摘要：文章針對各地興建城市污水處理廠的過程中設計時所暴露出來的問題，從廠址的選擇和規模、污泥處理等角度，進行闡述污水處理廠設計時應該考慮的工藝技術選擇。
　　關鍵詞：污水處理，城市規模，污泥處理，工藝技術
　　
　　隨著21世紀全球環境問題日益嚴峻，我們生活的城市環境變得越來越差，特備是水體的污染到了觸目驚心的地步。雖然我國在堅持走可持續發展的道路，堅持科學發展觀的指導下，在城市污水處理廠建設方面取得一定成效，已建成百余座污水處理廠，但在控制水污染方面，形勢依然嚴峻，隨著經濟的發展，預計今后將有大量的城市污水處理廠陸續開工建設。因此在建設城市污水處理廠過程中，設計工作是龍頭，污水處理的工藝技術更是關鍵點，筆者根據多年來的實踐總結，介紹了如何進行城市污水處理的工藝技術選擇。
　　一、污水處理廠的廠址選擇
　　污水處理廠位置的選擇，應符合城市總體規劃和排水工程總體規劃的要求，并根據下列因素綜合確定：廠址必須位于集中給水水源下游，并應設在城市工業區、居住區的下游，為保證衛生要求，廠址應與城市工業區、居住區保持約300m以上距離，廠址宜設在城市夏季最小頻率風向的上風側，及主導風向的下風側結合污水管道系統布置及納污水域位置；污水處理廠選址宜設在城市低處，便于污水自流，沿途盡量不設或少設提升泵站，有良好的交通、運輸和水電條件；有良好的工程地質條件；廠區地形不受水淹，有良好的防洪、排澇條件盡量少拆遷、少占農田，同時因廠區規劃有擴建的可能，應預留遠期發展用地。
　　在擬建新的污水處理廠時，一般需由建設單位提出2—3個污水處理廠備選地址，由設計部門從中比較選擇。這就要求設計人員不要盲目遷就建設單位的意見，應親自考察當地實際情況，在全面分析的基礎上提出合適的廠址。
　　污水處理廠的規模應根據所在城市的人口，城市規模，經濟發展的情況，并考慮到未來城市的發展規劃，人口增加的比例等綜合因素，合理規劃設計，既要滿足目前所需，也要能承受城市未來發展規模的需求。
　　二、污泥的處理
　　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，其數量大約為進水量的0.5％-1.5％。目前部分設計單位在污水處理廠設計中對污泥處置重視程度不夠，大部分中小型污水廠產生的污泥，經濃縮、機械脫水后直接外運，這些污泥實際上均未達到穩定要求，是否會帶來環境的二次污染是值得注意的。因此設計部門應加強對污泥處置的設計與研究，目前常用的污泥穩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研究已有各種報道，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，但大部分是實驗室試驗，與實際應用還有相當距離。城市污泥的最終出路，還是用作綠化或農田肥料，改良土壤，這似乎是較現實的綜合利用方案，但目前尚缺少組織推廣應用的機構，在政策上也缺少支持。事實上城市污水廠污泥作為“綠色植物”的天然有機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，建一座具有相當規模的污泥處理廠，包括處理下水道清通過程中產生的污泥、化糞池污泥等等，當污泥處理廠達到一定規模后，可減少單位投資，降低日常費用，也便于污泥綜合利用。
　　三、城市污水處理廠設計時的工藝選擇
　　污水處理廠的工藝選擇應根據原水水質、出水要求、污水廠規模，污泥處置方法及當地溫度、工程地質、征地費用、電價等因素作慎重考慮。污水處理的每項工藝技術都有其優點、特點、適用條件和不足之處，不可能以一種工藝代替其他一切工藝，也不宜離開當地的具體條件和我國國情。同樣的工藝，在不同的進水和出水條件下，取用不同的設計參數，設備的選型并不是一成不變的。
　　1、污水處理廠工程的選擇要求：
　　①技術合理。技術先進而成熟，對水質變化適應性強，出水達標且穩定性高，污泥易于處理。
　　②經濟節能。耗電小，造價低，占地少。
　　③易于管理。操作管理方便，設備可靠。
　　④重視環境。廠區平面布置與周圍環境相協調，注意廠內噪聲控制和臭氣的治理，綠化、道路與分期建設結合好。
　　2活性污泥法
　　當前流行的污水處理工藝有：AB法、SBR法、氧化溝法、普通曝氣法、A/A/O法、A/O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。
　　①AB法(Adsorption—Biooxidation)
　　該法由德國Bohuke教授首先開發。該工藝對曝氣池按高、低負荷分二級供氧，A級負荷高，曝氣時間短，產生污泥量大，污泥負荷2.5kgBOD/(kgMLSSd)以上，池容積負荷6kgBOD/(m3d)以上；B級負荷低，污泥齡較長。A級與B級間設中間沉淀池。二級池子F/M(污染物量與微生物量之比)不同，形成不同的微生物群體。AB法盡管有節能的優點，但不適合低濃度水質，A級和B級亦可分期建設。
　　②SBR法(SequencingBatchReactor)
　　SBR法早在20世紀初已開發，由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個或三個池子構成一組，輪流運轉，一池一池地間歇運行，故稱序批式活性污泥法。現在又開發出一些連續進水連續出水的改良性SBR工藝，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由于只有一個反應池，不需二沉池、回流污泥及設備，一般情況下不設調節池，多數情況下可省去初沉池，故節省占地和投資，耐沖擊負荷且運行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態，實現除磷脫氮的目的。但因每個池子都需要設曝氣和輸配水系統，采用潷水器及控制系統，間歇排水水頭損失大，池容的利用率不理想，因此，一般來說并不太適用于大規模的城市污水處理廠。
　　③A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)
　　由于對城市污水處理的出水有去除氮和磷的要求，故國內10年前開發此厭氧—缺氧—好氧組成的工藝。利用生物處理法脫氮除磷，可獲得優質出水，是一種深度二級處理工藝。若降低污泥濃度、壓縮污泥齡、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD為主，則可用A/O工藝。有的城市污水處理的出水不排入湖泊，利用大水體深水排放或灌溉農田，可將脫氮除磷放在下一步改擴建時考慮，以節省近期投資。
　　④普通曝氣法及其變法，本工藝出現最早，至今仍有較強的生命力。普曝法處理效果好，經驗多，可適應大的污水量，對于大廠可集中建污泥消化池，所產生沼氣可作能源利用。傳統普曝法的不足之處是只能作為常規二級處理，不具備脫氮除磷功能。
　　⑤氧化溝法，本工藝50年代初期發展形成，因其構造簡單，易于管理，很快得到推廣，且不斷創新，有發展前景和競爭力，當前可謂熱門工藝。氧化溝在應用中發展為多種形式，比較有代表性的有：
　　帕式(Passveer)簡稱單溝式,表面曝氣采用轉刷曝氣,水深一般在2.5～3.5m,轉刷動力效率1.6～1.8kgO2/(kWh)。
　　奧式(Orbal)簡稱同心圓式，應用上多為橢圓形的三環道組成，三個環道用不同的DO(如外環為0，中環為1，內環為2)，有利于脫氮除磷。采用轉碟曝氣，水深一般在4.0～4.5m,動力效率與轉刷接近，現已在山東濰坊、北京黃村和合肥王小郢的城市污水處理廠應用。若能將氧化溝進水設計成多種方式，能有效地抵抗暴雨流量的沖擊，對一些合流制排水系統的城市污水處理尤為適用。
　　卡式(Carrousel)簡稱循環折流式，采用倒傘形葉輪曝氣，從工藝運行來看，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉積，其原因是供氧與流速有矛盾。
　　三溝式氧化溝(T型氧化溝)，此種型式由三池組成，中間作曝氣池，左右兩池兼作沉淀池和曝氣池。T型氧化溝構造簡單，處理效果不錯，但其采用轉刷曝氣，水深淺，占地面積大，復雜的控制儀表增加了運行管理的難度。不設厭氧池，不具備除磷功能。
　　氧化溝一般不設初沉池，負荷低，耐沖擊，污泥少。建設費用及電耗視采用的溝型而變，如在轉碟和轉刷曝氣形式中，再引進微孔曝氣，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和動力效率［達2.5～3.0kgO2/(kWh)］。
　　3、關于曝氣生物濾池
　　曝氣生物濾池實質上是常說的生物接觸氧化池，相當于在曝氣池中添加供微生物棲附的填(濾)料，在填料下鼓氣，是具有活性污泥特點的生物膜法。曝氣生物濾池(BAF)70年代末起源于歐洲大陸，已發展為法、英等國設備制造公司的技術和設備產品。由于選用的填料不同，以及是否有脫氮要求，設計的工藝參數是不同的。一般認為，生物膜法處理城市污水，在國內尚需積累經驗，處理規模不宜過大，約5×104m3/d左右為宜。國外(主要在歐洲)處理水量有達到36×104m3/d的，這與其填料材質、自控手段和先進的反沖洗裝置有關，也與其有長期積累的運行管理經驗有關。
　　4、關于UNITANK工藝
　　UNITANK工藝和類似的TCBS工藝、MSBR工藝一樣，都是SBR法新的變型和發展。它集“序批法”、“普通曝氣池法”及“三溝式氧化溝法”的優點，克服了“序批法”間歇進水、“三溝式氧化溝法”占地面積大、“普通曝氣池法”設備多的缺點。典型的UNITANK工藝是三個水池，三池之間水力連通，每池都設有曝氣系統，外側的兩池設有出水堰及污泥排放口，它們交替作為曝氣池和沉淀池。污水可以進入三池中的任意一個，采用連續進水、周期交替運行。在自動控制下使各池處在好氧、缺氧及厭氧狀態，以完成有機物和氮磷的去除。這類一體化工藝是傳統活性污泥工藝的變形，可以采用活性污泥工藝的設計方法對不同的污染物加以去除，如考慮硝化，其負荷一般在0.05～0.10kgBOD5/(kgMLSSd)，硝化率視污水溫度而異。而要求污泥穩定化，其污泥負荷和污泥齡要遠遠超過硝化時的數值。
　　容積利用率低是此類一體化工藝共同的主要問題，就是說在一個較長停留時間的曝氣系統內,有50%左右的池容用于沉淀。UNITANK工藝的成功與否有賴于系統采用穩定可靠的儀表及設備，因此引進技術，消化、吸收和開發先進的自控系統是應用此工藝的關鍵問題。一般認為，UNITANK工藝不太適用于大型(>10×104m3/d)的城市污水處理廠。
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