交替式污水处理工艺的应用和推广

交替式污水处理工艺的应用和推广吕英俊（深圳市市政设计研究院有限公司，深圳518029）摘要：交替处理工艺是通过时间和空间的交替来实现对污水的处理，改变交替模式可以实现多种运行工况。交替处理工艺能够根据进水水量、水质变化，灵活多变的调整运行方式，具有能耗低、占地少、耐冲击负荷和自动化程度高的特点，具有一定的推广价值。关键词：交替工艺；交替模式；提标改造；节能减排popularizationandapplicationofAlternatingWastewatertreatmentProcessLVYingjun(ShenzhenmunicipaldesignandresearchinstitutionsCoLtd，ShenzhenChina518029)Abstract:AlternatingWastewatertreatmentProcesscandecreasepollutionbytimeandspatialalternation,Byalteralternatetypecanachievevariousoperationmode.italsoflexibleregulateoperationmodewheninflowandwaterqualitychanged.AlternatingtreatmentProcessinthenatureoflowenergyconsumption,lessland,resistanttoimpactandhighdegreeofautomation.Thealternatingprocessisgoodtowastewatertreatment.Keywords:AlternatingWastewatertreatmentProcess;alternatemode;upgradeandrebuild;energysavingandpollutantreduction交替式污水处理工艺是近年来发展起来的一种新的污水处理工艺，它在一个反应器或一组反应器中通过时间或空间的交替实现对污水的处理。从最基本的形式到后来的各种变形，交替式污水处理工艺工艺在控制系统、运行模式上都发展迅速。交替式污水处理工艺工艺是一种高效、经济、灵活的污水处理工艺，具有很好的应用前景。1、交替工艺的类型交替式污水处理工艺发展到今，已经产生许多不同的交替工艺，本文按照不同工艺系列（时间和空间同时交替模式）展开分析：1.1交替式氧化沟系列氧化沟系列中交替式氧化沟（时间、空间同时交替模式）已经在成功应用于实际工程中，查阅今年以来的优秀工程（如表1中所示），时、空交替模式不仅具有节能、剩余污泥量少、操作灵活多变等优势，还具有投资省、能耗少的特点，仅从基建投资而言，交替式氧化沟工艺为常规氧化沟的30%～50%，序批反应器的57%～96%[1]。表1交替式氧化沟工艺的比较类型双沟氧化沟三沟氧化沟五沟氧化沟交替模式时间污水可以交替经历好氧、缺氧、局部厌氧状态污水可以交替经历好氧、缺氧、厌氧、沉淀状态污水可以交替经历好氧、缺氧、厌氧、沉淀状态空间两沟交替进行曝气、搅拌、沉淀中沟交替进行曝气、搅拌，两个边沟交替曝气、搅拌、沉淀三个中沟交替进行曝气、搅拌，两个边沟交替曝气、搅拌、沉淀工程实例1.西安北石桥污水净化中心DE型氧化沟系统处理城市污水效果显著，规模为15万m3/d，COD去除率为87.5%～91.6%，总氮去除率为63.6%～66.9%，总磷去除率85.0%～93.4%;出水优于国家二级排放标准[2]；

2.丽水市污水处理厂，规模为5万m3/d，进水中生活污水与工业废水的水量之比约为5∶3情况下，各项出水指标均能稳定达到国标一级B标准[1.常熟市城北污水厂二期工程，规模为3万m3/d，改进型三沟式氧化沟能满足国标一级标准，尤其能将出水含磷量降至0.5mg/L以下[4]；

2.枣庄市污水处理厂，规模为3.5万m3/d，出水达到一级B标准，运行动力费降低了25%左右，污泥减量化显著，处理万吨污水产泥系数约在0.92左右，同比下降15%，抗冲击负荷能力强[南通市污水处理厂工程一期，规模为2.5万m3/d，以处理工业废水为主（占80%以上),出水达到国标二级标准，与三沟式氧化沟相比,其池体体积、曝气转刷数可减少27%,工程投资可减少20%～30%,五沟式氧化沟能够实现全时反硝化[6]。主要优点1.不设初沉池、鼓风机房和回流污泥泵房,生化池与二沉池于一体,流程简单，综合占地面积较省；2.自控程度高,操作管理方便；3运行工况灵活多变，节能；4.处理效果稳定、可靠,出水水质好；5.泥龄较长,泥量较少,剩余污泥较稳定,而且在浓缩处理后可直接脱水干化。存在问题1.污泥浓度分布不均；2.容积利用率偏低、设备的质量要求较高；3.除磷效率偏低。1.2序批式活性污泥（SBR）工艺系列序批式活性污泥法称序列间歇式活性污泥法，其运行工况以间歇操作为主要特征。所谓序列间歇式有两种含义:一是运行操作在空间上按序列、间歇的方式进行,另外对每个反应器的运行操作在时间上也是按次序排列间歇运行的。SBR系列中的交替处理工艺能够承受较大幅度的流量和有机负荷冲击，能有效地防止活性污泥膨胀，占地面积少、投资省，且运行费用较低，采取灵活多变控制模式，运行效果良好，出水水质稳定，适合中小城市的生活污水处理。国内已经有许多成功运行案例如表2中所示：表2交替式氧化沟工艺的比较名称进/出水方式交替模式工程实例备注时间空间ICEAS连续进水，间歇出水；进水位置固定预反应区交替缺氧、厌氧，主反应区主要完成好氧预反应区交替搅拌，主反应区完成曝气、停曝、沉淀、排水、排泥1.瓦房店龙山污水处理厂，规模为6万m3/d，出水水质要求达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B排放标准,ICEAS工艺具备良好的好氧和缺氧条件，通过合理控制曝气时间和搅拌时间，能较好地满足生物脱氮、除磷的环境条件，达到脱氮、除磷的目的[2.昆明市第四污水处理厂规模为6万m3/d，负责处理生活污水和工业废水出水指标均低于(GB18918—2002)一级B标准,操作灵活、容易实现的时序自动控制[自动化程度高，要求操作

维护人员素质较高。UNITANK连续进、出水；中池、边池均可以进水；边池交替出水交替完成好氧、缺氧、厌氧、沉淀中池交替进行曝气、搅拌，两个边沟交替曝气、搅拌、沉淀1.大沥污水处理厂一期采用增设厌氧池的UNITANK工艺，规模为1.5万m3/d,出水水质执行国标一级B标准，出水水质良好前端设置的厌氧池除磷效果很好[9]。

2.广州市猎德污水处理厂二期工程采用UNITANK处理工艺，规模为22万m3/d,出水TP<1mg/L、TN<15mg/L,UNITANK工艺在进水浓度较低的大型城市污水处理厂的应用是可行的[10]；选用轻巧、表面粗糙度适当的斜板产品,沉淀

效果会更好；在搅拌器附近不安装曝气头；选用可自动闭合的曝气头减少堵塞。AICS连续进、出水边；中池、边池均可以进水；边池交替出水交替完成好氧、缺氧、厌氧、沉淀两个中池交替进行曝气、搅拌，两个边沟交替曝气、搅拌、沉淀1.新疆阿克苏污水处理厂采用AICS工艺投资省、运行费用低、处理效率高，规模为6万m3/d，出水达到国家一级标准[12.密云县污水处理厂二期工程，规模为2.5万m3/d，在进水水质变差、水量调低的情况下可以达到污水综合排放一级A标准[11]。CASS连续进水，间歇出水；进水位置固定主反应区交替完成好氧、缺氧、厌氧、沉淀存在专门缺氧区，在主反应区完成曝气、停曝、沉淀、滗水、闲置1.大连老虎滩污水处理厂采用CASS工艺，规模为8万m3/d，出水水质达到国标一级B标准,综合运行电耗为0.126kW·h/m3[12.成都高新西区污水处理工程采用CASS工艺,规模为2万m3/d，出水达到国标一级B标准，适合中小城市的污水处理,其流程简单,构筑物少,占地面积小,投资较低;沉淀效果好,不易发生污泥膨胀;剩余污泥量小,出水水质稳定;处理效率高,具有很好的除磷脱氮效果[1CASS工艺管理稍复杂,对自控依赖程度高,占地面积少。DAT-IAT连续进水，间歇出水；进水位置固定IAT反应区交替完成好氧、缺氧、厌氧、沉淀DAT存在专门好氧区，完成曝气；IAT反应区交替完成曝气、沉淀、滗水、闲置1.天津经济工艺开发区污水处理厂采用先进的DAT-IAT工艺,规模为1万m3/d，对BOD5和CODCr的去除率分别为96%和75%,能够保证出水

达到排放标准。DAT-IAT工艺系统的抗冲击负荷能力较强[14]；

2.抚顺三宝屯污水处理厂,生化处理规模为25万m3/d，特别适合于大型污水处理厂，通过对各阶段时间的调整和对溶解氧的控制,该工艺可获得良好的脱氮效果[1MSBR连续进、出水；进水位置固定交替完成厌氧、缺氧、好氧、沉淀存在专门厌氧、缺氧、SBR区，交替完成搅拌、曝气、沉淀、滗水1.杭州市塘栖镇污水处理厂采用了MSBR工艺,处理规模为3万m3/d。运行实践表明,该工艺对各种污染物的去除率较高且稳定,除磷效果好,出水各项指标优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级B标准[12.广东某污水处理厂采取MSBR工艺，可以达到国标一级B标准,作者发现为了使出水达标,工艺通过调整排泥时间和回流量控制系统的有机负荷和泥龄,使其分别控制在0.2～0.4kgBOD5/(kgMLVSS·d),10～20d范围内[17]。MSBR工艺具有一定的耐冲击、高效降解功能,建议该工艺能有预处理或调节池以及末端深度处理单元,以适应工业废水的水质复杂性和变化。2、新型交替处理工艺（ZT、ZL工艺）近年来，深圳市市政设计研究院有限公司自主开发的ZT、ZL交替工艺处于在交替处理工艺领先地位，其中ZT交替工艺应用于珠海市吉大水质净化厂二期工程（成功运行5年多）、珠海市南区水质净化厂（成功运行5年多）、深圳市沙田污水处理厂（土建和设备安装已完工、处于调试阶段），ZL交替工艺成功应用于珠海市吉大水质净化厂一期改造工程中（项目完成竣工验收、处于调试后期阶段）。2.1ZT交替工艺ZT交替工艺全称为ZT廊道交替池工艺，ZT廊道交替池（简称ZT池）工艺是UNITANK的改进型或SBR变形。该工艺的运行方式与交替式三沟氧化沟相似，中区池一般作为好氧。两边区除交替作为好氧、缺氧和厌氧外，还交替作沉淀（如图1所示）。图1ZT廊道交替池2005年3月珠海市吉大水质净化厂二期工程按BOT建设模式要求运行，ZT池在五年多的运行时间里，尽管实际水量已超过设计和进水水质比设计水质变化较大，但各项出水水质比设计出水水质指标更好，2005年04月～2008年05月进水和运行出水水质（进水样和出水样为每天6次取平均混合水样）详见表3。表32005年04月~2008年05月进水和运行出水水质水质指标BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)TN(mg/l)TP(mg/l)设计进水水质(mg/l)150260230255运行进水水质范围(mg/l)49～144135～355109～21913.8～24.82.16～3.96设计出水水质(mg/l)206020122运行出水水质范围(mg/l)1.5～8.227.6～41.210.0～146.5～9.60.29～1.5设计污水量(104m3/d)3.0运行污水量范围(104m3/d)2.25～3.87ZT交替处理工艺的脱氮除磷能力显著，表4中为2005年至2009年逐月运行情况。根据表4可以看出：出水的TN(月的平均值)在10mg/l以内，TP不大于1.50mg/l;由表2.8可以看出：出水的TN、TP(年的日平均值)分别为9mg/l、1.00mg/l以下。本工程能耗较低，2008～2010年平均能耗约为0.19(KW·h)/m3。ZT交替处理工艺具有抗负荷能力强、出水水质稳定、操作灵活、占地省、能耗低、自动化程度高等特点，适合新建中小型污水处理水厂采用。表42005年04月~2009年12月进水和运行出水TN、TP水质水质指标年份进水平均值出水平均值去除率（%）TN（mg/l)2005年04～12月19.967.8660.62%2006年21.507.9263.17%2007年21.218.5059.92%2008年18.808.5454.60%2009年19.768.8755.12%5年均值20.258.34—TP（mg/l)2005年04～12月2.670.8269.25%2006年3.130.6679.02%2007年3.170.8373.72%2008年2.870.8171.85%2009年2.740.9166.82%5年均值2.920.81—2.2ZL交替工艺ZL交替工艺根据在污水厂提标、改造情况下提出的，本工艺特点是不废除原有污水处理构筑物池体的条件下，仅对原有构筑物增设相关设备、自动控制系统，改造进水泵房和回流污泥泵房等相关构筑物，构成ZL交替工艺，实现旧污水处理厂升级改造工程的除磷脱氮目标。珠海市吉大水质净化厂一期改造工程中ZL交替工艺利用现有一沉池（ZL-A1）和曝气池（ZL-B1）池体，采取多点进水，在池内增加搅拌或改造曝气设施，以形成反应的三工况（厌氧，缺氧和好氧）交替（见图2），并仍使用二沉池实现固液分离。换言之，ZL工艺为反应工况交替，沉淀不参加交替（固定式沉淀工况），而ZT工艺为“4工况”在三个池内交替。图2珠海市吉大水质净化厂一期改造工程ZL交替工艺平面布置图根据本工程调试阶段（2011年5月至2011年7月）水质监测报告，污水厂进/出水水质汇总如表5。表5吉大水质净化厂一期调试进出水水质(2011.5～2011.7.15)内容BOD5CODcrSSTNTPNH3-N进水水质（mg/L）11426819724.22.8119.7出水水质（mg/L）6.5631.7129.170.711.19国家标准（一级A标）（mg/L）105010150.55国家标准（一级B标）（mg/L）206020201.08.0实际污染物去除率（%）94.288.294.162.074.794.0结合表5可知：在调试期间，出水指标CODcr、BOD5、SS、TN、TP、NH3-N日均值达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）（表2）一级标准B标准，运行稳定，实际出水水质优于设计指标，在6项指标中4项达到一级A标准，尤其是ZL交替工艺本身生物除磷能力较强，在未投加化学除磷剂的情况下能够达标。ZL交替工艺操作灵活、自动化程度高、多点进水，根据更长时间的进水水量、水质变化情况，调整交替工况和运行模式，可以实现出水效果好、能耗低的最佳组合，本工艺是旧污水处理厂升级改造的首选工艺。3、交替处理工艺远景展望综上所述，交替处理工艺进行污水处理被实践证明是很有效的方法。系统在自动控制下在构筑物内交替进行好氧、缺氧、厌氧及沉淀等状态,以完成有机物、氮和磷的去除。交替处理工艺已经从单池随时间交替运行,发展到多个池子并联运行,整个系统中不同池子间存在空间交替，“时、空交替”工艺可以根据进水水量、水质变化,灵活多变的调整运行方式，具有能耗低、占地少、耐冲击负荷和自动化程度高的特点，在用地紧张、要求自动化程度的地区具有一定的推广意义。ZL交替处理工艺符合了污水处理厂节能节排、升级改造、排放标准提升的要求，对于旧污水处理厂的改造有着广阔的前景。参考文献：[1]王诚信，交替独立运行氧化沟生物脱氮磷工艺[J]，中国给水排水，1990.6（6）：56-60[2]袁宏林、王晓昌等，DE型氧化沟系统处理城市污水的效果[J]，给水排水，2000.26（4）：6-8[3]罗凡、吴军等，引入工业废水前后DE氧化沟工艺运行效果比较[J]，中国给水排水，2011.21（7）：105-108[4]叶峰、任振华，改进型三沟式氧化沟脱氮除磷机理及工程实例[J]，净水工艺，2006.25（6）：64-67[5]柴春