中小城市污水处理厂设计的几个问题 摘要:为使有限的投资取得好的效益,结合中小城市排水工程现状及建设特点,就中小城 市污水处理厂设计的问题谈几点个人看法。 关键词:污水处理厂 为了保护水体环境,国家已把城市给排水列为基本建设领域重点支持的产业,并提出至 2000年我国污水处理率达到25%,2010年污水处理率达到40%的总体目标,要求“七大流域”、 “三大湖泊”和重点沿海城市及其近岸海域城市、非农业人口50万以上的城市都要建设城 市污水处理厂。据有关资料,2005年我国城市污水排放量达420×10m3,国家在“十五”期 间对城市排水设施投资将达1200亿元,而中小城市污水处理项目将占有相当高的比重。为 使有限的投资取得好的效益,结合中小城市排水工程现状及建设特点,就中小城市污水处理 厂设计的问题谈几点个人看法。 2排水管网 排水体制 排水体制是污水处理厂设计所面临的首要问题,它不仅涉及工程投资、环境保护、工程 实施的难易程度,还直接影响污水处理厂的工艺选择。我国的中小城市在长期发展过程中, 由于受投资因素的限制及发展模式的影响,现状建成区多为雨污合流制。合流制区域面积至 少占建成区面积的80%以上,而且八十年代以前的建成区,建筑密集,各种地下管线拥挤 要改造为分流制,需増设一套污水管网系统,难度非常大。结合近年国内城市污水处理厂建 设的情况,本人认为宜采用混合制的排水体制,即城市新区及有条件改造的建成区采用分流 制,大部分现状建成区采用截流式合流制,不宜盲目追求分流制。 2.2合流污水的溢流问题 传统排水观念认为,合流管渠被暴雨释稀溢流,当径污比达到5-7倍时,不会对水体造 成危害,事实并非如此。截流式合流制管网系统,应同时考虑暴雨时合流污水溢流对水体环 境的影响,对于合流制管网系统设计,应注意以下几个问题:
中小城市污水处理厂设计的几个问题 摘要： 为使有限的投资取得好的效益，结合中小城市排水工程现状及建设特点，就中小城 市污水处理厂设计的问题谈几点个人看法。 关键词： 污水处理厂 为了保护水体环境，国家已把城市给排水列为基本建设领域重点支持的产业，并提出至 2000 年我国污水处理率达到 25%，2010 年污水处理率达到 40%的总体目标，要求“七大流域”、 “三大湖泊”和重点沿海城市及其近岸海域城市、非农业人口 50 万以上的城市都要建设城 市污水处理厂。据有关资料，2005 年我国城市污水排放量达 420×108 m 3，国家在“十五”期 间对城市排水设施投资将达 1200 亿元，而中小城市污水处理项目将占有相当高的比重。为 使有限的投资取得好的效益，结合中小城市排水工程现状及建设特点，就中小城市污水处理 厂设计的问题谈几点个人看法。 2 排水管网 2.1 排水体制 排水体制是污水处理厂设计所面临的首要问题，它不仅涉及工程投资、环境保护、工程 实施的难易程度，还直接影响污水处理厂的工艺选择。我国的中小城市在长期发展过程中， 由于受投资因素的限制及发展模式的影响，现状建成区多为雨污合流制。合流制区域面积至 少占建成区面积的 80%以上，而且八十年代以前的建成区，建筑密集，各种地下管线拥挤， 要改造为分流制，需增设一套污水管网系统，难度非常大。结合近年国内城市污水处理厂建 设的情况，本人认为宜采用混合制的排水体制，即城市新区及有条件改造的建成区采用分流 制，大部分现状建成区采用截流式合流制，不宜盲目追求分流制。 2.2 合流污水的溢流问题 传统排水观念认为，合流管渠被暴雨释稀溢流，当径污比达到 5-7 倍时，不会对水体造 成危害，事实并非如此。截流式合流制管网系统，应同时考虑暴雨时合流污水溢流对水体环 境的影响，对于合流制管网系统设计，应注意以下几个问题：
2.2.1截流倍数 根据受纳水体的环境容量及排水系统组成,确定合理的截流倍数,减少合流污水的溢流 频率及溢流量。一般截流干管取n=1-2,支管系统适当高于干管的截流倍数,取no=1-3。 2.2.2雨水调蓄 结合城市水域水体环境规划及公园绿地建设,利用现有坑塘洼地,在截流干管附近修建 调节池,以贮存调节溢流污水,待暴雨过后再将溢流污水送至污水处理厂进行处理。该工程 措施可结合城市总体发展规划逐步实施 2.2.3环境评价 进行项目的环境影响评价等前期硏究工作时,计入雨季溢流的污染物量,修正污水处理 厂的尾水排放标准。 2.2.4分流制管网与排水系统的连接 对于混合制排水体制的管网系统,分流制污水干管应在合流制截流干管的最终溢流井下 游接入,严禁先汇流再溢流 3污水处理厂设计规模 3.1设计规模的确定 在实际工程中经常出现实际进厂水量水质偏离设计规模的现象。有一些工程项目,在初 步设计阶段污水量以每平方公里0.5×104~0.8×10md进行估算,或不考虑现状管网的完 善程度,把设计年限的用水量乘以折减系数0.8进行估算,即做为污水处理厂的设计水量 对于设计进水水质,仅简单类比其它城市污水处理厂的数据。前期工作薄弱,缺少基础研究 是造成实际进厂水量水质偏离设计规模的主要原因。 污水处理厂设计规模包含设计水量及设计进水水质浓度,是污水处理厂工艺选择及设计 的基础数据,特别是污水处理厂有除磷脱氮要求时,除需确定常规污染物浓度外,还应确定 营养物浓度、碱度等水质特性,应当引起设计人员的足够重视 3.1.1设计水量 污水处理厂的水量规模,应根据城市历年供水节水统计资料,以现状年的用水量为基础, 以年增长率法预测污水处理厂收水范围内设计年限的需水量,并实测市区主要排污口的水 量,以实测污水折减系数确定其水量规模。对于截流式合流制管网系统,还应结合管网设计, 计算雨季设计水量,做为工艺选择及各项构筑物计算依据
2.2.1 截流倍数 根据受纳水体的环境容量及排水系统组成,确定合理的截流倍数，减少合流污水的溢流 频率及溢流量。一般截流干管取 n0=1-2，支管系统适当高于干管的截流倍数，取 n0=1-3。 2.2.2 雨水调蓄 结合城市水域水体环境规划及公园绿地建设，利用现有坑塘洼地，在截流干管附近修建 调节池，以贮存调节溢流污水，待暴雨过后再将溢流污水送至污水处理厂进行处理。该工程 措施可结合城市总体发展规划逐步实施。 2.2.3 环境评价 进行项目的环境影响评价等前期研究工作时，计入雨季溢流的污染物量，修正污水处理 厂的尾水排放标准。 2.2.4 分流制管网与排水系统的连接 对于混合制排水体制的管网系统，分流制污水干管应在合流制截流干管的最终溢流井下 游接入，严禁先汇流再溢流。 3 污水处理厂设计规模 3.1 设计规模的确定 在实际工程中经常出现实际进厂水量水质偏离设计规模的现象。有一些工程项目，在初 步设计阶段污水量以每平方公里 0.5×104～0.8×104 m 3 /d 进行估算，或不考虑现状管网的完 善程度，把设计年限的用水量乘以折减系数 0.8 进行估算，即做为污水处理厂的设计水量。 对于设计进水水质，仅简单类比其它城市污水处理厂的数据。前期工作薄弱，缺少基础研究， 是造成实际进厂水量水质偏离设计规模的主要原因。 污水处理厂设计规模包含设计水量及设计进水水质浓度，是污水处理厂工艺选择及设计 的基础数据，特别是污水处理厂有除磷脱氮要求时，除需确定常规污染物浓度外，还应确定 营养物浓度、碱度等水质特性，应当引起设计人员的足够重视。 3.1.1 设计水量 污水处理厂的水量规模，应根据城市历年供水节水统计资料，以现状年的用水量为基础， 以年增长率法预测污水处理厂收水范围内设计年限的需水量，并实测市区主要排污口的水 量，以实测污水折减系数确定其水量规模。对于截流式合流制管网系统，还应结合管网设计， 计算雨季设计水量，做为工艺选择及各项构筑物计算依据
3.1.2设计进水水质 污水处理厂的设计进水水质,在市区选择几个有代表性的排污口,定期实测其水质水 采用加权平均确定其现状水质浓度,以此为基础,结合其它监测资料并考虑一定余地,确定 设计进水水质。因不同城市产业结构的差异,切忌简单类比 3.2近期建设规模 污水处理厂设计应进行近期及远期规模的研究,以合理确定工程分期。以远期规模做为 污水处理厂选址的依据,其选址用地条件应满足远期处理用地的需要,以利于工程的扩建 对中小城市污水处理厂,近期建设规模不宜过大。原因如下 ①中小城市污水管网普及率较低,污水管网的改造耗时较长,至少3-5年。 ②中小城市基础资料缺乏,存在诸多不确定因素,如产业结构调整、某些重点污染企 业的周期性运行等,其水质水量较难准确预测。如果近期建设规模过大,污水处理厂长期达 不到设计规模,造成大量设备闲置,投资效益降低。 4处理工艺 4.1处理工艺类型及选择 随着环境及法规的压力,城市污水处理厂普遍采用二级生物处理工艺,在生物法中,有 活性污泥法和生物膜法两大类,活性污泥法因其处理效率高,在城市污水处理厂得到广泛应 用 活性污泥法有许多种型式,使用广泛的主要有以下三种类型:①传统活性污泥法及其改 进型A0、A2/0、AB工艺,②氧化沟工艺,③SBR工艺 传统活性污泥及其改进型A/0、A2/0、AB工艺,处理单元多,操作管理复杂,尤其是污 泥厌氧消化工艺,对管理水平要求较高。污泥厌氧消化可回收一部分能量,根据我国污水处 理的实践经验,污水处理厂设计规模达到20×104m3/d以上,才具有经济性。 中小城市污水处理厂,设计规模一般在10×104m/d以下,由于其技术力量相对较弱, 采用氧化沟和SBR工艺具有明显优势。其优点如下: (1)氧化沟法和SBR法的抗冲击负荷能力强,能够适应中小城市水质水量变化大的特 点 (2)氧化沟和SBR法,通常不设初沉池和污泥消化系统,工艺流程简单,适合管理水 平相对较低的中小城市
3.1.2 设计进水水质 污水处理厂的设计进水水质，在市区选择几个有代表性的排污口，定期实测其水质水量， 采用加权平均确定其现状水质浓度，以此为基础，结合其它监测资料并考虑一定余地，确定 设计进水水质。因不同城市产业结构的差异，切忌简单类比。 3.2 近期建设规模 污水处理厂设计应进行近期及远期规模的研究，以合理确定工程分期。以远期规模做为 污水处理厂选址的依据，其选址用地条件应满足远期处理用地的需要，以利于工程的扩建。 对中小城市污水处理厂，近期建设规模不宜过大。原因如下： ① 中小城市污水管网普及率较低，污水管网的改造耗时较长，至少 3-5 年。 ② 中小城市基础资料缺乏，存在诸多不确定因素，如产业结构调整、某些重点污染企 业的周期性运行等，其水质水量较难准确预测。如果近期建设规模过大，污水处理厂长期达 不到设计规模，造成大量设备闲置，投资效益降低。 4 处理工艺 4.1 处理工艺类型及选择 随着环境及法规的压力，城市污水处理厂普遍采用二级生物处理工艺，在生物法中，有 活性污泥法和生物膜法两大类，活性污泥法因其处理效率高，在城市污水处理厂得到广泛应 用。 活性污泥法有许多种型式，使用广泛的主要有以下三种类型：①传统活性污泥法及其改 进型 A/0、A2/0、AB 工艺，②氧化沟工艺，③SBR 工艺。 传统活性污泥及其改进型 A/0、A2/0、AB 工艺，处理单元多，操作管理复杂，尤其是污 泥厌氧消化工艺，对管理水平要求较高。污泥厌氧消化可回收一部分能量，根据我国污水处 理的实践经验，污水处理厂设计规模达到 20×104m3 /d 以上，才具有经济性。 中小城市污水处理厂，设计规模一般在 10×104m3 /d 以下，由于其技术力量相对较弱， 采用氧化沟和 SBR 工艺具有明显优势。其优点如下： （1）氧化沟法和 SBR 法的抗冲击负荷能力强，能够适应中小城市水质水量变化大的特 点。 （2）氧化沟和 SBR 法，通常不设初沉池和污泥消化系统，工艺流程简单，适合管理水 平相对较低的中小城市
(3)氧化沟和SBR法的基建费用低 4.2雨水冲击负荷与污泥流失 在排水管网为合流制的条件下,进入污水处理厂的污水流量雨天是晴天的2-4倍,当出 现雨水冲击负荷时,大量活性污泥从曝气池转移至二沉池,并造成污泥流失。在常规处理系 统中,通常设置超越管,在生物曝气池前溢流,或分流部分冲击负荷至二沉池,通过停开曝 气器让污泥在曝气池内沉淀,防止污泥流失。但上述方式都不能使有机物得到有效降解。改 进型 Orbal氧化沟工艺和SBR工艺可解决上述问题 4.2.1改进型0rab1氧化沟工艺 Oral氧化沟由三条椭圆形同心沟渠组成,污水由外沟依次进入中间沟及内沟,各沟内 的有机物浓度和溶解氧浓度均不相同,在去除有机物的同时,可实现除磷脱氮的目的。经改 进的 Oral氧化沟设计为雨水分流的运行模式,当雨水高峰流量发生时,可将进水切换至中 间沟道,而回流污泥仍连续送往外沟道,使其在外沟道贮存并得到曝气,可有效地防止活性 污泥的流失,同时使有机物得到降解。当雨水冲击负荷停止后,系统切换至正常运行状态。 4.2.2SBR工艺 SBR是一种间歇式的活性泥泥系统,其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反 应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR通过对反应 池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标,具有很大的灵活性。 SBR池通常每个周期运行4-6小时,当出现雨水高峰流量时,SBR系统就从正常循环自 动切换至雨水运行模式,通过调整其循环周期,以适应来水量的变化。SBR系统通常能够承 受3-5倍旱流量的冲击负荷 5污水回用 我国属世界12个贫水国家之一,人均水资源占有量仅2400m3,尤其北方地区人均水资 源占有量仅200-400m,水资源的紧缺状况在一定程度上限制了工农业生产和城市的发展, 许多城市不得不到几十公里以外开辟水源,其投资在1000元/m以上,制水成本高达1.0元 /m3以上。相比之下,城市污水处理厂二级处理的尾水,是一种稳定的水资源,经过处理后 可做为工业冷却洗涤用水、市政杂用水及城市河道湖面的景观用水,其投资约200-300元/ m,制水成本在0.30元/左右。我国的天津、大连、太原、青岛、泰安等地污水回用的工程 实践,充分证明了城市污水回用的经济性
（3）氧化沟和 SBR 法的基建费用低。 4.2 雨水冲击负荷与污泥流失 在排水管网为合流制的条件下，进入污水处理厂的污水流量雨天是晴天的 2-4 倍，当出 现雨水冲击负荷时，大量活性污泥从曝气池转移至二沉池，并造成污泥流失。在常规处理系 统中，通常设置超越管，在生物曝气池前溢流，或分流部分冲击负荷至二沉池，通过停开曝 气器让污泥在曝气池内沉淀，防止污泥流失。但上述方式都不能使有机物得到有效降解。改 进型 Orbal 氧化沟工艺和 SBR 工艺可解决上述问题。 4.2.1 改进型 Orabl 氧化沟工艺 Orabl 氧化沟由三条椭圆形同心沟渠组成，污水由外沟依次进入中间沟及内沟，各沟内 的有机物浓度和溶解氧浓度均不相同，在去除有机物的同时，可实现除磷脱氮的目的。经改 进的 Orabl 氧化沟设计为雨水分流的运行模式，当雨水高峰流量发生时，可将进水切换至中 间沟道，而回流污泥仍连续送往外沟道，使其在外沟道贮存并得到曝气，可有效地防止活性 污泥的流失，同时使有机物得到降解。当雨水冲击负荷停止后，系统切换至正常运行状态。 4.2.2 SBR 工艺 SBR 是一种间歇式的活性泥泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反 应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR 通过对反应 池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。 SBR 池通常每个周期运行 4-6 小时，当出现雨水高峰流量时，SBR 系统就从正常循环自 动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。SBR 系统通常能够承 受 3-5 倍旱流量的冲击负荷。 5 污水回用 我国属世界 12 个贫水国家之一，人均水资源占有量仅 2400m3，尤其北方地区人均水资 源占有量仅 200-400m3，水资源的紧缺状况在一定程度上限制了工农业生产和城市的发展， 许多城市不得不到几十公里以外开辟水源，其投资在 1000 元/m3 以上，制水成本高达 1.0 元 /m3 以上。相比之下，城市污水处理厂二级处理的尾水，是一种稳定的水资源，经过处理后 可做为工业冷却洗涤用水、市政杂用水及城市河道湖面的景观用水，其投资约 200-300 元/ m 3，制水成本在 0.30 元/左右。我国的天津、大连、太原、青岛、泰安等地污水回用的工程 实践，充分证明了城市污水回用的经济性
中小城市工业用水量约占总用水量的50%-70%以上,其中冷却、洗涤等用水量大但水质 要求不高。在中小城市污水处理厂设计中,应研究污水回用的可能性,调查研究回用对象及 水质要求,并结合回用水水质要求进行污水处理工艺选择,进行厂区总平面布置时,应考虑 污水回用的处理用地 参考文献 1王文远污水截流工程截流倍数选择的研究,给水排水,1997,10 2颜秀勤奥贝尔氧化沟的工程应用性能研究,中国给水排水,199, 3周雹中、小型城市污水处理厂的优选工艺,中国给水排水,2000,10
中小城市工业用水量约占总用水量的 50%-70%以上，其中冷却、洗涤等用水量大但水质 要求不高。在中小城市污水处理厂设计中，应研究污水回用的可能性，调查研究回用对象及 水质要求，并结合回用水水质要求进行污水处理工艺选择，进行厂区总平面布置时，应考虑 污水回用的处理用地。 参考文献 1 王文远 污水截流工程截流倍数选择的研究，给水排水，1997，10 2 颜秀勤 奥贝尔氧化沟的工程应用性能研究，中国给水排水，1999，7 3 周 雹 中、小型城市污水处理厂的优选工艺，中国给水排水，2000，10