摘要： 对于用来处理具有很强的季节性的工业废水的处理工程，一般都有漫长的闲置期，其运行周期却很短。鉴于此类特殊条件和情况，使得污水处理的方法和工艺的选择面较窄，其核心处理工艺不仅要启动快而且要适应水质的变化。同时对材料的选择也有苛刻要求，应能在漫长的闲置期间必须能抗风沙气蚀、抗氧化、抗强紫外线辐射、抗严寒低温，而不变质、不老化、不脆裂，因此在设备、部件的材质选择中，必须要慎重考虑。
关键词： 污水处理 生物膜法 活性污泥法 深层曝气法
一、概述
由于该项目地理位置特殊，地处新疆腹地乌鲁木齐市郊，高纬度内陆型戈壁沙漠边缘；气候特点属典型的大陆型沙漠干燥气候，夏季酷热，冬季寒冷，昼夜温差大，年降雨量极少，尤其是夏季雨量最少、白天燥热，紫外线强度大、日照时间长；生产期集中在蕃茄上市期的7月末至10月初总共不到100天，因此污水发生期短而集中，浓度由低到高呈线性上升；过了蕃茄收获期后，便进入漫长的闲置期，即一年四年季度中仅有一个季度有污水发生，而其余三个季度则是闲置期。
鉴于上述特殊条件和情况，使得污水处理的方法和工艺的选择面较窄，其核心处理工艺不仅要启动快而且要适应水质浓度由低到高的变化。同时对材料的选择也有苛刻要求，应能在漫长的闲置期间必须能抗风沙气蚀、抗氧化、抗强紫外线辐射、抗严寒低温，而不变质、不老化、不脆裂，因此在设备和部件的材质选择中，首先要排除塑料制品。
二、处理方法和材料选择
（一）生物膜法
生物膜法具有易驯化、启动快、池容积较小等优点，主要有生物滤池、接触氧化等。
1、生物滤池
作为上世纪三十年代用于生活污水处理的污水生物处理方法，适用于低浓度小规模的污水处理，由多孔网板、塑料滤头、塑料曝气头、塑料或陶质、滤料、集水器、大流量的反冲洗泵、鼓风机等和池体组成。
生物滤池不适用于中高浓度的污水处理，因为它的滤料间隙小，很容易被脱落的生物膜堵塞；再者它所需要的反冲洗水量特别大；其三，滤料层占据了70～80%的池容积，翻堆、更换等维护作业量很大、依赖人工操作、劳动强度高；其四，塑料部件的老化快、易脆裂、不耐低温、使用寿命最多两年必须更换，维护费用相当大；其五，国内外至今尚未见到用于5000m3/d（200m3/h）以上规模的报道。该方法不适用。
2、接触氧化法
接触氧化法是在池中串挂丝状、片状、管状或投放球状高空隙率的塑料填料用作生物膜附着物，在池底设置塑料曝气头等，是一种出现于上世纪七十年代的新型高效的生物反应器，其处理规模可大可小，适应水质浓度范围较宽，用于低浓度污水处理时具有较强优势，而用于高浓度污水处理时则不及活性污泥法。其最大弱点是主要材料只能采用塑料做成，这在长年连续运行淹没在污水中的场合对其使用寿命不必怀疑，而对蕃茄酱污水处理这强季节性，运行期短而闲置期长，以及特殊的环境与气候条件，则同样存在着不耐低温、老化快、易脆裂、使用寿命最多两年的弊病，且同样存在维护作业量大、费用高的问题。再者，如填料在运行期间出现断裂破碎，这些断丝、碎片将随污水排走，漂入河沟灌入农田，将会造成大面积的“白色污染”，后果将比污水直排更严重。该方法亦不可取！
（二）活性污泥法
活性污泥是微生物菌落的聚合体，活性污泥法是指在盛满污水的容器或池体中，通过曝气充氧自然培养驯化微生物群体——活性污泥，由活性污泥来降解和去除污水中的有机物，使之得到净化的方法。活性污泥法又可根据曝气深度分为两大体系：常规（浅层）曝气和深层曝气；浅层曝气中又演化SBR法、氧化沟法等多种形式，深层曝气又分为深层和深井曝气两种方式。
1、浅层曝气法中的SBR(序批式)法和氧化沟法对于三坪污水处理工程来说，其生物反应的停留时间必须在十几或三十多个小时，都要建造大规模的钢砼池体，还要配套一系列的大型昂贵的机械设备，其单位投资额都在1000～1500元/m3"d"污水，按24000m3/d的投资额高达2400～3600万元，这对于每年运转期仅不到100天的污水处理项目是一种烧钱行为，并且其大型昂贵机械的维护不仅费用高，专业性也很强，还必须为此组建一支高学历高技能的操作管理队伍和组织结构，这又是一笔不小的开支，这显然是不现实的。
2、深层曝气法中的深井曝气法，是一种快速高效，投资适中的好方法，动消耗也低，系统也较简单，对操作从员的专业性和技能要求不高。但由于井深必须大于50m，在这么深的井里，污水处理必须无休止地连年连续运转，一旦停机，则必须把井内的污水和污泥清掏干净，否则等到污泥沉积后造成淤塞再去清掏，其费用相当大；再者深井的防渗要求也非常之高，只要有渗漏现象，不仅直接影响到处理效果，还会导致井内污泥无法清掏干净最终导致深井淤塞而报废。因此，建深井将冒极高的技术风险，且对年年停机年年要清掏的情况更不适用。
（三）深层曝气法——好氧曝气塔
基于深井曝气原理的深层曝气法，是将原来建于地下的深井挪到地面上变成塔式结构，并且把高度降到十几至二十多米，采用全钢结构，便利管理维护变得十分简单，也无需担心渗漏问题；要开就开、要停就停，也没有了污泥淤塞的后顾之忧。塔内所有设施和部件均为碳钢、镀锌钢管或不锈钢，不使用任何塑料部件，不存在老化、脆裂的问题，能抗高温也耐低温。碳钢塔体和结构部件均采用环氧煤沥青防腐涂层，正常防腐期至少为三年。其投资额最低，性价比最高，无论闲置或是运转，无论在任何恶劣的气候环境中，使用寿命至少达二十年以上，其中不锈钢部件可达百年不变质。
国内外已建成很多大流量中高浓度污（废）水处理的深层曝气塔，被成功地应用于印染废水、屠宰污水、制药、染料、化纤、化工等多种行业中，用来降解有机、有毒、难降解高分子合成物的去除和脱色处理，都取得了良好的效果和显现出上佳的性价比。有理由相信，选择深层曝气塔用来处理蕃茄酱污水的处理，同样能获得成功和优越的性价比。
（四）深层曝气塔工艺的几项特点（方案评述）
1、新旧设施融合一体
该方案充分和全部地利用了原有设施，将老站区与新建设施融合为一体，并合理地挖掘原有三组气浮的生产潜力，使之与新建深层曝气塔组合成最佳配置；还保留和充分利用老站区内的全部设施，使得污水处理工程的总投资降到最小。
2、一旦启动即时达标
该方案针对蕃茄酱生产的强季节性和水质浓度由低到高呈线性上升等种种特征，采用物理——生物——物理化学的优化核心工艺；运用终端的气浮处理来弥补生物处理培菌驯化初期间的不足，使整个系统一旦启动就能即时达标，这是其它任何工艺所做不到的。
3、精选设备材质、少维护长寿命
该方案专门研究了污水工程所处的特定的地理位置、气候环境和运行期短而闲置期长等特殊条件，对所有设备、部件等的材料全部为碳钢、镀锌钢或不锈钢，不使用易氧化老化脆裂的塑料材质。对碳钢塔体和管道有着完善的防腐措施，使系统的维护量最少而寿命很长，碳钢防腐涂层的寿命为三年，不锈钢部件的使用寿命更可长达百年。
4、经济技术优势
综合该方案具有五低三高一保障的经济技术优势。
五低：投资、占地、运行成本、维修作业量（劳动强度）、维护量都很低；
三高：动力效率、系统可靠性、自动化程度都较高；
一保障：一旦启动即时达标有保障，达标率持续稳定。
2004年1月28日
本文作者简介：
主持设计的重大工程项目
1.三峡大坝库区水利枢纽工程污水处理系统设备设计、制造（2002-2003）
2.中国核工业总公司四川绵阳基地核辐射废水净化系统设备设计、制造（2002-2004）
3.中国秦山核电站综合污水处理工程系统设备设计、制造（2001-2004）
4.河南省滑县新华纸业有限公司草浆造纸（黑液）17000m3/d综合废水处理工程设计、设备制造（1995-1996）
5.新疆中基番茄制品有限责任公司三坪酱厂30000m3/d高浓度工业废水处理工程设计、设备制造（2003-2005）
6.辽宁省凯维腾染整有限公司8000m3/d染整废水处理工程设计、设备制造（1995-1996）
7.长春亚泰股份有限公司、九鑫药业等制药废水处理工程设计、设备制造（2001-2002）
8.浙江省绍兴市开普特胺纶有限公司DMF废水处理工程设计、设备制造（2002）
9.浙江省嘉兴市五芳斋食品废水处理工程设计、设备制造（2003-2004）
参与研发、主持研发、独立完成的技术项目
1.机电一体化车载野战水厂
A 车载野战水厂的用途
广泛适用于由五类以内及超五类地表原水、高浊度原水（3000mg/l瞬间10000mg/l）、以及由广谱性微、重污染复杂或不明水源水制取符合卫生标准的生活用水，用以保证野外人群临时居集地和流动人群生存、生活用水的卫生健康安全。
B 车载野战水厂的应用范围
◎野战、野营部队生活饮用水的驻营地就地即时供给；
◎筑路、建桥、钻井、开掘、采矿、勘探等野外施工作业单位临时人群驻地生活饮用水的就地即时供给；
◎抗洪、排涝、地震等抢险、救灾现场及灾民临时集居点生活饮用水的就地即时供给。
2.机电一体化制药废水处理装置
3.DMF废水处理技术
4.一步清超净气浮：该设备内有一组完整的工艺，废水经多级处理，污染物去除率高达95%以上，COD、SS等 在3000mg/l 时，经其处理可一步达标。
5.生物曝气滤池
6.城市污水、工业有机废水资源化技术：
A.运用EUBF厌氧反应器将污水中的有机物转化成沼气；
B.运用一步清超净气浮将有机截获浓缩为污泥，再由“快速消化塔”将污泥消化产出精制沼气。
C.沼气可与管道煤气并网外售，或转化成电、热除少量自供，大部分电、热可外售。
D.经厌氧消化后的剩余污泥可经深加工制成有机颗粒肥外售供农用。
7.无浮渣污泥快速消化塔：采用连续流污泥消化，消化速率快，消化时间仅为常规中温消化法的1/3 ~ 1/2；消化率高，产气量大，消化器内无浮渣，在塔内完成沼气精制。
8.EUBF厌氧反应器：独特的结构布局和水力学设计，简单合理利于维修，污泥不流失密度大，用于低浓度污水的厌氧处理时更显优势，用于城市污水处理时，停留时间可与好氧法相媲美。
9.自洁滤床（过滤器）：在连续过滤净化的同时可对过滤介质自动清洗，使过滤介质始终保持洁净，不使用任何机电、阀门控制，仅凭借特殊的水力学特性自动连续工作，可延伸多种用途。
10.自洁生物滤床：在连续生物降解有机物的同时，具有过滤截留悬浮物（污泥）功能，并且在动态中能对生物载体（滤料）清洗自洁，三种过程均为自动连续进行且互不干扰，是自洁滤床延伸技术之一。
11.微型流体转盘：借助流体运动的动能，与其流动方向成垂直作切向旋转的一种新型转盘，不必固定，无机电传动部件，具有比表面积大、质轻、强度高、耐蚀性强、取放方便、用途广泛等优点。
12.悬浮生物转盘：运用微型流体转盘作为生物膜载体的一种悬浮型转盘式生物膜法生化反应器，反应器内可保持极高的活性污泥量和氧利用率，极高的负荷和降解速率，除磷脱氮效率高。
13.可编程生物积体塔：具有可编程立体工艺、对水力和有机冲击不敏感、运行工况可调控、易实现智能化自动管理、适用范围极宽、广谱、通用、易于资源化。
14.污水资源化积体塔：将可编程生物体塔设置在全厌氧工艺处理污水时，塔内可对所产沼气进行净化精制，精制沼气可与管道煤气并网或发电或作化工原料。
15.蜗旋除砂器：运用水力实现固、水、油三相分离，体积小，流量大，可用于洗矿、洗煤、冲渣、冲灰水处理和城市污水预处理。
16. ＰＳ污水索净床：新概念“埋地式”污水处理设备，缩体、价廉、水质优、低能耗、高可靠、免操作，对中高浓度污水的处理同样有效。
17.集油除渣器：凭借水头落差自动运行，对含油污水进行双向分离，可回收油、脂及食物残渣，易于再生利用，应用范围宽。
18.水源水微污染生物净化单元：由自洁生物滤床构成的水源水微污染生物净化单元，具有对有机物、氮、磷极高的去除率，出水浊度低，自动化程度高，投资低、省地。
19.可折弯管微孔曝气器：该曝气器由柔性材料制成，连续管道结构，联结方便，敷设简单，不堵塞、不回水、机械强度高，易于工业化连续生产，成本低。