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再生水的卫生安全问题探讨

　　随着全球淡水资源短缺日趋严重,再生水作为解决水资源短缺最有效的途径已广泛地应用于景观环境、工业冷却水、灌溉、城市杂用和地下水回灌等诸多方面。由于再生水中可能含有细菌、病毒、寄生虫等病原体,再生水利用的环境与健康问题一直受到广泛的关注。SARS疫情的发生,更使人们对再生水利用的关注点转向卫生安全问题。
　　本文将对目前再生水的卫生安全问题及其评价方法进行初步探讨,以加强这方面的研究与对策。
1 污水和再生水中的病原微生物
　　与化学污染物相比,水中病原体具有以下特征[1]：病原体在水中的分布是离散的,而不是均质的；病原体常成群结团,或吸附于水中的固体物质上,因此其水中的平均浓度不能用以预测感染剂量；病原体的致病能力取决于其侵袭性和活力,以及人的免疫力；一旦造成感染,病原体可在人体中繁殖,从而增加致病的可能；病原体的剂量～反应关系不呈累积性。一般认为,人被感染传染病应具备三个条件[2]：①有病原体的存在；②具有一定的病原体浓度；③易感染体以被感染方式接触病原体。研究污水与再生水中病原微生物的种类与数量,对于评价使用再生水可能对人体健康造成的影响具有非常重要的意义。
　　美国环保局列出了污水、污泥中可能存在的各种不同的病原菌、病毒、原生动物和寄生虫的名单,见表1[2]。表2是美国城市污水处理过程中病原微生物的去除效果[2],表3为某国污水处理前的生物学指标,表4为我国部分城市污水处理前后生物学指标[3～5]。
2 再生水卫生学控制指标及其标准
　　检测污水和再生水中所有的病原微生物是不切合实际的。实用和可行的方法是检测既能指示粪便污染又能反映污水处理和消毒效果的微生物。常用的指示微生物是总大肠杆菌和粪大肠杆菌。因为总大肠杆菌在环境中的出现,尤其是粪大肠杆菌的出现,意味着水体受到了动物和人类粪便的污染,也意味着许多相关病原体的存在。肠道致病菌与自然界作用的方式和大肠杆菌相似,所以总大肠菌群数的降低程度可间接反映致病菌相应数量级的减少。
　　但国内外的研究成果表明：总大肠菌群数并不足以反映病毒、原生动物和寄生虫的存在,许多肠道病毒对化学消毒剂的抵抗力更大。以总大肠菌群数和粪大肠菌群数作为卫生安全控制指标的科学性受到了挑战。不少研究者开始寻找可替代的指示微生物或可直接检测病原微生物的方法。
　　免疫学法和分子生物法在环境微生物学中的应用增加了在自然界中(如土壤和水)病原体微生物含量较低的时候被检出的可能性。荧光抗体(Fluorescent Antibody, FA)法可用于个别病原体如贾第鞭毛虫和隐孢子虫的定性和定量的测试。聚合酶链反应(PCR)方法学的应用有助于检测到低含量的病原体微生物。这些灵敏度高的检测方法虽然使得监测更加准确,但一般只有有限的实验室能够具备相应的人员和设备条件,分析时间需要长达4个星期。因此,现有世界各国再生水回用水质标准中,卫生学控制指标仍以总大肠杆菌和粪大肠杆菌为主。表5列举了部分国家和地区以及世界卫生组织再生水用于非限制性灌溉时的卫生学指标要求[6]。
表1 未经处理生活污水、污泥中的病原体
病原体分类
病菌
疾病
细菌
志贺氏菌(Shigella sp)
沙门氏菌(Salmonella sp)
沙门氏菌(Salmonella typhi)
霍乱弧菌(Vibriocholerae)
埃希氏大肠杆菌
(Enteropathogenic-Escherichiacoli)
耶尔森氏菌(Yersinia sp．)
Campylobacter jejuni
痢疾
肠胃炎
伤寒
霍乱
多种肠胃疾病

肠胃炎
Campylobacteriosis(gastroenteritis)
病毒
肝炎病毒(Hepatitis A Virus)
诺沃克病毒(Norwalk viruses)
轮状病毒(Rotaviruses)
脊髓灰质炎病毒(Polioviruses)
柯萨奇病毒(Coxsackie viruses)
艾柯病毒(Echovzruses)
传染性肝炎
急性肠胃炎
急性肠胃炎
急性骨髓灰白质炎
流感
流感
原生动物
内阿类已属histolyiica(Entamoebahistolytica)
兰氏贾第鞭毛虫(Giardia Lamblia)
隐孢子虫(Cryptosporidium sp．)
Balantidium coli
阿米巴病
肠胃炎
肠胃炎
肠胃炎
寄生虫
蛔虫(Ascaris sp．)
绦虫(Taenia sp．)
线虫属(Necatoramerwanus)
鞭虫属(Trichuristrichuria)
蛔虫病
绦虫病
钩口线虫病
鞭虫病

表2 美国城市污水处理过程中微生物的去除效果
微生物
每100毫升污水中的个数
未处理水
一级处理水
二级处理水
三级处理水*
粪大肠菌MPN
109
107
106
<2
沙门氏菌MPN
8000
800
8
<2
志贺氏菌MPN
1000
100
1
<2
肠道病毒PFU
50000
15000
1500
0.002
寄生虫卵
800
80
0.08
<0.08
贾第鞭毛虫
10000
5000
2500
3
注：* 包括混凝、沉淀、过滤和消毒。 　
　　表3 某国典型城市污水处理前生物学指标
微生物
每毫升污水中的个数
总大肠菌
105-109
粪大肠菌
104-105
沙门氏菌
1-100
贾第鞭毛虫
0.1-100
隐性孢子虫
0.1-1
寄生虫卵
0.01-10
肠道病毒
10-100

表4　我国部分城市污水生物学指标
采样点
菌落总数
(CFU/ml)
总大肠菌群(个/l)
粪大肠菌群(个/l)
沙门氏菌(个/l)
病毒
北京某污水处理厂
进水
出水

240 x 1O5-240 x 108
240 x 1O3-160 x 104
240 x 1O5-240 x 108
240 x 1O3-540 x 103

北京某污水处理厂
进水
出水

240 x 1O5-240 x 108
240 x 1O3-160 x 104
240 x 1O5-240 x 108
240 x 1O3-540 x 103

天津某河道污水

104-108，均值107

10～>2000，均值500

天津某二级污水处理厂出水

103-106，均值106

10～>2000，均值100

天津某氧化沟出水

103～106，均值lO5

未检出～500，均值10

无锡某污水处理厂
进水
均值1411047
>16000
>16000
未检出
检出柯萨奇、艾柯、脊髓灰质炎病毒，阳性率58．33％。
出水
均值119236
>16000
>16000
未检出
检出柯萨奇、艾柯、脊髓灰质炎病毒，阳性率16．67％。

3 再生水卫生安全评价方法
　　目前评价再生水中病原体微生物对人体健康的影响主要有两种方法[7]。
　　(1)现实风险评价方法。也称低技术／低费用／控制风险方法,以流行病学研究为基础,结合现有污水处理技术对病原体的处理效果,分析再生水回用的健康风险。世界各国现有的再生水回用水质标准多采用此法制定,如WHO污水回用于农业的安全指南、美国的回用水指南等。即现有再生水水质标准是依据再生水回用的经验和对现有污水处理技术可有效地去除病原体的认可为前提制定的。
表5 再生水用于非限制性灌溉的水质标准
制定机构或地区
类型
根据公众健康提出的水质要求
美国环保局(EPA, 1992)
指南
所有样品中，粪大肠菌数不能超过14MPN／100mL，这一数值意味着实际当中将检测不出粪大肠菌，二级处理后应进行混凝、沉淀、过滤和消毒处理
亚利桑那
法规
总大肠菌数不能超过2．2 MPN／100mL(中间值)和25 MPN／100mL(单个样品)
加利福尼亚
(CA／T-22，1978)
法规
粪大肠菌数不超过2．2 MPN／100mL(每月不得少于一份样品中的大肠菌有机物不可超过23 MPN／100mL)；二级处理后要有过滤和消毒处理
科罗拉多
指南
总大肠菌数不能超过2．2MPN／100mL(中间值)；出水需经氧化、混凝、沉淀、过滤和消毒处理
佛罗里达
法规
以30d为期，在75％的样品中粪大肠菌数不能超过25 MPN／100 mL，二级处理加过滤和深度消毒；COD 20mg/l(年平均值)，TSS 5mg／L(单样品)
佐治亚
指南
粪大肠菌数不能超过30 MPN／100mL；要求经过生化处理(BOD 30mg/l，TSS 30mg/l)
爱达荷
法规
总大肠菌数不能超过2．2MPN／100mL(中间值)；二级出水要求混凝、沉淀、过滤和消毒处理
印第安纳
法规
粪大肠菌数不能超过100 MPN／100mL(中间值)，2 000MPN／100mL(单个样品)
北卡罗来
法规
粪大肠菌数不能超过1MPN／100mL，要求经过三级处理(TSS月平均值为5rng／L，日最大值10mg／L)
新墨西哥
指南
粪大肠菌数不能超过1 000 MPN／100mL
俄勒冈
法规
总大肠菌数不能超过2．2MPN／100mL(中间值)和23 MPN／100mL(单个样品)；要求二级处理后，应进行混凝、沉淀、过滤和消毒处理
得克萨斯
法规
粪大肠菌数不能超过75MPN／100mL；经过氧化塘系统处理后最低应达到BOD20mg/l，采用其它工艺BOD应达到10 mg/l
犹他
法规
总大肠菌数和粪大肠菌数分别不能超过2 000 MPN／100mL，200MPN／100 mL(千均30d)；要求经过二级处理后BOD 25 mg／L和TSS 25 mg/l(平均30 d)
华盛顿
指南
总大肠菌数不能超过2．2MPN／100mL(平均值)和24 MPN／100 mL(单个样品)；最低要求经过包括过滤的二级处理
怀俄明
法规
粪大肠菌数不能超过200 MPN／100mL，出水BOD不超过10mg／l…(日均值)
加拿大(阿尔伯达)
法规
(在大于20％的样品中)总大肠菌数不能超过1 000 MPN／100mL(几何平均数)，粪大肠菌数不能超过200MPN／100mL；灌溉蔬菜的回用水的总大肠菌数不能超过2 400 MPN／100mL(在任何一天)
塞浦路斯(1997)
标准
粪大肠菌数在每月80％的样品中不超过50MPN／100mL，最大允许值100MPN／100mL；肠道线虫不超过1个/l；三级处理后接消毒处理
以色列(1978)
规定
总大肠菌数在50％的样品中不超过2，2MPN／100mL，在80％的样品不能超过12MPN／100mL；二级处理或相当于二级处理(例如：长期贮存过程)接消毒处理
约旦
法规
粪大肠菌数低于200 MPN／100mL
科威特
标准
总大肠菌数低于100 MPN／mL；经过深度处理之后BOD和TSS均低于10mg/l
澳大利亚(新南威尔士)
指南
耐高温大肠菌数低于10MPN／100mL(中间值)；最低处理要求二级处理和过滤，出水浊度不超过2NTU
沙特阿拉伯
法规
总大肠菌数低于2．2 MPN／100mL，BOD和TSS均低于10mg／L
突尼斯(1975)
法规／法律
肠道线虫小于等于1个/l，最低处理要求稳定塘或相当工艺
世界卫生组织(1989)
指南
为降低健康风险，粪大肠菌数(灌溉用水)<200MPN／100mL，肠道线虫≤1个/l；要有一级、二级处理过程，适当增加过滤和消毒过程

　　(2)定量风险评价方法。也称高技术／高费用／低风险方法。它定量地评价再生水在回用过程中暴露于病原体的人类健康风险。其评价程序与化学污染物风险评价程序相同,包括：①危害识别：识别再生水中可能含有的人们关注的病原体；②暴露评价：确定再生水在使用过程中,人暴露于病原体的途径、持续时间和暴露量；③剂量～反应关系评价：根据病原体的剂量反应关系,估算与人的实际暴露水平相似的条件下的感染概率；④风险特征分析：依据暴露和剂量反应的假设,计算理论风险。
　　大多数病原体的剂量～反应资料很难通过临床研究和流行病学调查得到,所以该方法的应用很受限制。Hass(1983年)[8]最早对饮用水微生物的危险度进行了定量研究。他根据已有数据,研究并发现β-泊松模型能很好地表达传染的概率,见式(1)。
　　　　Pi = 1 - (1 + N/β)-α　　　　(1)
　　式中 Pi--传染概率；
　　　　α, β--曲线界定参数；
　　　　N--暴露量。
　　用该模型还可估测临床疾病的危险度,饮用水轮状病毒疾病的死亡率及霍乱病的危险度。后来又提出了指数模型来评价沙门氏菌、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等,见式(2)。
　　　　Pi=1 - e-γN　　　　　(2)
　　式中Pi--传染概率；
　　　　γ--曲线界定参数；
　　　　N--暴露量。
　　随着再生水应用的日益普及,这些模型已被应用于再生水的病原体风险评价。常用模型及相应参数见表6[8,9]。
　　利用以上模型对圣彼得斯堡(St.Petersburg)再生水厂出水用于高尔夫球场、公园、学校和大商业区景观灌溉时对人体健康的风险评价结果见表7。
表6 不同微生物的最佳拟合剂量～反应模型与参数
微生物
最佳模型
模型参数
沙门氏杆菌
隐孢子虫
贾第鞭毛虫
霍乱弧菌
轮状病毒
艾柯病毒12
指数式
指数式
指数式
β-泊松
β-泊松
β-泊松
γ=0．00752
γ=0．00467
γ=0．0198
α=0．49，β=1073．2
α=0．24，β=0．42
α=0．374，β=186．7

表7 圣彼得斯堡再生水厂出水用于景观灌溉年风险概率
微生物
接触类型
I
II
III
IV
轮状病毒(a)
2.3x10-6
3.7x10-6
9.3x10-6
2.3x10-5
艾柯病毒(b)
7.3x10-9
1.2x10-8
3x10-8
7.3x10-8
隐孢子虫
1.3x10-6
2.1x10-6
5.3x10-6
1.3x10-5
贾第鞭毛虫
3.5x10-6
5.8x10-6
1.5x10-5
3.5x10-5
注: I 通过气溶胶接触的个体,0.1 mL／d,365 d／a；
II 高尔夫运动者和公园参观人员,1ml／d, 60d／a；
III 居民用户,1 mL／d, 150d／a；
IV 一般用户,1 mL／d, 365d／a 　
　　一般在进行病原微生物风险评价时,认为可接受的年风险概率应小于1 x 10-4。从以上评价结果看,经过高级处理和消毒的再生水用于绿化、灌溉和景观娱乐时可基本保证卫生安全。
4 结语
　　(1)再生水卫生安全问题已受到广泛的关注,只用大肠菌群或粪大肠菌群作为再生水的生物学指标,尚不能反映再生水中所有病原微生物存在情况。随着检测技术的发展,病毒和病原虫正在成为关注的生物学指标。
　　(2)再生水经过有效的处理工艺处理和消毒后,可以使水质和病原微生物降低至安全使用水平。
　　(3)我国再生水利用仍处于起步阶段,应继续加强对再生水安全性的基础研究和跟踪研究,提出再生水的生物学指标、标准和检测方法。
再生纸废水处理生化处理阶段
生物接触氧化工艺与SBR工艺对比分析

　　1.工艺论述
　　1.1 生物接触氧化工艺简介
　　生物接触氧化法是一种好氧生物膜法工艺，接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长在填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中。该工艺兼有活性污泥法与生物滤池二者的特点。
　　池内加设适宜形状和比表面积较大的生物膜载体填料，这样在填料表面形成生物膜，由于内部的缺氧环境势必形成生物膜内层供氧不足甚至处于厌氧状态，这样在生物膜中形成了由厌氧菌、兼性菌和好氧菌以及原生动物和后生动物形成的长食物链的生物群落，能有效地将不能好氧生物降解的COD部分厌氧降解为可生化的有机物。
　　由于池内填充了大量的生物膜载体填料，填料上下两端多数用网格状支架固定，当填料下部的曝气系统发生故障时，维修工作将十分麻烦。
　　填料易老化，一般4－6年需更换一次。
　　由于前端物化处理后废水中SS含量较低，生物膜固着的载体较少，导致生物膜比重较小，极易造成脱膜，挂膜不稳定。脱落的生物膜和絮状污泥在二沉池沉淀效果较差，易导致出水SS超标。
　　1.2 SBR工艺简介
　　在序批式反应器系统（Sequencing Batch Reactor简称SBR法）中，曝气池、二沉池合二为一，在单一反应池内利用活性污泥完成污水的生物处理和固液分离，SBR是污水活性污泥生化处理系统的先驱，然而直到最近几年随着监控与测试技术的飞速发展，这一技术才得以完全更新并被美国环境保护署（US EPA）推荐为一项低投资、低操作成本及低维修费用，高效益的环境处理新技术。据EPA调查，在污水流量一定时，选择SBR要比传统的活性污泥法处理费用节省许多，这一点已被大量的工程实例所证实。
　　工艺运行方式
　　 SBR工艺主体构筑物由SBR反应池组成，SBR反应池的运行操作由进水、反应、沉淀、滗水和待机五个阶段组成。
　　 进水期：污水进入反应池。
　　 反应期：污水进入反应池中发生生化反应，在这阶段可以只混合不曝气，或既混合又曝气，使污水处在反复的好氧-缺氧中，反应期的长短一般由进水水质及所要求的处理程度而定。
　　 沉降期：在此阶段反应器内混合液进行固液分离，因该阶段在完全静止条件下进行，表面水力和固体负荷低，沉淀效率高于一般沉淀池的沉淀效率。
　　 排水期：当沉淀阶段结束，设置在反应池末端的滗水器开动，将上清液缓缓滗出池外，当池内水位降到低水位时停止滗水。
　　待机期：本处理系统多池运行，在每池滗水后完成了一个运行周期，在实际操作中，滗水所需时间往往小于理论最大时间，故滗水完成后两周期间闲置时间就是待机期，该阶段可视污水的水质、水量和处理要求决定其长短或取消。在此阶段可以从反应池排出剩余活性污泥。反应池排出的剩余污泥泥龄长，已基本稳定。
　　SBR法与其它活性污泥处理技术比较有以下优点：
　　 SBR系统以一组反应池取代了传统方法及其它变型方法中的初次沉淀池、曝气池及二次沉淀池，整体结构紧凑简单，无需复杂的管线传输，系统操作简单且更具有灵活性。
　　SBR反应池具有调节池均质的作用，可最大限度地承受高峰BOD5浓度及有毒化学物质对系统的影响。
　　在污水流量低于设计值时，SBR系统可以调节液位计的设定值使用反应池部分容积，或调节反应时间，从而避免了不必要的电耗。其它生物处理方法则无这样的功能。
　　因为对于每个反应单体而言出水是间断的，在高负荷时活性污泥不会流失，因而可以保持SBR系统在高负荷时的处理效率。而其它的生物处理方法在高流量负荷时经常会出现活性污泥流失的问题。
　　SBR在固液分离时整体水体接近完全静止状态，不会发生短流现象，同时，在沉淀阶段整个SBR反应池容积都用于固液分离，较小的活性污泥颗粒都可得到有效的固液分离，因此，SBR的出水质量高于其它的生物处理方法。
　　易产生污泥膨胀的丝状细菌在SBR反应池中因反应条件的不断的循环变化而得到有效的抑制。而污泥膨胀问题是其它活性污泥方法中很常见且很难控制的问题之一。
　　采用了稳定的自动化控制和先进的探测仪器和设备，以保证出水水质达到《造纸工业水污染物排放标准》（GB3544-2001）和当地环保部门的要求。
　　模块设计而有利于处理规模增加时的扩建工程。
　　处理流程简洁，控制灵活，可根据进水水质和出水水质控制指标处理水量，改变运行周期及工艺处理方法，适应性很强。
　　2.工艺设计和经济比较
　　下面选择两个方案分别对生物接触氧化和SBR工艺进行经济比较分析。
　　2.1 方案一   
　　2.1.1 原水水量水质
　　Q                3600m3/d
　　CODCr             1700mg/l
　　BOD5              450mg/l
　　SS               1250mg/l
　　2.1.2 两种工艺对比分析的基础条件
　　废水经过收浆后进入超效浅层气浮系统去除掉大部分的SS，后进入水解酸化阶段。两种工艺比较的基础是水解酸化处理后的废水，水质情况如下：
　　CODCr             425mg/l
　　BOD5              160mg/l
　　SS               50mg/l
　　排水水质均要求达到《造纸工业水污染物排放标准》（GB3544－2001）再生纸标准的要求，同时CODCr不大于70mg/l。
　　污泥处理系统相同不做比较。
　　电费按0.5元/度考虑。
　　2.1.3 生物接触氧化工艺
　　2.1.3.1 工艺设计   
　　生物接触氧化池
　　数量             2  座
　　单池尺寸         10×9×5.5m
　　负荷             1.0kgBOD5/m3·d
　　接触时间         3.6h
　　实际停留时间     6h
　　填料层高度       3m
　　曝气系统采用散流式曝气器曝气。
　　鼓风机房
　　数量             1间
　　尺寸             9.9×7.2×3.3m
　　设3台三叶罗茨鼓风机，二用一备。
　　型号             HSR-150
　　流量             17.15Nm3/min
　　转速             1180rpm
　　风压             58.8kPa
　　功率             30kw
　　平流沉淀池
　　数量             1座
　　表面负荷         1.0m3/m2·h
　　尺寸             25×6×6.0m
　　有效水深         2.5m
　　污泥斗深         2.5m
　　设行车刮泥机1台。
　　型号             SHG6000
　　功率             3.75kw
　　2.1.3.2 投资估算
　　方案一生物接触氧化系统投资估算见表1。
　　表1 方案一生物接触氧化系统投资估算

序号
名称
规   格
单位
数量
单价（万元）
合价（万元）
1
接触氧化池
10×9×5.5m
座
2
11.175
22.35
2
鼓风机房
9.9×7.2×3.3m
座
1
4.99
4.99
3
平流沉淀池
25×6×6.0m
座
1
18.92
18.92
4
散流式曝气器
SSB600
座
125
0.0085
1.06
5
填料及支架
φ150
M3
540
0.020
10.80
6
鼓风机
HSR-150
座
3
10.50
10.50
7
行车刮泥机
SHG6000
台
1
7.50
7.50
8
多用管阀电气

1.00
9
小计

77.11

　　2.1.3.3 运行成本分析
　　风机24小时运行，耗电30×2×24＝1440度
　　行车刮泥机12小时运行，耗电3.75×12＝45度
　　生化部分吨水电费 0.206元/吨水
　　填料更换（按使用5年考虑）10.8×10000/5/365/3600＝0.016元/吨水
　　生化部分运行成本0.222元/吨水
　　2.1.3.4 构筑物占地
　　构筑物占地面积425.04m2。
　　2.1.4 SBR工艺
　　2.1.4.1 工艺设计
　　数量             2  座
　　单池尺寸         24×10×5.5m
　　最高水位         5.0m
　　最低水位         2.5m
　　超高             0.5m
　　污泥负荷         0.08kgBOD5/kgMLSS·d
　　污泥浓度         3000mg/L
　　反应池运行周期   8小时
　　每池内设1套滗水器，滗水速度600m3/h。
　　SBR反应池产生的剩余污泥采用重力排至贮泥池。
　　曝气系统采用散流式曝气器曝气。
　　鼓风机房
　　数量             1间
　　尺寸             9.9×7.2×3.3m
　　设3台三叶罗茨鼓风机，二用一备。
　　型号             HSR-150
　　流量             17.15Nm3/min
　　转速             1180rpm
　　风压             58.8kPa
　　功率             30kw
　　2.1.4.2 投资估算
　　方案一SBR系统投资估算见表2。
　　表2 方案一SBR系统投资估算

序号
名称
规   格
单位
数量
单价（万元）
合价（万元）
1
SBR反应池
24×10×5.5m
座
2
22.05
44.10
2
鼓风机房
9.9×7.2×3.3m
座
1
4.99
4.99
3
散流式曝气器
SSB600
座
334
0.0085
2.84
4
滗水器
XEF-600
座
2
16.00
16.00
5
鼓风机
HSR-150
座
3
10.50
10.50
6
小计

76.43

　　2.1.4.3 运行成本分析
　　风机18小时运行，耗电30×2×18＝1080度
　　吨水电费         0.15元/吨水
　　2.1.4.4 构筑物占地
　　构筑物占地面积575.04m2。
　　2.2 方案二   
　　2.2.1 原水水量水质
　　Q                18000m3/d
　　CODCr             1200mg/l
　　BOD5              300mg/l
　　SS               900mg/l
　　2.2.2 两种工艺对比分析的基础条件
　　废水经过收浆后进入超效浅层气浮系统去除掉大部分的SS，后进入生化阶段。两种工艺比较的基础是气浮处理后的废水，水质情况如下：
　　CODCr             380mg/l
　　BOD5              180mg/l
　　SS               50mg/l
　　排水水质均要求达到《造纸工业水污染物排放标准》（GB3544－2001）再生纸标准的要求，同时CODCr不大于70mg/l。
　　污泥处理系统不做比较。
　　 电费按0.5元/度考虑。
　　2.2.3 生物接触氧化工艺
　　2.2.3.1 工艺设计   
　　生物接触氧化池
　　数量             2  座
　　单池尺寸         27×20×5.5m
　　负荷             1.0kgBOD5/m3·d
　　接触时间         4.32h
　　实际停留时间     7.2h
　　填料层高度       3m
　　曝气系统采用散流式曝气器曝气。
　　鼓风机房
　　数量             1间
　　尺寸             13.2×7.2×3.3m
　　设5台三叶罗茨鼓风机，四用一备。
　　型号             HSR-200
　　流量             27.82Nm3/min
　　风压             58.8kPa
　　功率             45kw
　　转速             810r/min
　　辐流式沉淀池
　　数量             1座
　　表面负荷         1.06m3/m2·h
　　尺寸             φ30×6.0m
　　池边水深         3.5m
　　设全桥刮吸泥机1台。
　　型号             SSG30
　　功率             1.5kw
　　2.2.3.2 投资估算
　　方案二生物接触氧化系统投资估算见表3。
　　表3  方案二生物接触氧化系统投资估算

序号
名称
规   格
单位
数量
单价（万元）
合价（万元）
1
接触氧化池
27×20×5.5m
座
2
40.23
80.46
2
鼓风机房
13.2×7.2×3.3m
座
1
6.65
6.65
3
辐流式沉淀池
φ30×6.0m
座
1
63.29
63.29
4
散流式曝气器
SSB600
座
750
0.0085
6.38
5
填料及支架
φ150
M3
3240
0.02
64.80
6
鼓风机
HSR-200
座
5
4.3
21.50
7
全桥刮吸泥机
SSG30
台
1
26.00
26.00
8
多用管阀电气

2.00
9
小计

271.07

　　2.2.3.3 运行成本分析
　　风机24小时运行，耗电45×4×24＝4320度
　　行车刮泥机24小时运行，耗电1.5×24＝36度
　　生化部分吨水电费0.121元/吨水
　　填料更换（按使用5年考虑）64.8×10000/5/365/18000＝0.02元/吨水
　　生化部分运行成本0.131元/吨水
　　2.2.3.4 构筑物占地
　　构筑物占地面积1881.54m2。
　　2.2.4 SBR工艺
　　2.2.4.1 工艺设计
　　数量             4  座
　　单池尺寸         40×18×5.5m
　　最高水位         5.0m
　　最低水位         2.9m
　　超高             0.5m
　　污泥负荷         0.075kgBOD5/kgMLSS·d
　　污泥浓度         3000mg/L
　　反应池运行周期   8小时
　　每池内设2套滗水器，滗水速度750m3/h。
　　SBR反应池产生的剩余污泥采用重力排至贮泥池。
　　曝气系统采用散流式曝气器曝气。
　　鼓风机房
　　数量             1间
　　尺寸             13.2×7.2×4.2m
　　设5台三叶罗茨鼓风机，四用一备。
　　型号             HSR-200
　　流量             27.82Nm3/min
　　风压             58.8kPa
　　功率             45kw
　　转速             810r/min
　　2.2.4.2 投资估算
　　方案二SBR系统投资估算见表4。
　　表4  方案二SBR系统投资估算

序号
名称
规   格
单位
数量
单价（万元）
合价（万元）
1
SBR反应池
40×18×5.5m
座
4
47.27
189.08
2
鼓风机房
13.2×7.2×4.2m
座
1
6.65
6.65
3
散流式曝气器
SSB600
座
2000
0.0085
17.00
4
滗水器
XEF-750
座
4
8.00
32.00
5
鼓风机
HSR-200
座
5
4.3
21.50
6
小计

266.23

　　2.2.4.3 运行成本分析
　　风机18小时运行，耗电45×4×18＝3240度
　　吨水电费         0.09元/吨水
　　2.2.4.4 构筑物占地
　　构筑物占地面积2975.04m2。
　　3.两种工艺的技术经济对比分析
　　两种工艺的技术经济对比分析见表5。
　　表5  生物接触氧化工艺与SBR工艺的技术经济对比

项目
生物接触氧化工艺
SBR工艺
技术可行性
生物膜中形成了由厌氧菌、兼性菌和好氧菌以及原生动物和后生动物形成的长食物链的生物群落，能有效地将不能好氧生物降解的COD部分厌氧降解为可生化的有机物。
整个过程在缺氧-好氧环境中交替进行，易产生污泥膨胀的丝状细菌在反应池中因反应条件的不断的循环变化而得到有效的抑制。
由于物化处理后废水中SS含量较低，生物膜固着的载体较少，导致生物膜比重较小，极易造成脱膜。脱落的生物膜比重较小，在二沉池沉淀效果较差，易导致出水SS超标。
固液分离时整体水体接近完全静止状态，不会发生短流现象，同时，在沉淀阶段整个反应池容积都用于固液分离，固液分离彻底，表面水力和固体负荷低，沉淀效率高，出水水质有保证。
操作管理
氧化池出水需设置泥水分离系统，一般设二沉池或气浮，整个系统复杂，操作管理不够方便。
系统集进水、反应、沉淀、排水、闲置于一体，无需设置二次沉淀池，整体结构紧凑简单，无需复杂的管线传输，系统操作简单且更具有灵活性。
    由于填料和支架的存在，曝气系统发生故障时维修困难，重新挂膜相对困难。
    多池运行，曝气系统发生故障时可向其它池子倒换，维修方便，启动迅速。
    约每4-6年需更换一次填料。
    完全混合，可长期运行。
投资
    设备较多，一次性投资较大。
    形式简单，一次性投资较小。
运行费用
    较高。
    较低。
占地面积
    构筑物占地面积较小，由于结构复杂，实际占地面积需考虑通道和公共面积。
    构筑物占地面积较大。

　　鉴于以上对比分析，在统一水质水量和统一出水要求的基础上，SBR工艺具有明显优势。但在实际操作中应按照客观条件和要求缜密分析，以采取合适的处理工艺。