探討城市污水處理廠設計中的常見問題

2012-10-08

針對目前各地在興建城市污水處理廠的過程中所暴露出來的問題，從廠址的選擇和工藝技術(shù)、污泥處理等角度進行剖析，并對應注意的環(huán)節(jié)陳述了筆者的看法。

　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我們生活的環(huán)境變得越來越差，特別是水體的污染到了觸目驚心的地步。雖然我國在城市污水處理廠建設方面取得一定成效，已建成百余座污水處理廠，但在控制水污染方面，形勢不容樂觀，預計今后還有大量的城市污水處理廠待建設。在建設城市污水處理廠過程中，設計工作是龍頭，在設計時常常碰到一些熱點問題，引起各方爭論。本文對這些問題作了剖析。

　　一、污水處理廠的廠址選擇

　　污水處理廠位置的選擇，應符合城市總體規(guī)劃和排水工程總體規(guī)劃的要求，并根據(jù)下列因素綜合確定：廠址必須位于集中給水水源下游，并應設在城市工業(yè)區(qū)、居住區(qū)的下游什么是低碳環(huán)保，為保證衛(wèi)生要求，廠址應與城市工業(yè)區(qū)、居住區(qū)保持約300m以上距離，廠址宜設在城市夏季小頻率風向的上風側(cè)，及主導風向的下風側(cè)結(jié)合污水管道系統(tǒng)布置及納污水域位置；污水處理廠選址宜設在城市低處，便于污水自流，沿途盡量不設或少設提升泵站，有良好的交通、運輸和水電條件；有良好的工程地質(zhì)條件；廠區(qū)地形不受水淹，有良好的防洪、排澇條件盡量少拆遷、少占農(nóng)田，同時因廠區(qū)規(guī)劃有擴建的可能，應預留遠期發(fā)展用地。

　　在擬建新的污水處理廠時，一般需由建設單位提出2—3個污水處理廠備選地址，由設計部門從中比較選擇。這就要求設計人員不要盲目遷就建設單位的意見，應親自考察當?shù)貙嶋H情況，在全面分析的基礎上提出合適的廠址。

　　二　處理工藝選擇

　　污水處理工藝選擇是依據(jù)進水水質(zhì)、水量狀況，再依據(jù)受納水體環(huán)境容量或者國家規(guī)定排放標準，確定應該去除污染物的項目與數(shù)量，從而選擇合適的污水處理工藝。在選擇污水處理工藝過程中經(jīng)常討論的問題有如下幾方面：

　　(一)進水水質(zhì)預測

　　城市污水處理工藝選擇的水質(zhì)因素進水水質(zhì)水量特性和出水水質(zhì)標準的確定是城市污水處理工藝選擇的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是我國當前城市污水處理工程設計中存在的薄弱環(huán)節(jié)。城市污水管網(wǎng)的完善，對城市污水處理廠設計規(guī)模和設計水質(zhì)的確定至關(guān)重要，目前我國大多數(shù)城市管網(wǎng)建設還不配套，因此造成城市污水處理規(guī)模和水質(zhì)難以合理確定，投入運行后實際值與設計值往往相差較大，效能難以充分發(fā)揮。

　　因此，污水處理技術(shù)政策中要求，應切合實際地確定污水進水水質(zhì)，優(yōu)化工藝設計參數(shù)。必須對污水的現(xiàn)狀水質(zhì)特性、污染物構(gòu)成進行詳細調(diào)查或測定，作出合理的分析預測。對于城市污水處理工藝方案及其設計參數(shù)的確定，進行必要的水質(zhì)水量特性分析測定和動態(tài)工藝試驗研究。

　　(二)處理出水水質(zhì)標準

　　處理廠出水水質(zhì)是按照尾水排入水域類別，再依照國家污水綜合排放標準，以滿足各項指標要求。采用二級處理工藝，處理出水恐怕難以達到氨氮與磷酸鹽標準，需要采用脫氮除磷工藝流程，特別是一級標準中磷酸鹽指標0.5mg／L，有相當難度。有人提出，處理廠尾水排入非蓄水性河流或非封閉性水域，是否還要控制如此低的磷酸鹽含量。采用生物脫氮除磷工藝，或者化學除磷工藝，需要增加基建投資與經(jīng)常運行費用，同時還要求具有較高的運行管理水平。

　　(三)污水消毒

　　為了保護人類的生命健康，保護好水環(huán)境，世界許多國家和地區(qū)都要求對城市污水在排放前進行消毒處理。室外排水設計規(guī)范中，城市污水處理廠出水要加氯消毒，而且對生物處理后投氯量規(guī)定為5mg／L-10mg／L，并設停留時間為30rain混合接觸池。有人提出，國家污水綜合排放標準對城市二級處理廠出水水質(zhì)未確定大腸菌群數(shù)及余氯值，所以處理廠出水要不要加氯是值得研究的課題。紫外線污水消毒技術(shù)如今已被廣泛應用于各類城市污水的消毒處理中，包括低質(zhì)污水，常規(guī)二級生化處理后的污水、合流管道溢流廢水和再生水的消毒。目前使用紫外線消毒技術(shù)的再生水處理廠是加州santaRosa污水處理廠，處理規(guī)模25萬m3／d，該系統(tǒng)為明渠式中壓燈消毒系統(tǒng)。

三、主流處理工藝

　　(一)關(guān)于活性污泥法

　　當前流行的污水處理工藝有：AB法、SBR法、普通曝氣法等，這幾種工藝都是從活性污泥法派生出來的，且各有其特點。

　　1、AB法(Adsorption—Biooxidation)

　　該法由德國Bohuke教授首先開發(fā)。該工藝對曝氣池按高、低負荷分二級供氧，A級負荷高，曝氣時間短，產(chǎn)生污泥量大，污泥負荷2.5 kgBOD／(kgMLSS.d)以上，池容積負荷6 kgBOD／(m3.d)以上；B級負荷低，污泥齡較長。A級與B級間設中間沉淀池。二級池子F／M(污染物量與微生物量之比)不同，形成不同的什么是低碳環(huán)保微生物群體。A B法盡管有節(jié)能的優(yōu)點，但不適合低濃度水質(zhì)，A級和B級亦可分期建設。

　　2、SBR法(Sequencing Batch Reactor)

　　SBR法早在20世紀初已開發(fā)，由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個或三個池子構(gòu)成一組，輪流運轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運行，故稱序批式活性污泥法?，F(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進水連續(xù)出水的改良性SBR工藝，如ICEAS法、CASS法、IDEA 法等。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由于只有一個反應池，不需二沉池、回流污泥及設備，一般情況下不設調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池，故節(jié)省占地和投資，耐沖擊負荷且運行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài)，實現(xiàn)除磷脫氮的目的。

　　3、普通曝氣法

　　本工藝出現(xiàn)早，至今仍有較強的生命力。普曝法處理效果好，經(jīng)驗多，可適應大的污水量，對于大廠可集中建污泥消化池，所產(chǎn)生沼氣可作能源利用。傳統(tǒng)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級處理，不具備脫氮除磷功能。近幾年在工程實踐中，通過降低普通曝氣池容積負荷，可以達到脫氮的目的，在普曝池前設置厭氧區(qū)，可以除磷，亦可用化學法除磷。采用普通曝氣法去除BOD 5，工程上稱為普通曝氣法的變法，亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。

　　四　污泥的處理與處

　　污水處理廠在水處理過程中會截流與排出一定量的柵渣、沉砂和污泥。對城市污水廠而言，其數(shù)量大約為進水量的0.5％-1.5％。目前部分設計單位在污水處理廠設計中對污泥處置重視程度不夠，大部分中小型污水廠產(chǎn)生的污泥，經(jīng)濃縮、機械脫水后直接外運，這些污泥實際上均未達到穩(wěn)定要求，是否會帶來環(huán)境的二次污染是值得注意的。因此設計部門應加強對污泥處置的設計與研究，目前常用的污泥穩(wěn)定方法有污泥中溫消化、污泥好氧消化、污泥投加石灰、污泥焚燒等方法污泥綜合利用的試驗研究已有各種報道，例如利用污泥制磚、制陶瓷等用作建筑材料，甚至從污泥中提煉維生素B12等等，但大部分是實驗室試驗，與實際應用還有相當距離。城市污泥的出路，還是用作綠化或農(nóng)田肥料，改良土壤，這似乎是較現(xiàn)實的綜合利用方案，但目前尚缺少組織推廣應用的機構(gòu)，在政策上也缺少支持。事實上城市污水廠污泥作為“綠色植物”的天然有機肥料是具有廣闊前途的。一個城市若有多座污水處理廠，可把各處理廠污泥集中起來，建一座具有相當規(guī)模的污泥處理廠，包括處理下水道清通過程中產(chǎn)生的污泥、化糞池污泥等等，當污泥處理廠達到一定規(guī)模后，可減少單位投資，降低日常費用，也便于污泥綜合利用。

　　五、要注重借鑒外國的先進經(jīng)驗

　　我們現(xiàn)在的發(fā)展走的是西方發(fā)達國家走過的先發(fā)展后治理的老路，西方現(xiàn)在在污水處理廠的建設方面積累了不少經(jīng)驗和教訓；現(xiàn)在已經(jīng)有外國的設計公司進軍中國污水處理市場了，我們在面對競爭的同時也要抓住這個很好的學習和借鑒機會。

　　六　結(jié)語

　　城市污水處理廠設計中有關(guān)廠址的選擇、處理工藝選擇、污泥處理與處置等問題值得研究、探討，但歸結(jié)到一點，就是使工程設計能更切合目前我國的具體現(xiàn)狀。為了克服不可預見的因素，城市污水廠建設似可先建一級處理部分，待污水系統(tǒng)完善后，積累了若干年進廠水質(zhì)水量資料后，再建二級處理部分，以更好發(fā)揮投資效益。

上海帕特泵業(yè)制造有限公司

2012年10月08日星期一

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