城市污水處理廠設計中熱點問題剖析
羊壽生 張辰
摘要:剖析了我國污水處理廠建設規模與實際情況脫節的原因,并就污水處理廠設計中進水水質預測、處理出水水質標準、污水消毒、處理工藝比選、污泥穩定及污泥綜合利用等方面的問題提出了作者自己的觀點。
關鍵詞:城市污水處理廠 設計規模 進水水質 出水水質 工藝流程 污泥處理與處置
Hot Points on Urban WTP Design
采用二級處理工藝,處理出水恐怕難以達到氨氮與磷酸鹽標準,需要采用脫氮除磷工藝流程,特別是一級標準中磷酸鹽指標0.5mg/L,有相當難度。有人提出,處理廠尾水排入非蓄水性河流或非封閉性水域,是否還要控制如此低的磷酸鹽含量。采用生物脫氮除磷工藝,或者化學除磷工藝,需要增加基建投資與經常運行費用,同時還要求具有較高的運行管理水平。筆者建議,在有些場合,經當地環保部門認可,在近期似可放寬磷酸鹽標準,以節省近期投資。 2.3污水消毒 室外排水設計規范中,城市污水處理廠出水要加氯消毒,而且對生物處理后投氯量規定為5mg/L~10mg/L,并設停留時間為30min混合接觸池。80年代建的城市污水廠,大都有加氯消毒設施,包括加氯機、氯庫、混合接觸池,建成后已有10余年,從未使用,所以氯庫等構筑物已移作它用。有人提出,國家污水綜合排放標準對城市二級處理廠出水水質未確定大腸菌群數及余氯值,所以處理廠出水要不要加氯是值得研究的課題。筆者建議環保部門、衛生防疫部門及市政建設部門應著手研究污水消毒這一課題,解決加氯量、大腸菌群數、余氯量及其相關關系。 2.4處理工藝比選 目前,國內建成的城市污水廠絕大部分采用活性污泥法處理工藝,生物膜法應用很少。上海在50年代建成一座用礫石為濾料的生物濾池,運行40余年,處理效果良好,經常費比活性污泥法低50%多,但并未引起人們重視。1921年在上海已建成一座活性污泥法處理廠,1926年又建成兩座活性污泥法處理廠,處理規模各為1.4萬m3/d,其中上海東區污水廠一直延用至今,對活性污泥法運行管理積累了豐富經驗。 隨著科技的發展和微處理機與自控技術設備的進步與普及,對活性污泥法工藝進行改革,特別是80年代以來,隨著改革開放步伐的加快,在污水處理方面,利用外國資金,引進了一批國外污水處理工藝和設備,使污水處理技術有較大的發展。目前,各種活性污泥變法已在工程中得到應用,例如AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化溝法等等。綜觀這些革新的活性污泥法,它們適用于不同場合,滿足不同出水水質要求。 筆者認為,在方案比選時,主要控制的條件有用地范圍、尾水排放、污泥出路、地質條件、發展余地、管理水平、運行費用、工程投資、環境影響等諸方面。在滿足出水水質各項指標前提下,應著重研究運行費用與管理水平。已知一些污水廠建成后,由于運行費用高而無法正常運轉,而另一些處理廠引進高級監控儀表設備,由于缺乏具有一定水平的維護人員,這些儀表設備被閑置。所以,要從目前國內的現狀出發,選擇合適的處理工藝,切忌盲目跟風。筆者認為,中小規模污水處理廠選用氧化溝、SBR法具有明顯優點,而大型污水處理廠推流式活性污泥法仍是首選方案。
3污泥處理與處置 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,其數量大約為進水量的0.5%~1.5%。污泥處理與處置方案是經常討論的熱點問題。 3.1污泥穩定 如何滿足《城市污水處理廠污水污泥排放標準》(CJ3025-93)中規定的污泥穩定要求,目前常用的方法有污泥中溫消化、污泥好氧消化、污泥投加石灰,還有污泥焚燒方法。 采用污泥中溫消化方法,可以殺滅污泥中的寄生蟲卵,同時還可回收能量,消化后污泥可用作農業或綠化肥料。采用污泥中溫消化似應有一個經濟規模問題,但尚未能有詳細經濟分析。在80年代中期,污水廠處理規模為2.5萬m3/d左右,建了幾座中溫污泥消化池,但由于經濟上不合算,投產不久就停用了。目前,能正常運行的中溫污泥消化池,其處理廠規模均在20萬m3/d以上,看來大型污水廠采用污泥中溫消化方案是可取的。采用污泥濃縮、脫水、中溫消化、消化污泥再濃縮、脫水外運,其投資大約為100萬元/t干泥~200萬元/t干泥(不含水),經常運行費用大約700元/t干泥~900元/t干泥。 目前,大部分中小型污水廠產生的污泥,經濃縮、機械脫水后,運往農村作肥料或運往垃圾填埋場填埋。這些污泥實際上均未達到穩定要求,是否會帶來環境的二次污染是值得注意的。污泥好氧消化、向污泥中投加石灰及污泥采用焚燒處理方法,在國內尚未見報道。 3.2污泥綜合利用 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,與實際應用還有相當距離。城市污泥的最終出路,還是用作綠化或農田肥料,改良土壤,這似乎是較現實的綜合利用方案,目前,缺少組織推廣應用的機構,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”的天然有機肥料是具有廣闊前途的。 3.3污泥集中處理廠 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,建一座具有相當規模的污泥處理廠,包括處理下水道清通過程中產生的污泥、化糞池污泥等等。當污泥處理廠達到一定規模后,可減少單位投資,降低經常費用,也便于污泥綜合利用。
4結語 城市污水處理廠設計中有關工程規模、處理工藝選擇、污泥處理與處置等問題值得研究、探討,但歸結到一點,就是使工程設計能更切合目前我國的具體現狀。為了克服不可預見的因素,城市污水廠建設似可先建一級處理部分,待污水系統完善后,積累了若干年進廠水質水量資料后,再建二級處理部分,以更好發揮投資效益。