一、城市污水處理廠的規(guī)模劃分

根據(jù)我國的實際情況，大體上可分為大型、中型和小型污水處理廠。

規(guī)模＞10×104m³/d的是大型污水廠，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，北京高碑店污水處理廠規(guī)模達100×104m³/d。

中型污水處理廠的規(guī)模為(1～10)×104m³/d，一般建于中、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，今后一段時間還將大量增加。 

規(guī)模＜1×104m³/d的是小型污水處理廠，一般建于小城鎮(zhèn)，基建投資幾百萬到上千萬，年運營費用幾十萬到上百萬；由于經(jīng)濟條件的限制，目前這類污水廠剛剛在沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達的小城鎮(zhèn)出現(xiàn)，今后會越來越多，小型污水廠的數(shù)量將超過大中型污水廠。 

二、城市污水處理廠的主要工藝 

城市污水的主要污染物是有機物，因此目前國內(nèi)外大多采用生物法。也有采用化學(xué)法的，比如四川遂寧市的污水就采用化學(xué)強化處理，但這種工藝的去除率不高，出水達不到規(guī)定的標(biāo)準，只適用于某些特定的對出水水質(zhì)要求不高的地方。

在生物法中，有活性污泥法和生物濾池兩大類，生物濾池的處理效率不高，衛(wèi)生條件較差，我國只有少數(shù)幾座生物濾池城市污水處理廠，而活性污泥法占絕大多數(shù)。 

活性污泥法有很多種型式，使用廣泛的主要有三類：

1、傳統(tǒng)活性污泥法和它的改進型A/O、A2/O工藝

2、氧化溝

3、SBR工藝。 

傳統(tǒng)活性污泥法是應(yīng)用較早的工藝，它去除有機物的效率很高，

在處理過程中產(chǎn)生的污泥采用厭氧消化方式進行穩(wěn)定處理，對消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和運行費用都比較低，因而得到廣泛應(yīng)用。近20年來，水體富營養(yǎng)化的危害越來越嚴重，去除氮、磷列入了污水處理的目標(biāo)，于是出現(xiàn)了活性污泥法的改進型A/O法和A2/O法。

A/O法有兩種，一種是用于除磷的厭氧—好氧工藝，一種是用于脫氮的缺氧—好氧工藝；A2/O法則是既脫氮又除磷的工藝。 

氧化溝是活性污泥法的一種變型，在水力流態(tài)上不同于傳統(tǒng)活性污泥法，是一種首尾相接的循環(huán)流，通常采用延時曝氣，在污水凈化的同時污泥得到穩(wěn)定。它不設(shè)初沉池和污泥消化池，處理設(shè)施大大簡化。氧化溝具有傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)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(shè)厭氧池，還可同時除磷。

氧化溝這種簡單的特點，使它在中小型城市污水處理廠中得到廣泛應(yīng)用。SBR是序批式活性污泥法，它的基本特征是在一個反應(yīng)池中完成污水的生化反應(yīng)、沉淀、排水、排泥，不僅省去了初沉池和污泥消化池，還省去了二沉池和回流污泥泵房，處理設(shè)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(shè)備不過關(guān)，這種工藝無法推廣，近年來自控技術(shù)和儀表應(yīng)用于污水處理已經(jīng)過關(guān)，我國昆明第三、第四污水廠采用SBR工藝已成功運行數(shù)年，因而SBR工藝得到大力推廣，成為業(yè)內(nèi)人士十分關(guān)注的一種工藝。

三、大型城市污水處理廠的工藝 

大型城市污水處理廠的工藝是傳統(tǒng)活性污泥法及其改進型

A/O法、A2/O法。目前世界上絕大多數(shù)大型污水廠大多采用傳統(tǒng)活性污泥法、A/O和A2/O法，我國的北京高碑店污水廠、天津紀莊子污水廠和東郊污水廠、沈陽市北部污水廠、鄭州市污水廠、杭州市四堡污水廠、成都市三瓦窯污水廠等都采用這種工藝，這不是偶然的，因為這種工藝對大型污水廠具有難以替代的優(yōu)點： 

1、傳統(tǒng)活性污泥法、A/O和A2/O法與氧化溝和SBR工藝相比優(yōu)勢是能耗較低、運營費用較低，規(guī)模越大這種優(yōu)勢越明顯。對于大型污水廠來說，年運營費很可觀，比如規(guī)模為40×104m³/d的污水廠，1m³污水節(jié)省處理費1分錢，一年就節(jié)省146萬元。 

這種工藝的能耗和運營費低的原因是：

a、設(shè)置初沉池，利用物理法以低能耗和費用去除污水中相當(dāng)一部分有機物和懸浮物，降低二級處理的負荷，顯著節(jié)省能耗；

b、污泥采用厭氧消化，它比氧化溝和SBR工藝的同步好氧消化顯著節(jié)省能耗，是一種公認的節(jié)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(guī)模的加大，氧化溝和SBR的基建費也成倍增加，而常規(guī)活性污泥法的投資則以較小的比例增加，兩者的差距越來越小。當(dāng)污水廠達到大規(guī)模后，常規(guī)活性污泥法的投資比氧化溝與SBR還省，所以，污水廠規(guī)模越大，常規(guī)活性污泥法的優(yōu)勢就越大。 

2、常規(guī)活性污泥法、

A/O和A2/O法的主要缺點是處理單元多，操作管理復(fù)雜，特別是污泥厭氧消化要求高水平的管理，消化過程產(chǎn)生的沼氣是可燃易爆氣體，更要求穩(wěn)定操作，這些都增加了管理的難度。但由于大型污水廠背靠大城市，技術(shù)力量強，管理水平較高，能滿足這種要求，因而常規(guī)活性污泥法的缺點不會成為限制使用的因素。

根據(jù)我國目前的現(xiàn)實情況，城市污水處理處于起步階段，法規(guī)和制度都不夠健全，對污泥的穩(wěn)定化要求沒有明確的規(guī)定，同時由于排水管網(wǎng)系統(tǒng)不夠完善，大多數(shù)城市污水的有機成分不高，加之污泥厭氧消化的管理和沼氣的利用還缺乏成熟的經(jīng)驗，這些因素都降低了包含污泥厭氧消化工序的常規(guī)活性污泥法、A/O和A2/O法的經(jīng)濟性。因此，對于規(guī)模為(10～20)×104m³/d的城市污水處理廠，有時可能采用SBR和氧化溝工藝更為經(jīng)濟，在這種情況下，有必要對各種工藝進行詳細的技術(shù)經(jīng)濟比較，以確定工藝。

四、中、小型城市污水處理廠的工藝 

中、小型城市污水處理廠的工藝是氧化溝和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(shè)施十分簡單，管理非常方便，是目前公認簡化的污水處理工藝，也是世界各國中小型城市污水處理廠的工藝。 

2、在10×104m³/d規(guī)模以下，氧化溝和SBR法的基建費用明顯低于常規(guī)活性污泥法、A/O和A2/O法；對于規(guī)模為(5～10)×104m³/d的污水廠，氧化溝與SBR法的基建費用通常要低百分之十。規(guī)模越小，兩者差距越大，這對缺少資金建污水廠的中小城市很有吸引力。

即使在10×104/m³d規(guī)模以下，氧化溝和SBR法的電耗和年運營費用仍高于常規(guī)活性污泥法，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(guī)活性污泥法低些。規(guī)模越小，低得越多，規(guī)模越大，差距越小，當(dāng)規(guī)模為10×104m³/d時，兩類工藝的總費用大致相當(dāng)。因此，對于中小型污水廠采用氧化溝與SBR法在經(jīng)濟上是有利的。

3、氧化溝與SBR工藝通常都不設(shè)初沉池和污泥消化池，整個處理單元比常規(guī)活性污泥法少百分之五十以上，操作管理大大簡化，這對于技術(shù)力量相對較弱、管理水平相對較低的中小型污水處理廠很合適。 

4、氧化溝和SBR工藝的設(shè)備基本上實現(xiàn)了國產(chǎn)化，在質(zhì)量上能滿足工藝要求，價格比國外設(shè)備便宜好幾倍，而且也省去了申請外匯進口設(shè)備的種種麻煩。

5、氧化溝和SBR工藝的抗沖擊負荷能力比常規(guī)活性污泥法好得多，這對于水質(zhì)、水量變化劇烈的中小型污水廠很有利。

正是由于上述種種原因，氧化溝和SBR在國內(nèi)外都發(fā)展很快。美國環(huán)保局(EPA)把污水處理廠的建設(shè)費用或運營費用比常規(guī)活性污泥法節(jié)省百分之十五以上的工藝列為革新替代技術(shù)，由聯(lián)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(jīng)建成的污水廠各有幾百座。歐州的氧化溝污水廠已有上千座，澳大利亞近10多年建成SBR工藝污水廠近600座。在國內(nèi)，氧化溝和SBR工藝已成為中小型污水處理廠的應(yīng)用工藝。