LPCA法是採用在密閉球罐式生化反應容器中富氧空氣曝氣使污水中富集氧氣，使泥水混合體中始終保持著很高的氧分壓的方法。
基本介紹
- 中文名：LPCA法
- 全稱：連續式空氣曝氣污水處理方法
技術原理,技術說明,進出水指標,技術特點,工藝特點,工藝比較,實例,
技術原理
LPCA法（LPCA富氧曝氣污水處理法）與傳統活性污泥法、純氧曝氣法、氧化溝法、SBR法、UNITANK法、A/O法、A2/O法同屬於活性污泥法，但該方法的不同之處是本項目技術是在純氧曝氣法的基礎上的創新，，甚至可以高於純氧的氧分壓，因而氧向污水混合液中的轉移速度和在液體中的飽和值大大提高，增強了污泥的活性和分解污染物的能力，甚至可以超過純氧曝氣時的效果，有效地解決隨著曝氣過程生化反應的進行，液體中溶解氧的濃度下降而使反應變慢的問題，處理時間縮短到3小時，裝置體積減小；同時在處理過程中加入了特殊配方的高效除磷脫氮水處理劑PPA和PPM，確保出水穩定達GB18918-2002一級A標。本法不僅具有純氧曝氣法提高污水中氧濃度的優勢，但又克服了純氧曝氣法需要空分裝置提供氧源的缺陷，是一種高效、經濟的城市污水處理的系統方法。
技術說明
LPCA法污水處理方法是我國迄今唯一在“發明專利”保護期內的一項污水處理系統技術，與傳統活性污泥法、純氧曝氣法、氧化溝法、SBR法、 UNITANK法、A/O法、 A/O法同屬於活性污泥法，是一種高效、經濟的城市和工業污水處理的系統方法。
“連續式空氣曝氣污水處理方法（LPCA法）”是由四川亞太環境工程有限公司於2000年12月29日經國家知識產權局批准授予本方法“發明專利權”，專利證書號:63059，專利號：ZL 96 117664.4，國際專利分類號：CO2F 3/02，專利權人：李開春。
本方法1998年被收入浙江大學、清華大學等編寫的《廢水處理工程》一書中（化學工業出版社出版和發行，第十三章活性污泥法，純氧（或富氧空氣）曝氣法）。
本方法主要用於大中小城市生活污水二級處理和中水雜用水回用
進出水指標
指標 | PH | CODcr | BOD5 | NH3-N | TN | TP | SS | 色度 | 糞大腸桿菌 |
進水水質 | 6-9 | 80--400 | 40--200 | 15--30 | 20--40 | 1--5 | 50--500 | 60-100倍 | |
出水指標 | 6-9 | <50 | <10 | <5(8) | <15 | <0.5 | <10 | <20倍 | <10 |
處理後的出水穩定達到GB18918-2002一級A標。
工藝流程圖
LPCA富氧曝氣工藝流程圖
LPCA污水處理工藝流程圖
LPCA污水處理工藝流程圖技術特點
利用富氧空氣富集氧氣，本法雖與純氧曝氣法提高氧溶解量的方法一致，但又克服了純氧曝氣法利用昂貴的空氣分離裝置提供氧氣的使用局限性。處理後的水質達到GB18918-2002一 級標準的A標準，甚至可以達到中水雜用水的標準。
將常用的鼓風曝氣改為加壓富氧空氣曝氣，使混合液中氧的溶解度從2mg/L提高到8-10 mg/L，反應速度從10個小時縮短到2.8小時，裝置處理能力成倍提高，好氧反應器的容積大大小於鼓風曝氣池的容積，占地小，投資少，處理費用低。
由於氧濃度提高，加大了氧在污泥絮體顆粒內的滲透深度，使絮體中好氧微生物所占比例增大，污泥活性保持在較高水平上，因而淨化功能良好，也不會發生由於缺氧而引起的絲狀菌污泥膨脹，泥粒較結實，污泥濃度大大提高；硝化菌的生長也不會受到溶解氧不足的限制，有利於生物脫氮過程，從而達到強化脫氮的目的；
系統採用全密閉，無水霧，無臭味，防止了污水和污泥臭氣的二次污染。水處理廠建成 後環境優美，能與周邊環境融為一體。
好氧球式密閉反應器採用聚氨脂保溫，使反應器中的反應溫度不受外界環境溫度的影響，即使在冬季寒冷氣候條件下污水處理裝置也能正常運行。
加壓曝氣用空壓機比鼓風機設備容量減小很多，同時，由於系統利用了曝氣後的加壓空氣進行微氣浮去除SS，不需要由於沉澱造成濾料堵塞的反衝洗，因而大大降低了電耗。
處理系統能根據負荷量自動切換和分別起停各好氧反應器，同時由於系統中氧分充足，使系統在負荷量或底物低的狀況下都能正常運行，系統耐衝擊負荷強，運行穩定、靈活、簡便。
本系統採用特殊配方的生物助凝劑，使污泥從親水性變為疏水性，污泥的沉降、濃縮、脫水性能好，剩餘污泥量少，減少了污泥處理費用。
系統除公用設施外，鋼製生化反應器可採取1+N的方式組合安裝，使建設規模很容易根據污水處理廠各階段的實際處理量隨意增加，且不會比普通生物法的投資高。
工藝特點
1、處理後的出水穩定性和占地
LPCA工藝：LPCA工藝採用富氧空氣曝氣，能使污水中的溶解氧提高到8mg/l以上，污泥活性強，能有效分解污染物，處理時間比一般生物處理工藝快一倍以上，已經有5個以上的廠運行能穩定達到GB18918-2002一級A標,有各廠環保部門監測報告，占地比一般工藝少一倍。
一般生物處理工藝：一般生物處理工藝在污水中的溶解氧低於4mg/l以下，生物活性差，處理時間長、占地多，處理後的出水一般都難於達到GB18918-2002一級A標。
結論： LPCA工藝在城鎮污水處理中的效果比一般生物處理工藝穩定，特別是在高海拔和低氧地區的效果和穩定性優於一般生物處理工藝，且占地少一倍。
2、對進水水質的適應性
LPCA工藝：LPCA工藝通過富氧曝氣，控制污水中的氧含量，提高污泥的活性和分解能力，根據考察已經建成和運行的污水處理廠都不需外加碳元或營養劑，污水的COD在80—600mg/l範圍內都能達到GB18918-2002一級A標。
一般生物處理工藝：一般生物處理工藝要求進水中的COD在150—350mg/l、BOD在80—150mg/l。而城鎮污水難於穩定保持穩定，進水濃度低於範圍值就需要外加生物生存和繁殖所需的碳元（大糞、白糖、麵粉或其它氮磷），才能保持處理系統所需的污泥濃度；進水濃度高於上述範圍，處理就可能達不到要求的標準，所以城鎮污水進廠水質經常波動將對一般生物處理系統造成衝擊。
結論： LPCA抗水質變化的能力優於一般生物處理工藝，一般在COD高於200mg/l時採用。
3、處理工藝對進水水量的適應性
LPCA工藝：LPCA工藝能隨污水進水水量的變化起停和切換各處理系統，並通過調節污水中的溶解氧適應水量的變化，且停運設施不消耗動力。已建成和運行的污水處理廠水量的10—120%範圍內都能達到GB18918-2002一級A標，系統耐衝擊負荷強，運行穩定、靈活、簡便。
一般生物處理工藝：一般生物處理工藝要求進水水量要達到設計水量的60%以上，否則開敞式主反應池內的水深低於6.5m，曝氣時空氣與污水接觸時間短，進入污水中的氧氣少，氧的利用率低，影響處理效果。而在城市污水處理廠建設初期管網不配套，或水量達不到設計水量的60%以上時，造成一般生物處理系統難於正常運行。
結論： LPCA在水量少的情況下比一般生物處理工藝對水量變化的能力強。
4、處理工藝對環境溫度的適應性
LPCA工藝：LPCA工藝通過將主反應段中的LPCA厭氧和好氧反應器地埋或保溫，即保證了處理系統不受溫度的影響，也美化了環境。已在全國南、北方建成和運行的廠在-29--38℃範圍內都能穩定達到GB18918-2002一級A標。
一般生物處理工藝：根據生物生長和繁殖要求的溫度特性，一般生物處理工藝正常運行溫度為12--25℃,溫度低將使活性污泥中的生物生長和繁殖緩慢，影響處理效果；溫度高將造成生物中的絲狀菌繁殖，活性污泥大量死亡，甚至使整個處理系統崩潰。
結論： LPCA工藝比一般生物處理工藝對環境溫度的適應性更強，特別在北方的城市污水處理中能四季穩定運行。
5、化學脫磷脫氮效果
LPCA工藝：LPCA工藝採用特殊配方和設備，脫氮磷效果好，用量少，且加入的化學品經成都市衛生防疫站檢測報告，可用於自來水，不對水體產生影響。
一般生物處理工藝：生物處理工藝難於達到相應的效果，需要化學脫氨氮，一般工藝脫氨氮效果不好，且藥品用量多。
結論： LPCA工藝比化學脫氮磷優於其它工藝。
6、處理產生的臭氣對環境的影響
LPCA工藝：LPCA處理系統密閉，且在處理過程中富氧空氣中充足的氧氣分解了污水中的污染物質，處理後的泥水混合物才進入LPCA固液分離系統，無臭氣進入空氣中，不會對周圍的環境造成污染，廠址可選擇在距城市近的地方，減少管道投資。
一般生物處理工藝;一般生物處理工藝採用開敞式的處理池，鼓風機連續24小時向污水中鼓入空氣，同時將等量的臭氣從污水中帶入空氣中，將對周圍1平方公里範圍內的生活和生產造成影響。
結論： LPCA處理工藝比一般生物工藝對環境空氣的影響小，廠址近可節約大量管道投資。
7、設備電力裝機和能好
LPCA工藝:LPCA處理系統富氧空氣機的裝機負荷為一般生物處理工藝的1/3，且不需要攪拌器或推進器，單位處理電耗比一般生物處理工藝低一倍左右
一般生物處理工藝:一般生物處理工藝鼓風曝氣機裝機負荷大，還需要大量的攪拌器或推進器。
結論： LPCA處理工藝比一般生物處理工藝節能。
8、定員及人員素質
LPCA工藝:LPCA工藝自動化程度高，不需專業技術人員，操作人員國中以上即可。
一般生物處理工藝:一般生物處理工藝運行的操控性，以及生物難於侍候，運行人員較多且需要專門的技術人員。
結論： LPCA處理工藝比一般生物處理工藝的操作簡單，且對運行人員的素質要求低。
9、投運行經營成本
LPCA工藝: 0.59元/ m
一般生物處理工藝: 0.8元/ m
結論： LPCA比一般生物工藝的投資低10%左右，處理費用低30%，詳見投資和成本分析
10、污泥處置
LPCA工藝：LPCA工藝去除1kgBOD產生0.1 kg以下的剩餘污泥，污泥為疏水性，脫水後的乾泥含水率一般小於75%，可採用卡車運輸。
一般生物處理工藝：一般生物處理工藝通常去除1kgBOD可產生0.2～0.3kg剩餘污泥,污泥為親水性，脫水後的乾泥含水率一般小於85%，外運輸需要槽車，否則途中流出的液體污染環境。
結論： LPCA處理工藝比CASS工藝的剩餘污泥量少，且含水率低。
11、施工工期和難度
LPCA工藝：LPCA工藝主要為成套設備和設施，管道眾多，安裝複雜，施工技術含量高，但處理設施可以在工廠完成，現場施工量少，工期短。
一般生物處理工藝：一般生物處理工藝基本採用鋼筋混凝土結構，施工技術含量和難度較小，但是施工主要在現場，施工工期長。
結論：一般生物處理工藝比LPCA工藝的技術難度低，但LPCA工藝的施工工期短。
工藝比較
工藝方法 指標 | LPCA法 | 純氧曝氣法 | SBR法 | 氧化溝法 | A/O法 | A/O法 | 傳統活性污泥法 |
序號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
達到GB18918 -2002 | 一級標準的A標準 | 一級標準的A標準 | 一級標準的B標準 | 一級標準的B標準 | 一級標準的B標準 | 一級標準的B標準 | 二級排放標準 |
曝氣方法 | 加壓曝氣 | 加入氧氣 | 鼓風曝氣 | 鼓風曝氣 | 鼓風曝氣 | 鼓風曝氣 | 鼓風曝氣 |
溶解氧量 | 8-10mg/L | 8-10mg/L | 2mg/L | 2mg/L | 2mg/L | 2mg/L | 2mg/L |
氧氣來源 | 0.3MPa空氣 | 空氣分離 | 鼓風空氣 | 鼓風空氣 | 鼓風空氣 | 鼓風空氣 | 鼓風空氣 |
曝氣時間 | 2.8小時 | 4小時 | 14.2小時 | 10.5小時 | 10.5小時 | 10.5小時 | 12小時 |
好氧容器 | 密閉鋼球罐 | 混凝土池 | 混凝土池 | 混凝土池 | 混凝土池 | 混凝土池 | 混凝土池 |
處理系統 | 全密閉 | 開敞 | 開敞 | 開敞 | 開敞 | 開敞 | 開敞 |
主體工程占地 (M/M污水) | 0.28 | 0.49 | 0.69 | 0.53 | 0.568 | 1.9 | |
主體工程投資 (元/M污水、含污泥處理) | 790 | 941 | 965 | 917 | 951 | 1800 | |
電耗(KWh/M) | 0.127 | 0.22 | 0.23 | 0.2 | 0.24 | 0.35 | |
經營成本 (元/M污水、含污泥處理) | 0.21 | 0.286 | 0.299 | 0.252 | 0.262 | 0.48 | |
處理成本 (元/M污水) | 0.35 | 0.48 | 0.516 | 0.486 | 0.496 | 0.78 |
註：序號1：指標和數據來自於城市建設研究院成都市三個10萬噸/d污水處理廠初設。
序號2：指標和數據來自於中國石化總公司上海金山、山東齊魯、天津石化等五個污水處理裝置。
序號3、4、5、6：指標和數據來自於中國西南市政設計院成都市三個10萬噸/d污水處理廠可研。
序號7：指標和數據來自於華北市政設計院10萬噸/d污水處理廠初設。
實例
城鎮污水處理技術
1、廣元市寶輪污水處理廠是在四川“5.12”大地震後由澳門政府捐贈建設。該廠採用四川亞太環境工程有限公司的LPCA工藝技術，由城市建設研究院設計，設計規模2萬m/d，一期工程15000 m/d。四川亞太公司PC承包，2010年5月進場，11月30日前完成全部工程建設。經調試後於2011年1月成功運行，已連續穩定運行了2年。
進出水水質 單位：mg/L
指標 | PH | CODcr | BOD5 | NH3-N | TN | TP | SS | 色度 | 糞大腸桿菌 |
設計水質 | 6-9 | 80-300 | 50-150 | 15—30 | 20-40 | 2-5 | 100-300 | 60-100倍 | |
實際進水 | 6-9 | 60--180 | 30--80 | 10--50 | 15--50 | 2-5 | 60--260 | 50-200倍 | |
處理後出水 | 6-9 | <50 | <10 | <5 | <15 | <0.5 | <10 | <30倍 | <10 |
經濟指標
序號 | 項 目 | 單位 | 設計 | 實際 |
1 | 規模 | m/d | 15000 | 3000---9000 |
2 | 出水標準 | GB18918-2002一級B標 | GB18918-2002一級A標 | |
3 | 廠區征地面積 | 畝 | 32 | 16 |
4 | 綠化率 | % | >60 | >50 |
5 | 全廠定員 | 人 | 15 (4班3運轉) | 8 |
6 | 工程總投資 | 萬元 | 4589 | 3500 |
7 | 單位耗電量 | Kwh | 0.22 | 0.16 |
8 | 年直接費用 | 萬元 | 180 | |
9 | 單位直接處理成本 | 元/m | 0.33 | 0.32 |
10 | 年經營費用 | 萬元 | 295.56 | 106 |
11 | 單位經營成本 | 元/m | 0.83 | 0.7（總承包價） |
2、新津縣花源污水處理廠是由四川亞太以EPC方式總承包，設計規模為2萬m/d，一期工程5000 m/d。項目從2007年5月進場，10月31日完成全部工程建設。二期工程擴建1萬m/d，達到1.5萬m/d（含污水、污泥）處理規模，從2008年1月開始已連續穩定運行4年半。
進出水水質 單位：mg/L
指標 | PH | CODcr | BOD5 | NH3-N | TN | TP | SS | 色度 | 糞大腸桿菌 |
設計水質 | 6-9 | 100-450 | 80-180 | 30—50 | 40-50 | 3-5 | 100-300 | 60-80倍 | |
實際進水 | 6-9 | 80--1460 | 30--630 | 20--125 | 15--50 | 3-5 | 60--780 | 50-500倍 | |
處理後出水 | 6-9 | <50 | <10 | <5 | <15 | <0.5 | <10 | <30倍 | <10 |
經濟指標
序號 | 項 目 | 單位 | 一期 | 二期擴建 | 實際運行 |
1 | 規模 | m/d | 5000 | 10000 | 10000-12000 |
2 | 出水標準 | GB18918-2002 一級A標 | GB18918-2002一級A標 | GB18918-2002 一級A標 | |
3 | 廠區征地面積 | 畝 | 20 | 20 | |
4 | 綠化率 | % | >80 | >60 | >60 |
5 | 全廠定員 | 人 | 5 (4班3運轉) | 9 | 12 |
6 | 工程總投資 | 萬元 | 756 | 1972 | 2728 |
7 | 單位耗電量 | Kwh | 0.25 | 0.22 | 0.2 |
8 | 年直接費用 | 萬元 | 39 | 208 | 163 |
9 | 單位直接處理成本 | 元/m | 0.36 | 0.38 | 0.35 |
10 | 年經營費用 | 萬元 | 72 | 339 | 263 |
11 | 單位經營成本 | 元/m | 0.6 | 0.62 | 0.6 |
3、崇州市羊馬鎮污水處理廠四川亞太以EPC方式總承包，設計規模為3000m3/d。從2007年3月進場，6月31日完成全部工程建設；7月31日竣工並開始運行，實際運行量為1500-3200m3/h(含污水、污泥處理)，連續平穩運行5年。
進出水水質 單位：mg/L
指標 | PH | CODcr | BOD5 | NH3-N | TN | TP | SS | 色度 | 糞大腸桿菌 |
設計水質 | 6-9 | 100-450 | 80-180 | 30—50 | 40-50 | 3-5 | 100-300 | 60-80倍 | |
實際進水 | 6-9 | 80--1460 | 30--630 | 20--125 | 15--50 | 3-5 | 60--780 | 50-500倍 | |
處理後出水 | 6-9 | <50 | <10 | <5 | <15 | <0.5 | <10 | <30倍 | <10 |
經濟指標
序號 | 項 目 | 單位 | 設計 | 實際 |
1 | 規模 | m/d | 3000 | 1600---3000 |
2 | 出水標準 | GB18918-2002一級A標 | GB18918-2002一級A標 | |
3 | 廠區征地面積 | 畝 | 5 | 4 |
4 | 綠化率 | % | >60 | >40 |
5 | 全廠定員 | 人 | 5 (4班3運轉) | 5 |
6 | 工程總投資 | 萬元 | 380 | 412 |
7 | 單位耗電量 | Kwh | 0.28 | 0.25 |
8 | 年直接費用 | 萬元 | 39 | 29 |
9 | 單位直接處理成本 | 元/m | 0.38 | |
10 | 年經營費用 | 萬元 | 72 | 56 |
11 | 單位經營成本 | 元/m | 0.66 | 0.7(承包) |
4、該項目為四川石化公司生活污水處理廠的四川80萬噸乙烯和1000萬噸煉油項目施工期間的生活污水和施工廢水處理，四川亞太環境工程有限公司以EPC+O方式總承包，項目從2009年5月進場，12月完成污水處理廠和收集管道建設的全部工程。設計規模為18000m3/d、實際運行量為21000m3/d (含污水、污泥處理)，經調試後從2010年2月開始已連續穩定運行3年。
進出水水質 單位：mg/L
指標 | PH | CODcr | BOD5 | NH3-N | TN | TP | SS | 色度 | 糞大腸桿菌 |
設計水質 | 6-9 | 100-350 | 80-180 | 30—50 | 40-50 | 3-5 | 100-300 | 60-80倍 | |
實際進水 | 6-9 | 80--1600 | 30--165 | 20--50 | 15--60 | 2-6 | 60--860 | 50-300倍 | |
處理後出水 | 6-9 | <50 | <10 | <5 | <15 | <0.5 | <10 | <30倍 | <10 |
經濟指標
序號 | 項 目 | 單位 | 設計 | 實際 |
1 | 規模 | m/d | 18000 | 16000---22000 |
2 | 出水標準 | GB18918-2002一級A標 | GB18918-2002一級A標 | |
3 | 廠區征地面積 | 畝 | 7 | 7 |
4 | 綠化率 | % | >40 | >40 |
5 | 全廠定員 | 人 | 8 (4班3運轉) | 7 |
6 | 工程總投資 | 萬元 | 4230 | 3790 |
7 | 單位耗電量 | Kwh | 0.28 | 0.26 |
8 | 年直接費用 | 萬元 | 249 | 263 |
9 | 單位直接處理成本 | 元/m | 0.38 | 0.4 |
10 | 年經營費用 | 萬元 | 440 | 460 |
11 | 單位經營成本 | 元/m | 0.67 | 0.7(承包) |
