城市污水处理厂设计中的热点问题

黎 奎

（重庆市环境保护工程设计研究院有限公司，重庆 400000）

引言

随着我国城市化进展的不断推进，很多中小城市也慢慢建立起了具有一定规模的污水处理厂。虽然已经有不少一线城市的成功案例在前，但污水处理厂的设立对不同地质、环境都有不同的难度和要求。在处理厂设计工作开展时既要秉持对环境保护的坚持，也要加强对已处理水体的质量保证。在这种多方面的考量下，有时难以形成统一的认识，本文便针对污水处理厂设计的热点问题展开一些探讨。

1 污水处理厂合理设计的重要性

水体污染防治工作一直是我们国家防治环境污染工作中的重点内容，因此城市污水治理工作自然受到高度的重视。城市污水作为一种处理难度大的混合型污水，一般由降水径流、生活污水和工业废水三部分组成[8]。此时面对这种复杂性高、治理难度大的污水，污水处理厂能否通过合理的设计降低处理成本，减小对周围环境和居民的影响便显得尤其重要。合理设计的厂房能节约资源，增加工程效率，而设计不够完善的处理厂则有可能给环境带来二次污染。

2 污水处理工艺的确定

2.1 污水处理的工艺选择

合理确定污水处理的流程不仅要评估污水的水质水量情况、受纳水体的具体条件，还要对其中有用物质进行回收性和经济性的多重考虑。一般都需经过具体实验来确定污水性质，在进行经济技术比较后才能最终确定工艺流程。虽然每个城市的污水性质不完全相同，但大都以有机物为主，处理方法都大致分为三级处理流程。

一级处理一般采用物理处理法进行沉淀、筛滤，是二级处理的预处理。在一级处理中要注意检查有机物除去量，若达不到30%则要注意是否需要调整设计思路，或是水样调查出现误差。二级处理除去的是呈胶体状和溶解状态的有机污染物质，是污水处理的关键步骤。二级处理有多种处理模式，现使用最多的仍是生物处理法面对革新的处理工艺。三级处理作为更深层次的污水处理，以污水回收和再利用为主要目的，更考验设计者的应变性[1]。三级处理流程各有其侧重点和需要注意的地方，目前国内的污水处理厂大多是综合利用活性污泥处理技术。

国内也有出现因资金不足而导致无法顺利运行，或是盲目引进国外新型技术设备，后期缺乏相应技术人员维护而出现设备资源闲置浪费的情况。为避免此类问题，在进行工艺比选时不仅要满足国家出厂水质标准，也应考虑运行费用和管理水平与当前工艺的匹配情况。

2.2 污水脱氮除磷工艺的选择

传统的A/O 脱氮工艺由于不能同时满足脱氮和除磷两方面的条件，普遍存在效率不高的问题。而且对沉淀池的运行控制要求较高，一旦运行不当沉淀池中便会发生硝化反应，造成污泥上浮和水质恶化的现象。因此在污水脱氮除磷工艺的选择中，可以尝试使用BCFS 工艺、A2NSBR技术或多模式的A2/O 工艺。BCFS 工艺在反应器之间设置了多个水循环装置，可以优化各个反应器间的细菌环境。避免了原工艺中的污水回流影响厌氧环境的问题，从而高效借助反硝化除磷菌达到污水脱氮除磷的最好效果。A2NSBR 技术则分为A/O-SBR 和N-SBR 两个处理器[2]。在反应过程中两个处理器分别进行除COD 和除磷工作。避免硝酸盐与聚磷菌的接触，可以保持反应器都达到稳定的工作状态，保证较高的脱氮除磷率。多模式的A2/O 工艺采用多个进水点来合理分配进水量和控制污水回流方式，达到更灵活的运行方式，满足了不同的工程状况。

2.3 沉淀池方案的选择

在污水处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。平流沉淀池作为污水处理工艺中常用的传统池型，对各种水质的使用能力都较好，且具有处理效果稳定、运行管理方便等优点。在耐冲击负荷能力和方便的施工上也具有一定优势。但缺点在于平流沉淀池对场地面积的要求较大，对一些中小型或占地面积规划不足的处理厂来说不适用。斜管沉淀池主要就是利用斜管分离的方式解决了沉淀池占地大的问题，也保证了出水水质。但由于沉淀时间更短、沉淀区域较小，斜管沉淀池在运行管理上的难度更大，为保证反应效果和运行效率，池体需定时清洗和更换老化斜管。这便对处理厂资金成本也提出了新的要求[9]。高效沉淀池则通过分区处理的方式中和了前两种沉淀池的缺点。在保持占地面积较小的同时做到了工艺的快速启动和方便管理，更易于日常的维护。但在耐冲击负荷上的能力仍有待提高。

2.4 过滤方案选择

国内传统的过滤方案一般为双阀滤池，该滤池在占地面积较小的同时也能起到很好的过滤效果。但随着城市化发展，污水处理厂的规模也在逐渐扩大，一些采用新型工艺的过滤方案也开始得到了广泛的应用，比如纤维转盘滤布滤池和气水反冲均粒滤料滤池。纤维转盘滤布滤池主要依赖其专利滤布技术，在过滤转盘旋转的过程中，使用冲洗棒清理过滤盘，再借助自由落差来排出过滤物质，达到去除悬浮杂质的作用。纤维转盘滤布滤池对于过滤后的出厂水质有明显的改善作用，通过精密的网状过滤布可以分离水中的SS 悬浮物质，达到一级S 水质的标准。在使用特定药品后还可以进一步去除水中的COD和TP，使过滤后水质满足相关再生水的要求。纤维转盘滤布滤池的优点在于其池体面积小、土建施工难度不大、反冲洗耗水量少、综合使用费用低。但为保证过滤效果在过滤前需配套安装絮凝沉淀池，工艺流程耗时较长，更适合中小型的污水处理厂。气水反冲均粒滤料滤池是在法国V 型滤池的基础上改进的一款新型滤池，通过提高滤层厚度、增加过滤周期的方式避免滤料出现水力分级的现象，从而提升过滤效率。再搭配气水反冲的装置和微絮凝过滤形式，不仅可以省去沉淀池的步骤、节省冲洗水量，还能稳定和加强综合处理效果。但缺点在于池体结构复杂、配套管件精度要求高、占地面积大，工程综合投资成本和操作管理水平要求较高，土建施工难度较大。例如，池底滤板的安装平整度就会直接影响后期滤池运行效果。因此气水反冲均粒滤料滤池对技术水平、资金链稳定的要求都更高，更适合一些大型的污水处理厂。

3 污水处理厂排水水量的确定

污水处理厂排水系统作为城市给排水系统的重要组成部分，在设计期间合理确定其排水水量规模是一项十分具有考验的任务。其预测的水量规模不仅要符合现阶段污水处理的实际情况需求，也要跟得上未来行业的发展态势。因其总体布局、施工费用和对水资源的大量利用等因素都对城市生态产生一定的影响，所以排水水量的合理设计是建造污水处理厂时的一个热点问题。而排水工程从前期的总体规划到专业详细规划，每一个阶段都应参照不同的规范指标来对应不同的实际问题。

总体规划阶段是根据城市发展情况、空间使用布局、周围水质环境等因素进行综合评估分析，由此来预测给水水量和污水水量，达到宏观上确定污水厂排水量的目的。但由于城市规模和实际情况的复杂性等条件的不同，一些城市在确定初期都容易遇到问题。如果预测规模偏大，则建成后的工程效益便不能得到充分的利用；如果预测不够及时又会影响城市的总体发展。因此针对这个热点问题，针对性地提取水源、合理规划供水水量、指定适宜的水量目标等方法都能有效的解决部分问题[3]。

分区规划阶段则对应详细的专业规划，是在总体规划的基础上按专业内容进行深化、详细的规划方法。其重点应放在对不同规划时期总体水量的详细核实上，以及明确各区块用地的给水量和污水量。从而更好地补充总体规划中的细节问题，做到根据不同地形地区都能合理调整适应。

4 污泥的处理与利用

污水处理厂在日常工作期间排出适量的污泥、沉沙均属于正常现象。虽然污泥量仅占总进水水量的1%左右，但面对工程量庞大的污水处理工程，污泥的处置费用通常占全厂运行费用的20%～50%。因此污泥的处理方式也成为了设计时不可忽视的一个问题。

污泥主要来源是原水质中的杂质和处理时添加的各种化学物质残渣，不同成分的污泥应根据实际情况选择合理的污泥处理方法。例如，以地面水为水源时处理的是含铁铝的无机污泥，水软化处理中产生的是含钙镁的无机污泥，生活污水处理时产生的是非生物性有机污泥[4]。

若选用填埋法弃置最终处理后的污泥，在填埋堆置过程中极易出现场地四周产生恶臭的现象，或是在雨水冲刷下造成对水源地的二次污染[5]。面对这种情况，可以在污泥进行堆置前先对其进行脱水或焚烧处理。判断污泥的干化程度达到20%左右后再覆以黏土堆置。也可以在堆置场中建立人工基础隔离层和种植绿化植物，在多雨的地区还可以加修排雨水的沟渠系统[6]。但使用弃置法处理最后的污泥始终都会对环境造成一定的二次污染，有足够资金技术时更建议将污泥进行回收利用。因此，选择污泥处理方式还是应根据资金情况、城市农业发展情况、资金条件等情况进行综合考虑[7]。

5 结束语

城市污水处理厂设计中有关污水处理工艺、排水数量、污泥处理利用等热点问题仍然值得有关部门和相关科研人员继续研究、解决。污水处理厂的前期设计准备工作是一项尤为关键的工作，只有在多个方面都细致、综合地考量，才能找到符合当地的具体情形和我国环保要求的优秀方案。