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分析中小城市污水處理廠設(shè)計的幾個問題

時間:2016-1-4閱讀:892
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為了保護(hù)水體環(huán)境,國家已把城市給排水列為基本建設(shè)領(lǐng)域重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè),并提出至2000年我國污水處理率達(dá)到25%,2010年污水處理率達(dá)到40%的總體目標(biāo),要求“七大流域”、“三大湖泊”和重點(diǎn)沿海城市及其近岸海域城市、非農(nóng)業(yè)人口50萬以上的城市都要建設(shè)城市污水處理廠。據(jù)有關(guān)資料,2005年我國城市污水排放量達(dá)420×108m3,國家在“十五”期間對城市排水設(shè)施投資將達(dá)1200億元,而中小城市污水處理項目將占有相當(dāng)高的比重。為使有限的投資取得好的效益,結(jié)合中小城市排水工程現(xiàn)狀及建設(shè)特點(diǎn),就中小城市污水處理廠設(shè)計的問題談幾點(diǎn)個人看法。

2排水管網(wǎng)

2.1排水體制

排水體制是污水處理廠設(shè)計所面臨的首要問題,它不僅涉及工程投資、環(huán)境保護(hù)、工程實施的難易程度,還直接影響污水處理廠的工藝選擇。我國的中小城市在長期發(fā)展過程中,由于受投資因素的限制及發(fā)展模式的影響,現(xiàn)狀建成區(qū)多為雨污合流制。合流制區(qū)域面積至少占建成區(qū)面積的80%以上,而且八十年代以前的建成區(qū),建筑密集,各種地下管線擁擠,要改造為分流制,需增設(shè)一套污水管網(wǎng)系統(tǒng),難度非常大。結(jié)合近年國內(nèi)城市污水處理廠建設(shè)的情況,本人認(rèn)為宜采用混合制的排水體制,即城市新區(qū)及有條件改造的建成區(qū)采用分流制,大部分現(xiàn)狀建成區(qū)采用截流式合流制,不宜盲目追求分流制。

2.2合流污水的溢流問題

傳統(tǒng)排水觀念認(rèn)為,合流管渠被暴雨釋稀溢流,當(dāng)徑污比達(dá)到5-7倍時,不會對水體造成危害,事實并非如此。截流式合流制管網(wǎng)系統(tǒng),應(yīng)同時考慮暴雨時合流污水溢流對水體環(huán)境的影響,對于合流制管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計,應(yīng)注意以下幾個問題:

2.2.1截流倍數(shù)

根據(jù)受納水體的環(huán)境容量及排水系統(tǒng)組成,確定合理的截流倍數(shù),減少合流污水的溢流頻率及溢流量。一般截流干管取n0=1-2,支管系統(tǒng)適當(dāng)高于干管的截流倍數(shù),取n0=1-3。

2.2.2雨水調(diào)蓄

結(jié)合城市水域水體環(huán)境規(guī)劃及公園綠地建設(shè),利用現(xiàn)有坑塘洼地,在截流干管附近修建調(diào)節(jié)池,以貯存調(diào)節(jié)溢流污水,待暴雨過后再將溢流污水送至污水處理廠進(jìn)行處理。該工程措施可結(jié)合城市總體發(fā)展規(guī)劃逐步實施。

2.2.3環(huán)境評價

進(jìn)行項目的環(huán)境影響評價等前期研究工作時,計入雨季溢流的污染物量,修正污水處理廠的尾水排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.4分流制管網(wǎng)與排水系統(tǒng)的連接

對于混合制排水體制的管網(wǎng)系統(tǒng),分流制污水干管應(yīng)在合流制截流干管的zui終溢流井下游接入,嚴(yán)禁先匯流再溢流。

3污水處理廠設(shè)計規(guī)模

3.1設(shè)計規(guī)模的確定

在實際工程中經(jīng)常出現(xiàn)實際進(jìn)廠水量水質(zhì)偏離設(shè)計規(guī)模的現(xiàn)象。

有一些工程項目,在初步設(shè)計階段污水量以每平方公里0.5×104~0.8×104m3/d進(jìn)行估算,或不考慮現(xiàn)狀管網(wǎng)的完善程度,把設(shè)計年限的用水量乘以折減系數(shù)0.8進(jìn)行估算,即做為污水處理廠的設(shè)計水量。對于設(shè)計進(jìn)水水質(zhì),僅簡單類比其它城市污水處理廠的數(shù)據(jù)。前期工作薄弱,缺少基礎(chǔ)研究,是造成實際進(jìn)廠水量水質(zhì)偏離設(shè)計規(guī)模的主要原因。 
污水處理廠設(shè)計規(guī)模包含設(shè)計水量及設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)濃度,是污水處理廠工藝選擇及設(shè)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),特別是污水處理廠有除磷脫氮要求時,除需確定常規(guī)污染物濃度外,還應(yīng)確定營養(yǎng)物濃度、堿度等水質(zhì)特性,應(yīng)當(dāng)引起設(shè)計人員的足夠重視。

3.1.1設(shè)計水量

污水處理廠的水量規(guī)模,應(yīng)根據(jù)城市歷年供水節(jié)水統(tǒng)計資料,以現(xiàn)狀年的用水量為基礎(chǔ),以年增長率法預(yù)測污水處理廠收水范圍內(nèi)設(shè)計年限的需水量,并實測市區(qū)主要排污口的水量,以實測污水折減系數(shù)確定其水量規(guī)模。對于截流式合流制管網(wǎng)系統(tǒng),還應(yīng)結(jié)合管網(wǎng)設(shè)計,計算雨季設(shè)計水量,做為工藝選擇及各項構(gòu)筑物計算依據(jù)。

3.1.2設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)

污水處理廠的設(shè)計進(jìn)水水質(zhì),在市區(qū)選擇幾個有代表性的排污口,定期實測其水質(zhì)水量,采用加權(quán)平均確定其現(xiàn)狀水質(zhì)濃度,以此為基礎(chǔ),結(jié)合其它監(jiān)測資料并考慮一定余地,確定設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)。因不同城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的差異,切忌簡單類比。

3.2近期建設(shè)規(guī)模

污水處理廠設(shè)計應(yīng)進(jìn)行近期及遠(yuǎn)期規(guī)模的研究,以合理確定工程分期。以遠(yuǎn)期規(guī)模做為污水處理廠選址的依據(jù),其選址用地條件應(yīng)滿足遠(yuǎn)期處理用地的需要,以利于工程的擴(kuò)建。對中小城市污水處理廠,近期建設(shè)規(guī)模不宜過大。原因如下:

①中小城市污水管網(wǎng)普及率較低,污水管網(wǎng)的改造耗時較長,至少3-5年。

②中小城市基礎(chǔ)資料缺乏,存在諸多不確定因素,如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、某些重點(diǎn)污染企業(yè)的周期性運(yùn)行等,其水質(zhì)水量較難準(zhǔn)確預(yù)測。如果近期建設(shè)規(guī)模過大,污水處理廠長期達(dá)不到設(shè)計規(guī)模,造成大量設(shè)備閑置,投資效益降低。

4處理工藝

4.1處理工藝類型及選擇

隨著環(huán)境及法規(guī)的壓力,城市污水處理廠普遍采用二級生物處理工藝,在生物法中,有活性污泥法和生物膜法兩大類,活性污泥法因其處理效率高,在城市污水處理廠得到廣泛應(yīng)用。

活性污泥法有許多種型式,使用廣泛的主要有以下三種類型:①傳統(tǒng)活性污泥法及其改進(jìn)型A/0、A2/0、AB工藝,②氧化溝工藝,③SBR工藝。

傳統(tǒng)活性污泥及其改進(jìn)型A/0、A2/0、AB工藝,處理單元多,操作管理復(fù)雜,尤其是污泥厭氧消化工藝,對管理水平要求較高。污泥厭氧消化可回收一部分能量,根據(jù)我國污水處理的實踐經(jīng)驗,污水處理廠設(shè)計規(guī)模達(dá)到20×104m3/d以上,才具有經(jīng)濟(jì)性。

中小城市污水處理廠,設(shè)計規(guī)模一般在10×104m3/d以下,由于其技術(shù)力量相對較弱,采用氧化溝和SBR工藝具有明顯優(yōu)勢。

其優(yōu)點(diǎn)如下: 
(1)氧化溝法和SBR法的抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),能夠適應(yīng)中小城市水質(zhì)水量變化大的特點(diǎn)。

(2)氧化溝和SBR法,通常不設(shè)初沉池和污泥消化系統(tǒng),工藝流程簡單,適合管理水平相對較低的中小城市。

(3)氧化溝和SBR法的基建費(fèi)用低。

4.2雨水沖擊負(fù)荷與污泥流失

在排水管網(wǎng)為合流制的條件下,進(jìn)入污水處理廠的污水流量雨天是晴天的2-4倍,當(dāng)出現(xiàn)雨水沖擊負(fù)荷時,大量活性污泥從曝氣池轉(zhuǎn)移至二沉池,并造成污泥流失。在常規(guī)處理系統(tǒng)中,通常設(shè)置超越管,在生物曝氣池前溢流,或分流部分沖擊負(fù)荷至二沉池,通過停開曝氣器讓污泥在曝氣池內(nèi)沉淀,防止污泥流失。但上述方式都不能使有機(jī)物得到有效降解。改進(jìn)型Orbal氧化溝工藝和SBR工藝可解決上述問題。

4.2.1改進(jìn)型Orabl氧化溝工藝

Orabl氧化溝由三條橢圓形同心溝渠組成,污水由外溝依次進(jìn)入中間溝及內(nèi)溝,各溝內(nèi)的有機(jī)物濃度和溶解氧濃度均不相同,在去除有機(jī)物的同時,可實現(xiàn)除磷脫氮的目的。經(jīng)改進(jìn)的Orabl氧化溝設(shè)計為雨水分流的運(yùn)行模式,當(dāng)雨水高峰流量發(fā)生時,可將進(jìn)水切換至中間溝道,而回流污泥仍連續(xù)送往外溝道,使其在外溝道貯存并得到曝氣,可有效地防止活性污泥的流失,同時使有機(jī)物得到降解。當(dāng)雨水沖擊負(fù)荷停止后,系統(tǒng)切換至正常運(yùn)行狀態(tài)。

4.2.2SBR工藝

SBR是一種間歇式的活性泥泥系統(tǒng),其基本特征是在一個反應(yīng)池內(nèi)完成污水的生化反應(yīng)、固液分離、排水、排泥。可通過雙池或多池組合運(yùn)行實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出水。SBR通過對反應(yīng)池曝氣量和溶解氧的控制而實現(xiàn)不同的處理目標(biāo),具有很大的靈活性。

SBR池通常每個周期運(yùn)行4-6小時,當(dāng)出現(xiàn)雨水高峰流量時,SBR系統(tǒng)就從正常循環(huán)自動切換至雨水運(yùn)行模式,通過調(diào)整其循環(huán)周期,以適應(yīng)來水量的變化。SBR系統(tǒng)通常能夠承受3-5倍旱流量的沖擊負(fù)荷。

5污水回用

我國屬世界12個貧水國家之一,人均水資源占有量僅2400m3,尤其北方地區(qū)人均水資源占有量僅200-400m3,水資源的緊缺狀況在一定程度上限制了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市的發(fā)展,許多城市不得不到幾十公里以外開辟水源,其投資在1000元/m3以上,制水成本高達(dá)1.0元/m3以上。相比之下,城市污水處理廠二級處理的尾水,是一種穩(wěn)定的水資源,經(jīng)過處理后可做為工業(yè)冷卻洗滌用水、市政雜用水及城市河道湖面的景觀用水,其投資約200-300元/m3,制水成本在0.30元/左右。我國的天津、大連、太原、青島、泰安等地污水回用的工程實踐,充分證明了城市污水回用的經(jīng)濟(jì)性。

中小城市工業(yè)用水量約占總用水量的50%-70%以上,其中冷卻、洗滌等用水量大但水質(zhì)要求不高。在中小城市污水處理廠設(shè)計中,應(yīng)研究污水回用的可能性,調(diào)查研究回用對象及水質(zhì)要求,并結(jié)合回用水水質(zhì)要求進(jìn)行污水處理工藝選擇,進(jìn)行廠區(qū)總平面布置時,應(yīng)考慮污水回用的處理用地。

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