探討城市污水處理廠設計中的常見問題

探討城市污水處理廠設計中的常見問題

摘要：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、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。

關鍵詞：城市污水處理廠；進水水質；出水水質；工藝技術；污泥處理與處置

隨著經濟的發(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，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最小頻率風向的上風側，及主導風向的下風側結合污水管道系統(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、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常討論的問題有如下幾方面：

(一)進水水質預測

城市污水處理工藝選擇的水質因素進水水質水量特性和出水水質標準的確定是城市污水處理工藝選擇的關鍵環(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)模和設計水質的確定至關重要，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，污水處理技術政策中要求，應切合實際地確定污水進水水質，優(yōu)化工藝設計參數(shù)。必須對污水的現(xiàn)狀水質特性、污染物構成進行詳細調查或測定，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)處理出水水質標準

處理廠出水水質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／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常運行費用，同時還要求具有較高的運行管理水平。

2１3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。目前世界上最大的使用紫外線消毒技術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，產生污泥量大，污泥負荷kgBOD／()以上，池容積負荷6kgBOD／()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，形成不同的微生物群體。AB法盡管有節(jié)能的優(yōu)點，但不適合低濃度水質，A級和B級亦可分期建設。

2、SBR法(SequencingBatchReactor)

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成一組，輪流運轉，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)最早，至今仍有較強的生命力。普曝法處理效果好，經驗多，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BOD5，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％-％。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生的污泥，經濃縮、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。城市污泥的最終出路，還是用作綠化或農田肥料，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，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驗和教訓；現(xiàn)在已經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