城市污水處理廠設計中的熱點問題

黎 奎

（重慶市環境保護工程設計研究院有限公司，重慶 400000）

引言

隨著我國城市化進展的不斷推進，很多中小城市也慢慢建立起了具有一定規模的污水處理廠。雖然已經有不少一線城市的成功案例在前，但污水處理廠的設立對不同地質、環境都有不同的難度和要求。在處理廠設計工作開展時既要秉持對環境保護的堅持，也要加強對已處理水體的質量保證。在這種多方面的考量下，有時難以形成統一的認識，本文便針對污水處理廠設計的熱點問題展開一些探討。

1 污水處理廠合理設計的重要性

水體污染防治工作一直是我們國家防治環境污染工作中的重點內容，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、生活污水和工業廢水三部分組成[8]。此時面對這種復雜性高、治理難度大的污水，污水處理廠能否通過合理的設計降低處理成本，減小對周圍環境和居民的影響便顯得尤其重要。合理設計的廠房能節約資源，增加工程效率，而設計不夠完善的處理廠則有可能給環境帶來二次污染。

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估污水的水質水量情況、受納水體的具體條件，還要對其中有用物質進行回收性和經濟性的多重考慮。一般都需經過具體實驗來確定污水性質，在進行經濟技術比較后才能最終確定工藝流程。雖然每個城市的污水性質不完全相同，但大都以有機物為主，處理方法都大致分為三級處理流程。

一級處理一般采用物理處理法進行沉淀、篩濾，是二級處理的預處理。在一級處理中要注意檢查有機物除去量，若達不到30%則要注意是否需要調整設計思路，或是水樣調查出現誤差。二級處理除去的是呈膠體狀和溶解狀態的有機污染物質，是污水處理的關鍵步驟。二級處理有多種處理模式，現使用最多的仍是生物處理法面對革新的處理工藝。三級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，更考驗設計者的應變性[1]。三級處理流程各有其側重點和需要注意的地方，目前國內的污水處理廠大多是綜合利用活性污泥處理技術。

國內也有出現因資金不足而導致無法順利運行，或是盲目引進國外新型技術設備，后期缺乏相應技術人員維護而出現設備資源閑置浪費的情況。為避免此類問題，在進行工藝比選時不僅要滿足國家出廠水質標準，也應考慮運行費用和管理水平與當前工藝的匹配情況。

2.2 污水脫氮除磷工藝的選擇

傳統的A/O 脫氮工藝由于不能同時滿足脫氮和除磷兩方面的條件，普遍存在效率不高的問題。而且對沉淀池的運行控制要求較高，一旦運行不當沉淀池中便會發生硝化反應，造成污泥上浮和水質惡化的現象。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技術或多模式的A2/O 工藝。BCFS 工藝在反應器之間設置了多個水循環裝置，可以優化各個反應器間的細菌環境。避免了原工藝中的污水回流影響厭氧環境的問題，從而高效借助反硝化除磷菌達到污水脫氮除磷的最好效果。A2NSBR 技術則分為A/O-SBR 和N-SBR 兩個處理器[2]。在反應過程中兩個處理器分別進行除COD 和除磷工作。避免硝酸鹽與聚磷菌的接觸，可以保持反應器都達到穩定的工作狀態，保證較高的脫氮除磷率。多模式的A2/O 工藝采用多個進水點來合理分配進水量和控制污水回流方式，達到更靈活的運行方式，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池型，對各種水質的使用能力都較好，且具有處理效果穩定、運行管理方便等優點。在耐沖擊負荷能力和方便的施工上也具有一定優勢。但缺點在于平流沉淀池對場地面積的要求較大，對一些中小型或占地面積規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。但由于沉淀時間更短、沉淀區域較小，斜管沉淀池在運行管理上的難度更大，為保證反應效果和運行效率，池體需定時清洗和更換老化斜管。這便對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處理的方式中和了前兩種沉淀池的缺點。在保持占地面積較小的同時做到了工藝的快速啟動和方便管理，更易于日常的維護。但在耐沖擊負荷上的能力仍有待提高。

2.4 過濾方案選擇

國內傳統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也能起到很好的過濾效果。但隨著城市化發展，污水處理廠的規模也在逐漸擴大，一些采用新型工藝的過濾方案也開始得到了廣泛的應用，比如纖維轉盤濾布濾池和氣水反沖均粒濾料濾池。纖維轉盤濾布濾池主要依賴其專利濾布技術，在過濾轉盤旋轉的過程中，使用沖洗棒清理過濾盤，再借助自由落差來排出過濾物質，達到去除懸浮雜質的作用。纖維轉盤濾布濾池對于過濾后的出廠水質有明顯的改善作用，通過精密的網狀過濾布可以分離水中的SS 懸浮物質，達到一級S 水質的標準。在使用特定藥品后還可以進一步去除水中的COD和TP，使過濾后水質滿足相關再生水的要求。纖維轉盤濾布濾池的優點在于其池體面積小、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，工藝流程耗時較長，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V 型濾池的基礎上改進的一款新型濾池，通過提高濾層厚度、增加過濾周期的方式避免濾料出現水力分級的現象，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、節省沖洗水量，還能穩定和加強綜合處理效果。但缺點在于池體結構復雜、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直接影響后期濾池運行效果。因此氣水反沖均粒濾料濾池對技術水平、資金鏈穩定的要求都更高，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作為城市給排水系統的重要組成部分，在設計期間合理確定其排水水量規模是一項十分具有考驗的任務。其預測的水量規模不僅要符合現階段污水處理的實際情況需求，也要跟得上未來行業的發展態勢。因其總體布局、施工費用和對水資源的大量利用等因素都對城市生態產生一定的影響，所以排水水量的合理設計是建造污水處理廠時的一個熱點問題。而排水工程從前期的總體規劃到專業詳細規劃，每一個階段都應參照不同的規范指標來對應不同的實際問題。

總體規劃階段是根據城市發展情況、空間使用布局、周圍水質環境等因素進行綜合評估分析，由此來預測給水水量和污水水量，達到宏觀上確定污水廠排水量的目的。但由于城市規模和實際情況的復雜性等條件的不同，一些城市在確定初期都容易遇到問題。如果預測規模偏大，則建成后的工程效益便不能得到充分的利用；如果預測不夠及時又會影響城市的總體發展。因此針對這個熱點問題，針對性地提取水源、合理規劃供水水量、指定適宜的水量目標等方法都能有效的解決部分問題[3]。

分區規劃階段則對應詳細的專業規劃，是在總體規劃的基礎上按專業內容進行深化、詳細的規劃方法。其重點應放在對不同規劃時期總體水量的詳細核實上，以及明確各區塊用地的給水量和污水量。從而更好地補充總體規劃中的細節問題，做到根據不同地形地區都能合理調整適應。

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、沉沙均屬于正常現象。雖然污泥量僅占總進水水量的1%左右，但面對工程量龐大的污水處理工程，污泥的處置費用通常占全廠運行費用的20%～50%。因此污泥的處理方式也成為了設計時不可忽視的一個問題。

污泥主要來源是原水質中的雜質和處理時添加的各種化學物質殘渣，不同成分的污泥應根據實際情況選擇合理的污泥處理方法。例如，以地面水為水源時處理的是含鐵鋁的無機污泥，水軟化處理中產生的是含鈣鎂的無機污泥，生活污水處理時產生的是非生物性有機污泥[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場地四周產生惡臭的現象，或是在雨水沖刷下造成對水源地的二次污染[5]。面對這種情況，可以在污泥進行堆置前先對其進行脫水或焚燒處理。判斷污泥的干化程度達到20%左右后再覆以黏土堆置。也可以在堆置場中建立人工基礎隔離層和種植綠化植物，在多雨的地區還可以加修排雨水的溝渠系統[6]。但使用棄置法處理最后的污泥始終都會對環境造成一定的二次污染，有足夠資金技術時更建議將污泥進行回收利用。因此，選擇污泥處理方式還是應根據資金情況、城市農業發展情況、資金條件等情況進行綜合考慮[7]。

5 結束語

城市污水處理廠設計中有關污水處理工藝、排水數量、污泥處理利用等熱點問題仍然值得有關部門和相關科研人員繼續研究、解決。污水處理廠的前期設計準備工作是一項尤為關鍵的工作，只有在多個方面都細致、綜合地考量，才能找到符合當地的具體情形和我國環保要求的優秀方案。