摘要:根據(jù)在云南省內(nèi)多年的排水及污水處理工程設(shè)計經(jīng)驗,對西南邊疆省份中小城鎮(zhèn)污水處理工程中的排水系統(tǒng)、排水體制、管材、污水處理工藝、設(shè)備選型、深度處理及再生利用、污泥處理及處置等方面進行了回顧、歸納和總結(jié)。

關(guān)鍵詞:中小城鎮(zhèn)污水處理廠,設(shè)計經(jīng)驗,脫氮除磷,深度處理

0前言

截至2006年底,云南省已經(jīng)投入運行的污水處理廠37座,設(shè)計污水處理能力125.05萬m3/d,污水集中處理率39.1%,配套污水管道4108.9km,溝渠長度1190.3km。截至2008年2月,運行負荷率能夠達到設(shè)計處理規(guī)模60%以上的有20座,占總量的54%。2007年CODCr總削減量為6.63萬t。云南省內(nèi)已建成運行數(shù)十座中小城鎮(zhèn)污水處理廠,其中昆明市第一污水處理廠在西南地區(qū)最早建成運行,昆明市第三污水處理廠是全世界采用ICEAS工藝最大規(guī)模的污水處理廠。

玉溪市江川縣污水處理廠是全國第一座縣城污水處理廠。昆明滇池投資有限公司所屬5座污水處理廠分別榮獲“全國十佳”、“全國優(yōu)秀污水處理運營企業(yè)”等榮譽。這些污水處理工程設(shè)計,既采用了穩(wěn)妥成熟的傳統(tǒng)工藝,同時又采用了一些新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料。根據(jù)這些污水處理廠的近幾年實際運行經(jīng)驗,設(shè)計中采用的工藝是比較適合云南省中小城鎮(zhèn)污水處理實際特點的。

1 　排水管網(wǎng)

1. 1 　排水體制

排水體制是污水處理設(shè)計所面臨的首要問題,它不僅涉及工程投資、環(huán)境保護、工程實施的難易程度,還直接影響污水處理廠的工藝選擇。云南省的中小城鎮(zhèn)城區(qū)一般分為老城區(qū)和新城區(qū),多為雨污合流制的老城區(qū),少部分為雨污分流的新區(qū)。合流制區(qū)域面積至少占建成區(qū)面積的70 %～80 % ,老城區(qū)大多建筑密集,難度很大。目前云南省內(nèi)大部分已建污水處理工程的中小城鎮(zhèn)均采用混合制的排水體制。大部分老城區(qū)采用截流式合流制,今后有條件時逐步改造為分流制,片面強調(diào)雨污分流是不恰當?shù)�。新區(qū)建設(shè)一般采用完全分流制。

1. 2 　截流倍數(shù)

合流制排水系統(tǒng)的截流倍數(shù)應根據(jù)旱流污水的水質(zhì)、水量,以及水體衛(wèi)生要求,水文、氣象條件等因數(shù)進行確定。截流倍數(shù)取值大,截流的污水量多,溢流的污水量少,對環(huán)境有利,但截污干管管徑大,工程投資增加;截流倍數(shù)取值小,節(jié)省工程投資,但對環(huán)境不利。一般認為南方城市截流倍數(shù)不宜過高。當截流倍數(shù)成倍增加時,減少的溢流時間有限,但工程投資增加很多,不合算。目前云南省內(nèi)中小城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的截流倍數(shù)的取值基本上都在1～1. 5 ,九湖流域如滇池流域的昆明市取值一般在1～3 。

1. 3 　截污方式

云南省內(nèi)水資源豐富,大多城鎮(zhèn)都有河流穿城而過,城區(qū)內(nèi)的河道為主要的排水方向,特是老城區(qū)排往河道的排水管道均已建成,因此沿河截污成為目前最常用的截污方式。河底鋪設(shè)易實施,但養(yǎng)護、滲漏等問題多。沿河鋪設(shè)拆遷量大,只有與河道整治同步實施才有可能。

1. 4 　污水收集率

由于受地形、管網(wǎng)改造、資金等條件的制約,將城市污水特別是老城區(qū)污水全部收集至污水處理廠需要一個過程。按照《云南省“十一五”城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》,目前云南省內(nèi)中小城鎮(zhèn)的設(shè)計的污水收集率目標為60 %～80 %。污水收集管網(wǎng)敷設(shè)的重點在現(xiàn)狀建成區(qū),可兼顧少量近期建設(shè)發(fā)展區(qū)的雨污分流管道。

1. 5 　管材選擇

在污水工程中,管道工程投資在總投資中占有很大的比例,而管道工程總投資中,管材費用約占60 %以上。污水管道屬于城市地下永久性隱藏工程設(shè)施,要求具有很高的安全可靠性,合理選擇管材非常重要。

從多年的使用效果看,混凝土管的滲漏率比較高,這大都是由于管道不均勻沉降引起接口開裂,松動造成的,此外早年建設(shè)混凝土污水管道結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象也很嚴重。PVC2U 雙壁波紋管、HDPE 纏繞管、玻璃鋼管每節(jié)長度可為6～12 m ,采用柔性接口,強度高,抗不均勻沉降能力強,且接口連接方法方便,可靠,施工方便,抗?jié)B漏效果好;且內(nèi)壁光滑,不易結(jié)垢,輸水能力大,可減少管道埋設(shè)及清通的工程量。因此從施工難易和使用效果方面比較,PVC2U 雙壁波紋管、HDPE 纏繞管、玻璃鋼管優(yōu)于以前普遍使用的混凝土管。

目前省內(nèi)中小城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)中,管徑小于600 mm污水管一般設(shè)計采用HDPE 纏繞管和波紋管,大于600 mm 污水管采用承插接口混凝土排水管,壓力污水輸送管多采用玻璃鋼管或鋼管。一些地區(qū)(如潞西市、普洱市) 少量采用玻璃鋼管。省內(nèi)能夠生產(chǎn)HDPE 纏繞管和波紋管,塑料檢查井也研制成功和投入生產(chǎn),有些項目已有應用。

2 　污水處理廠

2. 1 　污水處理廠規(guī)模

云南省中小城鎮(zhèn)污水量一般都不高,多數(shù)縣城只有數(shù)千m3 / d ,人均綜合用水指標偏低,給排水設(shè)施不完善。工業(yè)廢水量很少,比例很低。

2. 2 　進出水水質(zhì)

污水處理廠進水水質(zhì)指標是進行污水處理廠工藝方案、優(yōu)化技術(shù)經(jīng)濟指標的前提。從污水產(chǎn)生因素方面看,城市污水水質(zhì)指標主要受當?shù)鼐用裆�活及用水習慣、工業(yè)性質(zhì)以及污水排放量等因素影響。從城市污水組成上看,其水質(zhì)主要受生活污水和工業(yè)廢水中污染物濃度的影響。一般經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)設(shè)計進水水質(zhì)取值較高,山區(qū)等經(jīng)濟相對欠發(fā)達地區(qū)設(shè)計進水水質(zhì)取值較低。通過調(diào)查,目前云南省內(nèi)近幾年新建的污水處理廠大部分的實際運行進水水質(zhì)達不到設(shè)計值。

設(shè)計進水水質(zhì)最好按近、遠期分期。有工業(yè)基礎(chǔ)的城鎮(zhèn)需注意工業(yè)廢水所占比例及水質(zhì)。今后發(fā)展趨勢是工業(yè)向工業(yè)園區(qū)集中和轉(zhuǎn)移,所以城鎮(zhèn)污水處理廠大多以接納生活污水為主。注意防止近期設(shè)計進水水質(zhì)偏高。確定進水水質(zhì)最好有主要排水溝和排污口水質(zhì)實測資料。設(shè)計出水水質(zhì)一般為GB 18918 —2002 一級B 標準,九湖流域或缺水地區(qū)有污水再生利用時至少GB 18918 —2002 一級A 標準。

2. 3 　污水處理工藝

云南省內(nèi)中小城鎮(zhèn)的污水處理廠一般都有脫氮除磷要求,因此污水處理工藝必須考慮脫氮除磷。用于城市污水具有一定脫氮除磷的較為成熟的污水處理工藝主要有: A2 / O 法、改良氧化溝法、改良SBR 法(CASS 或CAST) 等。A2 / O 法處理單元多,操作管理復雜,較適用于大中型污水處理廠。云南省中小城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計普遍采用氧化溝和SBR 工藝,氧化溝和SBR 工藝去除有機物效率高,經(jīng)過改良后具有良好的與脫氮除磷效果�？箾_擊負荷能力強,能夠適應中小城鎮(zhèn)水質(zhì)水量變化大的特點。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鎮(zhèn)。

省會昆明各種常見的污水處理工藝都有應用,省內(nèi)州市縣一般都采用了氧化溝工藝和SBR 工藝,已建成的項目氧化溝工藝占1/ 3 ,SBR 工藝占2/ 3 。擬建項目以CASS 居多,氧化溝次之。CASS 工藝管理稍復雜,對自控依賴程度高,氧化溝工藝管理簡單,運行可靠,但占地稍大,運行電費稍高。從云南各縣市的情況來看,如果用地緊張,建議選用CASS工藝,如果管理力量跟不上,建議選用氧化溝工藝。采用MBR、生物濾池等工藝應慎重。

2. 4 　消毒

目前污水消毒的方法有紫外線、液氯、次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧等。紫外線消毒系統(tǒng)占地小、土建投資省、運行成本低、高效且無后續(xù)作用,加上近些年來設(shè)備成本的降低和質(zhì)量的提高,已成為云南省內(nèi)中小城鎮(zhèn)污水處理廠目前普遍采用的消毒工藝。二氧化氯消毒和次氯酸鈉消毒法也可考慮,液氯消毒法漸趨淘汰,臭氧消毒法目前成本太高未有采用。

2. 5 　污泥處理與處置

云南省中小城鎮(zhèn)污水處理廠規(guī)模一般較小,不設(shè)消化池,污泥直接進行濃縮、脫水。且多采用機械濃縮、機械脫水方式。機械濃縮、機械脫水設(shè)備類型有三種:第一種帶式濃縮、脫水一體機;第二種是離心濃縮、離心脫水機;第三種是螺壓濃縮、脫水機。由于帶式濃縮、脫水一體機設(shè)備投資和運行成本低,目前在云南省中小城鎮(zhèn)污水處理廠較為廣泛使用。離心機使用較少(玉溪、個舊、蒙自、昆明有應用) 。污泥處置方法有填埋、焚燒、堆肥、綜合利用等。這些污泥處置方法各有優(yōu)缺點,就目前云南省的實際情況而言,只有少數(shù)幾個城市有垃圾焚燒廠(昆明、安寧、玉溪、曲靖沾益) ,多數(shù)城市沒有采用污泥焚燒處置的條件。隨著中小城鎮(zhèn)垃圾填埋場的普及,對于中小城鎮(zhèn)污水處理廠,污泥衛(wèi)生填埋是最主要的處置方法。少數(shù)園林綠化業(yè)發(fā)達的城鎮(zhèn)(如玉溪市、石林縣) 污泥可考慮作為綠化用肥的底肥。污泥干化問題: 送填埋場填埋含水率要求60 % , 一般污水處理廠脫水后污泥含水率要求80 %。可采用污泥干化場(用地大,污染) 和干燥機(能耗高) �；蛘哳A留干化用地。云南太陽能資源豐富,今后可以考慮利用太陽能進行污泥干化。

2. 6 　環(huán)保新要求

(1) 在線監(jiān)測。城鎮(zhèn)污水處理廠進出水口須設(shè)置在線自動監(jiān)控設(shè)備,與環(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)運行。主要監(jiān)測指標有流量、COD ,少量項目可能要監(jiān)測SS、N H3 、TN 、TP。目前大部分現(xiàn)有污水處理廠已安裝完成,新建設(shè)的項目一般都設(shè)計有進出水在線監(jiān)測系統(tǒng)。

(2) 主要儀表設(shè)置(DO、MLSS) �！蛾P(guān)于加強城鎮(zhèn)污水處理廠污染減排核查核算工作的通知》(環(huán)辦[2008 ]90 號) 要求:2009 年2 月底前設(shè)計日處理能力大于2 萬噸的城鎮(zhèn)污水處理廠都必須安裝完成中控系統(tǒng),實施監(jiān)控進出污水處理廠的水量和水質(zhì)主要指標、鼓風機電流、鼓風量、曝氣設(shè)備的運行狀況、曝氣池的溶解氧濃度、污泥濃度、濾池堵塞率等數(shù)據(jù),并能隨機調(diào)閱核查期內(nèi)上述運行指標數(shù)據(jù)及趨勢曲線,相關(guān)數(shù)據(jù)至少保存一年以上,作為核算主要污染物減排量的重要依據(jù)。

(3) 污泥干化(半干化) 。

2. 7 　新技術(shù)、新設(shè)備的采用活性砂濾池、D 型濾池、纖維束濾池:可用于污水深度處理的過濾。

高效沉淀池(高密度或加砂沉淀) :可用于污水深度處理的混凝沉淀和初沉池以及合流污水處理。CoMagTM沉淀技術(shù):通過投加比重為5. 2 的磁粉,并使之與水中顆粒物緊密結(jié)合,從而提高混凝絮體的比重,沉淀速度可達20 ～40 m/ h , 沉淀出水SS < 5 mg/ L ,濁度< 1 N TU ,優(yōu)于普通砂濾。可用于污水深度處理的混凝沉淀。

磁懸浮風機(空氣懸浮風機) :在一定范圍和一定程度上可代替羅茲風機,多級離心風機,單級高速離心風機等。昆明第五污水處理廠、呈貢新區(qū)撈魚河污水處理廠、紅河州彌勒縣污水處理廠有應用。但價格較貴,一般污水處理廠采用采用三葉羅茲風機或多級離心風機較合適。

立式攪拌器:厭氧區(qū)、缺氧區(qū)攪拌用,昆明第三污水處理廠、第五污水處理廠、第七污水處理廠、安寧污水處理廠均有應用,其中昆明第三污水處理廠使用效果較好。葉輪的設(shè)計是關(guān)鍵,國內(nèi)有些廠家模仿國外產(chǎn)品加工,攪拌效果很差。立式攪拌器不像普通潛水攪拌器那樣成熟,生產(chǎn)廠家很少且良莠不齊,選用要慎重。

疊螺脫水機: 可適用于低濃度(ML SS < 2 000mg/ L) 污泥脫水,河南長葛縣污水處理廠有應用,昆明市少量中水站也有應用。

濾布濾池:適用于污水深度處理,水頭損失小,呈貢縣七甸污水處理廠(規(guī)模5 000 m3 / d) 有應用。

微濾機:適用于小型污水處理廠的深度處理,昆明松花壩水源區(qū)云龍鎮(zhèn)、滇源鎮(zhèn)、撒營盤鎮(zhèn)污水處理廠有應用(規(guī)模1 000～2 000 m3 / d) 。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 　設(shè)計經(jīng)驗及教訓

3. 1 　進水泵房粗格柵:柵前水平距離和流速需滿足規(guī)范要求,避免水流和柵渣直沖格柵,造成堵塞;格柵型式:回轉(zhuǎn)式故障率高,回轉(zhuǎn)齒耙式效果較好（中國市政工程中南設(shè)計研究院昆明分院）

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