论污水处理厂设计时的工艺选择

分类：推荐论文 时间：2011-05-14 08:58 关注：(1)

论污水处理厂设计时的工艺选择

崔勇军

摘要：文章针对各地兴建城市污水处理厂的过程中设计时所暴露出来的问题，从厂址的选择和规模、污泥处理等角度，进行阐述污水处理厂设计时应该考虑的工艺技术选择。

关键词：污水处理 城市规模 污泥处理 工艺技术

　 随着21世纪全球环境问题日益严峻，我们生活的城市环境变得越来越差，特备是水体的污染到了触目惊心的地步。虽然我国在坚持走可持续发展的道路，坚持科学发展观的指导下，在城市污水处理厂建设方面取得一定成效，已建成百余座污水处理厂，但在控制水污染方面，形势依然严峻，随着经济的发展，预计今后将有大量的城市污水处理厂陆续开工建设。因此在建设城市污水处理厂过程中，设计工作是龙头，污水处理的工艺技术更是关键点，笔者根据多年来的实践总结，介绍了如何进行城市污水处理的工艺技术选择。

一、污水处理厂的厂址选择

　　 污水处理厂位置的选择，应符合城市总体规划和排水工程总体规划的要求， 并根据下列因素综合确定：厂址必须位于集中给水水源下游，并应设在城市工业区、居住区的下游，为保证卫生要求，厂址应与城市工业区、居住区保持约300m以上距离，厂址宜设在城市夏季最小频率风向的上风侧，及主导风向的下风侧结合污水管道系统布置及纳污水域位置；污水处理厂选址宜设在城市低处，便于污水自流，沿途尽量不设或少设提升泵站，有良好的交通、运输和水电条件；有良好的工程地质条件；厂区地形不受水淹，有良好的防洪、排涝条件尽量少拆迁、少占农田，同时因厂区规划有扩建的可能，应预留远期发展用地。

　　在拟建新的污水处理厂时，一般需由建设单位提出2—3个污水处理厂备选地址， 由设计部门从中比较选择。这就要求设计人员不要盲目迁就建设单位的意见，应亲自考察当地实际情况，在全面分析的基础上提出合适的厂址。

污水处理厂的规模应根据所在城市的人口，城市规模，经济发展的情况，并考虑到未来城市的发展规划，人口增加的比例等综合因素，合理规划设计，既要满足目前所需，也要能承受城市未来发展规模的需求。

二、污泥的处理

　　污水处理厂在水处理过程中会截流与排出一定量的栅渣、沉砂和污泥。对城市污水厂而言，其数量大约为进水量的0.5％-1.5％。目前部分设计单位在污水处理厂设计中对污泥处置重视程度不够，大部分中小型污水厂产生的污泥，经浓缩、机械脱水后直接外运，这些污泥实际上均未达到稳定要求，是否会带来环境的二次污染是值得注意的。因此设计部门应加强对污泥处置的设计与研究，目前常用的污泥稳定方法有污泥中温消化、污泥好氧消化、污泥投加石灰、污泥焚烧等方法污泥综合利用的试验研究已有各种报道，例如利用污泥制砖、制陶瓷等用作建筑材料，甚至从污泥中提炼维生素B12等等，但大部分是实验室试验，与实际应用还有相当距离。城市污泥的最终出路，还是用作绿化或农田肥料，改良土壤，这似乎是较现实的综合利用方案，但目前尚缺少组织推广应用的机构，在政策上也缺少支持。事实上城市污水厂污泥作为“绿色植物”的天然有机肥料是具有广阔前途的。一个城市若有多座污水处理厂，可把各处理厂污泥集中起来，建一座具有相当规模的污泥处理厂，包括处理下水道清通过程中产生的污泥、化粪池污泥等等，当污泥处理厂达到一定规模后，可减少单位投资，降低日常费用，也便于污泥综合利用。

三、城市污水处理厂设计时的工艺选择

污水处理厂的工艺选择应根据原水水质、出水要求、污水厂规模，污泥处置方法及当地温度、工程地质、征地费用、电价等因素作慎重考虑。污水处理的每项工艺技术都有其优点、特点、适用条件和不足之处，不可能以一种工艺代替其他一切工艺，也不宜离开当地的具体条件和我国国情。同样的工艺，在不同的进水和出水条件下，取用不同的设计参数，设备的选型并不是一成不变的。

1、污水处理厂工程的选择要求：

①技术合理。技术先进而成熟，对水质变化适应性强，出水达标且稳定性高，污泥易于处理。

②经济节能。耗电小，造价低，占地少。

③易于管理。操作管理方便，设备可靠。

④重视环境。厂区平面布置与周围环境相协调，注意厂内噪声控制和臭气的治理，绿化、道路与分期建设结合好。

2活性污泥法

当前流行的污水处理工艺有：AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O法等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。

①AB法(Adsorption—Biooxidation)

该法由德国Bohuke教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD/(kgMLSSd)以上，池容积负荷6kgBOD/(m3d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微生物群体。AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期建设。

②SBR法(Sequencing Batch Reactor)

SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。

③A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)

由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD为主，则可用A/O工艺。有的城市污水处理的出水不排入湖泊，利用大水体深水排放或灌溉农田，可将脱氮除磷放在下一步改扩建时考虑，以节省近期投资。

④普通曝气法及其变法，本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好，经验多，可适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。

⑤氧化沟法，本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有：

帕式(Passveer)简称单沟式,表面曝气采用转刷曝气,水深一般在2.5～3.5m,转刷动力效率1.6～1.8kgO2/(kWh)。

奥式(Orbal)简称同心圆式，应用上多为椭圆形的三环道组成，三个环道用不同的DO(如外环为0，中环为1，内环为2)，有利于脱氮除磷。采用转碟曝气，水深一般在4.0～4.5m,动力效率与转刷接近，现已在山东潍坊、北京黄村和合肥王小郢的城市污水处理厂应用。若能将氧化沟进水设计成多种方式，能有效地抵抗暴雨流量的冲击，对一些合流制排水系统的城市污水处理尤为适用。

卡式(Carrousel)简称循环折流式，采用倒伞形叶轮曝气，从工艺运行来看，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧与流速有矛盾。

三沟式氧化沟(T型氧化沟)，此种型式由三池组成，中间作曝气池，左右两池兼作沉淀池和曝气池。T型氧化沟构造简单，处理效果不错，但其采用转刷曝气，水深浅，占地面积大，复杂的控制仪表增加了运行管理的难度。不设厌氧池，不具备除磷功能。

氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和动力效率［达2.5～3.0 kgO2/(kWh)］。

3、关于曝气生物滤池

曝气生物滤池实质上是常说的生物接触氧化池，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填(滤)料，在填料下鼓气，是具有活性污泥特点的生物膜法。曝气生物滤池(BAF)70年代末起源于欧洲大陆，已发展为法、英等国设备制造公司的技术和设备产品。由于选用的填料不同，以及是否有脱氮要求，设计的工艺参数是不同的。一般认为，生物膜法处理城市污水，在国内尚需积累经验，处理规模不宜过大，约5×104m3/d左右为宜。国外(主要在欧洲)处理水量有达到36×104m3/d的，这与其填料材质、自控手段和先进的反冲洗装置有关，也与其有长期积累的运行管理经验有关。

4、关于UNITANK工艺

UNITANK工艺和类似的TCBS工艺、MSBR工艺一样，都是SBR法新的变型和发展。它集“序批法”、“普通曝气池法”及“三沟式氧化沟法”的优点，克服了“序批法”间歇进水、“三沟式氧化沟法”占地面积大、“普通曝气池法”设备多的缺点。典型的UNITANK工艺是三个水池，三池之间水力连通，每池都设有曝气系统，外侧的两池设有出水堰及污泥排放口，它们交替作为曝气池和沉淀池。污水可以进入三池中的任意一个，采用连续进水、周期交替运行。在自动控制下使各池处在好氧、缺氧及厌氧状态，以完成有机物和氮磷的去除。这类一体化工艺是传统活性污泥工艺的变形，可以采用活性污泥工艺的设计方法对不同的污染物加以去除，如考虑硝化，其负荷一般在0.05～0.10 kgBOD5/(kgMLSSd)，硝化率视污水温度而异。而要求污泥稳定化，其污泥负荷和污泥龄要远远超过硝化时的数值。

容积利用率低是此类一体化工艺共同的主要问题，就是说在一个较长停留时间的曝气系统内,有50%左右的池容用于沉淀。UNITANK工艺的成功与否有赖于系统采用稳定可靠的仪表及设备，因此引进技术，消化、吸收和开发先进的自控系统是应用此工艺的关键问题。一般认为，UNITANK工艺不太适用于大型(>10×104m3 /d)的城市污水处理厂。

参考文献：

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