关于城市污水处理厂设计的若干问题

筑龙网ww.zhulong.com述评与讨论关于城市污水处理厂设计的若干问题沈光范k北京市环境保护科学研究院o北京tsssvzl摘要}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o从建设规模和工艺技术等角度进行剖析o并对应注意的环节陈述了看法∀关键词}污水处理厂~设计~工艺选择中图分类号}›xsx文献标识码}…文章编号}tssspwysukussslsvpssuspsw为了加强城市污水治理o保护水环境o中央增加了投资力度∀t||{年分二批下达的城市污水治理项目达ttz项o投资约vss亿元∀t|||年又下达近百亿国家债券资金o支持城市污水处理厂建设∀为了确保污水处理厂建设后的正常运行o国家已明确在水价中增收排污费∀一年多来o全国有上百座城市污水处理厂正在建设o按照七大流域三大湖泊和重点沿海城市及其近岸海域要新增城市集中式污水处理能力usss≅tsw°vr§和非农业人口xs万以上城市都要建设城市污水处理厂的目标o在usss年年底前o还有上百座城市污水处理厂正立项要求建设∀我国现有yy{个城市中o仅有tuv个城市有vsz座不同处理等级的城市污水处理厂o其中城市污水二级处理率tsh左右o全国tzsss个建制镇o绝大多数没有排水和污水处理设施∀纵观世界各国o排水系统和污水处理率均有一个逐步发展和逐步完善的过程∀国家提出至usss年我国污水处理率要求达到uxhousts年达到wsho这是根据国家k包括地方l财力o在各方面作出努力后争取达到的目标∀为使来之不易的投资取得实实在在的效益o针对目前城市污水处理中有关建设规模和工艺技术谈一些个人的看法∀合理确定建设规模对一个城市来说o需根据城市总体规划和排水规划o分期分批地建设污水管网和污水处理厂o要根据水环境保护的目标o分期实施o逐步到位∀城市排水工程建设是一项系统工程o涉及城区管渠改造o污水的收集输送k包括泵站lo污水处理和排放利用o以及污泥处置等问题~在河网城市o还需考虑上游下游和水体自净问题∀合理地确定设计的污水水量和污水水质o直接涉及工程的投资运行费用和费用效益∀不少城市由于市区污水管道未形成系统o缺乏长期积累的污水水质水量资料o一般采取按规划面积人口和工业发展的预测来推导污水量o并提出生活污水量工业废水量和公建商业污水量各占的比例o其不确定因素较多o因此提出的设计污水量往往偏大∀实际上o按规划计算的污水量与可能有污水量实际可能收集到的污水量和根据需要与可能进行处理的污水量是不同的o设计的污水量在很大程度上取决于污水管网普及率和实际可能收集到的近远期污水量o并分期建设污水处理厂∀要充分认识城区内管网改造的复杂性和艰巨性o有的取决于旧城市的改造和道路的改造o有的埋了干管o支管迟迟未建成o致使许多已建成的污水处理厂在相当一段时间内吃不饱∀对设计的污水水质o应该对现有实测的水质资料进行分析k包括工业废水正在限期达标排放的水质水量变化和管渠内地下水的渗入量lo对雨污合流和老城区排水系统需科学地确定污水管道的截流倍数k干管和支管可采用不同的截流倍数l∀现在设计的需处理污水水质偏高的问题是普遍存在的o设计的污水水量和污水水质要通盘考虑o留余地过大o既增加投资亦会使设备闲置或低效运行∀城市污水处理厂的工艺选择su中国给水排水usss™²¯qty†‹Œ‘„š„—ˆ•iš„–—ˆš„—ˆ•‘²qv筑龙网ww.zhulong.com污水处理厂的工艺选择应根据原水水质出水要求污水厂规模o污泥处置方法及当地温度工程地质征地费用电价等因素作慎重考虑∀污水处理的每项工艺技术都有其优点特点适用条件和不足之处o不可能以一种工艺代替其他一切工艺o也不宜离开当地的具体条件和我国国情∀同样的工艺o在不同的进水和出水条件下o取用不同的设计参数o设备的选型并不是一成不变的∀具体工程的选择要求包括}技术合理∀技术先进而成熟o对水质变化适应性强o出水达标且稳定性高o污泥易于处理∀经济节能∀耗电小o造价低o占地少∀易于管理∀操作管理方便o设备可靠∀重视环境∀厂区平面布置与周围环境相协调o注意厂内噪声控制和臭气的治理o绿化道路与分期建设结合好∀关于活性污泥法当前流行的污水处理工艺有}„…法–…•法氧化沟法普通曝气法„r„r’法„r’法等o这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的o且各有其特点∀„…法k„§¶²µ³·¬²±…¬²²»¬§¤·¬²±l该法由德国…²«¸®¨教授首先开发∀该工艺对曝气池按高低负荷分二级供氧o„级负荷高o曝气时间短o产生污泥量大o污泥负荷uqx®ª…’‡rk®ª––§l以上o池容积负荷y®ª…’‡rk°v§l以上~…级负荷低o污泥龄较长∀„级与…级间设中间沉淀池∀二级池子‰rk污染物量与微生物量之比l不同o形成不同的微生物群体∀„…法尽管有节能的优点o但不适合低浓度水质o„级和…级亦可分期建设∀–…•法k–¨´¸¨±¦¬±ª…¤·¦«•¨¤¦·²µl–…•法早在us世纪初已开发o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o常由四个或三个池子构成一组o轮流运转o一池一池地间歇运行o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–…•工艺o如Œ†ˆ„–法†„––法Œ‡ˆ„法等∀这种一体化工艺的特点是工艺简单o由于只有一个反应池o不需二沉池回流污泥及设备o一般情况下不设调节池o多数情况下可省去初沉池o故节省占地和投资o耐冲击负荷且运行方式灵活o可以从时间上安排曝气缺氧和厌氧的不同状态o实现除磷脱氮的目的∀但因每个池子都需要设曝气和输配水系统o采用滗水器及控制系统o间歇排水水头损失大o池容的利用率不理想o因此o一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂∀„r„r’法k„±¤¨µ²¥¬¦„±²»¬¦’»¬¦l由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求o故国内ts年前开发此厌氧缺氧好氧组成的工艺∀利用生物处理法脱氮除磷o可获得优质出水o是一种深度二级处理工艺∀„r„r’法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成}一是除磷o污水中的磷在厌氧状态下k∆Οsqv°ªrlo释放出聚磷菌o在好氧状况下又将其更多吸收o以剩余污泥的形式排出系统∀二是脱氮o缺氧段要控制∆Οsqz°ªro由于兼氧脱氮菌的作用o利用水中…’‡作为氢供给体k有机碳源lo将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气o达到脱氮的目的∀为有效脱氮除磷o对一般的城市污水oΧΟ∆rΤΚΝ为vqx∗zqsk完全脱氮ΧΟ∆rΤΚ́tuqxloΒΟ∆rΤΚΝ为tqx∗vqxoΧΟ∆rΤΠ为vs∗ysoΒΟ∆rΤΠ为ty∗wsk一般应usl∀若降低污泥浓度压缩污泥龄控制硝化o以去除磷…’‡x和†’‡为主o则可用„r’工艺∀有的城市污水处理的出水不排入湖泊o利用大水体深水排放或灌溉农田o可将脱氮除磷放在下一步改扩建时考虑o以节省近期投资∀普通曝气法及其变法本工艺出现昀早o至今仍有较强的生命力∀普曝法处理效果好o经验多o可适应大的污水量o对于大厂可集中建污泥消化池o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o不具备脱氮除磷功能∀近几年在工程实践中o通过降低普通曝气池容积负荷o可以达到脱氮的目的~在普曝池前设置厌氧区o可以除磷o亦可用化学法除磷∀采用普通曝气法去除…’‡xo在池型上有多种形式k如下文所述的氧化沟lo工程上称为普通曝气法的变法o亦可统称为普通曝气法∀氧化沟法本工艺xs年代初期发展形成o因其构造简单o易于管理o很快得到推广o且不断创新o有发展前景和竞争力o当前可谓热门工艺∀氧化沟在应用中发展为多种形式o比较有代表性的有}tuusss™²¯qty中国给水排水‘²qv筑龙网ww.zhulong.com帕式k“¤¶¶¹¨¨µl简称单沟式o表面曝气采用转刷曝气o水深一般在uqx∗vqx°o转刷动力效率tqy∗tq{®ª’urk®š«l∀奥式k’µ¥¤¯l简称同心圆式o应用上多为椭圆形的三环道组成o三个环道用不同的∆Οk如外环为so中环为to内环为ulo有利于脱氮除磷∀采用转碟曝气o水深一般在wqs∗wqx°o动力效率与转刷接近o现已在山东潍坊北京黄村和合肥王小郢的城市污水处理厂应用∀若能将氧化沟进水设计成多种方式o能有效地抵抗暴雨流量的冲击o对一些合流制排水系统的城市污水处理尤为适用∀卡式k†¤µµ²¸¶¨¯l简称循环折流式o采用倒伞形叶轮曝气o从工艺运行来看o水深一般在vqs°左右o但污泥易于沉积o其原因是供氧与流速有矛盾∀三沟式氧化沟k—型氧化沟lo此种型式由三池组成o中间作曝气池o左右两池兼作沉淀池和曝气池∀—型氧化沟构造简单o处理效果不错o但其采用转刷曝气o水深浅o占地面积大o复杂的控制仪表增加了运行管理的难度∀不设厌氧池o不具备除磷功能∀氧化沟一般不设初沉池o负荷低o耐冲击o污泥少∀建设费用及电耗视采用的沟型而变o如在转碟和转刷曝气形式中o再引进微孔曝气o加大水深o能有效地提高氧的利用率k提高ushl和动力效率ž达uqx∗vqs®ª’urk®š«l ∀关于曝气生物滤池曝气生物滤池实质上是常说的生物接触氧化池o相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填k滤l料o在填料下鼓气o是具有活性污泥特点的生物膜法∀曝气生物滤池k…„‰lzs年代末起源于欧洲大陆o已发展为法英等国设备制造公司的技术和设备产品∀由于选用的填料不同o以及是否有脱氮要求o设计的工艺参数是不同的o如要求处理出水ΒΟ∆xΣΣus°ªro去除ΒΟ∆x达|sh以上的工艺o其容积负荷为sqz∗vqs®ª…’‡xrk°v§lo水力停留时间t∗u«~以硝化k|sh以上l为主的工艺o其容积负荷为sqx∗uqs®ª…’‡xrk°v§lo水力停留时间u∗v«∀一般认为o生物膜法处理城市污水o在国内尚需积累经验o处理规模不宜过大o约x≅tsw°vr§左右为宜∀国外k主要在欧洲l处理水量有达到vy≅tsw°vr§的o这与其填料材质自控手段和先进的反冲洗装置有关o也与其有长期积累的运行管理经验有关∀关于˜‘Œ—„‘Ž工艺˜‘Œ—„‘Ž工艺和类似的—†…–工艺–…•工艺一样o都是–…•法新的变型和发展∀它集序批法普通曝气池法及三沟式氧化沟法的优点o克服了序批法间歇进水三沟式氧化沟法占地面积大普通曝气池法设备多的缺点∀典型的˜‘Œ—„‘Ž工艺是三个水池o三池之间水力连通o每池都设有曝气系统o外侧的两池设有出水堰及污泥排放口o它们交替作为曝气池和沉淀池∀污水可以进入三池中的任意一个o采用连续进水周期交替运行∀在自动控制下使各池处在好氧缺氧及厌氧状态o以完成有机物和氮磷的去除∀˜‘Œ—„‘Ž工艺由比利时–¨ª«¨µ¶公司首先建在我国的澳门特区o处理水量tw≅tsw°vr§k不下雨时平均处理水量为z≅tsw°vr§lo池型封闭o设计采用的容积负荷为sqx{®ª…’‡rk°v§lo总的反应池体积为wy{ss°vo曝气池水力停留时间为{«o出水的ΒΟ∆xΣΣus°ªr∀这类一体化工艺是传统活性污泥工艺的变形o可以采用活性污泥工艺的设计方法对不同的污染物加以去除o如考虑硝化o其负荷一般在sqsx∗sqts®ª…’‡xrk®ª––§lo硝化率视污水温度而异∀而要求污泥稳定化o其污泥负荷和污泥龄要远远超过硝化时的数值∀容积利用率低是此类一体化工艺共同的主要问题o就是说在一个较长停留时间的曝气系统内o有xsh左右的池容用于沉淀∀˜‘Œ—„‘Ž工艺的成功与否有赖于系统采用稳定可靠的仪表及设备o因此引进技术o消化吸收和开发先进的自控系统是应用此工艺的关键问题∀一般认为o˜‘Œ—„‘Ž工艺不太适用于大型kts≅tsw°vr§l的城市污水处理厂∀科学地进行工艺方案比较城市污水处理投资大o运行费用高o如不包括引进处理设备和引进沼气发电设备o每处理t°v污水投资宜控制在tsss元o运行费k包括折旧费l宜控制在sqx元r°v左右∀由于现在污水处理率还不高o按用水量的sq{计算污水量o收squ∗sqv元r°v排水费o基本上能维持处理设备的运行∀为了降低投资和运行成本o因地制宜地进行工艺方案k主要是生物处理方案l比较是必要的∀进行u