一、城市汙水處理廠的規模劃分
根據我國的實際情況，大體上可分為大型、中型和小型汙水處理廠。
規模＞10×104 m3/d的是大型汙水廠，一般建在大城市，基建投資以億元計，年運營費用以千萬元計，目前全國已建成十多座。
中型汙水處理廠的規模為(1～10)×104 m3/d，一般建於中、小城市和大城市的郊縣，基建投資幾千萬至上億元，年運營費用幾百萬到上千萬元，目前全國已建成幾十座，正建的有上百座，今後一段時間還將大量增加。
規模＜1×104 m3/d的是小型汙水處理廠，一般建於小城鎮，基建投資幾百萬到上千萬，年運營費用幾十萬到上百萬；由於經濟條件的限制，目前這類汙水廠剛剛在沿海地區經濟發達的小城鎮出現，今後會越來越多，最終小型汙水廠的數量將超過大中型汙水廠。
二、城市汙水處理廠的主要工藝
城市汙水的主要汙染物是有機物，因此目前國內外大多采用生物法。也有采用化學法的，比如採用化學強化一級處理，但這種工藝的去除率不高，出水達不到國家規定的標準，只適用於某些特定的對出水水質要求不高的地方。
在生物法中，有活性汙泥法和生物濾池兩大類，生物濾池的處理效率不高，衛生條件較差，我國只有少數幾座生物濾池城市汙水處理廠，而活性汙泥法佔絕大多數。
活性汙泥法有很多種型式，使用最廣泛的主要有三類：①傳統活性汙泥法和它的改進型A/O、A2/O工藝，②氧化溝，③SBR工藝。
傳統活性汙泥法是應用最早的工藝，它去除有機物的效率很高，在處理過程中產生的汙泥採用厭氧消化方式進行穩定處理，對消除汙水和汙泥的汙染很有效，而且能耗和運行費用都比較低，因而得到廣泛應用。近20年來，水體富營養化的危害越來越嚴重，去除氮、磷列入了汙水處理的目標，於是出現了活性汙泥法的改進型A/O法和A2/O法。A/O法有兩種，一種是用於除磷的厭氧—好氧工藝，一種是用於脫氮的缺氧—好氧工藝；A2/O法則是既脫氮又除磷的工藝。
氧化溝是活性汙泥法的一種變型，在水力流態上不同於傳統活性汙泥法，是一種首尾相接的循環流，通常採用延時曝氣，在汙水淨化的同時汙泥得到穩定。它不設初沉池和汙泥消化池，處理設施大大簡化。氧化溝具有傳統活性汙泥法的優點，去除有機物的效率很高，也具有脫氮的功能。如果在溝前增設厭氧池，還可同時除磷。氧化溝這種高效、簡單的特點，使它在中小型城市汙水處理廠中得到廣泛應用。
SBR是序批式活性汙泥法，它的基本特徵是在一個反應池中完成汙水的生化反應、沉澱、排水、排泥，不僅省去了初沉池和汙泥消化池，還省去了二沉池和迴流汙泥泵房，處理設施比氧化溝還要簡單，而且處理效果好，有的SBR工藝還具有很強的脫氮除磷功能。SBR工藝對自控要求高，過去自控設備不過關，這種工藝無法推廣，近年來自控技術和儀表應用於汙水處理已經過關，因而SBR工藝得到大力推廣，成為業內人士十分關注的一種工藝。
三、大型城市汙水處理廠的優選工藝
大型城市汙水處理廠的優選工藝是傳統活性汙泥法及其改進型A/O法、A2/O法。目前世界上絕大多數國家(包括我國)的大型汙水廠大多采用傳統活性汙泥法、A/O和A2/O法，我國的北京高碑店汙水廠、天津紀莊子汙水廠和東郊汙水廠、瀋陽市北部汙水廠、鄭州市汙水廠、杭州市四堡汙水廠、成都市三瓦窯汙水廠等都採用這種工藝，這不是偶然的，因為這種工藝對大型汙水廠具有難以替代的優點：
（1）耗能低、運營費用低
傳統活性汙泥法、A/O和A2/O法與氧化溝和SBR工藝相比最大優勢是能耗較低、運營費用較低，規模越大這種優勢越明顯。對於大型汙水廠來說，年運營費很可觀，比如規模為40×104 m3/d的汙水廠，1 m3汙水節省處理費1分錢，一年就節省146萬元。
這種工藝的能耗和運營費低的原因是：a.設置初沉池，利用物理法以最小的能耗和費用去除汙水中相當一部分有機物和懸浮物，降低二級處理的負荷，顯著節省能耗；b.汙泥採用厭氧消化，它比氧化溝和SBR工藝的同步好氧消化顯著節省能耗，是一種公認的節能工藝。
這種工藝的基建投資一般情況下比氧化溝和SBR工藝高，但隨著規模的增大，氧化溝和SBR的基建費也成倍增加，而常規活性汙泥法的投資則以較小的比例增加，兩者的差距越來越小。當汙水廠達到一定規模後，常規活性汙泥法的投資比氧化溝與SBR還省，所以，汙水廠規模越大，常規活性汙泥法的優勢就越大。
（2）管理水平提高
常規活性汙泥法、A/O和A2/O法的主要缺點是處理單元多，操作管理複雜，特別是汙泥厭氧消化要求高水平的管理，消化過程產生的沼氣是可燃易爆氣體，更要求安全操作，這些都增加了管理的難度。但由於大型汙水廠背靠大城市，技術力量強，管理水平較高，能滿足這種要求，因而常規活性汙泥法的缺點不會成為限制使用的因素。
根據我國目前的現實情況，同時由於排水管網系統不夠完善，大多數城市汙水的有機成分不高，加之汙泥厭氧消化的管理和沼氣的利用還缺乏成熟的經驗，這些因素都降低了包含汙泥厭氧消化工序的常規活性汙泥法、A/O和A2/O法的經濟性。因此，對於規模為(10～20)×104 m3/d的城市汙水處理廠，有時可能採用SBR和氧化溝工藝更為經濟，在這種情況下，有必要對各種工藝進行詳細的技術經濟比較，以確定最佳工藝。
四、中、小型城市汙水處理廠的優選工藝
中、小型城市汙水處理廠的優選工藝是氧化溝和SBR，它們的共同特點是：
（1）去除有機物效率很高，有的還能脫氮、除磷或既脫氮又除磷，而且處理設施十分簡單，管理非常方便，是目前國際上公認的高效、簡化的汙水處理工藝，也是世界各國中小型城市汙水處理廠的優選工藝。
（2）在10×104 m3/d規模以下，氧化溝和SBR法的基建費用明顯低於常規活性汙泥法、A/O和A2/O法；對於規模為(5～10)×104 m3/d的汙水廠，氧化溝與SBR法的基建費用通常要低10%～15%。規模越小，兩者差距越大，這對缺少資金建汙水廠的中小城市很有吸引力。
即使在10×104 m3/d規模以下，氧化溝和SBR法的電耗和年運營費用仍高於常規活性汙泥法，但如果與基建費用一起來比較，基建費加上20年的運營費總計還是比常規活性汙泥法低些。規模越小，低得越多，規模越大，差距越小，當規模為10×104 m3/d時，兩類工藝的總費用大致相當。因此，對於中小型汙水廠採用氧化溝與SBR法在經濟上是有利的。
（3）氧化溝與SBR工藝通常都不設初沉池和汙泥消化池，整個處理單元比常規活性汙泥法少50%以上，操作管理大大簡化，這對於技術力量相對較弱、管理水平相對較低的中小型汙水處理廠很合適。
（4）氧化溝和SBR工藝的設備基本上實現了國產化，在質量上能滿足工藝要求，價格比國外設備便宜好幾倍，而且也省去了申請外匯進口設備的種種麻煩。
（5）氧化溝和SBR工藝的抗衝擊負荷能力比常規活性汙泥法好得多，這對於水質、水量變化劇烈的中小型汙水廠很有利。
正是由於上述種種原因，氧化溝和SBR在國內外都發展很快。美國環保局(EPA)把汙水處理廠的建設費用或運營費用比常規活性汙泥法節省15%以上的工藝列為革新替代技術，由聯邦政府給予財政資助，SBR和氧化溝工藝因此得以大力推廣，已經建成的汙水廠各有幾百座。歐洲的氧化溝汙水廠已有上千座，澳大利亞近10多年建成SBR工藝汙水廠近600座。在國內，氧化溝和SBR工藝已成為中小型汙水處理廠的首選工藝。
五、氧化溝和SBR的比較
5.1 氧化溝工藝的主要分類和特點
氧化溝工藝大體上可以分為四類：
（1）多溝交替式氧化溝
它的特點是合建式，沒有單獨的二沉池，採用轉刷曝氣。它有單溝、雙溝和三溝式，最典型的是邯鄲三溝式氧化溝。這種氧化溝具有SBR工藝的特點，也可算是SBR的一種類型，它的脫氮除磷效果不穩定，如果要求脫氮除磷，需增加一些設施。
（2）卡魯塞爾氧化溝
它是分建式，有單獨的二沉池，採用表曝機曝氣，溝深大於多溝交替式氧化溝，長沙水質淨化二廠就是這種工藝，它的脫氮除磷效果也不夠理想，如果要求脫氮除磷，也需增加一些設施。
（3）奧貝爾氧化溝
它也是分建式，有單獨二沉池，採用轉碟曝氣，溝深也較大，現在四川、北京、山東、浙江等地都在採用，它的脫氮效果很好，但除磷效率不夠高，要求除磷時還需採取一些措施。
（4）一體化氧化溝
合建式，沉澱池建在氧化溝內，已在四川成都市新都汙水廠和山東高密市汙水廠應用。它既是連續進出水，又是合建式，且不用倒換功能，從理論上講最經濟合理，但在一些具體技術問題上還不十分成熟，因此影響了它的推廣使用。
5.2 SBR工藝的主要分類和特點
SBR工藝主要有以下幾種類型：
（1）傳統式SBR工藝
它的所有操作都是間歇的、週期性的，四川巴中汙水廠就是這種工藝。它的脫氮除磷效果不夠穩定，如要求脫氮除磷，需做一些改進。
（2）ICEAS工藝
即間歇式循環延時曝氣活性汙泥法，它用隔牆將反應池分為兩部分，前面是預反應區，後面是主反應區，採用連續進水，間歇曝氣、沉澱、排水、排泥，已用在昆明第三、第四汙水廠。它可以脫氮除磷，但效果不夠理想。
（3）DAT—IAT工藝
即連續曝氣和間歇曝氣相結合的工藝，反應池中部用隔牆分為兩部分，前邊的DAT連續曝氣，後邊的IAT間歇曝氣、沉澱、排水、排泥，已用於天津開發區汙水處理廠。它的脫氮除磷功能一般，需增加設施才能提高脫氮除磷效率。
（4）CAST工藝
即循環式活性汙泥法，它的反應池用隔牆分為選擇區和主反應區，進水、曝氣、沉澱、排水、排泥都是間歇週期性運行。它的脫氮除磷效果好，防止汙泥膨脹的性能好，目前深圳、天津和雲南的一些汙水處理廠都採用此種工藝。
（5）UNITANK工藝
是三個矩形池並聯，按照類似三溝式氧化溝的週期運行模式工作，但把轉刷曝氣改為鼓風曝氣，可加大池深，把出水可調堰改為固定堰，簡化了排水，上海石洞口汙水處理廠就是採用這種工藝，它的功能和三溝式氧化溝類似。
5.3 氧化溝和SBR工藝的比較
氧化溝和SBR工藝有很多共同特點，也有各自的特點和適用性，在選定方案時需要仔細分析。
（1）從基建投資看
SBR工藝是合建式，一般情況下徵地費和土建費較氧化溝低，而設備費較氧化溝高，總造價的高低則要視具體情況決定。
a. 地價高，對氧化溝不利。
b. 進水BOD濃度高，反應容積與沉澱容積的比值高，對氧化溝有利；BOD濃度低，反應容積與沉澱容積的比值低，對SBR有利。、
（2）從運營費用看
SBR工藝通常用鼓風曝氣，氧化溝工藝通常用機械曝氣。一般說來，在供氧量相同的情況下，鼓風曝氣比機械曝氣省電；第二方面，SBR工藝是合建式，不用汙泥迴流(有的少量回流)，氧化溝工藝是分建式要大量回流，電耗較大；第三方面，SBR工藝是變水位運行，增大了進水提升泵站的揚程。綜合考慮，通常氧化溝工藝的電耗要比SBR工藝大些，運營費要高些。
（3）從運行差異看
氧化溝工藝是連續運行，不要求自動控制，只是在要求節能時用自動控制；SBR工藝是週期間歇運行，各個工序轉換頻繁，需要自動控制。
（4）從沉澱差異看
SBR工藝是靜態沉澱氧化溝工藝是動態沉澱，因而SBR的沉澱效率更高，出水水質更好。
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