中小城市污水处理厂设计中应注意的几个问题

中小城市污水处理厂设计中应注意的几个问题宁伟，韩巍，冯永梅(冬庄市排水管理处，山东枣庄277000)摘要:针对当前中小城市污水处理厂设计中存在的厂址选择不合理、处理工艺盲目求新求变、设备选择不切合实际等问题进行探讨，结合已建成污水处理厂运行实际进行分析，提出优化厂址选择、结合当地实际选择处理工艺、根据需要选择设备等解决问题的办法。关键词:污水处理厂建设;厂址选择;污水处理工艺;设备选择泊动控制系统中圈分类号:X52文献标识码:A文章编号:1008一513(2007)02一0069一04ProblemsNeedingAttentioninSewagePlantDesignofSmallandMiddle一sizedCityNINGWei，HANWei，FENGYong一mei(SewageTreatmentAdministrativeOfficeofZaozhuangCit夕，ZaozhuangShandong277000)Abstraet:Inviewoftheunreasonablefaetorysiteehoiee，blindpursuitfornewproeessandunpraetiealequipmentehoiee，eombiningwitheompletedtreatmentplantgoperation，thisar-tielepresentssomesuggestionsonoptimizingplantsiteehoiee，ProeessehoieeandequiPmentehoiee.Keywo川s:treatmentplanteonstruetion;plantsiteehoiee;treatmentproeess;equipmentehouee;automatieeontrolsystem近几年来，我国在城市污水处理厂建设方面取得了一定成效，参与的投资公司及设计单位较多，新的工艺也不断运用于工程实践中。虽然一些工程各设计阶段的深度及工程设计内容基本满足国家有关规定，设计参数的选择也基本符合国家和各部门的相关标准和规范，但在污水处理厂的运行过程中，仍然出现了一些问题。1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。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最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仁’〕。在拟建新的污水处理厂时，一般由建设单位提出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。枣庄市污水处理厂扩建工程的厂址选择问题就值得借鉴。枣庄市污水处理厂扩建工程建设单位拟将厂址选在市区东部，紧靠原厂建设，优点是可充分利用原厂资源，减少部分水处理构筑物的建设，缺点是污水收集管网较长，需对污水进行提升，污水回用问题不好解决。后经多次考察论证，确定将扩建工程移至城区西部的枣庄市工业园内，其优点是污水管网长度较小，污水可就近自流进入污水处理厂，周围工业企业较多，污水回用前景光明;缺点是污水处理厂建设投资比原方案高。经综合分析比较并考虑长远发展，新厂址比原选厂址有更大的优势。2污水处理厂的工艺选择当前，污水处理新工艺、新技术不断出现并具有极大的优越性和吸引力，一些设计单位片面追求工艺新，追求工艺时髦，而不考虑当地的进水水质、处理水量以及出水用途的问题，将污水处理厂建成污水处理新工艺实验厂。如有的地区本来进水水质比较低，还要选择AB法，结果不能得到充分的利用，造成设施设备的闲置;有的地区经处理的再生水直接用于农业灌溉，还过分强调除磷脱氮，采取A/A/0法，增大了建设投资，也提高了日常运转成本。枣庄市是南水北调东线工程调水进人山东的第一站，辖市中、峰城、薛城、山亭、台儿庄五个区和滕州市一个县级市，目前境内已建成和在建设的污水处理厂共8座，采用的工艺有T型氧化沟、AB法、ICEAS工艺、奥贝尔氧化沟、A/O、OCO等六种污水处理工艺，基本上达到一厂一工艺，这给污水处理厂管理者之间相互学习先进经验，优化管理带来诸多不变。笔者认为设计者不应仅仅考虑到达标排放的问题，还必须合理把握工艺的先进性和成熟性(可靠性)的辩证关系，一方面应当重视技术经济指标的先进性，另一方面必须要适合中国国情和工程性质。城市污水处理工程不同于一般点源治理项目，它作为城市基础设设施工程，具有规模大、投资高的特点，应该确保百分之百的成功，工艺选择必须注重成熟性和可靠性。因此应强调技术的合理，把技术的风险降到最小程度，而不是简单地提倡技术先进。城市污水处理的技术政策规定“对在国内首次应用的新工艺，必须经过中试和生产性试验，提供可靠设计参数后再进行应用”，也是强调了可靠性原则〔2〕。在选择城市污水处理厂的处理工艺时，主要控制的条件有用地范围、尾水排放、污泥出路、地质条件、发展余地、管理水平、运行费用、工程投资、环境影响等诸方面。在满足出水水质各项指标前提下，应着重研究运行费用与管理水平。已知一些污水厂建成后，由于运行费用高而无法正常运转，而另一些处理厂引进高级监控仪表设备，由于缺乏具有一定水平的维护人员，这些仪表设备被闲置。所以，要从目前国内的现状出发，选择合适的处理工艺，切忌盲目跟风。笔者认为，中小规模污水处理厂选用氧化沟、SBR法具有明显的优点，而大型污水处理厂推流式活性污泥法仍是首选方案。同时在同一地区有多个污水处理厂建设时，工艺选择在保证处理效果的前提下，尽量选择相同或相近工艺，这样可增加污水处理厂之间管理经验的互通，提高管理运行水平。3污水处理厂的设备选择3.1格栅的设置格栅是污水处理的第一道工序，主要是拦截进厂污水中粗大的漂浮物和杂物，以保证后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。它对去除污染物质而言，可能起不到关键作用，但对于保证整个污水处理厂的正常运转则是至关重要的。美、英等国曾对数十座城市污水处理厂进行调查，发现60线以上的污水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行〔3〕。当前我国部分设计者或建设单位对格栅的作用认识不足，认为设置格栅增加了建设费用和运行费用，管理起来也不方便，在设计时尽量减少格栅的设置。然而，在污水处理厂的实际运行中，因格栅设置不当产生的问题非常突出。枣庄市污水处理厂设置了两道格栅:粗格栅设置在厂外河道取水口处，栅距40mm;细格栅设在提升泵站前，栅距20mm。在运行中发现，大量塑料袋、杂草等漂浮物未被拦截而进人后续设施，造成提升泵缠绕、吸沙泵堵塞、污泥管道流通不畅，给生产带来很大不便。因此，在设计格栅时，要充分考虑漂浮物对后续处理设施的影响。笔者认为对于采取合谁制排水系统或从河道截流取水的污水处理厂，最好设置粗、中、细三道格栅，栅距分别为50~100mm、10~40mm和3~10mm。3.2提升泵选择污水处理厂提升泵的设置台数按照污水处理厂最大小时流量设置。在提升泵台数选择上，通常做法是在满足最大小时流量的基础上预留一台备用泵，泵的型号一般是相同的，可互为备用。在实际生产中，往往因为泵的选型过大，调节困难，造成运行成本上升。枣庄市污水处理厂设计处理规模7万吨/日，设计最大小时流量0.84m3/s，选用4台提升泵，单泵流量365L/s。在设计规模下运行发现开启2台泵进水流量为0.73m，/s，达不到0.81m3/s的设计水量，开启3台泵则流量过大，只好采取阀门调节的方式运行，造成运行费用上升。在提升泵的选型上，最好选择一大一小两种型号的提升泵，在污水处理厂运行时可根据水量调节水泵的开启台数，这不仅可降低设备购买和运行费用，又可灵活调节处理水量。3.3部分阀门选择提升泵泵后止回阀在许多污水处理厂中被省略了，原因是设置止回阀增加管道阻力，同时止回阀损坏频率较高，维修困难。山东首县污水处理厂在工艺调试过程中，提升泵切换频繁，由于没有止回阀;造成提升泵叶轮松动，甚至脱落，严重影响了生产。因此，泵后止回阀是不能省略的，在设计中要引起注意。当前不少污水处理厂的排泥管道较易发生堵塞现象，尤其是在阀门位置，各种杂物通过闸门时会淤积或钩挂在闸门处，或造成闸门启闭困难，或造成堵塞，影响生产。通过调查发现，大部分污水处理厂排泥管道上的阀门采用的是蝶阀，由于蝶阀的阀杆和阀板即使在全打开的位置也处在阀门中间，这样就很容易在阀杆上缠绕一些杂物，时间一长就容易造成管道堵塞，甚至完全堵死，出现流量减少甚至断流的现象闪。因此，在排泥管道上阀门的选择上，最好选择闸阀或排泥捏阀，或在管道上设置水冲设施。4自动控制系统问题当前各类污水处理工艺对自动控制系统的要求越来越高，向T型氧化沟、ICEAs工艺、sBR工艺都需要自动控制来保证运行。许多污水处理厂都配备了自动控制系统。但调查发现，不少污水处理厂自动控制系统根本没有使用或使用效果不理想，其原因在于有的控制参数设置不合理，运行问题较多;有的自控设备落后，损坏后无法更换，造成自控系统闲置。自动控制系统应与污水处理厂同步设计，分批建设。待污水处理厂调试完成，达到处理要求后，再根据实际情况确定控制参数。自控设备尽量选择具有可替换性的设备，防止出现因某个设备无法替换而造成整个自控系统瘫痪的现象。5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B，:等等，但大部分是实验室试验，与实际应用还有相当距离。城市污泥的最终出路，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阁。6结论城市污水处理厂的建设由于投资大、牵涉部门多，设计人员平时应该多留心积累污水处理厂操作运行管理中出现的问题，在设计之前主动、深人地进行实际调查，虚心听取建设单位，尤其是污水处理厂一线运行管理人员的意见，在全面考虑的基础上，设计投资运行费用低、处理效果好、操作管理方便、对环境影响小的污水处理厂，避免污水厂的频繁改造给国家造成经济损失，同时也更有利于设计院自身增强竞争力。参考文献〔l〕eBJ14一57室外排水设计规范〔s〕「2〕郑兴灿，张悦.城市污水处理的技术决策与工艺方案选择研究.中国土木工程学会水工业分会排水委员会第四届第一次年会论文集.2001.7「3〕许劲.关于城市污水处理厂设计的若干问题讨论.给水排水，2001，27(7):15~18〔4」李强利，杨传文，吴吴.枣庄市污水处理厂设备的调试及运行.给水排水，2001，27(2):80~81【5〕羊寿生，张辰.城市污水处理厂设计中热点问题剖析.给水排水，1999，25(9):1~3