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一、合理地確定城市污水處理廠的建設(shè)規(guī)模我國(guó)現(xiàn)有668個(gè)設(shè)市的城市中,僅有123個(gè)城市有307座不同處理等級(jí)的城市污水處理廠,城市污水二級(jí)處理的處理率在10%左右。全國(guó)17000個(gè)建制鎮(zhèn),絕大多數(shù)沒(méi)有排水和污水處理設(shè)施。冰凍三尺非一日之寒,長(zhǎng)期以來(lái)的欠帳,也不可能在短期內(nèi)解決?？v觀世界各國(guó),排水系統(tǒng)和污水處理率均有一個(gè)逐步發(fā)展和逐步完善的過(guò)程。國(guó)家提出至2000年我國(guó)污水處理率要求達(dá)到25%,2010年達(dá)到40%,這是根據(jù)國(guó)家(包括地方)財(cái)力,在各方面作出努力后爭(zhēng)取達(dá)到的目標(biāo)。對(duì)一個(gè)城市來(lái)說(shuō),需要根據(jù)城市總體規(guī)劃和排水規(guī)劃,分期分批地建設(shè)污水管網(wǎng)和污水處理廠。要根據(jù)水環(huán)境保護(hù)的目標(biāo),分期實(shí)施,逐步到位。城市排水工程建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,涉及城區(qū)管渠改造、污水的收集、輸送(包括泵站)、污水處理和排放利用,以及污泥處理等問(wèn)題,在河網(wǎng)城市,還需考慮上游、下游和水體自凈問(wèn)題。合理地確定設(shè)計(jì)的污水水量和污水水質(zhì),直接涉及到工程的投資、運(yùn)行費(fèi)用和費(fèi)用的有效性。不少城市由于市區(qū)污水管道未形成系統(tǒng),缺乏長(zhǎng)期積累的污水水質(zhì)水量資料,一般采取按規(guī)劃面積、人口和工業(yè)發(fā)展的預(yù)測(cè)來(lái)推導(dǎo)污水量,并提出生活污水量、工業(yè)廢水量和公建、商業(yè)污水量各占的比例,其不確定因素較多,因此,提出的設(shè)計(jì)污水量往往偏大。實(shí)際上,按照規(guī)劃計(jì)算的污水量與可能有的污水量,實(shí)際可能收集到的污水量和根據(jù)需要與可能進(jìn)行處理的污水量,是不同的。設(shè)計(jì)的污水量在很大程度上取決于污水管網(wǎng)的普及率和實(shí)際可能收集到的近遠(yuǎn)期污水量,并分期建設(shè)污水處理廠。要充分認(rèn)識(shí)城區(qū)內(nèi)管網(wǎng)改造的復(fù)雜性和艱巨性,有的取決于舊城的改造和道路的改造,有的埋了干管,支管遲遲未建成,致使許多已建成的污水處理廠,在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)“吃不飽”。對(duì)設(shè)計(jì)的污水水質(zhì),首先要對(duì)現(xiàn)有實(shí)測(cè)的水質(zhì)資料進(jìn)行分析,包括工業(yè)廢水正在限期達(dá)標(biāo)排放和管渠內(nèi)陸下水的滲入量,現(xiàn)在設(shè)計(jì)的需處理的污水水質(zhì)偏高的問(wèn)題是普遍存在的。對(duì)于雨污合流的老城區(qū)排水系統(tǒng),需要科學(xué)地確定污水管道的截流倍數(shù)(干管和支管可采用不同的截流倍數(shù))。設(shè)計(jì)的污水水量和污水水質(zhì)需要通盤考慮,留余地過(guò)大,既增加投資亦會(huì)使設(shè)施設(shè)備閑置或低效運(yùn)行。污水處理廠的工藝選擇應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、出水要求、污水廠的規(guī)模、污泥處置方法,以及當(dāng)?shù)販囟取⒐こ痰刭|(zhì)、征地費(fèi)用、電價(jià)等因素作慎重考慮。污水處理的每項(xiàng)工藝技術(shù),都有其優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)和不足之處,有其較佳的適用條件。不可能以一種工藝代替其它一切工藝,也不宜離開(kāi)具體的條件為先進(jìn)而先進(jìn)。國(guó)外引進(jìn)技術(shù)要適合我國(guó)國(guó)情,方能為我所用。同樣的工藝,在不同的進(jìn)水和出水條件下,在取用不同的設(shè)計(jì)參數(shù)情況下,設(shè)備的選型并不是一成不變的。技術(shù)合理:技術(shù)先進(jìn)而成熟,對(duì)水質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng),出水達(dá)標(biāo)穩(wěn)定性高,污泥易于處理;經(jīng)濟(jì)節(jié)約:耗電小,造價(jià)低,占地少;重視環(huán)境:廠區(qū)平面布置與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),注意廠內(nèi)噪聲控制和臭氣的防護(hù),綠化、道路與分期建設(shè)結(jié)合好。當(dāng)前流行的污水處理工藝有:AB法、SBR法、氧化溝法、普通曝氣法、A2—O法、A—O法等,這幾種工藝都是從活性污泥法派生出來(lái)的,可統(tǒng)稱為生物處理法,且各有其特點(diǎn)1.AB法(adsorption-Biooxidation)該法由德國(guó)Bohuke教授首先開(kāi)發(fā)。該工藝對(duì)曝氣池按照高低負(fù)荷分二級(jí)供氧,A級(jí)負(fù)荷高,曝氣時(shí)間短,產(chǎn)生污泥量大,污泥負(fù)荷215kgBOD/kgML·Sd以上,池容積負(fù)荷6kgBOD/m3·d以上。B級(jí)負(fù)荷低,污泥齡較長(zhǎng)。A級(jí)與B級(jí)之間設(shè)中間沉淀池。二級(jí)池子不同的F/M(污染物量與微生物量之比),形成不同的微生物群體。AB法盡管有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn),但不適合低濃度水質(zhì)。A級(jí)和B級(jí)也可以分期建設(shè)。國(guó)內(nèi)有的從國(guó)外引進(jìn)AB法工藝,但是由于實(shí)際進(jìn)水濃度低,A級(jí)形成虛設(shè),反而增加了工程投資的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。2.SBR法(SequencingBatchReactor)SBR法早于20世紀(jì)初已開(kāi)發(fā),由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成,常由四個(gè)或三個(gè)池子組成一組,輪流運(yùn)轉(zhuǎn),一池一池地間歇處理,故稱序批式活性污泥法?，F(xiàn)在又開(kāi)發(fā)出一些連續(xù)進(jìn)水連續(xù)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(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,由于只有一個(gè)反應(yīng)池,不需二沉池、回流污泥及設(shè)備。一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池,多數(shù)情況下可省去初沉池,故能節(jié)省占地和投資,耐沖擊負(fù)荷且運(yùn)行方式靈活。可以從時(shí)間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài),實(shí)現(xiàn)脫磷脫氮的目的。但因每個(gè)池子都需要設(shè)曝氣和輸配水系統(tǒng),采用潷水器及控制系統(tǒng),間歇排水水頭損失大,池容的利用率不理想,因此,一般說(shuō)來(lái)并不太適用于規(guī)模大的城市污水處理廠。3.A2—O法(Anaerobic-Anoxic-Oxic)由于對(duì)城市污水處理的出水有去除氮和磷的要求,故國(guó)內(nèi)十年前開(kāi)發(fā)此厭氧—缺氧—好氧組成的A2—O工藝。利用生物處理法脫氮除磷,可獲得優(yōu)質(zhì)出水,是一種深度二級(jí)處理工藝。A2—O法可同步除磷脫氮的機(jī)制,由二部分組成:一是除磷,污水中的磷在厭氧狀態(tài)下(DO<013mg/l),釋放出聚磷菌,在好氧狀況下又將其更多吸收,以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)。二是脫氮,缺氧段要控制DO<017mg/l,由于兼氧脫氮菌的作用,利用水中BOD作為氫供給體(有機(jī)碳源),將來(lái)自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮?dú)庖萑氪髿?達(dá)到脫氮的目的。為有效脫氮除磷,對(duì)一般的城市污水,COD/TKN為315～710(完全脫氮COD/TKN>1215),BOD/TKN為115～315,COD/TP為30～60,BOD/TP為16～40(一般應(yīng)>20)。若降低污泥濃度、壓縮污泥齡、控制硝化,以除磷、除BOD5和除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,有大水體深水排放或灌溉農(nóng)田,可將脫氮除磷放在下一步改擴(kuò)建時(shí)考慮,以節(jié)省近期投資。本工藝出現(xiàn)最早,至今仍有較強(qiáng)的生命力。普曝法處理效果好,經(jīng)驗(yàn)多,可適應(yīng)大的污水量。對(duì)于大廠可集中建污泥消化池,所產(chǎn)生沼氣可作能源利用。傳統(tǒng)意義上的普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級(jí)處理,不具備脫氮除磷功能。近幾年內(nèi),在工程實(shí)踐中,通過(guò)降低普通曝氣池容積負(fù)荷,可以達(dá)到脫氮的目的,在普曝池前設(shè)置厭氧區(qū),可以除磷,亦可用化學(xué)法除磷,而采用普通曝氣法去除BOD5。在池型上有多種形式(如下文所述的氧化溝),工程上稱為普通曝氣法的變法,亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。本工藝是50年代初期發(fā)展形成的一種污水處理工藝形式,因其構(gòu)造簡(jiǎn)單,易于管理,很快得到推廣,且不斷創(chuàng)新,有發(fā)展前景和競(jìng)爭(zhēng)力,當(dāng)前可謂熱門工藝。氧化溝在應(yīng)用中發(fā)展為多種形式,比較有代表性的有:帕式(Passveer),簡(jiǎn)稱單溝式,表面曝氣采用轉(zhuǎn)刷曝氣,水深一般在215～315m,轉(zhuǎn)刷動(dòng)力效率116～118kgO2/kW·h。奧式(Orbal)簡(jiǎn)稱同心圓式,應(yīng)用上多為橢圓形的三環(huán)道組成,三個(gè)環(huán)道用不同的Do(如外環(huán)Do為0,中環(huán)Do為1,內(nèi)環(huán)Do為2),有利于脫氮除磷。采用轉(zhuǎn)碟曝氣,水深一般在410～415m,動(dòng)力效率與轉(zhuǎn)刷接近。近期已在山東濰坊、北京黃村和合肥王小郢的城市污水處理廠應(yīng)用。若能將氧化溝進(jìn)水設(shè)計(jì)成多種方式,能有效地抵抗暴雨流量的沖擊,對(duì)一些合流制排水系統(tǒng)的城市污水處理,尤為適用。卡式(Carrousel)循環(huán)折流式,采用倒傘形葉輪曝氣,從運(yùn)行效果看,水深一般在310m左右,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),此種型式系由三池組成,中間作曝氣池,左右兩池兼作沉淀池和曝氣池。T型氧化溝的構(gòu)造簡(jiǎn)單,處理效果不錯(cuò),但是其采用轉(zhuǎn)刷曝氣,水深淺,占地面積大,復(fù)雜的控制儀表,增加了運(yùn)行管理的難度。不設(shè)厭氧池,則不具備脫磷功能。氧化溝一般不設(shè)初沉池,負(fù)荷低,耐沖擊,污泥少,建設(shè)費(fèi)用及電耗視采用的溝型而變,水深淺造成占地偏大,如在轉(zhuǎn)碟和轉(zhuǎn)刷曝氣形式中,再引進(jìn)微孔曝氣,加大水深,能有效地提高氧的利用率(提高20%)和動(dòng)力效率(達(dá)215～310kgO2/kW·h)。曝氣生物濾池,實(shí)質(zhì)上是常說(shuō)的生物接觸氧化池,相當(dāng)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(diǎn)的生物膜法。北京市環(huán)科院早在1975年于北京右安門污水泵站,就地進(jìn)行每天處理400多m3污水的中型試驗(yàn)(填料采用塑料蜂窩),通過(guò)鑒定證明,這種方法具有:處理負(fù)荷高,能提高氧的利用率,對(duì)負(fù)荷變動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng),且不需污泥回流等特點(diǎn)。此后,生物接觸氧化法,在我國(guó)工業(yè)廢水處理中得到廣泛的應(yīng)用,一是占地少;二是能固著膨脹的絲狀菌;三是工業(yè)廢水水量相對(duì)少。由此在國(guó)內(nèi)產(chǎn)生了一大批生產(chǎn)多種填料的工廠。此法在城市污水處理中未得到應(yīng)用,除了投資因素外,城市污水規(guī)模大,需作進(jìn)一步的試驗(yàn),以考核投配負(fù)荷與反沖洗之間的優(yōu)化;大型濾池的均勻布水布?xì)鈫?wèn)題以及考察填料的堵塞、填料的壽命和填料到使用期后如何更換等問(wèn)題,要通過(guò)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作切實(shí)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較曝氣生物濾池(BAF)70年代末起源于歐洲大陸,已發(fā)展為法國(guó)、英國(guó)等國(guó)設(shè)備制造公司的技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)外已有一些公司正在推廣此項(xiàng)技術(shù)。由于選用的填料的不同,以及是否有脫氮要求,設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)是不同的。如要求處理出水BOD和SS小于20mg/L,以去除BOD5(90%以上)工藝,其容積負(fù)荷為017～310kgBOD5m3·d,水力停留時(shí)間1～2小時(shí);以硝化(90%以上)工藝,其容積負(fù)荷為015～210kgBOD/m3·d,水力停留時(shí)間2～3小時(shí)。一般認(rèn)為,生物膜法處理城市污水,在國(guó)內(nèi)尚需積累經(jīng)驗(yàn),處理規(guī)模不宜過(guò)大,國(guó)內(nèi)的技術(shù)以不大于5萬(wàn)m3/d規(guī)模為宜。國(guó)外(主要在歐洲)處理水量有達(dá)到36萬(wàn)m3/d的,這與其填料材質(zhì)、自控手段和先進(jìn)的反沖洗裝置有關(guān),也與其有長(zhǎng)期積累運(yùn)行管理的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。UNITANK工藝與以上所述的曝氣生物濾池,是近年來(lái)有一些人推崇的工藝。UNITANK工藝和類似TCBS工藝以及MSBR工藝一樣,都是SBR法的新的變型和發(fā)展。它集“序批法”、“普通曝氣池法”及“三溝式氧化溝法”的優(yōu)點(diǎn),克服了“序批法”歇進(jìn)水“,三溝式氧化溝法”占地面積大,和“普通曝氣池法”設(shè)備多等的缺點(diǎn)。典型的UNITANK工藝是三個(gè)水池,三池之間水力連通,每池都設(shè)有曝氣系統(tǒng),外側(cè)的兩池設(shè)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(jìn)入三池中的任意一個(gè),采用連續(xù)進(jìn)水、周期交替運(yùn)行。在自動(dòng)控制下使各池處在好氧、缺氧及厭氧交替狀態(tài),以完成有機(jī)物和氮磷的去除UNITANK工藝,由比利時(shí)Seghers公司首先建在我國(guó)的澳門特區(qū),處理水量14萬(wàn)m3/d(不下雨時(shí)平均處理水量為7萬(wàn)m3/d)。池型封閉,設(shè)計(jì)采用的容積負(fù)荷為0158kgBOD/m3·d,總的反應(yīng)池體積為46800m3,曝氣池水力停留時(shí)間為8小時(shí),出水的BOD5和SS小于20mg/L。這類一體化工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝的變形,可以采用活性污泥的設(shè)計(jì)方法,對(duì)不同的污染物去除,如去除以BOD5為主碳污染,去除氮和磷以及考慮污泥穩(wěn)定,設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)參數(shù)是不同的。如考慮硝化,其負(fù)荷一般在0105～0110kgBOD5/kgMLSS·d,硝化率視污水溫度而異。而要求污泥穩(wěn)定化,其污泥負(fù)荷和污泥齡要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硝化的數(shù)值。容積利用率低是此類一體化供氧的主要問(wèn)題,就是說(shuō)在一個(gè)較長(zhǎng)停留時(shí)間的曝氣系統(tǒng),有50%左右的池容用于沉淀。UNITANK這類處理工藝,是否能獲得成功,有賴于系統(tǒng)采用了穩(wěn)定可靠的儀表及設(shè)備。因此,引進(jìn)技術(shù)、消化、吸收和開(kāi)發(fā)先進(jìn)的自控系統(tǒng)是應(yīng)用這項(xiàng)工藝的關(guān)鍵問(wèn)題。一般認(rèn)為,UNI2TANK工藝不太適用于大型(>10萬(wàn)m3/d)的城市污水處理廠。城市污水處理投資大,運(yùn)行費(fèi)用高。如不包括引進(jìn)處理設(shè)備和引進(jìn)沼氣發(fā)電設(shè)備,每處理1m3投資宜控制在1000元,運(yùn)行費(fèi)(包括折價(jià)費(fèi))宜控制在015元/m3左右。由于現(xiàn)在污水處理率還不高,按用水量的018折算污水量,收012～013元/m3排污費(fèi),基本上能維持處理設(shè)備的運(yùn)行。為了降低投資和運(yùn)行的成本,因地制宜地進(jìn)行工藝方案(主要是生物處理方案)的比較是十分必要的。通過(guò)進(jìn)行多種工藝方案的比較,來(lái)說(shuō)明處理工藝技術(shù)的發(fā)展,是好事。現(xiàn)在經(jīng)常碰到的問(wèn)題是,工藝方案比較往往不夠科學(xué),有的對(duì)工藝已有所傾向和愛(ài)好,先入為主,比較時(shí)對(duì)所傾向的工藝只說(shuō)其優(yōu)點(diǎn),對(duì)不贊成的工藝則強(qiáng)調(diào)其缺點(diǎn);有的把自己的小型試驗(yàn)數(shù)據(jù)與別的已上工程的工藝相比;有的是將處理BOD5為主的工藝與處理BOD5同時(shí)處理脫氮除磷的工藝相比。實(shí)際已經(jīng)運(yùn)行的不少污水處理廠,其出水水質(zhì)較好是與其進(jìn)水水量和水質(zhì)遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)有關(guān)。各廠情況不同,不可按己所需簡(jiǎn)單的比較出水指標(biāo);有的投資包括廠外工程費(fèi)用(如道路,電負(fù)荷增容等);有的投資包括征地費(fèi)用(而此費(fèi)用在各地出入很大);有的工藝,建設(shè)投資低,運(yùn)行費(fèi)用高,有的工藝投資高,運(yùn)行費(fèi)用低;有的工藝處理污水的投資低,而污泥量較多,增加了污泥的處理成本。應(yīng)該看到,同樣的工藝,采用的設(shè)計(jì)參數(shù)不同,其結(jié)果是不同的。作為負(fù)責(zé)任的單位,對(duì)于工藝方案的比較應(yīng)當(dāng)力求客觀全面,在同等的進(jìn)水出水條件下,其設(shè)計(jì)參數(shù),應(yīng)當(dāng)包括對(duì)各種污染物的去除率、曝氣時(shí)間、污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷、曝氣量和氧的利用率(及動(dòng)力效率)、污泥產(chǎn)量(及污泥指數(shù))等作出全面分析。數(shù)據(jù)豐富就可以集思廣益,揚(yáng)長(zhǎng)避短,根據(jù)技術(shù)上合理,經(jīng)濟(jì)上合算,管理方便,運(yùn)行可靠,而且有利于近遠(yuǎn)期結(jié)合的原則,進(jìn)行工藝方案的優(yōu)化抉擇。對(duì)一定規(guī)模(如10萬(wàn)m3/d)以上的城市污水處理廠,應(yīng)當(dāng)作污泥穩(wěn)定處理,通常采用中溫消化,沼氣利用,有條件的可以設(shè)沼氣發(fā)電(如北京高碑店、天津東郊),這要花費(fèi)不少投資,技術(shù)設(shè)備相當(dāng)復(fù)雜,設(shè)備需要引進(jìn)。如果不處理由污水處理帶來(lái)的污泥,污水處理是不完整的。脫水后污泥的最終處置要具體落實(shí),不留后患。國(guó)內(nèi)有些環(huán)保公司提出了對(duì)污水處理廠投資采取多方集資和融資方案(如環(huán)保公司和業(yè)主出資50%,其余50%資金由銀行貸款),然后通過(guò)收取的排污費(fèi)逐年償還,這種方法是有積極意義的。但是有二個(gè)問(wèn)題需要明確,一個(gè)是出資的環(huán)保公司采用的工藝和設(shè)計(jì)參數(shù)需要通過(guò)評(píng)議,選用的設(shè)備需要通過(guò)招標(biāo),正如國(guó)外貸款(包括政府貸款)其工藝和設(shè)備均需要評(píng)議和招標(biāo)一樣;另一個(gè)是要明確污水處理廠的股權(quán)和產(chǎn)權(quán)問(wèn)題,需要制訂相應(yīng)的政策和協(xié)有的環(huán)保公司在報(bào)上一再宣傳采用該公司的技術(shù)(曝氣生物濾池和以氣浮池替代沉淀池技術(shù))處理城市污水,投資可減至400元/m3,占地可減少4/5,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用可減少一半,操作人員可減少9/10,還把這作為污水處理的革命,這完全是誤導(dǎo)。建設(shè)部要求城市污水廠綠化占全廠1/3面積,再加上道路及輔助設(shè)施、辦公生活設(shè)施,總面積約占全廠的1/2。減少曝氣池和沉淀池面積絕不可能使總的面積減少一半。從技術(shù)上看,用氣浮池代替沉淀池,對(duì)代替初沉池來(lái)說(shuō)是行不通的,對(duì)代替二沉池來(lái)說(shuō),需作具體比較(包括土建、設(shè)備、電耗、管理等方面)以及大規(guī)模氣浮裝置的技術(shù)可行性。不適當(dāng)?shù)男麄?是缺乏處理城市污水經(jīng)驗(yàn)的表現(xiàn)。
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