小城镇污水处理的现状及工艺选择 5页

环境保护工程器E{~vironmentalProtect{o~Engineeri{~g小城镇污水处理的现状及工艺选择刘美霞(北京市市政专业设计院股份公司，北京100037)摘要：“十一五”规划期间我国污水处理厂建设规模及数量飞速发展，在缓解环境压力、节能减排方面取得了明显成效．但是也存在一些问题。介绍了小城镇污水处理的现状及运行状况，从设计角度，结合实际项目提出了易于在小城镇污水处理厂实施的几点建议，指出了小城镇污水处理的发展方向。关键词：小城镇；污水处理；现状；特点；工艺选择中图分类号：X703．1文献标志码：B文章编号：1009—7767(2012)03—0115一O5CurrentSituationandProcessSelectionofSmallTownSewageTreatment城市化是不可抗拒的经济和社会发展规律，是工5)维护管理技术人员及运行管理经验严重缺乏等。业化的必然结果。随着我国经济持续快速发展，小城1．2污水处理工艺特点镇数量剧增。发展潜力巨大。我国目前有各种规模和针对我国小城镇污水产生的特点及小城镇社会性质的小城镇近48000多个．其中建制镇19200多经济发展特性，污水处理工艺必须按照经济、高效、简个。随着城镇经济的迅速发展和人口的增加，城镇的便、易行的原则进行选择，还应考虑污水回。用和污泥污水排放量不断增加．由于缺乏必要的污水收集和处资源化的可行性l2_。小城镇采用的污水处理工艺应具理设施，生活污水、工业废水一同排入水体，使得绝大备下述特点_4l：多数小城镇的水环境污染日益严重，已成为区域性水1)处理工艺应具有较强的适应冲击负荷的能力，环境的重要污染源头。小城镇污水治理问题已经迫在去除效率高：眉睫2)处理工艺简便易行，运行稳定，维护管理方便，目前，国内针对小城镇污水处理工程的专项建设利用当地技术和管理力量能正常运行：标准还不完善，如套用大标准，必然造成投资的浪费3)基建投资和运行费用低，节省能耗。基本上不和较高的运行成本。鉴于此，结合小城镇特点，因地制投加药剂或投加药剂量很少：宜地选择适合中小城镇的污水处理技术具有重要的4)宜选用与建设用地面积相适应的工艺；意义。5)污泥产量少。1小城镇污水处理的现状1．3污水处理存在的问题1．1污水的特点⋯1)设施运行效率偏低。根据建设部“全国城镇污水1)人口少，用水量标准较低，污水处理规模小；处理信息管理系统”的筛查情况，目前全国仍有263座2)由于产业结构区域特定差异，受雨季影响及用建成投运的污水处理厂(占投运污水处理厂的13％)，水量时变化系数较大，因此污水水量、水质变化较大；没有达到“污水处理厂投运1年负荷率不低于60％、3)经济发展水平偏低。经济承受能力弱，可供选投运3年不低于75％”的基本要求[51。污水处理厂设计择的适用技术少；规模偏大、重厂轻网，配套管网建设严重滞后是造成4)由于处理规模小而造成工程建设费及运行费用处理能力闲置的主要原因。过高：2)污水处理厂进水水质与设计标准不一致，减排2012453御(5一)第3o卷瘩技术115\n器环境保护工程辩狰onmer~tatProtectionEngineering效率降低。建设部副部长仇保兴指出f6]，我国大部分城操作过程，可实现有机物的氧化、硝化、脱氮、磷的吸市污水处理厂进水的COD质量浓度不足200mg／L，收、磷的释放等过程，时间上具有理想的推流式反应m水质量浓度50~60mg／L，削减量只有德国等国家的器的特性。运行方式灵活，能很好地适应负荷变动；脱1／31／4，而电能和材料的消耗却并不低。还有两种极氮除磷效果好；工艺简单、造价低而且布置紧凑，占地端情况不容忽视l7l，一种情况是进水水质持续性严重面积小：采用SBR法要比用普通活性污泥法节省基建超标，进水水质波动较大，总体的污染物质量浓度负投资30％；对进水水质、水量的波动具有较好的适应荷超过设计标准，超负荷运行导致污水处理厂T艺及性。但是对于单一的SBR反应器，需较大的调节池；对设备不堪重负；另一种是进水水质持续远低于设计标于多个SBR反应器．进水和排水的阀门自动切换频繁：准，甚至造成活性污泥难以培养，长时间不排放剩余设备的闲置率高；污水提升的水头损失大；对操作人污泥．导致设备能力无法发挥或者设备闲置率过高，造员要求高。成投资的低效率，同时超低质量浓度污水很难培养并2．3水解一好氧生物处理工艺保持良好活性的污泥，导致出水的N、P、SS超标。水解池取代初沉池，其对SS、BOD、COD的去除率3)水质监管、检测不完备。许多地方还没有建立健显著高于初沉池。水解池出水水质较稳定；抗有机负荷全专门的污水水质检测机构，缺乏对进出水水质的有的能力较好：能提高原污水可生化性，减少后续处理效监管；有的县市污水处理厂技术人员严重不足，甚至_T艺的时间和处理的能耗：可同时达到对剩余污泥的没有自己的化验室，难以保证污水处理厂运行的稳定稳定，可取消污泥消化池，降低投资；在低温条件下仍性和可靠性具有较高的污染物去除效果；具有分期建设的优点。但2小城镇污水处理常用工艺水解池的布水均匀性问题和排泥方法增加了设计和国外小城镇污水处理基本都是采用活性污泥法．管理的复杂性。特点是工艺成熟可靠，处理效率高，受环境影响小。我2．4ro、AVO法国小城镇污水处理的主流工艺也是活性污泥法，变化20世纪8O年代末到90年代初，A／OT艺、A2／O也是在此基础上的创新与提高。随着我国水环境污染工艺因其较好的除磷脱氮效果而逐渐应用于城市污日趋严重，有效遏制水环境恶化的呼声日益高涨，对水水处理中，并且成为主流。A／O工艺包括A／O除磷T艺环境的主要污染物TN和TP的去除成为设计处理厂和A／O脱氮工艺，它们对磷、氮的去除率分别达到90％考虑的重要因素。典型处理工艺可考虑活性污泥法的以上和80％左右；而A／0工艺不能同时高效除磷脱A／O或AVO、氧化沟工艺、延时曝气工艺、间歇式活性氮。为解决这些为题，研究者们进行了大量研究进行T污泥法及其变法工艺：生物膜法的生物转盘、接触氧艺改进，开发出倒置A2／O、UCT、A+AVO等工艺，尤其化及生物滤池工艺等。特别是一些较适合小规模污水对倒置AVO进行了大量研究，现已完成了对其原理与处理厂的技术和_T艺．亦可在具备条件的小城镇采用．特点、运行参数的研究，并通过生产试验研究l9_“，现已例如：人_丁快速渗滤技术，百乐卡工艺及人丁生态绿有部分污水厂采用该工艺并取得了良好的运行效果，地等。如常州北城污水厂、青岛团岛污水厂、青岛李村河污2．1氧化沟法水处理厂等氧化沟工艺处理流程简单，操作管理方便；出水2．5生物接触氧化法水质良好，运行可靠性和稳定性高；能承受水量、水质该工艺单位容积的生物量大。处理能力高；水力的冲击负荷；要求氧化沟具有脱氮功能时，其基建投停留时间短；不需要污泥回流，节省能耗：不产生污泥资和运行费用比其他任何具有脱氮功能的生物处理膨胀，耐冲击负荷的能力强；设备较少，占地面积小，运T艺低，且处理规模越小，费用越节省。但其曝气刷行管理及维护简单：产泥量少。但其工艺构造较复杂，(或表面曝气器)等机械部件需定期维修，检修工作量增加了设计、施工的工作量和难度，且操作管理技术较大。要求较高：布水、布气不易均匀。2．2SBR法2．6生物滤池SBR是在一个反应池内基本上完成所有的反应该工艺节约能耗．运行管理方便；对进水水质、水116，争技术2012No．3(May．)Vo1．30\n环境保护工程器EnvironmentalProtectionEngineering量有较强的适应能力，污泥产量较低。但其处理负荷环境质量，保护排放水体水质低，占地面积较大，造价较高；滤池容易堵塞。3．1设计规模及进出水水质要求2．7人工快速渗滤技术建德市五马洲工业集中式污水处理厂远期规模人工快速渗滤系统(ConstructedRapidInfiltration为1．8万m3／d，变化系数矗=1．53；一期(本期)规模为System，简称CRI系统)是在传统快速渗滤系统(Rapid0_3万m3／d，变化系数k=1．85。一期污水处理规模除解InfiltrationSystem，简称RI系统)基础上发展起来的一决已入同和拟人园的工业企业废水外(定位为化T企种崭新的生态污水处理技术，它通过有控制地将污水业)，还要解决周边南峰区的学校和居民点的生活污水投放于人工构筑的渗滤介质的表面，使其在向下渗透(约占20％)。的过程中经历不同的物理、化学和生物作用。在过滤设计进、出水水质要求如表1所示。截留、吸附和生物降解的协同作用下去除污染物。与传统二级污水处理技术相比，CRI技术具有其表1设计进出水水质独特的优点：1)建设和运营成本低。CRI系统工艺流程简单。不需要曝气，不用污泥回流，不产生活性污泥，其建设成本是传统方法的1／2，直接运行成本是活性污泥法的1／3、其他传统方法的1／2。2)污染物去除率高、出水效果好。CRI系统对污染物具有较高的去除率，一般COD的去除率达85％以上，BOD的去除率达90％以上SS的去除率达95％以上，氨氮去除率为90％左右，总磷的去除率可达50％～70％以上。3．2工艺设计3)操作、运行简便。CRI系统工艺简单，构筑物较考虑到进水中化工废水比重较高，该废水具有有少，自动化控制程度高，对运行管理人员要求不高，十机物质量浓度高，可生化性差．水量水质波动大等特分便捷。点。结合拟定的进、出水水质，依据先进可靠、经济合4)建设周期短。设计规模低于1000t／d的工程一理的原则，最终确定了建德市五马洲工业集中式污水般能在几个月内建成。处理厂(一期)_T程工艺处理方案，即：采用水解一A／O+研究表明．CRI_丁艺在处理以生活污水为主的小BAF一微絮凝过滤工艺，出水水质达到GB18918—2002规模城镇污水方面显示出明显的技术经济优势，是适《城镇污水处理厂污染物排放标准》中规定的一级B排合我国国情的小城镇污水处理工艺，适合在中西部欠放标准(总磷指标除外)，处理后的尾水排入新安江Ⅲ发达地区推广_12J类水体段。3工程实例3．2．1工艺流程(见图1)随着我国水环境的污染加剧，要求大部分地区的3．2．2污水处理工艺设计污水处理厂出水必须满足GB18918-2002{城镇污水建德市五马洲工业集中式污水处理厂(一期)工程处理厂污染物排放标准》的一级A类或B类标准，给工艺流程按上述工艺路线进行设计。包括：预处理单污水处理厂工艺的设计提出了很高的要求，尤其是对元、水解调节单元、生化处理单元、絮凝过滤单元、消N、P的出水水质提出了特殊的要求。毒单元、退水单元。我院设计的“建德市五马洲工业集中式污水处理1)预处理单元厂(一期)工程”，是为解决建德市马目一梅城高新技该单元包括粗格栅问及进水提升泵、细格栅间及术工业园区的污水问题而建设的市政基础设施。其建旋流沉砂池两座构筑物。设立预处理工段，可使污水设目的主要是通过收集和处理工业园区内的生活污提升到工作水位，并去除粗大颗粒悬(漂)浮物及大颗水及工业废水，控制和治理该地区的污染，保护区域粒沉淀物。以保证后续工段的稳定运行。其中进水泵房2o12年第3期(5．f)第30卷辛荭投木117\n器环境保护工程溅《m躲《张《ProtectionEnginee~ing絮凝剂进水鼎渣●●砂混污合泥液回回流流靡广]12广1剩l余I化学污泥污l污泥浓缩脱水机房泥饼外运贮泥池剩余污泥图1T艺流程图与粗格栅间合建，地下为钢筋混凝土结构，地上为砖采用紫外线消毒工艺。紫外线消毒渠由进水井、消毒渠混结构；泵房好出氧水池井、细格栅间、旋流沉砂池及出水配和出水井组成，长7m，宽3．65m，深1．51TI，有效水深水井合建，土建按远期1．8万m3／d的规模建设。0．31m。2)水解调H二节沉单池元5)退水单元一期设水解调节池1座，池长20．8in，池宽17．1m，退水单元包括退水泵房1座及清水池1座。由于池深5．5m。有H效水深5In，超高0．5IIl，分2格。处理后的尾水距最终排放点长达3km以上，沿途地势水解池采用生物膜法工艺，内安装组合式填料，采复杂，退水管线无法采用重力流，故需建退水泵站1座．用蝶型布水器布水，穿孔管集泥，潜污泵排泥。运行中处理后的尾水经清水池调蓄，后经退水泵加压排至下控制溶解氧不高于O．3merlE游新安江水体。3)生化处理单元6)化学除磷生化处理单元采用A／O法+BAFT艺．包括缺氧／该T程对除磷要求较为严格，出水总磷含量要求好氧(A／O池)、二沉池、污泥泵站、曝气生物滤池(BAF)小于0．5mg／L以下。所以设有两种化学除磷模式：一为等构筑物。该单元主要功能是去除有机污染物(COD同步除磷，计量泵将化学除磷药剂投加至A／O生物池及BOD)、脱氮(TN)和除去部分磷(TP)。出口，在二沉池中进行化学沉淀反应．生成的含磷化一期设计缺氧／好氧(A／O)生物池1座，分2格，池学污泥与剩余污泥在二沉池中进行固液分离．最终磷长20．9m，池宽20．45m，池深5．5m，有效水深5m，超以沉淀物的形式从系统中去除；二为后置除磷，生化处高0．5m。每格生物池缺氧区设潜水搅拌器2台，用于理单元出水进入絮凝过滤单元，通过投加一定量的絮泥水混合；好氧区采用橡胶膜微孔曝气器曝气：好氧凝剂，使水中的磷与絮凝剂中的金属阳离子发生化学区混合液通过潜污泵定量排入缺氧区。出水经堰口溢沉淀反应，通过过滤将含磷化学沉淀物从系统中去除流入二沉池。一期设曝气生物滤池l座，长7．95m，宽7)污泥处理4．65m，高3．7m，分2格，每格长6m，宽5m。采用上流该工程采用具有良好生物脱氮功能的二级生物式，进水由加压泵送至BAF，通过廊道布水，滤层厚度处理工艺——0工艺。该丁艺设计泥龄较长，为18d。31TI，填料为生物陶粒，粒径为3～5mm，池内设穿孔曝剩余污泥在污水生物系统中已得到一定程度的好氧气管，底部设置长柄滤头进行配水、布气。微絮凝过滤稳定，因此，污泥处理可采用直接浓缩脱水工艺。该工池为1座钢筋混凝土构筑物，包括絮凝反应池、滤池艺可省掉浓缩池及配套的机械设备，并可节省占地。和附属用房，池长14m，宽11in，深5ITI。8)事故排放池4)消毒单元为有效保护新安江水体，厂区内设事故排放池1座。消毒单元采用紫外线消毒工艺，包括紫外线消毒容积约为6000m，池体上口长82．5in，宽25．5m；有效渠1座。紫外线消毒具有不需投加任何化学药剂，不水深3．0m，总占地2186．25In。改变水的成分和结构，消毒时间短，杀菌范围宽，杀菌3．3工程设计特点效果好，操作方便等优点。基于上述考虑．该T艺消毒建德市五马洲工业集中式污水处理厂(一期)工程118，；}荭投东2012No．3(May．)Vo1．30\n环境保护工程器EnvironmentalProtectionEngineering于2008年5月完成施工图设计．于2009年6月建成2)小城镇人口少，处理规模小，时变化系数大，并试运行，至今运行状况良好。依据设计规模，该工程污水水质水量变化大，因此在选择处理工艺时需注意可划为小城镇污水处理的范畴，并具有典型的小城镇其处理效果的稳定性。宜在污水处理厂设置调节池．污水处理特点。该工程设计特点如下：一方面可以减少冲击负荷，另一方面还可保持原水的1)原水主要为工业企业排放水，可生化性较差。有机物质量浓度，提高污水处理效果的可靠性和稳采用水解调节池代替传统工艺的初沉池，使难生物降定性。解的有机物变得可(易)生物降解，有利于后续生化单3)小城镇污水处理工艺的选择可以考虑组合工元的正常运行。艺，达到优势互补，更有效的去除有机物、N、P等。2)生化处理单元采用目前脱氮效果最好的0法。4)如受建设资金、技术水平和管理水平的制约．后设BAF把关，既能发挥A／O法脱氮能力强的特点．工艺选择可以结合当地具体条件和要求采用简单、低又能发挥BAF适于难降解有机物及深度处理的优势。耗、高效的污水处理方式，如氧化塘、自然处理系统、上述两种工艺结合，优势互补，能最大限度地去除有一级处理或强化一级处理，以及其他实用的污水处理机污染物和总氮，提高了生化单元处理的可靠性技术。≤鎏誊3)絮凝过滤单元采用的是微絮凝+过滤工艺．包括絮凝反应池及普通快滤池各1座。该单元的主要功能参考文献：是澄清降浊及化学除磷，是出水水质达标的最终保障。[1]姜立晖．小城镇污水处理面临的问题与破解思路[J]．城乡建微絮凝+过滤工艺是一种很有发展前景的水处理工艺设，2007(7)：58—59．技术，具有节省占地、减少投资和运行费用等优点。该[2]冯生华，倪梦贤．再谈小城镇污水处理现状与展望：小城镇污工艺在滤池前设絮凝反应池，絮凝反应一部分在絮凝水处理技术装备实用指南[M]．北京：化学工业出版社，2007：7．[3]齐崎，吴赳赳．浅谈我国小城镇污水处理工艺选择[J]．广西城反应池中进行，另一部分则移至滤池中进行。微絮凝镇建设，2o07(7)：38—41．技术将滤料作为大而静止的微粒，使悬浊微粒间的接[4]HBode，TGritinebaum．Thecostofmunicipaltreatment—struc·触碰撞几率显著增大，使初级絮体颗粒粒径增大．既节ture，origin，minimization—methodsoffaircostcomparisonand省絮凝剂用量及污泥处理量，同时也满足了出水水质allocation[J】．WaterScienceandTechnology，2000，41(9)：的要求。289—298．4)厂区内设置事故排放池非常有必要。当事故停[5】仇保兴．中国城镇水务“十二五”发展战略与主要任务IJJ．给电、进水水质超标或生物池事故时，未经处理的污水水排水，2011，37(1)：1—3．可通过污水超越管溢流入事故调节池，待事故解决后．【6]仇保兴．总结经验改革创新加快城镇污水处理【J]．给水排水，2010，36(5)：1—7．再将存于事故调节池内的污水返回污水处理系统进[7】刘智晓，刘龙志．从运营角度分析污水处理工艺选择面临的行处理。这种方法一方面可以减少对生物处理单元的挑战及对策fJ]．给水排水，2011，37(11)：25—3O．冲击负荷，另一方面可以对水质、水量进行调节。提高【8]张杰，臧景红．A2／O工艺的固有缺欠和对策研究『J]．给水排污水处理的可靠性和稳定性。水，2003，29(3)：22—26．5)该工程采用化学除磷、生物除磷两种工艺。生【9】张波，高廷耀．倒置A2／O工艺的原理与特点研究【J]．中国给物除磷是一种相对经济的除磷方法，但由于生物除磷水排水，2000，16(7)：1l一15．工艺目前还不能保证稳定达到0．5mg／L出水标准的要[1O]傅钢，董滨．倒置A2／O工艺的设计特点与运行参数[J]．中国求，所以需要采取辅助化学除磷措施来保障。给水排水，2004，20(9)：53—55．[11】黄理辉，张波．倒置Az／O的生产性试验研究[J]．中国给水排4结语水，2004，20(6)：12—15．1)小城镇污水处理工艺的选择一定要做好前期的[12】王艳华，郑春燕，简亮，等．小城镇人工快渗工艺污水处理深入调查，在污水排放标准日益提高的背景下．设计厂投资及运行成本探讨[J]．给水排水，2010，36(12)：39—42．面临的首要挑战是对原水水质的科学预测，避免实际进水水质与设计标准的较大偏差，造成水厂无法高效收稿日期：2012—02—16运行，这也是污水处理厂高效稳定运行的关键。作者简介：刘美霞，女，工程师，硕士，主要从事给排水工程设计工作。2012~tg3期(5一)第3o卷，；}荭故木119