摘要：文章針對各地興建城市污水處理廠的過程中設(shè)計時所暴露出來的問題，從廠址的選擇和規(guī)模、污泥處理等角度，進(jìn)行闡述污水處理廠設(shè)計時應(yīng)該考慮的工藝技術(shù)選擇。
　　關(guān)鍵詞：污水處理，城市規(guī)模，污泥處理，工藝技術(shù)
　　
　　隨著21世紀(jì)全球環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，我們生活的城市環(huán)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(xù)發(fā)展的道路，堅持科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下，在城市污水處理廠建設(shè)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(yán)峻，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，預(yù)計今后將有大量的城市污水處理廠陸續(xù)開工建設(shè)。因此在建設(shè)城市污水處理廠過程中，設(shè)計工作是龍頭，污水處理的工藝技術(shù)更是關(guān)鍵點，筆者根據(jù)多年來的實踐總結(jié)，介紹了如何進(jìn)行城市污水處理的工藝技術(shù)選擇。
　　一、污水處理廠的廠址選擇
　　污水處理廠位置的選擇，應(yīng)符合城市總體規(guī)劃和排水工程總體規(guī)劃的要求，并根據(jù)下列因素綜合確定：廠址必須位于集中給水水源下游，并應(yīng)設(shè)在城市工業(yè)區(qū)、居住區(qū)的下游，為保證衛(wèi)生要求，廠址應(yīng)與城市工業(yè)區(qū)、居住區(qū)保持約300m以上距離，廠址宜設(shè)在城市夏季最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，及主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)結(jié)合污水管道系統(tǒng)布置及納污水域位置；污水處理廠選址宜設(shè)在城市低處，便于污水自流，沿途盡量不設(shè)或少設(shè)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(zhì)條件；廠區(qū)地形不受水淹，有良好的防洪、排澇條件盡量少拆遷、少占農(nóng)田，同時因廠區(qū)規(guī)劃有擴(kuò)建的可能，應(yīng)預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展用地。
　　在擬建新的污水處理廠時，一般需由建設(shè)單位提出2—3個污水處理廠備選地址，由設(shè)計部門從中比較選擇。這就要求設(shè)計人員不要盲目遷就建設(shè)單位的意見，應(yīng)親自考察當(dāng)?shù)貙嶋H情況，在全面分析的基礎(chǔ)上提出合適的廠址。
　　污水處理廠的規(guī)模應(yīng)根據(jù)所在城市的人口，城市規(guī)模，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況，并考慮到未來城市的發(fā)展規(guī)劃，人口增加的比例等綜合因素，合理規(guī)劃設(shè)計，既要滿足目前所需，也要能承受城市未來發(fā)展規(guī)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(shù)量大約為進(jìn)水量的0.5％-1.5％。目前部分設(shè)計單位在污水處理廠設(shè)計中對污泥處置重視程度不夠，大部分中小型污水廠產(chǎn)生的污泥，經(jīng)濃縮、機(jī)械脫水后直接外運，這些污泥實際上均未達(dá)到穩(wěn)定要求，是否會帶來環(huán)境的二次污染是值得注意的。因此設(shè)計部門應(yīng)加強(qiáng)對污泥處置的設(shè)計與研究，目前常用的污泥穩(wěn)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(yīng)用還有相當(dāng)距離。城市污泥的最終出路，還是用作綠化或農(nóng)田肥料，改良土壤，這似乎是較現(xiàn)實的綜合利用方案，但目前尚缺少組織推廣應(yīng)用的機(jī)構(gòu)，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(jī)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(dāng)規(guī)模的污泥處理廠，包括處理下水道清通過程中產(chǎn)生的污泥、化糞池污泥等等，當(dāng)污泥處理廠達(dá)到一定規(guī)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(shè)計時的工藝選擇
　　污水處理廠的工藝選擇應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、出水要求、污水廠規(guī)模，污泥處置方法及當(dāng)?shù)販囟取⒐こ痰刭|(zhì)、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(shù)都有其優(yōu)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(dāng)?shù)氐木唧w條件和我國國情。同樣的工藝，在不同的進(jìn)水和出水條件下，取用不同的設(shè)計參數(shù)，設(shè)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(shù)合理。技術(shù)先進(jìn)而成熟，對水質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng)，出水達(dá)標(biāo)且穩(wěn)定性高，污泥易于處理。
　　②經(jīng)濟(jì)節(jié)能。耗電小，造價低，占地少。
　　③易于管理。操作管理方便，設(shè)備可靠。
　　④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)噪聲控制和臭氣的治理，綠化、道路與分期建設(shè)結(jié)合好。
　　2活性污泥法
　　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、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(fā)。該工藝對曝氣池按高、低負(fù)荷分二級供氧，A級負(fù)荷高，曝氣時間短，產(chǎn)生污泥量大，污泥負(fù)荷2.5kgBOD/(kgMLSSd)以上，池容積負(fù)荷6kgBOD/(m3d)以上；B級負(fù)荷低，污泥齡較長。A級與B級間設(shè)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(jié)能的優(yōu)點，但不適合低濃度水質(zhì)，A級和B級亦可分期建設(shè)。
　　②SBR法(SequencingBatchReactor)
　　SBR法早在20世紀(jì)初已開發(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，常由四個或三個池子構(gòu)成一組，輪流運轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運行，故稱序批式活性污泥法。現(xiàn)在又開發(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是工藝簡單，由于只有一個反應(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，故節(jié)省占地和投資，耐沖擊負(fù)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(tài)，實現(xiàn)除磷脫氮的目的。但因每個池子都需要設(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，一般來說并不太適用于大規(guī)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(nèi)10年前開發(fā)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(yōu)質(zhì)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(nóng)田，可將脫氮除磷放在下一步改擴(kuò)建時考慮，以節(jié)省近期投資。
　　④普通曝氣法及其變法，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)驗多，可適應(yīng)大的污水量，對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)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)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(fā)展形成，因其構(gòu)造簡單，易于管理，很快得到推廣，且不斷創(chuàng)新，有發(fā)展前景和競爭力，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)簡稱單溝式,表面曝氣采用轉(zhuǎn)刷曝氣,水深一般在2.5～3.5m,轉(zhuǎn)刷動力效率1.6～1.8kgO2/(kWh)。
　　奧式(Orbal)簡稱同心圓式，應(yīng)用上多為橢圓形的三環(huán)道組成，三個環(huán)道用不同的DO(如外環(huán)為0，中環(huán)為1，內(nèi)環(huán)為2)，有利于脫氮除磷。采用轉(zhuǎn)碟曝氣，水深一般在4.0～4.5m,動力效率與轉(zhuǎn)刷接近，現(xiàn)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(tǒng)的城市污水處理尤為適用。
　　卡式(Carrousel)簡稱循環(huán)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(gòu)造簡單，處理效果不錯，但其采用轉(zhuǎn)刷曝氣，水深淺，占地面積大，復(fù)雜的控制儀表增加了運行管理的難度。不設(shè)厭氧池，不具備除磷功能。
　　氧化溝一般不設(shè)初沉池，負(fù)荷低，耐沖擊，污泥少。建設(shè)費用及電耗視采用的溝型而變，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%)和動力效率［達(dá)2.5～3.0kgO2/(kWh)］。
　　3、關(guān)于曝氣生物濾池
　　曝氣生物濾池實質(zhì)上是常說的生物接觸氧化池，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(fā)展為法、英等國設(shè)備制造公司的技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)品。由于選用的填料不同，以及是否有脫氮要求，設(shè)計的工藝參數(shù)是不同的。一般認(rèn)為，生物膜法處理城市污水，在國內(nèi)尚需積累經(jīng)驗，處理規(guī)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(dá)到36×104m3/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)，也與其有長期積累的運行管理經(jīng)驗有關(guān)。
　　4、關(guān)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(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，克服了“序批法”間歇進(jìn)水、“三溝式氧化溝法”占地面積大、“普通曝氣池法”設(shè)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(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，采用連續(xù)進(jìn)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(tài)，以完成有機(jī)物和氮磷的去除。這類一體化工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝的變形，可以采用活性污泥工藝的設(shè)計方法對不同的污染物加以去除，如考慮硝化，其負(fù)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(wěn)定化，其污泥負(fù)荷和污泥齡要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硝化時的數(shù)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(tǒng)內(nèi),有50%左右的池容用于沉淀。UNITANK工藝的成功與否有賴于系統(tǒng)采用穩(wěn)定可靠的儀表及設(shè)備，因此引進(jìn)技術(shù)，消化、吸收和開發(fā)先進(jìn)的自控系統(tǒng)是應(yīng)用此工藝的關(guān)鍵問題。一般認(rèn)為，UNITANK工藝不太適用于大型(>10×104m3/d)的城市污水處理廠。
　　參考文獻(xiàn)：
　　【1】 林曉明.論城市污水處理廠建設(shè)規(guī)模與處理標(biāo)準(zhǔn)的確定.中國給水排水,1997,23(9)：20～23
　　【2】 王杉.城市給排水工程規(guī)劃中的難點.中國給水排水,1998,24(10)：11～14
　　【3】 周雹.城市污水處理廠工藝選擇.中國給水排水,1996,11(1)
　　【4】 顏秀勤奧貝爾氧化溝的工程應(yīng)用性能研究，中國給水排水，1999，7