù)和經(jīng)濟上的比較。

　　1 強化二級處理+深度處理工藝

　　該工藝整個流程分為二個階段 ：

　　二級處理階段 ：根據(jù)進水水質(zhì)和出水水質(zhì)要求，應(yīng)采用生物脫氮除磷的處理工藝。

　　目前，常規(guī)性的生物處理工藝主要包括有活性污泥法與生物膜法兩種工藝。

　　活性污泥法主要包括A-A-O工藝、AB法、氧化溝工藝以及SBR工藝。

　　較典型的脫氮除磷生物膜法為曝氣生物濾池(即BAF)。

　　BAF工藝的優(yōu)點是其容積負荷率較高，且采用模塊化設(shè)計，占地面積小，但其缺點有：

　　(1)投資較高 ;

　　(2)控制、運行過程較復(fù)雜;

　　(3)自動化程度高;

　　(4)耗藥量大;

　　(5)產(chǎn)泥量高;

　　(6)運行費用高。因此，不推薦采用BAF工藝。

　　通過技術(shù)經(jīng)濟比較，二級生物處理A-A-O工藝有如下優(yōu)點 ：

　　(1)工程費用較低。

　　(2)運行費用低。

　　(3)污泥的沉降性能好，無污泥膨脹等問題，出水水質(zhì)較好，并具有一定的耐沖擊負荷的能力。

　　(4)采用鼓風(fēng)曝氣，氧利用率高，耗電量少。

　　(5)占地少。

　　(6)可根據(jù)進出水水質(zhì)靈活調(diào)節(jié)運行模式，操作靈活，可控性強。

　　綜合考慮，A-A-O工藝具有技術(shù)和經(jīng)濟上的優(yōu)勢，因此，推薦其作為二級生物處理工藝。

　　深度處理階段 ：為進一步去除污水中剩余的污染物，深度處理工藝的選擇主要取決于二級生物處理的出水水質(zhì)和需達到的排放水質(zhì)標準。二級生物處理出水中的污染物質(zhì)多為有機物與無機物的混合體，有機物主要包括細菌、藻類、病菌及原始生物等。不論是有機物或無機物，根據(jù)它們的顆粒大小又分為懸浮物(>1 μm)、膠體(1 μm~1 nm)和溶解物(<1 nm)。一般通過混凝沉淀等常規(guī)處理工藝可以去除懸浮物和膠體粒子，但溶解性的雜質(zhì)必須通過特殊手段才能去除。從深度處理單元的進出水水質(zhì)來看，在二級生物處理的階段中，氨氮、總氮的去除已經(jīng)基本達到要求，在深度處理階段的工藝選擇中無須考慮，重點考慮去除形成BOD5、CODCr、SS以及TP的雜質(zhì)。因此，選擇的工藝應(yīng)確保出水水質(zhì)好、管理簡便、運行穩(wěn)定、低耗節(jié)能。

　　深床濾池為降流式的重力濾池，采用一定規(guī)格及形狀的石英砂作為反硝化生物的掛膜介質(zhì)。同時，深床也是保障硝酸氮以及懸浮物去除的構(gòu)筑物。直徑2~3 mm粒徑的石英砂的比表面積較大，一般2 m深左右的介質(zhì)濾床就可避免穿透和竄流現(xiàn)象。懸浮物不斷地被截留會增加過濾水頭損失，因此，需要對介質(zhì)進行反沖洗去除截留的污染物，一般采用氣、水聯(lián)合反沖洗。

　　深床濾池的結(jié)構(gòu)簡單實用，集去除多種污染物的功能于一體，包括對懸浮物、總氮和總磷等均有相當(dāng)好的去除效果。

　　深床濾池有以下優(yōu)點 ：

　　(1)處理效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定 ;

　　(2)碳源投加量最少，節(jié)約運行成本 ;

　　(3)出水濁度低，對SS有極好的去除效果 ;

　　(4)過濾為下向流，沖洗為上向流，與砂濾類似，沖洗效果好;

　　(5)濾池壽命長，終身免維護，運行自控化程度高;

　　(6)有一定耐沖擊能力，特別是對SS有很好的適應(yīng)性。

　　2 MBR膜工藝

　　MBR膜是將膜分離技術(shù)和污水處理中的生物處理相結(jié)合的產(chǎn)物，是性能穩(wěn)定、效果良好的污水處理技術(shù)，其綜合了膜處理和生物處理兩種工藝的優(yōu)點，以超、微濾膜分離過程取代傳統(tǒng)活性污泥法處理過程中的泥水重力分離過程。

　　膜分離既可以保持較高的生物相濃度以及較優(yōu)的出水效果，也可以有效地去除污水中含有的有機物、氨氮等污染物質(zhì)，提高出水質(zhì)量，其出水可直接再利用。

　　MBR工藝主要具有以下特點 ：

　　(1)出水水質(zhì)好。其高效的固液分離可把污水中的膠體物質(zhì)、懸浮物質(zhì)、生物單元流失的微生物菌群與凈化的水分開，不需要再經(jīng)過三級處理措施即可直接回用。

　　(2)占地面積小。反應(yīng)器內(nèi)的微生物濃度高，可達10 000 mg/L以上，大大提高了容積負荷，減小了生化池容。

　　同時也省去了二沉、混凝、過濾等多個處理構(gòu)筑物，大大減少了對土地的占用。

　　(3)抗沖擊能力強，運行穩(wěn)定。由于污泥濃度高、生物相豐富，而且不存在污泥流失的問題，不受污泥膨脹等因素影響，因此具有較強的抗沖擊能力，運行穩(wěn)定。

　　(4)剩余污泥排放少。有機負荷低，泥齡長，污泥產(chǎn)率低，比常規(guī)工藝減量30%~50%。

　　(5)除磷效果好。可直接將鋁鹽投入生化池中，形成的磷酸鹽沉淀物可被膜全部截留，隨剩余污泥排放。

　　(6)模塊化設(shè)計，自動化控制。由于膜生物反應(yīng)器技術(shù)的模塊化特征，易于擴建，它可以通過增加必要的模塊，來應(yīng)對水處理量的增長。工藝設(shè)備集中，全部采用計算機自動化控制。

　　3 兩種工藝的經(jīng)濟技術(shù)的比較

　　工藝方案綜合比較如表1所示。

　　4 結(jié)語

　　針對城區(qū)污水處理廠納污范圍內(nèi)的實際情況，對污水處理工藝的影響如下 ：

　　(1)排水管網(wǎng)是否實現(xiàn)雨污分流。

　　(2)廠區(qū)占地情況是否充足。深床濾池工藝占地面積較大。MBR的池體占地較深床濾池可節(jié)省30%的用地，且采用MBR工藝，可取消二級處理中二沉池及高效沉淀池，提高土地利用率。

　　(3)出水穩(wěn)定性。強化二級處理+高效沉淀池+深床濾池處理工藝在一級A標的出水標準下，出水穩(wěn)定可靠，當(dāng)進水水質(zhì)COD濃度偏低時，仍可達到類IV類水水質(zhì)標準，但當(dāng)進水水質(zhì)各指標較高時，難降解COD含量加大，增大污水處理負荷時，會導(dǎo)致部分指標無法達到IV類水水質(zhì)標準，作為IV類水出水標準的處理工藝，運行不夠穩(wěn)定。而MBR膜特殊的膜過濾工藝可適應(yīng)各種水質(zhì)，確保出水達到類IV類水水質(zhì)標準。

　　(4)工程投資。深床濾池工藝采用傳統(tǒng)的石英砂濾料，有較好的懸浮物截留功效，隨著截留物的增加，需進行反沖洗去除截固體物，因此，工程投資主體為土建工程。MBR膜工藝是通過膜分離，以膜兩側(cè)壓力差截留水中的各類雜質(zhì)，實現(xiàn)泥水分離，因此，設(shè)備材料是該工藝投資主體，較深床濾池略高。

　　(5)運營成本。深床濾池工藝應(yīng)在前端投加絮凝劑，MBR膜池?zé)o需投加藥劑，但因其對自動化程度依賴程度高，電耗量較深床濾池工藝高。經(jīng)計算，強化二級處理+深床濾池工藝運營成本約0.78 元/m3，單位經(jīng)營總成本1.39 元/m3，MBR膜池工藝運營成本約0.90 元/m3，單位經(jīng)營總成本1.59 元/m3。

　　根據(jù)上述對兩個工藝方案在技術(shù)、經(jīng)濟及安全生產(chǎn)的比較，深床濾池工藝的前期建設(shè)投資及運營成本低于MBR膜工藝。但根據(jù)類四類水的出水標準要求，隨著污水管網(wǎng)的完善，雨污分流完成，能夠滿足污水入廠，雨水入河的來水要求后，進水濃度逐步提高后，強化二級處理+深床濾池工藝出水穩(wěn)定性較MBR膜工藝仍有不足。

　　綜上所述，兩種工藝均滿足出水要求，應(yīng)根據(jù)城區(qū)納污管網(wǎng)實際情況以及受污水處理廠用地條件來選擇水處理深度工藝。