摘要:根據在云南省內多年的排水及污水處理工程設計經驗,對西南邊疆省份中小城鎮污水處理工程中的排水系統、排水體制、管材、污水處理工藝、設備選型、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。

關鍵詞:中小城鎮污水處理廠,設計經驗,脫氮除磷,深度處理

0前言

截至2006年底,云南省已經投入運行的污水處理廠37座,設計污水處理能力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計處理規模60%以上的有20座,占總量的54%。2007年CODCr總削減量為6.63萬t。云南省內已建成運行數十座中小城鎮污水處理廠,其中昆明市第一污水處理廠在西南地區最早建成運行,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”、“全國優秀污水處理運營企業”等榮譽。這些污水處理工程設計,既采用了穩妥成熟的傳統工藝,同時又采用了一些新工藝、新技術、新設備、新材料。根據這些污水處理廠的近幾年實際運行經驗,設計中采用的工藝是比較適合云南省中小城鎮污水處理實際特點的。

1 　排水管網

1. 1 　排水體制

排水體制是污水處理設計所面臨的首要問題,它不僅涉及工程投資、環境保護、工程實施的難易程度,還直接影響污水處理廠的工藝選擇。云南省的中小城鎮城區一般分為老城區和新城區,多為雨污合流制的老城區,少部分為雨污分流的新區。合流制區域面積至少占建成區面積的70 %～80 % ,老城區大多建筑密集,難度很大。目前云南省內大部分已建污水處理工程的中小城鎮均采用混合制的排水體制。大部分老城區采用截流式合流制,今后有條件時逐步改造為分流制,片面強調雨污分流是不恰當的。新區建設一般采用完全分流制。

1. 2 　截流倍數

合流制排水系統的截流倍數應根據旱流污水的水質、水量,以及水體衛生要求,水文、氣象條件等因數進行確定。截流倍數取值大,截流的污水量多,溢流的污水量少,對環境有利,但截污干管管徑大,工程投資增加;截流倍數取值小,節省工程投資,但對環境不利。一般認為南方城市截流倍數不宜過高。當截流倍數成倍增加時,減少的溢流時間有限,但工程投資增加很多,不合算。目前云南省內中小城鎮排水系統的截流倍數的取值基本上都在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

云南省內水資源豐富,大多城鎮都有河流穿城而過,城區內的河道為主要的排水方向,特是老城區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。河底鋪設易實施,但養護、滲漏等問題多。沿河鋪設拆遷量大,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、管網改造、資金等條件的制約,將城市污水特別是老城區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”城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》,目前云南省內中小城鎮的設計的污水收集率目標為60 %～80 %。污水收集管網敷設的重點在現狀建成區,可兼顧少量近期建設發展區的雨污分流管道。

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,此外早年建設混凝土污水管道結垢、堵塞現象也很嚴重。PVC2U 雙壁波紋管、HDPE 纏繞管、玻璃鋼管每節長度可為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,抗滲漏效果好;且內壁光滑,不易結垢,輸水能力大,可減少管道埋設及清通的工程量。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、玻璃鋼管優于以前普遍使用的混凝土管。

目前省內中小城鎮污水管網中,管徑小于600 mm污水管一般設計采用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(如潞西市、普洱市) 少量采用玻璃鋼管。省內能夠生產HDPE 纏繞管和波紋管,塑料檢查井也研制成功和投入生產,有些項目已有應用。

2 　污水處理廠

2. 1 　污水處理廠規模

云南省中小城鎮污水量一般都不高,多數縣城只有數千m3 / d ,人均綜合用水指標偏低,給排水設施不完善。工業廢水量很少,比例很低。

2. 2 　進出水水質

污水處理廠進水水質指標是進行污水處理廠工藝方案、優化技術經濟指標的前提。從污水產生因素方面看,城市污水水質指標主要受當地居民生活及用水習慣、工業性質以及污水排放量等因素影響。從城市污水組成上看,其水質主要受生活污水和工業廢水中污染物濃度的影響。一般經濟較發達地區設計進水水質取值較高,山區等經濟相對欠發達地區設計進水水質取值較低。通過調查,目前云南省內近幾年新建的污水處理廠大部分的實際運行進水水質達不到設計值。

設計進水水質最好按近、遠期分期。有工業基礎的城鎮需注意工業廢水所占比例及水質。今后發展趨勢是工業向工業園區集中和轉移,所以城鎮污水處理廠大多以接納生活污水為主。注意防止近期設計進水水質偏高。確定進水水質最好有主要排水溝和排污口水質實測資料。設計出水水質一般為GB 18918 —2002 一級B 標準,九湖流域或缺水地區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

云南省內中小城鎮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。云南省中小城鎮污水處理廠設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,能夠適應中小城鎮水質水量變化大的特點。通常不設初沉池和污泥消化系統,工藝流程簡單,適合管理水平相對較低的中小城鎮。

省會昆明各種常見的污水處理工藝都有應用,省內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。紫外線消毒系統占地小、土建投資省、運行成本低、高效且無后續作用,加上近些年來設備成本的降低和質量的提高,已成為云南省內中小城鎮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

云南省中小城鎮污水處理廠規模一般較小,不設消化池,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、脫水一體機設備投資和運行成本低,目前在云南省中小城鎮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缺點,就目前云南省的實際情況而言,只有少數幾個城市有垃圾焚燒廠(昆明、安寧、玉溪、曲靖沾益) ,多數城市沒有采用污泥焚燒處置的條件。隨著中小城鎮垃圾填埋場的普及,對于中小城鎮污水處理廠,污泥衛生填埋是最主要的處置方法。少數園林綠化業發達的城鎮(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 　環保新要求

(1) 在線監測。城鎮污水處理廠進出水口須設置在線自動監控設備,與環保部門聯網運行。主要監測指標有流量、COD ,少量項目可能要監測SS、N H3 、TN 、TP。目前大部分現有污水處理廠已安裝完成,新建設的項目一般都設計有進出水在線監測系統。

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

(3) 污泥干化(半干化) 。

2. 7 　新技術、新設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:通過投加比重為5. 2 的磁粉,并使之與水中顆粒物緊密結合,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、缺氧區攪拌用,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。葉輪的設計是關鍵,國內有些廠家模仿國外產品加工,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,昆明松花壩水源區云龍鎮、滇源鎮、撒營盤鎮污水處理廠有應用(規模1 000～2 000 m3 / d) 。具體參見http://www.bnynw.com更多相關技術文檔。

3 　設計經驗及教訓

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

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