城市污水處理廠設(shè)計(jì)中的熱點(diǎn)問題

黎 奎

（重慶市環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400000）

引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)展的不斷推進(jìn)，很多中小城市也慢慢建立起了具有一定規(guī)模的污水處理廠。雖然已經(jīng)有不少一線城市的成功案例在前，但污水處理廠的設(shè)立對(duì)不同地質(zhì)、環(huán)境都有不同的難度和要求。在處理廠設(shè)計(jì)工作開展時(shí)既要秉持對(duì)環(huán)境保護(hù)的堅(jiān)持，也要加強(qiáng)對(duì)已處理水體的質(zhì)量保證。在這種多方面的考量下，有時(shí)難以形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，本文便針對(duì)污水處理廠設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)問題展開一些探討。

1 污水處理廠合理設(shè)計(jì)的重要性

水體污染防治工作一直是我們國(guó)家防治環(huán)境污染工作中的重點(diǎn)內(nèi)容，因此城市污水治理工作自然受到高度的重視。城市污水作為一種處理難度大的混合型污水，一般由降水徑流、生活污水和工業(yè)廢水三部分組成[8]。此時(shí)面對(duì)這種復(fù)雜性高、治理難度大的污水，污水處理廠能否通過合理的設(shè)計(jì)降低處理成本，減小對(duì)周圍環(huán)境和居民的影響便顯得尤其重要。合理設(shè)計(jì)的廠房能節(jié)約資源，增加工程效率，而設(shè)計(jì)不夠完善的處理廠則有可能給環(huán)境帶來二次污染。

2 污水處理工藝的確定

2.1 污水處理的工藝選擇

合理確定污水處理的流程不僅要評(píng)估污水的水質(zhì)水量情況、受納水體的具體條件，還要對(duì)其中有用物質(zhì)進(jìn)行回收性和經(jīng)濟(jì)性的多重考慮。一般都需經(jīng)過具體實(shí)驗(yàn)來確定污水性質(zhì)，在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后才能最終確定工藝流程。雖然每個(gè)城市的污水性質(zhì)不完全相同，但大都以有機(jī)物為主，處理方法都大致分為三級(jí)處理流程。

一級(jí)處理一般采用物理處理法進(jìn)行沉淀、篩濾，是二級(jí)處理的預(yù)處理。在一級(jí)處理中要注意檢查有機(jī)物除去量，若達(dá)不到30%則要注意是否需要調(diào)整設(shè)計(jì)思路，或是水樣調(diào)查出現(xiàn)誤差。二級(jí)處理除去的是呈膠體狀和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)，是污水處理的關(guān)鍵步驟。二級(jí)處理有多種處理模式，現(xiàn)使用最多的仍是生物處理法面對(duì)革新的處理工藝。三級(jí)處理作為更深層次的污水處理，以污水回收和再利用為主要目的，更考驗(yàn)設(shè)計(jì)者的應(yīng)變性[1]。三級(jí)處理流程各有其側(cè)重點(diǎn)和需要注意的地方，目前國(guó)內(nèi)的污水處理廠大多是綜合利用活性污泥處理技術(shù)。

國(guó)內(nèi)也有出現(xiàn)因資金不足而導(dǎo)致無法順利運(yùn)行，或是盲目引進(jìn)國(guó)外新型技術(shù)設(shè)備，后期缺乏相應(yīng)技術(shù)人員維護(hù)而出現(xiàn)設(shè)備資源閑置浪費(fèi)的情況。為避免此類問題，在進(jìn)行工藝比選時(shí)不僅要滿足國(guó)家出廠水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，也應(yīng)考慮運(yùn)行費(fèi)用和管理水平與當(dāng)前工藝的匹配情況。

2.2 污水脫氮除磷工藝的選擇

傳統(tǒng)的A/O 脫氮工藝由于不能同時(shí)滿足脫氮和除磷兩方面的條件，普遍存在效率不高的問題。而且對(duì)沉淀池的運(yùn)行控制要求較高，一旦運(yùn)行不當(dāng)沉淀池中便會(huì)發(fā)生硝化反應(yīng)，造成污泥上浮和水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。因此在污水脫氮除磷工藝的選擇中，可以嘗試使用BCFS 工藝、A2NSBR技術(shù)或多模式的A2/O 工藝。BCFS 工藝在反應(yīng)器之間設(shè)置了多個(gè)水循環(huán)裝置，可以優(yōu)化各個(gè)反應(yīng)器間的細(xì)菌環(huán)境。避免了原工藝中的污水回流影響厭氧環(huán)境的問題，從而高效借助反硝化除磷菌達(dá)到污水脫氮除磷的最好效果。A2NSBR 技術(shù)則分為A/O-SBR 和N-SBR 兩個(gè)處理器[2]。在反應(yīng)過程中兩個(gè)處理器分別進(jìn)行除COD 和除磷工作。避免硝酸鹽與聚磷菌的接觸，可以保持反應(yīng)器都達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，保證較高的脫氮除磷率。多模式的A2/O 工藝采用多個(gè)進(jìn)水點(diǎn)來合理分配進(jìn)水量和控制污水回流方式，達(dá)到更靈活的運(yùn)行方式，滿足了不同的工程狀況。

2.3 沉淀池方案的選擇

在污水處理中常用的沉淀池有平流沉淀池、斜管沉淀池和高效沉淀池。平流沉淀池作為污水處理工藝中常用的傳統(tǒng)池型，對(duì)各種水質(zhì)的使用能力都較好，且具有處理效果穩(wěn)定、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。在耐沖擊負(fù)荷能力和方便的施工上也具有一定優(yōu)勢(shì)。但缺點(diǎn)在于平流沉淀池對(duì)場(chǎng)地面積的要求較大，對(duì)一些中小型或占地面積規(guī)劃不足的處理廠來說不適用。斜管沉淀池主要就是利用斜管分離的方式解決了沉淀池占地大的問題，也保證了出水水質(zhì)。但由于沉淀時(shí)間更短、沉淀區(qū)域較小，斜管沉淀池在運(yùn)行管理上的難度更大，為保證反應(yīng)效果和運(yùn)行效率，池體需定時(shí)清洗和更換老化斜管。這便對(duì)處理廠資金成本也提出了新的要求[9]。高效沉淀池則通過分區(qū)處理的方式中和了前兩種沉淀池的缺點(diǎn)。在保持占地面積較小的同時(shí)做到了工藝的快速啟動(dòng)和方便管理，更易于日常的維護(hù)。但在耐沖擊負(fù)荷上的能力仍有待提高。

2.4 過濾方案選擇

國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的過濾方案一般為雙閥濾池，該濾池在占地面積較小的同時(shí)也能起到很好的過濾效果。但隨著城市化發(fā)展，污水處理廠的規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大，一些采用新型工藝的過濾方案也開始得到了廣泛的應(yīng)用，比如纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池和氣水反沖均粒濾料濾池。纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池主要依賴其專利濾布技術(shù)，在過濾轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的過程中，使用沖洗棒清理過濾盤，再借助自由落差來排出過濾物質(zhì)，達(dá)到去除懸浮雜質(zhì)的作用。纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池對(duì)于過濾后的出廠水質(zhì)有明顯的改善作用，通過精密的網(wǎng)狀過濾布可以分離水中的SS 懸浮物質(zhì)，達(dá)到一級(jí)S 水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。在使用特定藥品后還可以進(jìn)一步去除水中的COD和TP，使過濾后水質(zhì)滿足相關(guān)再生水的要求。纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池的優(yōu)點(diǎn)在于其池體面積小、土建施工難度不大、反沖洗耗水量少、綜合使用費(fèi)用低。但為保證過濾效果在過濾前需配套安裝絮凝沉淀池，工藝流程耗時(shí)較長(zhǎng)，更適合中小型的污水處理廠。氣水反沖均粒濾料濾池是在法國(guó)V 型濾池的基礎(chǔ)上改進(jìn)的一款新型濾池，通過提高濾層厚度、增加過濾周期的方式避免濾料出現(xiàn)水力分級(jí)的現(xiàn)象，從而提升過濾效率。再搭配氣水反沖的裝置和微絮凝過濾形式，不僅可以省去沉淀池的步驟、節(jié)省沖洗水量，還能穩(wěn)定和加強(qiáng)綜合處理效果。但缺點(diǎn)在于池體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、配套管件精度要求高、占地面積大，工程綜合投資成本和操作管理水平要求較高，土建施工難度較大。例如，池底濾板的安裝平整度就會(huì)直接影響后期濾池運(yùn)行效果。因此氣水反沖均粒濾料濾池對(duì)技術(shù)水平、資金鏈穩(wěn)定的要求都更高，更適合一些大型的污水處理廠。

3 污水處理廠排水水量的確定

污水處理廠排水系統(tǒng)作為城市給排水系統(tǒng)的重要組成部分，在設(shè)計(jì)期間合理確定其排水水量規(guī)模是一項(xiàng)十分具有考驗(yàn)的任務(wù)。其預(yù)測(cè)的水量規(guī)模不僅要符合現(xiàn)階段污水處理的實(shí)際情況需求，也要跟得上未來行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。因其總體布局、施工費(fèi)用和對(duì)水資源的大量利用等因素都對(duì)城市生態(tài)產(chǎn)生一定的影響，所以排水水量的合理設(shè)計(jì)是建造污水處理廠時(shí)的一個(gè)熱點(diǎn)問題。而排水工程從前期的總體規(guī)劃到專業(yè)詳細(xì)規(guī)劃，每一個(gè)階段都應(yīng)參照不同的規(guī)范指標(biāo)來對(duì)應(yīng)不同的實(shí)際問題。

總體規(guī)劃階段是根據(jù)城市發(fā)展情況、空間使用布局、周圍水質(zhì)環(huán)境等因素進(jìn)行綜合評(píng)估分析，由此來預(yù)測(cè)給水水量和污水水量，達(dá)到宏觀上確定污水廠排水量的目的。但由于城市規(guī)模和實(shí)際情況的復(fù)雜性等條件的不同，一些城市在確定初期都容易遇到問題。如果預(yù)測(cè)規(guī)模偏大，則建成后的工程效益便不能得到充分的利用；如果預(yù)測(cè)不夠及時(shí)又會(huì)影響城市的總體發(fā)展。因此針對(duì)這個(gè)熱點(diǎn)問題，針對(duì)性地提取水源、合理規(guī)劃供水水量、指定適宜的水量目標(biāo)等方法都能有效的解決部分問題[3]。

分區(qū)規(guī)劃階段則對(duì)應(yīng)詳細(xì)的專業(yè)規(guī)劃，是在總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上按專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行深化、詳細(xì)的規(guī)劃方法。其重點(diǎn)應(yīng)放在對(duì)不同規(guī)劃時(shí)期總體水量的詳細(xì)核實(shí)上，以及明確各區(qū)塊用地的給水量和污水量。從而更好地補(bǔ)充總體規(guī)劃中的細(xì)節(jié)問題，做到根據(jù)不同地形地區(qū)都能合理調(diào)整適應(yīng)。

4 污泥的處理與利用

污水處理廠在日常工作期間排出適量的污泥、沉沙均屬于正常現(xiàn)象。雖然污泥量?jī)H占總進(jìn)水水量的1%左右，但面對(duì)工程量龐大的污水處理工程，污泥的處置費(fèi)用通常占全廠運(yùn)行費(fèi)用的20%～50%。因此污泥的處理方式也成為了設(shè)計(jì)時(shí)不可忽視的一個(gè)問題。

污泥主要來源是原水質(zhì)中的雜質(zhì)和處理時(shí)添加的各種化學(xué)物質(zhì)殘?jiān)煌煞值奈勰鄳?yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的污泥處理方法。例如，以地面水為水源時(shí)處理的是含鐵鋁的無機(jī)污泥，水軟化處理中產(chǎn)生的是含鈣鎂的無機(jī)污泥，生活污水處理時(shí)產(chǎn)生的是非生物性有機(jī)污泥[4]。

若選用填埋法棄置最終處理后的污泥，在填埋堆置過程中極易出現(xiàn)場(chǎng)地四周產(chǎn)生惡臭的現(xiàn)象，或是在雨水沖刷下造成對(duì)水源地的二次污染[5]。面對(duì)這種情況，可以在污泥進(jìn)行堆置前先對(duì)其進(jìn)行脫水或焚燒處理。判斷污泥的干化程度達(dá)到20%左右后再覆以黏土堆置。也可以在堆置場(chǎng)中建立人工基礎(chǔ)隔離層和種植綠化植物，在多雨的地區(qū)還可以加修排雨水的溝渠系統(tǒng)[6]。但使用棄置法處理最后的污泥始終都會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的二次污染，有足夠資金技術(shù)時(shí)更建議將污泥進(jìn)行回收利用。因此，選擇污泥處理方式還是應(yīng)根據(jù)資金情況、城市農(nóng)業(yè)發(fā)展情況、資金條件等情況進(jìn)行綜合考慮[7]。

5 結(jié)束語

城市污水處理廠設(shè)計(jì)中有關(guān)污水處理工藝、排水?dāng)?shù)量、污泥處理利用等熱點(diǎn)問題仍然值得有關(guān)部門和相關(guān)科研人員繼續(xù)研究、解決。污水處理廠的前期設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作是一項(xiàng)尤為關(guān)鍵的工作，只有在多個(gè)方面都細(xì)致、綜合地考量，才能找到符合當(dāng)?shù)氐木唧w情形和我國(guó)環(huán)保要求的優(yōu)秀方案。