高原地区污水处理厂工程项目案例分析

书书书［收稿日期］２０１３０８１９［作者简介］沈鸿滢（１９８１—　），女，硕士，研究方向为市政环境工程。电话：[phone]；Ｅｍａｉｌ：[e-mail]檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶殞殞殞殞。“常州河马杯”优秀论文奖候选特稿高原地区污水处理厂工程项目案例分析沈鸿滢１，郭　玉２，王艳英２，沈艳涛２（１．北京市市政四建设工程有限责任公司，北京　１００１７６；２．北京城市排水集团有限责任公司，北京　１０００４４）摘　要　由于受气候条件和地理环境条件的影响和制约，高原地区污水处理厂的建设和运行中会遇到很多实际的问题，该文分别对西藏、青海地区的昌都污水处理厂和玉树污水处理厂进行分析研究并提出了解决方案和相应建议。关键词　高原地区　污水处理厂　案例分析　建议中图分类号：ＴＵ９９２　　　文献标识码：Ｂ　　　文章编号：１００９０１７７（２０１４）０２０００９０５ＣａｓｅＳｔｕｄｙｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｒｏｊｅｃｔｓｏｆＳｅｗａｇｅＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｌａｎｔｓｉｎＰｌａｔｅａｕＲｅｇｉｏｎＳｈｅｎＨｏｎｇｙｉｎｇ１，ＧｕｏＹｕ２，ＷａｎｇＹａｎｙｉｎｇ２，ＳｈｅｎＹａｎｔａｏ２（１．ＢｅｉｊｉｎｇＮｏ．４ＭｕｎｉｃｉｐａｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１７９，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＤｒａｉｎａｇｅＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅａｎｄｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｏｆｃｌｉｍａｔｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｐｌａｔｅａｕｒｅｇｉｏｎ，ｍａｎｙｕｎｅｘｐｅｃｔｅｄｐｒｏｂｌｅｍｓｗｉｌｌｂｅｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄｄｕｒｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｔｓ．ＣｈａｎｇｄｕａｎｄＹｕｓｈｕｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｔｗｈｉｃｈａｒｅｂｏｔｈｌｏｃａｔｅｄｉｎＱｉｎｇｈａｉＴｉｂｅｔａｎＰｌａｔｅａｕｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｗｅｒｅｒａｉｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｐｌａｔｅａｕｒｅｇｉｏｎ　ｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｔ　ｃａｓｅｓｔｕｄｙ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ　　高原高寒区主要包括青海省、四川省西南部、云南省西部和西藏自治区，与我国东部平原地区相比具有海拔高、气压低、空气中含氧量低等特点，这些地区的部分城市平均海拔高度在２２００ｍ以上，有些城市甚至达到３０００ｍ以上。由于海拔高、气压低、温差大、年平均气温低，因此这些地区建设污水处理厂对污水处理技术有特殊要求，一般可选用曝气生物滤池、生物接触氧化法、活性污泥和生物膜法等工艺。昌都污水处理厂是世界首座高原污水处理厂，它的建立和运行为保护澜沧江流域的水环境、建设高海拔城镇污水处理厂起到了示范作用。玉树污水处理厂是世界海拔最高的污水处理厂，目前日处理能力已达１．５万ｔ。高原地区污水处理厂的相继建立，将对改善高原地区的环境质量，巩固污染防治与生态保护效果，确保西藏经济社会可持续发展有着重大的意义。１　案例一１．１　工程概况昌都污水处理项目（如图１），由一座污水处理厂、三座提升泵站、２５ｋｍ雨污管网、２１座公厕等组成，日污水处理能力（含污泥消化和沼气利用）为近期０．９万ｔ，远期１．８万ｔ。２００６年７月开工建设，２００８年８月７日昌都污水处理厂试运行，出水水质指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》ＧＢ１８９１８—２００２中一级Ｂ标准。２００９年５月污泥处理及沼气利用系统试运行后也保持良好运转，污泥处理各项指标达到设计标准。１．２　运行情况昌都污水处理厂处理能力在６０００ｔ／ｄ左右，截止２０１１年４月３０日，共处理生活污水５７２万ｍ３，出水水质达标排放，处理污水水质指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级Ｂ标准。外运干污泥２２６８ｍ３、栅渣２２５ｍ３至垃圾填埋场处理，少量干污泥用于厂区绿化施肥。—９—净　水　技　术ＷＡＴＥＲＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３３，Ｎｏ．２，２０１４Ａｐｒｉｌ２５ｔｈ，２０１４净水技术２０１４，３３（２）：９１２，２１ＷａｔｅｒＰｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ图１　昌都污水处理厂Ｆｉｇ．１　ＣｈａｎｇｄｕＳｅｗａｇｅＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｌａｎｔ表１　昌都污水处理厂处理水量及ＣＯＤ去除率Ｔａｂ．１　ＴｒｅａｔｍｅｎｔＣａｐａｃｉｔｙａｎｄＲｅｍｏｖａｌＲａｔｅｏｆＣＯＤｏｆＣｈａｎｇｄｕＳｅｗａｇｅＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｌａｎｔ时　间污水处理量／（ｔ·ｄ－１）进水ＣＯＤ／（ｍｇ·Ｌ－１）出水ＣＯＤ／（ｍｇ·Ｌ－１）ＣＯＤ去除率／％２００９．７６３９１２８５２２．６９２．１２００９．８６９３６３６５１９．６９４．６２００９．９６９６１３１０２３．５９２．４２００９．１０６３５９２３９２２．８９０．５平均处理量６６６２２９９．８２２．１９２．３９１．３　运行工艺昌都污水处理厂利用活性污泥法处理污水，污水处理设备是利用生物化学技术处理的完全自动化设备，把高浓度的污水利用循环原理处理变成干净的水再次利用。厂区包括四个处理单元：机械处理、生物处理、污泥处理和臭气处理。机械处理单元主要将进厂污水中的大块悬浮、漂浮状的污物阻截，并使砂料与污水分离，为预处理阶段。生物处理单元采用活性污泥生物处理工艺，水力停留时间为８ｈ，污泥龄为２５ｄ，好氧池主要控制指标有：ＭＬＳＳ为２５００～３０００ｍｇ／Ｌ、ＳＶ为２０％～２５％、ＤＯ为２．５～３．５ｍｇ／Ｌ，出水水质达到国家一级Ｂ类标准。污泥处理单元将每天剩余污泥及初沉池污泥进行浓缩进入消化池，并向污泥加热经中温消化产生沼气降解有机物，进入后浓缩池的污泥在脱水机房做脱水处理，制成泥饼，日产污泥为３．０ｍ３。臭气处理单元处理能力３００００ｍ３／ｈ。污泥消化处理是昌都污水处理厂的亮点之一，也是运行难点之处。据悉，我国现有运行的城市污水处理厂约３０００座，仅有５９座设计了污泥消化系统。昌都污水处理厂设备管理得当，污泥经过厌氧消化后，不仅满足了污泥减量、稳定、无害的要求，同时又产生了可利用的沼气。并对产生的污泥经过厌氧中温消化、脱水处理，最后填埋。１．４　问题及方案１．４．１　存在问题冬季运行期间因污水温度较低，最低时仅有２～３℃，而设计正常处理水温为１２～３５℃，造成氨氮、总氮等处理指标部分超标。污泥量少，加之污水温度很低，最低只有３℃左右，要保证污泥消化所需的温度非常困难。人为因素和外部环境造成污水管道内进入大量泥砂、衣物等杂物，加剧了潜水泵叶轮及相关设备的磨损。鼓风机受高原因素影响导致机头高温，时而造成故障停机。１．４．２　解决方案进入冬季后，采取减少排泥量，提高污泥浓度、溶解氧，保持较低污泥负荷，达到硝化作用，尽量提高冬季运行时氨氮的去除效果。采取了将污泥循环管道保温、延长污泥搅拌时间、提高污泥浓度等措施，有效保证了产生的沼气基本上能满足污泥消化对温度的需求，节省了大量的电耗和油耗。在泵站粗格栅后安装了细格栅，投运后极大地改善了泵及后续工艺设备的运行工况。为解决鼓风机高温停机问题，２０１１年５月重新更换适合高原运行的机头并进行相应的技术改造。对产生臭气较多的预、后浓缩池等环节，则采取了加盖措施，既满足了冬季安全运行，又阻止了臭气向周边扩散。２　案例二２．１　工程概况青海省玉树州结古镇污水处理厂地处高原，是目前世界上海拔最高的污水处理厂（见图２）。玉树属高原大陆性季风气候，全年无四季之分，只有冷暖两季之别，没有绝对的无霜期。冷季由青藏高原冷高压所控制，风大、干燥、气温低，长达７～８个月；暖季受印度洋暖流的影响，又具有半湿润气候特征，降雨量多且集中，比较湿润，只有４～５个月。据玉树气象站资料，玉树地区年平均日照时数为２４９６．４ｈ，年总辐射量为６２４５ＭＪ／ｍ２，均大于同纬度的东部地区；玉树地区标准冻深为１．０４ｍ，冰冻期达２２５ｄ。夏日最高气温３４．６℃，冬日最低气温－２４．７℃。年平均降雨量为６５８．９ｍｍ，最大冻结深度为１．１ｍ，海拔高度为３６６６ｍ。—０１—沈鸿滢，郭　玉，王艳英，等．高原地区污水处理厂工程项目案例分析Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．２，２０１４结古镇污水处理厂一期工程规模为１．５万ｍ３／ｄ，二期工程规模为２．５万ｍ３／ｄ。这座海拔３８００ｍ的污水处理厂一期工程已经投入使用。图２　玉树污水处理厂Ｆｉｇ．２　ＹｕｓｈｕＳｅｗａｇｅＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｌａｎｔ２．２　运行工艺玉树污水处理厂采用Ａ／Ａ／Ｏ工艺，在该工艺流程内，ＢＯＤ５、ＳＳ和以各种形式存在的氮和磷将一一被去除。在Ａ／Ａ／Ｏ生物脱氮除磷系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌组成。在好氧段，硝化细菌将入流中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入到大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷除去。工艺流程如图３所示。图３　玉树污水处理厂工艺流程图Ｆｉｇ．３　ＰｒｏｃｅｓｓＦｌｏｗＤｉａｇｒａｍｏｆＹｕｓｈｕＳｅｗａｇｅＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｌａｎｔ２．３　问题及方案２．３．１　施工过程由于冬季低温、高寒、缺氧，因此在污水厂土建施工过程中应注意冬季保温材料的选用，处于室外的设备及材料等应加设保温材料。管道应埋设于满足实际要求的冻土层以下，注意管道的保温，有条件时可以考虑在输水管线上增设事故溢流井，在突发管道冻胀或破裂时可以应急使用，防止污水外泄。埋设设备基础的预埋件时尽量不要在冬季施工。墙、地面尽量不要在冬季气温较低时铺设砂浆、勾缝、抹灰等，防止脱落。采用水泥砂浆上抹灰等外墙装饰平涂做法时容易造成墙体外表面脱落，因此可考虑在外墙涂抹仿石涂料做法，防止外墙皮脱落，但也应考虑到此种做法使墙面从外观上看与藏族地区建筑风格有出入。为保证建、构筑物内地面在检修、清扫及运行操作过程地面完好无损，同时满足清理方便的要求，可考虑在地面铺装地砖。２．３．２　设备保障高、低配电柜系统在缺氧情况下易出现散热性差、高原缺氧降效问题，在电气设备的控制箱、柜等—１１—净　水　技　术ＷＡＴＥＲＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３３，Ｎｏ．２，２０１４Ａｐｒｉｌ２５ｔｈ，２０１４处可加设进气、排气孔、排风扇等散热装置。鼓风机等工艺设备，应考虑适合高原、缺氧环境条件下，设计合适的冷却方式，否则高原条件下气压低会导致压缩比降低，鼓风机机头过热，机头内润滑油变性，润滑性能降低，机头轴承被损坏。可采用其他传送方式如皮带传动或加大电机功率等办法解决。泵站处由于外管线如进入垃圾等硬质物体，将导致水泵叶轮损坏，此种情况可以在水泵前端加装细格栅。由于高原地区氧含量仅为平原地区的６０％左右，且高原地区气压较低，因此一些分析仪表等设备在靠压力作用时不能达到要求，如溶解氧测定仪等采用薄膜法方式工作的仪表应改用其他类型的仪表，例如可采用荧光法溶解氧测定仪。在线监测仪表等由于长期浸没于污水中，易出现被污染导致读数不准确等问题，因此可考虑要求类似仪表带自动清洗等功能，特别是溶解氧测定仪。由于冬季温度较低，在事故排出口加工一翻板，当有水流时翻板自动开启排水，无水时翻板关闭，这样可以解决室内保温问题，不至于从事故排出口进风，加此装置可防风倒灌，有防风、保温的作用。冬季运行时主要考虑保温、加热设备，可考虑选用常见的保温材料，如棉门帘、毛毯等。同时在各种泵体的轴、杆等部位缠电热丝带保温，在格栅部加电暖气防止结冰等多种措施。设置时间继电器。可以考虑在部分运行设备上加装时间继电器，这样可以根据合理的