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探討城市污水處理廠設(shè)計(jì)中的常見問題

2012-10-08

       針對目前各地在興建城市污水處理廠的過程中所暴露出來的問題,從廠址的選擇和工藝技術(shù)、污泥處理等角度進(jìn)行剖析,并對應(yīng)注意的環(huán)節(jié)陳述了筆者的看法。

  隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我們生活的環(huán)境變得越來越差,特別是水體的污染到了觸目驚心的地步。雖然我國在城市污水處理廠建設(shè)方面取得一定成效,已建成百余座污水處理廠,但在控制水污染方面,形勢不容樂觀,預(yù)計(jì)今后還有大量的城市污水處理廠待建設(shè)。在建設(shè)城市污水處理廠過程中,設(shè)計(jì)工作是龍頭,在設(shè)計(jì)時(shí)常常碰到一些熱點(diǎn)問題,引起各方爭論。本文對這些問題作了剖析。

  一、污水處理廠的廠址選擇

  污水處理廠位置的選擇,應(yīng)符合城市總體規(guī)劃和排水工程總體規(guī)劃的要求, 并根據(jù)下列因素綜合確定:廠址必須位于集中給水水源下游,并應(yīng)設(shè)在城市工業(yè)區(qū)、居住區(qū)的下游什么是低碳環(huán)保,為保證衛(wèi)生要求,廠址應(yīng)與城市工業(yè)區(qū)、居住區(qū)保持約300m以上距離,廠址宜設(shè)在城市夏季小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè),及主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)結(jié)合污水管道系統(tǒng)布置及納污水域位置;污水處理廠選址宜設(shè)在城市低處,便于污水自流,沿途盡量不設(shè)或少設(shè)提升泵站,有良好的交通、運(yùn)輸和水電條件;有良好的工程地質(zhì)條件;廠區(qū)地形不受水淹,有良好的防洪、排澇條件盡量少拆遷、少占農(nóng)田,同時(shí)因廠區(qū)規(guī)劃有擴(kuò)建的可能,應(yīng)預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展用地。

  在擬建新的污水處理廠時(shí),一般需由建設(shè)單位提出2—3個污水處理廠備選地址, 由設(shè)計(jì)部門從中比較選擇。這就要求設(shè)計(jì)人員不要盲目遷就建設(shè)單位的意見,應(yīng)親自考察當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,在全面分析的基礎(chǔ)上提出合適的廠址。

  二 處理工藝選擇

  污水處理工藝選擇是依據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、水量狀況,再依據(jù)受納水體環(huán)境容量或者國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn),確定應(yīng)該去除污染物的項(xiàng)目與數(shù)量,從而選擇合適的污水處理工藝。在選擇污水處理工藝過程中經(jīng)常討論的問題有如下幾方面:

  (一)進(jìn)水水質(zhì)預(yù)測

  城市污水處理工藝選擇的水質(zhì)因素進(jìn)水水質(zhì)水量特性和出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的確定是城市污水處理工藝選擇的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是我國當(dāng)前城市污水處理工程設(shè)計(jì)中存在的薄弱環(huán)節(jié)。城市污水管網(wǎng)的完善,對城市污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)水質(zhì)的確定至關(guān)重要,目前我國大多數(shù)城市管網(wǎng)建設(shè)還不配套,因此造成城市污水處理規(guī)模和水質(zhì)難以合理確定,投入運(yùn)行后實(shí)際值與設(shè)計(jì)值往往相差較大,效能難以充分發(fā)揮。

  因此,污水處理技術(shù)政策中要求,應(yīng)切合實(shí)際地確定污水進(jìn)水水質(zhì),優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。必須對污水的現(xiàn)狀水質(zhì)特性、污染物構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測定,作出合理的分析預(yù)測。對于城市污水處理工藝方案及其設(shè)計(jì)參數(shù)的確定,進(jìn)行必要的水質(zhì)水量特性分析測定和動態(tài)工藝試驗(yàn)研究。

  (二)處理出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

  處理廠出水水質(zhì)是按照尾水排入水域類別,再依照國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn),以滿足各項(xiàng)指標(biāo)要求。采用二級處理工藝,處理出水恐怕難以達(dá)到氨氮與磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn),需要采用脫氮除磷工藝流程,特別是一級標(biāo)準(zhǔn)中磷酸鹽指標(biāo)0.5mg/L,有相當(dāng)難度。有人提出,處理廠尾水排入非蓄水性河流或非封閉性水域,是否還要控制如此低的磷酸鹽含量。采用生物脫氮除磷工藝,或者化學(xué)除磷工藝,需要增加基建投資與經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用,同時(shí)還要求具有較高的運(yùn)行管理水平。

  (三)污水消毒

  為了保護(hù)人類的生命健康,保護(hù)好水環(huán)境,世界許多國家和地區(qū)都要求對城市污水在排放前進(jìn)行消毒處理。室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范中,城市污水處理廠出水要加氯消毒,而且對生物處理后投氯量規(guī)定為5mg/L-10mg/L,并設(shè)停留時(shí)間為30rain混合接觸池。有人提出,國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)對城市二級處理廠出水水質(zhì)未確定大腸菌群數(shù)及余氯值,所以處理廠出水要不要加氯是值得研究的課題。紫外線污水消毒技術(shù)如今已被廣泛應(yīng)用于各類城市污水的消毒處理中,包括低質(zhì)污水,常規(guī)二級生化處理后的污水、合流管道溢流廢水和再生水的消毒。目前使用紫外線消毒技術(shù)的再生水處理廠是加州santaRosa污水處理廠,處理規(guī)模25萬m3/d,該系統(tǒng)為明渠式中壓燈消毒系統(tǒng)。

三、主流處理工藝
 
  (一)關(guān)于活性污泥法

  當(dāng)前流行的污水處理工藝有:AB法、SBR法、普通曝氣法等,這幾種工藝都是從活性污泥法派生出來的,且各有其特點(diǎn)。

  1、AB法(Adsorption—Biooxidation)

  該法由德國Bohuke教授首先開發(fā)。該工藝對曝氣池按高、低負(fù)荷分二級供氧,A級負(fù)荷高,曝氣時(shí)間短, 產(chǎn)生污泥量大,污泥負(fù)荷2.5 kgBOD/(kgMLSS.d)以上,池容積負(fù)荷6 kgBOD/(m3.d)以上;B級負(fù)荷低,污泥齡較長。A級與B級間設(shè)中間沉淀池。二級池子F/M(污染物量與微生物量之比)不同,形成不同的什么是低碳環(huán)保微生物群體。A B法盡管有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn),但不適合低濃度水質(zhì),A級和B級亦可分期建設(shè)。

  2、SBR法(Sequencing Batch Reactor)

  SBR法早在20世紀(jì)初已開發(fā),由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成,常由四個或三個池子構(gòu)成一組,輪流運(yùn)轉(zhuǎn),一池一池地間歇運(yùn)行,故稱序批式活性污泥法?,F(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水的改良性SBR工藝,如ICEAS法、CASS法、IDEA 法等。這種一體化工藝的特點(diǎn)是工藝簡單,由于只有一個反應(yīng)池,不需二沉池、回流污泥及設(shè)備,一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池,多數(shù)情況下可省去初沉池,故節(jié)省占地和投資,耐沖擊負(fù)荷且運(yùn)行方式靈活,可以從時(shí)間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài),實(shí)現(xiàn)除磷脫氮的目的。

  3、普通曝氣法

  本工藝出現(xiàn)早,至今仍有較強(qiáng)的生命力。普曝法處理效果好,經(jīng)驗(yàn)多,可適應(yīng)大的污水量,對于大廠可集中建污泥消化池,所產(chǎn)生沼氣可作能源利用。傳統(tǒng)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級處理,不具備脫氮除磷功能。近幾年在工程實(shí)踐中,通過降低普通曝氣池容積負(fù)荷,可以達(dá)到脫氮的目的,在普曝池前設(shè)置厭氧區(qū),可以除磷,亦可用化學(xué)法除磷。采用普通曝氣法去除BOD 5,工程上稱為普通曝氣法的變法,亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。

  四 污泥的處理與處

  污水處理廠在水處理過程中會截流與排出一定量的柵渣、沉砂和污泥。對城市污水廠而言,其數(shù)量大約為進(jìn)水量的0.5%-1.5%。目前部分設(shè)計(jì)單位在污水處理廠設(shè)計(jì)中對污泥處置重視程度不夠,大部分中小型污水廠產(chǎn)生的污泥,經(jīng)濃縮、機(jī)械脫水后直接外運(yùn),這些污泥實(shí)際上均未達(dá)到穩(wěn)定要求,是否會帶來環(huán)境的二次污染是值得注意的。因此設(shè)計(jì)部門應(yīng)加強(qiáng)對污泥處置的設(shè)計(jì)與研究,目前常用的污泥穩(wěn)定方法有污泥中溫消化、污泥好氧消化、污泥投加石灰、污泥焚燒等方法污泥綜合利用的試驗(yàn)研究已有各種報(bào)道,例如利用污泥制磚、制陶瓷等用作建筑材料,甚至從污泥中提煉維生素B12等等,但大部分是實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn),與實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)距離。城市污泥的出路,還是用作綠化或農(nóng)田肥料,改良土壤,這似乎是較現(xiàn)實(shí)的綜合利用方案,但目前尚缺少組織推廣應(yīng)用的機(jī)構(gòu),在政策上也缺少支持。事實(shí)上城市污水廠污泥作為“綠色植物”的天然有機(jī)肥料是具有廣闊前途的。一個城市若有多座污水處理廠,可把各處理廠污泥集中起來,建一座具有相當(dāng)規(guī)模的污泥處理廠,包括處理下水道清通過程中產(chǎn)生的污泥、化糞池污泥等等,當(dāng)污泥處理廠達(dá)到一定規(guī)模后,可減少單位投資,降低日常費(fèi)用,也便于污泥綜合利用。

  五、要注重借鑒外國的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)

  我們現(xiàn)在的發(fā)展走的是西方發(fā)達(dá)國家走過的先發(fā)展后治理的老路,西方現(xiàn)在在污水處理廠的建設(shè)方面積累了不少經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn);現(xiàn)在已經(jīng)有外國的設(shè)計(jì)公司進(jìn)軍中國污水處理市場了,我們在面對競爭的同時(shí)也要抓住這個很好的學(xué)習(xí)和借鑒機(jī)會。

  六 結(jié)語

  城市污水處理廠設(shè)計(jì)中有關(guān)廠址的選擇、處理工藝選擇、污泥處理與處置等問題值得研究、探討,但歸結(jié)到一點(diǎn),就是使工程設(shè)計(jì)能更切合目前我國的具體現(xiàn)狀。為了克服不可預(yù)見的因素,城市污水廠建設(shè)似可先建一級處理部分,待污水系統(tǒng)完善后,積累了若干年進(jìn)廠水質(zhì)水量資料后,再建二級處理部分,以更好發(fā)揮投資效益。


 

上海帕特泵業(yè)制造有限公司

2012年10月08日 星期一

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