污水處理廠綜合設(shè)計(jì)方案分析

吳昊雨

（安徽省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院， 安徽 合肥 230022）

水資源作為人們生活的必要資源，隨著我國(guó)人口的增長(zhǎng)，社會(huì)對(duì)其的需求也在逐漸增大，此時(shí)傳統(tǒng)水資源供給模式，因?yàn)楣┠芟拗疲饾u無(wú)法滿足社會(huì)需求，因此需要進(jìn)行改善。在此條件下，先進(jìn)理論中提到了污水處理廠應(yīng)用，即針對(duì)原本無(wú)法再利用的水體、已經(jīng)使用過(guò)的水體，通過(guò)凈化工藝來(lái)進(jìn)行處理，使水質(zhì)重新達(dá)到可以使用的標(biāo)準(zhǔn)，最終將處理后的水體繼續(xù)供給，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)供給模式在能效上的不足，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的組織單位，即為污水處理廠。但污水處理工藝難度較大，各個(gè)環(huán)節(jié)緊密相連，中間不能出現(xiàn)太大誤差，所以在進(jìn)行污水處理廠綜合設(shè)計(jì)時(shí)，要全面考慮其能效水平。

1 實(shí)例概況

某市政單位為了滿足城市排水需求，需要進(jìn)行污水處理廠綜合設(shè)計(jì)工作，根據(jù)該單位的統(tǒng)計(jì)核算，確認(rèn)了污水處理廠總體規(guī)模為2.0 萬(wàn)m3/d。該污水處理廠主要與城市河流相連，通過(guò)河流來(lái)實(shí)現(xiàn)污水收集，隨后集中對(duì)河流水質(zhì)進(jìn)行凈化，并將凈化后的水體供給到水資源管理單位，完成后續(xù)供給，該廠出水水質(zhì)依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，必須達(dá)到一級(jí)A 類排放標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)水水質(zhì)在預(yù)處理?xiàng)l件下，其中各類成分必須維持在標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間之內(nèi)，這一點(diǎn)在出水水質(zhì)當(dāng)中也是一樣，具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1、2。

表1 實(shí)例污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)各成分標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間

表2 實(shí)例污水處理廠出水水質(zhì)各成分標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間

2 實(shí)例綜合設(shè)計(jì)方案

2.1 工藝設(shè)計(jì)

結(jié)合實(shí)例污水處理廠的污水處理需求，其需要進(jìn)行三項(xiàng)工藝設(shè)計(jì)，即二級(jí)處理工藝、深度處理工藝、污泥處理工藝，設(shè)計(jì)主要采用對(duì)比法，對(duì)不同工藝類型進(jìn)行對(duì)比，選擇其中最適合自身運(yùn)作需求的工藝，具體內(nèi)容見(jiàn)下文。

1） 二級(jí)處理工藝，污水處理廠二級(jí)處理工藝在現(xiàn)代可分為兩種，即SBR 工藝、卡魯塞爾氧化溝工藝，其中SBR工藝屬于間歇曝氣工藝，由SBR 反應(yīng)池、初沉池、二沉池、生物降解室等結(jié)構(gòu)組成，其與其他工藝技術(shù)的區(qū)別在于，該工藝系統(tǒng)中，沒(méi)有污泥回流系統(tǒng)，運(yùn)作當(dāng)中，主要采用自動(dòng)化裝置對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使其有序進(jìn)行曝氣行為，隨后即完成了污水處理。結(jié)合相關(guān)理論，SBR 工藝在現(xiàn)代普遍污水處理廠案例當(dāng)中較為普及，但大多數(shù)情況下，該工藝更適合Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類的污水處理廠，在工業(yè)間歇廢水排放處理當(dāng)中，具有良好表現(xiàn)[1]；卡魯塞爾氧化溝工藝屬于循環(huán)曝氣工藝，由溝體、曝氣設(shè)備、進(jìn)出水裝置、導(dǎo)流和混合設(shè)備組成，且具有污泥回流系統(tǒng)，運(yùn)作當(dāng)中，主要借助循環(huán)溝體來(lái)實(shí)現(xiàn)水流循環(huán)，同時(shí)采用自動(dòng)化裝置對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，相應(yīng)在循環(huán)過(guò)程當(dāng)中進(jìn)行曝氣，待曝氣完成即可進(jìn)行水體供給。結(jié)合相關(guān)理論，卡魯塞爾氧化溝工藝在現(xiàn)代普遍污水處理廠案例當(dāng)中同樣普及，但大多數(shù)情況下，該工藝更適合綜合污水處理廠，因?yàn)槠涑住⒚摰哪苄滞怀觥＞C上可見(jiàn)，卡魯塞爾氧化溝工藝更適用于本文案例。

2） 深度處理工藝，污水處理廠深度處理工藝可以分為兩種，即微絮凝+過(guò)濾工藝和混凝、沉淀、過(guò)濾工藝，其中微絮凝+過(guò)濾工藝是一種利用微生物絮凝劑，對(duì)進(jìn)水進(jìn)行處理，利用絮凝劑的生物分解性，將水體中的無(wú)機(jī)物、有機(jī)物分解并凝聚，隨后結(jié)合生物過(guò)濾網(wǎng)等工藝，將凝聚在一起物質(zhì)一同過(guò)濾，由此實(shí)現(xiàn)水體凈化的目的。在現(xiàn)代理論當(dāng)中，微絮凝+過(guò)濾工藝具有較高的安全性，其中微絮凝劑是一種真菌產(chǎn)物，具有無(wú)害、無(wú)毒的特征，所以深受青睞；混凝、沉淀、過(guò)濾工藝是一種利用化學(xué)用劑，調(diào)動(dòng)水體內(nèi)的膠體粒子，相應(yīng)將微小的懸浮物進(jìn)行凝聚，隨后水體進(jìn)入沉淀池，使水中凝聚物下降并留在沉淀池，最終進(jìn)入過(guò)濾系統(tǒng)，進(jìn)一步優(yōu)化凝聚物剝離效果的工藝[2]。在現(xiàn)代理論當(dāng)中，混凝、沉淀、過(guò)濾工藝具有結(jié)構(gòu)分散的特點(diǎn)，即每個(gè)工藝環(huán)節(jié)的獨(dú)立性較為提出，不能互幫互助，同時(shí)其初步混凝當(dāng)中采用的化學(xué)用劑，從某種角度上是具有一定危害性的，其用量必須慎重，如果超出則可能引起社會(huì)性問(wèn)題，由此可見(jiàn)，混凝、沉淀、過(guò)濾工藝的安全性較低。綜上，案例選擇了微絮凝+過(guò)濾工藝。

3） 污泥處理工藝，污水處理廠污泥處理工藝較為特殊，可以分為兩種不同的技術(shù)類型，例如離心機(jī)處理工藝、加鈣穩(wěn)定干化+衛(wèi)生填埋工藝，其中離心機(jī)處理工藝主要利用離心機(jī)（例如臥式離心機(jī)） 對(duì)污泥進(jìn)行處理，利用其離心沉降原理，使污泥顆粒與液體分離即可。此項(xiàng)工藝在常見(jiàn)案例當(dāng)中十分普及，因?yàn)槠渥詣?dòng)化程度較高，整個(gè)過(guò)程對(duì)于人工的依賴度偏低，但會(huì)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)成本；加鈣穩(wěn)定干化+衛(wèi)生填埋工藝主要利用鈣成分與污泥的混合，使污泥當(dāng)中的有機(jī)物降解，同時(shí)起到降低污泥含水量、細(xì)菌殺滅、消除異味等作用，完成后將污泥填埋在指定區(qū)域即可。在現(xiàn)代理論當(dāng)中，加鈣穩(wěn)定干化+衛(wèi)生填埋工藝的應(yīng)用較為少見(jiàn)，因?yàn)槠涔に囆氏鄬?duì)緩慢，但在案例當(dāng)中，此工藝效率滿足污水處理要求，同時(shí)可以降低成本，因此實(shí)例工程單位，最終選擇了此項(xiàng)工藝。

2.2 其他設(shè)計(jì)

在工藝設(shè)計(jì)完成之后，就代表綜合設(shè)計(jì)工作進(jìn)入了新的階段，在此階段當(dāng)中有三個(gè)必須重視的設(shè)計(jì)要求，即構(gòu)筑物設(shè)計(jì)、監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容見(jiàn)下文。

1） 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)例污水處理廠綜合設(shè)計(jì)單位的記錄資料得知，其構(gòu)筑物依照工藝流程順序分別為：粗格柵、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵、旋流沉砂池、水解酸化池、厭氧池、卡魯塞爾氧化溝、二沉池、消毒接觸池等。應(yīng)用上，首先采用粗格柵對(duì)水體進(jìn)行預(yù)處理，使水體當(dāng)中粒徑較大的顆粒被攔截，保障進(jìn)水水質(zhì)滿足標(biāo)準(zhǔn)，隨后進(jìn)水進(jìn)入泵房，利用泵設(shè)備將其泵入細(xì)格柵，進(jìn)一步篩濾水體中的顆粒物，其次進(jìn)入旋流沉砂池，通過(guò)機(jī)械力對(duì)水流的流速、流態(tài)進(jìn)行控制，且控制水中沙礫的沉淀速度，完成后進(jìn)入水解酸化池，對(duì)水體內(nèi)現(xiàn)有有機(jī)物進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，為厭氧池處理打下基礎(chǔ)，在厭氧池當(dāng)中，通過(guò)微生物生物作用，吸收水體內(nèi)的磷、氮等物質(zhì)，最終進(jìn)入卡魯塞爾氧化溝、二沉池、消毒接觸池階段，在卡魯塞爾氧化溝階段可深化厭氧池除磷脫氮效果，并結(jié)合二沉池、消毒接觸池，對(duì)水體水質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化即可。圖1 構(gòu)筑物運(yùn)作流程。

2） 監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因?yàn)楫?dāng)前污水處理廠運(yùn)作還處于自動(dòng)化階段，自身不具備判斷力與識(shí)別能力，同時(shí)可能會(huì)因?yàn)樵O(shè)備原因而出現(xiàn)運(yùn)作參數(shù)異常現(xiàn)象，所以為了保障污水處理效果，需要設(shè)計(jì)監(jiān)管系統(tǒng)。監(jiān)管系統(tǒng)主要由設(shè)備傳感器、信號(hào)格式轉(zhuǎn)換器、工作站組成，其中傳感器與各設(shè)備進(jìn)行連接，采集設(shè)備當(dāng)前信號(hào)，并實(shí)時(shí)將其發(fā)送到信號(hào)格式轉(zhuǎn)換器，隨后通過(guò)轉(zhuǎn)換器，將電信號(hào)格式轉(zhuǎn)化為數(shù)字化格式，滿足工作站設(shè)備讀取要求，最后工作站人員就可以通過(guò)設(shè)備可視化功能，了解污水處理設(shè)備運(yùn)作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常直接發(fā)送指令到設(shè)備控制裝置即可。

圖1 構(gòu)筑物運(yùn)作流程

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，對(duì)污水處理廠綜合設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析，通過(guò)分析得到結(jié)論：污水處理綜合設(shè)計(jì)方案，必須保障水質(zhì)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如果存在異常，則說(shuō)明方案不合理；對(duì)案例整體設(shè)計(jì)方案中的主要步驟進(jìn)行了介紹，了解其設(shè)計(jì)方案以及具體內(nèi)容。