探讨城市污水处理厂设计中的常见问题

2012-10-08

针对目前各地在兴建城市污水处理厂的过程中所暴露出来的问题，从厂址的选择和工艺技术、污泥处理等角度进行剖析，并对应注意的环节陈述了笔者的看法。

　　随着经济的发展，我们生活的环境变得越来越差，特别是水体的污染到了触目惊心的地步。虽然我国在城市污水处理厂建设方面取得一定成效，已建成百余座污水处理厂，但在控制水污染方面，形势不容乐观，预计今后还有大量的城市污水处理厂待建设。在建设城市污水处理厂过程中，设计工作是龙头，在设计时常常碰到一些热点问题，引起各方争论。本文对这些问题作了剖析。

　　一、污水处理厂的厂址选择

　　污水处理厂位置的选择，应符合城市总体规划和排水工程总体规划的要求，并根据下列因素综合确定：厂址必须位于集中给水水源下游，并应设在城市工业区、居住区的下游什么是低碳环保，为保证卫生要求，厂址应与城市工业区、居住区保持约300m以上距离，厂址宜设在城市夏季小频率风向的上风侧，及主导风向的下风侧结合污水管道系统布置及纳污水域位置；污水处理厂选址宜设在城市低处，便于污水自流，沿途尽量不设或少设提升泵站，有良好的交通、运输和水电条件；有良好的工程地质条件；厂区地形不受水淹，有良好的防洪、排涝条件尽量少拆迁、少占农田，同时因厂区规划有扩建的可能，应预留远期发展用地。

　　在拟建新的污水处理厂时，一般需由建设单位提出2—3个污水处理厂备选地址，由设计部门从中比较选择。这就要求设计人员不要盲目迁就建设单位的意见，应亲自考察当地实际情况，在全面分析的基础上提出合适的厂址。

　　二　处理工艺选择

　　污水处理工艺选择是依据进水水质、水量状况，再依据受纳水体环境容量或者国家规定排放标准，确定应该去除污染物的项目与数量，从而选择合适的污水处理工艺。在选择污水处理工艺过程中经常讨论的问题有如下几方面：

　　(一)进水水质预测

　　城市污水处理工艺选择的水质因素进水水质水量特性和出水水质标准的确定是城市污水处理工艺选择的关键环节，也是我国当前城市污水处理工程设计中存在的薄弱环节。城市污水管网的完善，对城市污水处理厂设计规模和设计水质的确定至关重要，目前我国大多数城市管网建设还不配套，因此造成城市污水处理规模和水质难以合理确定，投入运行后实际值与设计值往往相差较大，效能难以充分发挥。

　　因此，污水处理技术政策中要求，应切合实际地确定污水进水水质，优化工艺设计参数。必须对污水的现状水质特性、污染物构成进行详细调查或测定，作出合理的分析预测。对于城市污水处理工艺方案及其设计参数的确定，进行必要的水质水量特性分析测定和动态工艺试验研究。

　　(二)处理出水水质标准

　　处理厂出水水质是按照尾水排入水域类别，再依照国家污水综合排放标准，以满足各项指标要求。采用二级处理工艺，处理出水恐怕难以达到氨氮与磷酸盐标准，需要采用脱氮除磷工艺流程，特别是一级标准中磷酸盐指标0.5mg／L，有相当难度。有人提出，处理厂尾水排入非蓄水性河流或非封闭性水域，是否还要控制如此低的磷酸盐含量。采用生物脱氮除磷工艺，或者化学除磷工艺，需要增加基建投资与经常运行费用，同时还要求具有较高的运行管理水平。

　　(三)污水消毒

　　为了保护人类的生命健康，保护好水环境，世界许多国家和地区都要求对城市污水在排放前进行消毒处理。室外排水设计规范中，城市污水处理厂出水要加氯消毒，而且对生物处理后投氯量规定为5mg／L-10mg／L，并设停留时间为30rain混合接触池。有人提出，国家污水综合排放标准对城市二级处理厂出水水质未确定大肠菌群数及余氯值，所以处理厂出水要不要加氯是值得研究的课题。紫外线污水消毒技术如今已被广泛应用于各类城市污水的消毒处理中，包括低质污水，常规二级生化处理后的污水、合流管道溢流废水和再生水的消毒。目前使用紫外线消毒技术的再生水处理厂是加州santaRosa污水处理厂，处理规模25万m3／d，该系统为明渠式中压灯消毒系统。

三、主流处理工艺

　　(一)关于活性污泥法

　　当前流行的污水处理工艺有：AB法、SBR法、普通曝气法等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。

　　1、AB法(Adsorption—Biooxidation)

　　该法由德国Bohuke教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5 kgBOD／(kgMLSS.d)以上，池容积负荷6 kgBOD／(m3.d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F／M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的什么是低碳环保微生物群体。A B法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期建设。

　　2、SBR法(Sequencing Batch Reactor)

　　SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA 法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。

　　3、普通曝气法

　　本工艺出现早，至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好，经验多，可适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的，在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除BOD 5，工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普通曝气法。

　　四　污泥的处理与处

　　污水处理厂在水处理过程中会截流与排出一定量的栅渣、沉砂和污泥。对城市污水厂而言，其数量大约为进水量的0.5％-1.5％。目前部分设计单位在污水处理厂设计中对污泥处置重视程度不够，大部分中小型污水厂产生的污泥，经浓缩、机械脱水后直接外运，这些污泥实际上均未达到稳定要求，是否会带来环境的二次污染是值得注意的。因此设计部门应加强对污泥处置的设计与研究，目前常用的污泥稳定方法有污泥中温消化、污泥好氧消化、污泥投加石灰、污泥焚烧等方法污泥综合利用的试验研究已有各种报道，例如利用污泥制砖、制陶瓷等用作建筑材料，甚至从污泥中提炼维生素B12等等，但大部分是实验室试验，与实际应用还有相当距离。城市污泥的出路，还是用作绿化或农田肥料，改良土壤，这似乎是较现实的综合利用方案，但目前尚缺少组织推广应用的机构，在政策上也缺少支持。事实上城市污水厂污泥作为“绿色植物”的天然有机肥料是具有广阔前途的。一个城市若有多座污水处理厂，可把各处理厂污泥集中起来，建一座具有相当规模的污泥处理厂，包括处理下水道清通过程中产生的污泥、化粪池污泥等等，当污泥处理厂达到一定规模后，可减少单位投资，降低日常费用，也便于污泥综合利用。

　　五、要注重借鉴外国的先进经验

　　我们现在的发展走的是西方发达国家走过的先发展后治理的老路，西方现在在污水处理厂的建设方面积累了不少经验和教训；现在已经有外国的设计公司进军中国污水处理市场了，我们在面对竞争的同时也要抓住这个很好的学习和借鉴机会。

　　六　结语

　　城市污水处理厂设计中有关厂址的选择、处理工艺选择、污泥处理与处置等问题值得研究、探讨，但归结到一点，就是使工程设计能更切合目前我国的具体现状。为了克服不可预见的因素，城市污水厂建设似可先建一级处理部分，待污水系统完善后，积累了若干年进厂水质水量资料后，再建二级处理部分，以更好发挥投资效益。

上海帕特泵业制造有限公司

2012年10月08日星期一

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