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污水处理行业分析

李雄2011/4/13

本报告主要我国污水处理行业的发展现状，未来的发展趋势，各种技术路线的工艺特点，具有的优势和不足。

本报告认为，未来污水处理的总规模增长速度将趋缓，而未来随着国家对污水处理水质要求的提高，污水处理行业将面临的是产业升级的重大机遇。

新兴高效的污水处理技术将逐渐取代传统技术。

生物法作为污水处理的主流，出现了多个发展方向，但都是以活性污泥法为基础，以不同的方法来增强活性污泥的处理能力，便演变出了不同的技术路线。

由于下一轮行业发展的主要动力来自对污水处理水质的提高为重点的，所以这一类技术将是我们关注的重点，

A、曝气生物滤池技术出水水质较高，而成本却有一定下降，另外采用此技术还将减少后续的污泥处理成本，这一技术有望得到高速发展；

B、膜生物法在出水水质方面具有强大的优势，但处理成本太高，完全依赖于政策推动。

另外对于故障风险，此技术还有待进一步完善。

污泥处理问题上，国家提出了强制性要求—两年内所有的污水处理厂必须安装污泥处理设备。

污泥处理的必须设备为离心机或脱水机，此行业将面临重大机遇。

第一部分、我国污水处理现状与发展分析-----------------------------------3

第二部分、污水处理相关技术分析--------------------------------------------6

一、生物法-----------------------------------------------------------------------6

1、活性污泥法-------------------------------------------------------------------------------------------6

2、氧化沟法----------------------------------------------------------------------------------------------6

3、A/O-----------------------------------------------------------------------------------------------------7

4、A2/O----------------------------------------------------------------------------------------------------7

5、AB-------------------------------------------------------------------------------------------------------7

6、SBR-----------------------------------------------------------------------------------------------------8

7、连续循环曝气系统-----------------------------------------------------------------------------------9

8、曝气生物滤池法--------------------------------------------------------------------------------------9

9、SPR高浊度水处理技术-----------------------------------------------------------------------------12

10、BIOLAK（百乐克）污水处理技术------------------------------------------------------------13

11、“WT—FG”生物法技术-------------------------------------------------------------------------14

12、EWP高效污水净化器----------------------------------------------------------------------------15

13、高效垂直流人工湿地系统水质净化器---------------------------------------------------------15

14、膜生物技术------------------------------------------------------------------------------------------16

二、化学法----------------------------------------------------------------------18

三、物理法----------------------------------------------------------------------18

第三部分、污泥处理---------------------------------------------------------------19

第一部分、我国污水处理现状与发展分析

污水处理行业是典型的政策推动性行业，自“十五”、“十一五”对污水处理大力扶持以来，行业取得了空前的发展。

整个社会对污水处理行业的投资额急剧增加，污水处理行业规模迅速扩大，污水处理能力不足的局面得到很大的改善；随着污水处理价格的不断提高，行业的盈利能力不断增强；而国家对污水处理水质标准的不断提升，以及更多的扶持政策，致使行业技术不断进步。

1、污水处理业规模不断扩大，资产总额快速增长。

2010年底，我国污水处理业总额达到688亿元，是2005年资产总额的三倍。

2、行业盈利能力较强，收入与利润均实现较快增长。

2010年，污水处理行业实现利润7.25亿元，同比大幅增长139%。

3、污水处理行业供需均快速增长，实现基本平衡。

行业产成品资金占用率持续下降，行业供求处于较为平衡的状态。

4、污水处理厂固定资产投资额较大，资本回报率在8-12%，设备负荷率不足70%。

但随着我国对污水处理厂招标价格的不断提高，赢利能力会得到一定的增强。

3、由于城镇加快，生活废水成为污水排放的主要污染源；另一方面由于大量的技能环保技术的应用，使得工业废水排放量不断下降。

从排放的总量来说，还处于增长中。

预计“十二五”末期污水处理率将接近发达国家水平《“十二五”主要污染物总量控制规划编制技术指南》中指出，我国现有执行二级排放标准的污水处理厂在“十二五”期间要提高到一级B标准，部分地区需要提高到一级A或更严格的标准；全国60%的污水处理厂需要增加脱氮除磷设施。

由于减排化学需氧量成为污染排放约束性控制指标，“十一五”期间，城市污水的处理能力增速和污水处理率明显高于“十五”期间。

2005～2009年，全国污水处理处理能力从7990万吨/日提高到12184万吨/日，年均增长11%；污水处理率从52%提高到73%，年均提高5个百分点。

2010年全国城市污水处理率达到75%。

“十一五”期间由于污水管网覆盖率低，管网渗漏等问题，导致部分污水处理厂负荷率低，“十二五”期间将新建配套管网16万公里以上，使现有污水处理设施的平均负荷率由70%提高到80%以上。

预计“十二五”末期，城市污水处理率能够接近发达国家水平，达到90%左右，污水处理能力25000万立方米/日，年均增长15%。

4、至今我们污水处理总规模到达一定程度，污水处理的总量增速将逐渐减缓，由于我国对污水处理的水质要求不断提高，未来更多的机会体现为结构性机会，更具体的说的政策推动的产业升级换代和技改带来的机会。

主要而这种机会就目前来看主要来自三个方面

a、要求更高的水质，从目前的二级提高到一级B水平，到“十二五”末、再生水比例提高到10%。

那么原有的技术比较落后的技术将逐步被淘汰，而新兴水处理技术将出现高复合增长（如膜生物法等）；

b、要求在2年内所有的污水处理厂将建成污泥处理设备。

C、新建配套管网16万公里以上，将使相关的管道及配套行业收益。

第二部分、污水处理相关技术分析

今年来，全球及我国的污水处理技术得到飞速发展，各种新技术不断涌现。

污水处理技术总体来说分为三大类：

生物法、化学法和物理法。

其中氧化沟法、厌氧-缺氧-好氧法（A2/O）和续批式活性法在新建污水厂中比重越来越大，以成为我们现阶段城镇污水处理的三大传统主流工艺技术。

一、生物法

所谓生物法，就是指通过运用生物降解消化、分解污水中的有机物，而处理污水的方法，这其实是人工将天然生物消化污染物进行强化，加快期消化、分解的速度来进行污水处理的方法。

通过不断的发展，到目前为止，生物法包括了以下处理方法：

活性污泥法、曝气生物滤池法、膜生物法等

1、活性污泥法

废水生物处理中微生物悬浮在水中的各种方法的统称。

因悬浮的微生物群体呈泥花状态故名。

一般指需氧活性污泥过程。

基本组成：

A、曝气池：

反应主体

B、二沉池：

进行泥水分离，保证出水水质；保证回流泥水，维持曝气池内的污泥浓度；

C、回流系统：

维持曝气池的污泥浓度；改变回流比，改变曝气池的运用工况。

D、剩余污泥排放系统：

是去除有机物的途径之一；维持系统的稳定运行。

E、供氧系统：

主要有供氧曝气风机和专用曝气器构成向曝气池内提供足够的溶解氧。

按设计不同又可以将活性污泥法分为普通活性污泥法、多点进水、吸附再生、延时曝气和高负荷率活性污泥法。

而曝气方法有气泡曝气法（又称鼓风曝气法）和表面曝气法（也称机械曝气法）两种。

2、氧化沟法

氧化沟法使构造相对更简单，运行管理方便，且处理效果稳定等，但仍是在普通活性污泥法基础上，通过对时间顺序和空间位置等的调整，来给微生物生长创造更适合的溶解氧条件，以提高其处理性能和效率，所以，仍属于活性污泥法的衍生技术。

3、A/O

缺氧-好氧（A/O）法

生物除磷工艺是由厌氧和好氧两部分反应组成的污水生物处理系统。

污水进入厌氧池后，与回流污泥混合。

活性污泥中的聚磷菌在这一过程中大量吸收污水中的BOD，并将污泥中的磷以正磷酸盐的形式释放到混合液中。

混合液进入好氧池后，有机物被氧化分解，同时聚磷菌大量吸收混合液中的正磷酸盐到污泥中。

由于聚磷菌在好氧条件下吸收的磷多于厌氧条件下释放的磷，因此污水经过“厌氧－好氧”的交替作用和二沉池的污泥分离达到除磷的目的。

一般情况下，TP的去除率可达到85％以上。

优越性：

除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以A/O法是改进的活性污泥法。

不足：

脱氮除磷效果稍差，脱氮效率70～80%，除磷只有20～30%。

尽管如此，由于A/O工艺比较简单，也有其突出的特点，目前仍是比较普遍采用的工艺。

该工艺还可以将缺氧池与好氧池合建，中间隔以档板，降低工程造价，所以这种形式有利于对现有推流式曝气池的改造。

4、A2/O

厌氧-缺氧-好氧法，亦称A-A-O工艺，生物脱氮除磷工艺的简称。

A2/O工艺是流程最简单，应用最广泛的脱氮除磷工艺。

本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的少于其他同类工艺。

而且在厌氧-缺氧-好养交替运行条件下，不易发生污泥膨胀。

　　运行中切勿投药，厌氧池和缺氧池只有轻缓搅拌，运行费用低。

　　该工艺处理效率一般能达到：

BOD5和SS为90%~95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型厂。

但A2/O工艺的基建费和运行费均高于，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。

　　本工艺具有如下特点：

（1）本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺

（2）在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100

　　（3）污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效

　　（4）运行中勿需投药，两个A断只用轻缓搅拌，并不增加溶解氧浓度，运行费用高

　　本法也存在如下各项的待解决问题

（1）除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此

（2）脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高

　　（3）进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现、但溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰

5、AB

AB工艺是吸附—生物降解工艺的简称，是在常规活性污泥法和两段活性污泥法基础上发展起来的一种新型的污水处理工艺

AB（BAF）工艺即是以具有高容积负荷的曝气生物滤池（BAF）代替AB法中的B段，形成生物吸附-曝气滤池串联工艺

典型AB法中的B段改为A/O法

污水处理厂工艺流程图如下：

此工艺具有以下优势：

a、不需设初沉池

b、具有一定的除磷脱氮功能

c、适合部分工业废水的处理

d、适用于部分难降解有机废水的处理

e、基建投资少、运行费用低、能源消耗省

f、可分期建设和运行灵活

不足：

工艺繁琐，占地面积较大

6、SBR

工艺特点：

a、序批式活性污泥法（SBR）是活性污泥法的一个变型，它的反应机理以及污染物质的去除机制与传统活性污泥基本相同，仅运行操作不同，操作模式由进水——反应——沉淀——排水——排泥5个程序，在一个周期均在一个设有曝气和搅拌装置的反应器（池）中进行，这种操作周而复始进行，以达到不断进行污水处理的目的，省去二沉池和污水、污泥回流系统。

传统SBR工艺在工程应用中存在一定的局限性，首先是在进水流量较大的情况下，需对反应系统进行调节，如果处理出水要求同时除磷脱氮，则更需对工艺流程进行必要的改造，因而在实际应用中SBR逐渐发展了各种新形式。

b、循环式CAST（CASS）系统

CAST是SBR工艺的一种新型式，称为循环式活性污泥法（亦称CASS）它分为主反应区和预反应区，运行方式为连续进水（沉淀期和排水期保持进水），间歇排水，并将主反应区部分污泥回流至预反应区，运行时沉淀阶段不进水，使排水的稳定性得到保障，这样CAST实际分为三个反应区：

一区为生物选择器又称为预反应区；二区为缺氧区；三区为好氧区，各区容积之比为1：

5：

30。

7、连续循环曝气系统

又称CCAS工艺，是一种连续进水式曝气系统。

是在SBR（续批式处理法）的基础上改进而成1986年美国国家环保局正式承认CCAS工艺属于革新待用技术（I/A），成为目前最先进的电脑控制的生物除磷、脱氮处理工艺。

CCAS工艺对污水预处理要求不高，只设间歇15mm的机械格栅和沉砂池。

生物处理的核心是CCAS反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成，出水可以达到排放指标。

优势：

（1）、曝气时，污水和污泥处于完全理想混合状态，保证了BOD、COD去除率，去除率高达95%；

（2）、“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和消化-反硝化作用，使氮、磷去除率达80%以上，保证了出水指标合格；

（3）、沉淀时，整个CCAS反应完全处于完全理想沉淀状态，使出水悬浮物（SS）极低，低的SS值也保证了除磷的去除效果。

缺点：

人工控制不可能，全依赖电脑控制，对处理厂的管理人员素质要求很高，对设计、培训、安装、调试等工作要求比较严格。

8、曝气生物滤池法

曝气生物滤池（BiologicalAeratedFilter）简称BAF，是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺。

该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱、除磷、去除AOX（有害物质）的作用，其特点是集生物氧化和截留悬浮固体与一体，节省了后续沉淀池（二沉池），与其他二级生化处理技术相比，具有容积负荷高，抗冲击负荷能力强、处理效果好，对碳源污染物和源污染物都有良好的去除作用、占地面积小，处理流程简单、基建费用、运转费用节省及理简单，自动化程度高等优点。

曝气生物滤池相关设备可实现全部微机控制，运行数据和参数可在微机上显示，通过计算机程序，实现运转设备的自动化控制，可称作真正意义上的机电一体化污水处理设备，便于操作和理。

BAF在我国作为一种新工艺，正处于推广阶段。

大连市马栏河污水处理厂是我国第一个采用BAF工艺的城市污水处理厂。

主要处理工艺如下图：

基本原理

（1）预处理系统：

包括格栅、污水提升、曝气沉砂池及初沉池等，污水经过处理后，靠自然水位差流入曝气生物滤池。

（2）多级曝气生物滤池：

各级曝气生物滤池和不同层面生物载体接触的水质不同，形成的微生物群体组成不尽相同，每个层面都生长着适合于流到该层水质的微生物菌群。

（3）后处理系统：

高效气浮代替了传统的二沉池，污泥直接排入污泥池贮存，经消化后，入带式压滤机或涡螺离心机处理，泥饼外运或作农肥。

技术关键

（1）用多级曝气生物滤池代替普通生物池：

曝气生物滤池采用强制曝气，供氧充足，曝气生物池的容积负荷可达2~10kgCOD/m3.d，单位容积的处理能力是普通生物滤池的10倍左右。

曝气生物滤池添加的SNP比表面积高达500~900m2/m3，单位容积内可供生物附着生长的面积是普通滤池的十几倍。

孔隙率高达92%~95%，惰性成分只占4%~8%的池容，有效空间更多。

（2）投加不同，使得单元中同时具有厌氧、缺氧和好氧区，有利于食物链的形成，并能在曝气条件下，同时具有脱、除磷和去除有机物的功能。

（3）用气浮池代替传统水处理工艺中的沉淀池，可以大大提高曝气生物滤池老化和脱落的生物膜及悬浮物的去除率，可减少水力停留时间，减少构筑物占地面积，减少土建投资，气浮法同沉淀法相比占地面积仅为其1/8~1/2，池容积仅为1/8~1/4。

排出的浮渣含水率大大降低，污泥体积仅为其1/10~1/2，便于污泥的进一步处理和处置，又节约了处理费用。

处理规模和投资效益

处理规模：

处理量10000t/d

投资效益

（1）、投资情况：

以处理水量10000t/d的城市污水处理厂为例，见表1、表2。

表1?

技术经济估算比较（单位：

万元）

名称

项目

曝气生物滤池技术

活性污泥法

土建投资

设备投资

土建投资

设备投资

1、预处理阶段

2、生物处理工段

134

100

165

曝气生物滤池

134

曝气池

100

165

3、后处理阶段

气浮系统

二沉池

4、污泥处理工段

87.5

污泥浓缩

污泥回流

1.5

污泥消化系统

污泥脱水系统

5、附属设备

6、路仪表

7、土建投资

300

450

8、不可预见费

111

9、其它费用

100

244

总投资小计

975

1463

表2?

运行费用估算比较（单位：

万元）

项目

年运行费用

曝气生物滤池技术

活性污泥法

维修费用

6.5

工资

电耗

药剂费用

小计运行费

66.5

110

无形资产折旧

22.5

土建折旧

6.6

13.3

设备折旧

19.8

26.4

年度总成本

104.9

172.2

吨水运行费用

0.29元

0.47元

由表1可知：

应用曝气生物滤池技术的总投资975万元，其中设备投资542万元，主体设备寿命10年。

同传统活性污泥法相比充分体现了低投资、低运行费的优点，经济效益良好。

（2）、环境效益：

处理后出水可以灌溉农田，还可以作为景观用水，使水环境得到改善。

（3）与其他生物处理工艺的比较

　　①曝气生物滤池的优点

　　曝气生物滤池除了上述自身的优点外，与其他生物处理方法相比还具有非常明显的以下优点：

占地面积小，过滤速度高，池容和占地面积通常为常规处理厂占地面积的1/10～1/5，而且厂区布置紧凑，节省了土建费用；总体投资省，直接一次性投资比传统方法低1/4；处理水质量高；供氧动力消耗低，运行费用比常规处理低1/5；曝气生物滤池抗冲击负荷能力强；处理设施采用全部模块化结构，便于进行后期的改扩建。

　　②曝气生物滤池的主要缺点

预处理要求较高；产泥量相对于活性污泥法稍大，污泥稳定性稍差。

对除P缺乏优势：

这是因为在生物除P技术中，将脱N和除P相结合的系统对除P不利，因为除P脱N本身是一对不可调和的矛盾，如DO太高除P率会下降，硝化反应收到限制，污泥沉降性能差，如DO太高，则由于回流厌氧区DO增加，反硝化受到限制，同事NO3-N的浓度高可影响厌氧区P的释放。

因为，P的释放最好为厌氧环境，如果有ＮＯ３－Ｎ的存在就表面只能为兼氧环境。

9、SPR高浊度水处理技术

“SPR高浊度污水净化系统”是将污水的“一级处理”和“三级处理”程序合并设计在一个SPR污水净化器罐体内，在30分钟流程里快速完成。

它容许直接吸入悬浮物（浊度）高达500毫克/升至5000毫克/升的高浊度污水，处理后出水悬浮物（浊度）低于3毫克/升；它容许直接吸入CODcr为200毫克/升至800毫克/升的高浓度有机污水，处理出水CODcr可将为40毫克/升以下。

只需相当于常规的一、二级污水处理厂工程投资和低于常规二级处理运行费用，就能获得三级处理水平的效果，实现城市污水的再生和回用。

系统采用

技术特点：

（1）、城市污水和处理药剂的混合是在泵前吸药管道，污水泵、叶轮、蛇形反应管和球反应罐的组合作用下完成的，依照紊流速度、混合时间和水力学结构数据设计，得以充分混合，为取得最佳混凝净化效果和最大限度节省药剂创造了前提条件。

这是过去常规的一级处理和二级处理之水工结构所做不到的。

（2）、用5种以上污水处理药剂及最佳配方组合使用，靠化学反应使污水中溶解状态的有机污染物、重金属离子和有害盐类从水中析出，成为有固相界面的微小颗粒（包含了污水三级处理的作用）。

其中还选用了一种效果很好而价钱又很便宜的吸附剂，以吸附有机污染物和色度。

靠消毒剂在30分钟的流程内杀灭细菌和大肠杆菌。

单混凝的物理化学吸附作用将悬浮物及各类杂质凝聚成大而且密实的絮团。

这样发挥各药剂的单独作用和他们之间的交联作用药剂方式与常规的物理化学法不相同的。

而且SPR系统使用的组合药剂配方，只能在具有十分精细的水动力学参数设计的SPR污水净化器及其系统里才能充分发挥作用，在常规的水工系统里是无法使用的。

（3）、SPR系统装置能够依照模拟试验得出的配方，借助大气压力和流量计，十分精确地投加混凝药剂和絮凝药剂，不致因加药过量而造成药剂残留在净化后的出水中，后的出水中，而

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