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筑龙网ww.zhulong.com关于城市污水处理厂设计的若干问题讨论许劲提要通过分析总结昆明市污水处理厂的实际运行状况建议根据运行管理的经验调整或改进污水处理厂的设计工艺∀并就进水浓度偏低预处理污泥量计算污泥消化污水消毒及除磷等方面的问题提出了个人观点∀关键词城市污水处理厂设计运行进水水质预处理污泥量污水除磷目前城市在建和投产的污水处理厂越来越多新的工艺也不断出现∀我国城市污水处理业与西方国家相比起步较晚尚无十分成熟的运行与管理经验∀许多污水处理厂投产后运行效果不理想这其中有管理人员技术上的原因也有工艺设计上的原因∀因此总结运行经验提高工艺设计水平对新建和改建污水处理厂意义颇大∀本文就这方面针对昆明市污水处理厂的运行情况谈一些个人看法∀昆明是我国目前城市污水处理率最高的城市之一约已建成投产的座污水处理厂处理能力为万另外座正在建设中∀为保护和治理滇池昆明的城市污水全部要求除磷脱氮所有已投产的污水处理厂均按工艺设计运行具体形式多样化∀这几座污水处理厂少则已运行∗年最长的已达年相对而言已积累了较多的运行管理经验包括水质水量等数据但同时也暴露出一些问题∀实际进水浓度偏低昆明市污水处理厂设计水质和实际水质见表∀从表中可以看出实际进水约为设计值的一半∀表昆明市污水处理厂设计与实际运行水质项目水质指标设计值进水出水∗实际值进水出水∗∗∗碳源不足直接影响就是出水不达标∀要解决这一问题需要投加甲醇等外加碳源或者等昆明市的排水管网由合流制改造为分流制使污水浓度达到设计值∀目前昆明市暂时将出水标准修改为∀对工艺要取得良好的除磷脱氮效果进水须满足一定的营养比例即最好在∗也就是要使进水值至少达到∗∀考虑到的生物可利用率进水值宜为左右∀目前昆明市的座污水处理厂均采用将浓缩池上清液和污泥脱水滤液回流至厌氧池段的方法提高值及进水浓度并尽量采用延时曝气方式使出水除外均达标排放减免外加碳源∀混合进水水质以昆明市第四污水处理厂为例见表∀污泥处理水回流提高了进水浓度但也带入了氨氮和有机氮降低了总氮的去除效率∀表昆明市第四污水处理厂实际混合进水水质项目水质指标进水出水进水浓度偏低造成的另一问题是按设计进水值确定的池容过大造成池容及投资的浪费∀以运行年的昆明市第一污水处理厂为例进水值若按设计并优化工艺流程估计可节省投资及运行费用上千万元∀因此设计时应充分重视进水浓度偏低对实际运行造成的影响并宜采取相应的措施使这些影响尽可能减小∀同时参照相关城市污水处理厂进水水质变化周期合理考虑处理要求的分期使污水处理给水排水ςολΝο筑龙网ww.zhulong.com厂的建设不仅考虑处理规模的分期而且兼顾处理水质的分期∀当然为了克服不可预见的因素最好先建一级处理或强化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再建二级和三级处理部分∀欧美不少城市污水处理厂就是这样建设的∀格栅及沉砂池的作用与选型预处理过程格栅沉砂池对去除污染物质而言可能起不到关键作用但对于保证整个处理厂的正常运转则是至关重要的∀英美等国曾对数十座城市污水处理厂进行调查发现以上的处理厂由于预处理过程存在问题而严重影响了后续处理过程的正常运转∀目前运行管理人员大都清楚地认识到预处理的重要性但并未有效地进行工艺控制也没有认真评价本厂预处理单元的运转效果如格栅的截污效率从格栅流走了多少栅渣沉砂池除砂效果多少砂粒随水流走等∀污水处理厂常见的堵塞积砂大量浮渣设备磨损等问题的根源就在于预处理单元运行不正常∀国内污水处理厂设计时常设置一粗一中两道格栅其间距也各不相同∀从目前各污水处理厂的运行情况看极有必要增设一道细格栅间距为∗∀设置这样的格栅可基本免去后续处理单元的堵塞问题和浮渣问题∀从昆明几个污水处理厂的长期运转经验看国产回转式固液分离机能形成完整除渣面效果良好∀污水中的砂如不除去会在后续处理单元或渠道内沉积并使设备过度磨损因此沉砂池也是污水处理厂必不可少的预处理构筑物∀目前多用曝气沉砂池和平流沉砂池钟式沉砂池在设计中也有一定的应用∀建议设计中选用在理论和工程技术实践方面都已较成熟的池型以免造成不必要的浪费和处理单元的虚设∀剩余活性污泥量的计算在国内传统的工艺设计中剩余活性污泥量是用进水及其二级去除率以及∗的产率系数计算的也就是采用污泥负荷进行工艺设计而未考虑进水的影响∀污泥负荷虽然和污泥龄相关却有很大差别∀在不同的工艺方案中由于生物反应池进水组成特性的不同相同泥龄所产生的污泥量和污泥组成差别很大对应的污泥负荷也就存在明显差别∀这就意味着在生物除磷脱氮系统中采用污泥负荷法进行工艺设计不合理以此为据设计污泥处理系统往往与实际运行情况出入很大∀现以昆明市第二污水处理厂为例说明∀该厂于年月开始运行处理污水万采用工艺设计进水水质见表实际进水为∗∀表昆明市第二污水处理厂设计进水水质项目水质指标进水出水无要求设计计算出剩余污泥量约由于无初沉污泥建成的化学除磷系统一直未运行故也无化学污泥因而每天排放的污泥应全部为剩余污泥∀但是该厂每天实际排放量为含水率的污泥车每车约合干污泥与设计值相差甚远∀另外该厂设计值为实际值却高达甚至使二沉池股流现象严重∀究其原因主要是剩余污泥量的计算出现较大偏差∀活性污泥的产生量受众多因素的影响计算过程较复杂多变计算方法及参数的选择正确与否非常重要∀影响活性污泥产生量的主要因素包括进入生物处理系统的有机物总量悬浮固体总量污泥龄以及进水和生物处理系统的特性等∀以下依据活性污泥模型计算污泥量∀由于无详细的参数拟按我国城市污水典型实测值进行计算∀可沉部分占溶解性部分占溶解性不可生物降解部分占可沉部分占不可沉部分φφφ为进水中挥发部分所占比例φ为进水中不可好氧生物降解部分所占比例∀给水排水ςολΝο筑龙网ww.zhulong.com对工艺污泥龄Η∗以更合适此时除效果较好∀Ψ异养微生物产率系数Ψ硝化菌产率系数β异养微生物内源衰减系数εβ硝化菌衰减系数εφ微生物体不可生物降解部分所占比例∀污染物总量为近似等于去除总量∀来自进水的固定性悬浮固体和不可生物降解将全部截留在活性污泥絮体内由此产生的污泥量Ξ为Ξφφφ≅∀对城市污水一般为左右∀但由于昆明第五自来水厂从滇池取水用气浮法去藻类藻渣排入明通河进入第二污水处理厂∀藻渣属不可降解物一方面引起昆明第二污水处理厂污泥量增加另一方面也使得该厂进水的值降低∀因此在此取将Ξ换算为Ξ∀异养微生物由可生物降解有机物转化而来其产生量为ΞΨΗβ∀硝化菌量为ΞΨΗβ∀内源衰减残留物含量为ΞφβΗΞ∀活性污泥总量为ΞΞΞΞΞ∀出水悬浮物浓度按计则每天出水携带的悬浮物总量为Ξ≅≅∀剩余污泥量为ΞΞΞ∀以上计算值与该厂设计计算值相差倍而与实际值很接近∀由于设计时剩余污泥量计算过小导致排泥量过小结果池内污泥累积使高达∗也造成二沉池内严重的股流问题∀从降低污泥负荷加快生物反应进程上高是有利的但过高的值对二沉池的沉淀分离效果会产生不利影响这也是昆明第二污水厂存在的问题∀因此从系统总体考虑设计中应选用适宜的值∀污泥消化池的设置常温厌氧消化池及其附属设备的基建投资约占二级污水处理厂总投资的∗而消化的污泥约需元钱一个处理万污水的二级处理厂每年用于消化池的运转费约为万元∀目前能正常运行的污泥中温消化池其处理厂的规模均在万以上看来大型厂采用污泥中温消化方案是可取的∀另外正确计算污泥量合理判断污泥的稳定程度是确定污泥处理工艺的基础而污泥质量与污水处理工艺过程密切相关∀目前比较适用又能同时评价好氧污泥和厌氧污泥稳定程度的指标主要是污泥的挥发性固体含量∀该指标越高污泥进一步降解的能力越大指标越低表明污泥中的有机物含量和进一步降解的能力也越低污泥的稳定程度也越大∀一般挥发性固体含量在可认为污泥已得到较好的稳定∀当污水采用延时曝气工艺处理时它所产生污泥的挥发性固体含量已降至左右与厌氧消化稳定的结果很接近因此再进行厌氧消化处理意义不大∀对富磷污泥如无特殊要求最好不采用污泥消化池宜经浓缩后直接脱水因为在消化过程中磷会被重新释放和溶出影响磷的去除效果∀昆明市严格控制污水处理厂出水指标其污水处理厂均未设厌氧消化池∀污水消毒由于污水中含有大量细菌病原菌寄生虫及病毒等因此对二级污水处理厂出水消毒是必要的∀国内主要采用加氯消毒对此笔者有不同意见∀因为污水中的一些有机物与氯反应可生成卤代烷等致癌物它们在环境中非常稳定会随水进入下游城市的给水管网影响人体健康∀另外加氯后当污给水排水ςολΝο筑龙网ww.zhulong.com水中余氯量太高时还会杀灭受纳水体中的一些水生生物破坏水体的生态环境∀鉴于此点欧共体很多国家基本上不再对二级出水加氯消毒∀而国内年代建的城市污水厂大都有加氯消毒设施包括加氯机氯库混合接触池建成后大多未使用氯库等建筑物已移作他用∀室外排水设计规范中对污水处理厂出水加氯消毒作了规定但并没有对消毒效果和余氯作出硬性规定二级出水排放标准中也没有∀建议有关部门予以重视∀昆明市已投产的座污水处理厂均未设污水消毒工艺∀生物除磷和化学除磷昆明市座污水处理厂都建有化学除磷设施但从未使用因为生物处理出水已达标另外化学除磷费用较高∀化学除磷主要针对浓缩池上清液当有消化池时还包括消化池上清液以及污泥压滤滤后水∀但由于污水处理厂进水浓度一直偏低因此将上清液和滤后水回流至污水提升泵房以提高进水浓度而同时出水也达标了∀这部分回流水水量约占污水进水量的∗没有对整个工艺产生什么影响仅使进水值增大∗可看成是进水水质波动∀由于在污泥处理过程中如果产生厌氧状态如重力浓缩厌氧消化剩余污泥中的磷就会重新释放出来从而增加污泥处理回流液的含磷量相应增大了进水磷负荷∀而各国生产性运行的生物除磷污水厂中并未发现污泥处理回流液对除磷的不利影响∀昆明污水厂的运行也有同样的结论∀因此从投资和控制出水达标及运行管理等方面看只要合理回流生物除磷已足够而从总量控制来讲应设化学除磷工艺进一步去除磷∀其它经验与问题从昆明市污水处理厂的运行经验看设计时备用泵过多造成设备闲置∀从造价和防止不均匀沉降两方面看配水采用渠道优于管道∀被人们广泛称道的同心圆降解池昆明污水处理二厂采用确实在工艺上有其优点但沿池径方向安装的曝气转刷叶片经常断裂脱落维修工作量大更换频繁∀叶片每天要转万多次耗电大费用较高∀所有污水处理厂均有自动测定装置可直接控制运行但上述个污水处理厂在实际运行中全部改成了便携式测定仪人工测定∀理由是较大污水处理厂是一个系统有抗冲击能力可自身调节并不需时时测定调控而自动测定装置也有使用不便之处∀几个污水处理厂的运行管理人员大都只用及污泥负荷控制运行较少使用∀结论建设城市污水处理厂所需的一次性投资大污水处理厂常年的运行费用较高因此科学合理地设计就尤为重要∀除必要的工艺优化选择外设计人员还应认真分析总结污水处理厂的实际运行情况充分重视污水处理厂技术人员的意见并及时反馈到新厂设计及老厂改扩建工程中去∀另外选择污泥处理工艺的基础是污泥量和污泥组成因此在设计中应尽量客观合理地确定两者∀总之城市污水处理厂需要设计人员和运行管理人员密切合作才能更好地发挥其效益∀参考文献羊寿生等城市污水处理厂设计中热点问题剖析给水排水∗王洪臣等城市污水处理厂运行控制与维护管理北京科学出版社郑兴灿等污水除磷脱氮技术北京中国建筑工业出版社王显等生污泥质量与污水来源及其处理工艺的关系中国给水排水∗朱明权等污水厂污泥稳定方法及稳定化程度的评价指标给水排水∗刘永龄从运转角度浅议城市污水处理厂的设计给水排水∗Π作者通讯处重庆大学区城建学院电话收稿日期ΟΟ给水排水ςολΝο