城市污水处理论文范文

1结果与分析

1．1规模

库区污水厂设计总规模207．15万m3/d，实际处理规模175．43万m3/d，平均运行负荷率84．7%，达到了国家要求。具体规模分布见表1，库区以5万m3/d及以下规模的污水处理厂为主，共40座，设计规模97．15万m3/d，占设计总规模的47%。三峡库区多为中小型污水处理厂的原因是:库区地势起伏大，地貌类型多，地势切割［2］，导致污水流域范围小而多。从实际运行情况来看，中小型污水处理厂承担了近一半的污水处理负荷，起到了保障库区水环境质量的作用，符合库区地形特征和社会经济发展现状，形成了中小型污水处理厂集中建设群，具有典型特征和研究意义。

1．2主体工艺

库区污水厂主要采用以下6种工艺(图1):A/A/O系列工艺、氧化沟系列工艺、SBR及其变型工艺、传统活性污泥法、生物膜法和土地处理法。其中，3座污水处理厂采用A/A/O系列工艺，设计处理水量98万m3/d，占设计总规模的47．3%;28座污水处理厂采用氧化沟系列工艺，设计处理水量76万m3/d，占设计总规模的36．7%;9座污水处理厂采用SBR及其变型工艺，设计处理水量15．9万m3/d，占设计总规模的7．7%。库区2座大型污水处理厂均选择了A/A/O系列工艺:鸡冠石污水处理厂设计规模60万m3/d，采用倒置A/A/O工艺，唐家沱污水处理厂设计规模30万m3/d，采用A-A/A/O工艺。这主要是由于A/A/O工艺成熟稳定，适应于大型城市污水处理厂。库区中小型及小型污水处理厂以氧化沟系列工艺和SBR及其变型工艺为主，这2种工艺均有流程简单，管理方便和处理效果好的优点，与库区的地理环境和经济水平相适应。

1．3工艺参数

库区污水厂水质参数的设置与采用的工艺密切相关。采用SBR及其变型工艺的库区污水厂HRT均在6h以下，SRT不超过15d，污泥负荷比其他工艺偏高，多在0．4kgBOD/(kgMLSS•d)以上。采用A/A/O系列工艺的库区污水厂HRT均在6～12h，SRT在10～15d之间，污泥负荷在0．1～0．2kgBOD/(kgMLSS•d)之间。采用氧化沟系列工艺的库区污水厂HRT集中在12～24h，SRT多设置在15d以上，污泥负荷多集中在0．2kgBOD/(kgMLSS•d)以下。库区污水厂的污泥负荷多处于低负荷的状态，这样有利于稳定达标和减少剩余污泥量。库区污水厂进水的无机物含量较高(图2)，MLVSS/MLSS在0．7以下的污水处理厂数量占总数的71%。造成进水中无机物含量高的原因主要有:库区地形地貌复杂，地质条件差，山地地形坡度较大，水土流失严重［3］;西部大开发过程中，众多的建设项目对土地造成了较大的扰动。库区污水厂MLSS在2～4g/L的比例为35%，4～6g/L的比例59%，比规范给出的设计参数值高，这主要是为了保证足够的有效活性污泥浓度。84%的库区污水厂产泥率在6～8(t污泥)/(万t污水)范围内，这主要是污水处理厂进水中的无机物含量较高和运行负荷较低造成的。

1．4水质特征

库区污水厂进水碳源较为充足(表3)，可生化性较好(表4)，进水污染物浓度呈明显的冬高夏低趋势，月均值波动大于其他地区的污水处理厂。部分污水处理厂进水污染物浓度设计值与实际值相差较大，导致运行不稳定。结合调研数据，给出了保证率为85%的推荐设计值［4，5］(表5)，供读者参考。除鸡冠石污水处理厂超负荷运行外，其他水厂均设计水量均大于实际处理水量，由此可知，污水处理厂出水有稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》一级B标准的潜力。提供出水水质数据的29座污水处理厂中，COD和BOD5均能稳定达标，个别污水处理厂SS、NH3-N或TN偶有超标，少量污水处理厂TP不能稳定达标。TN超标多集中在1月份和2月份，此时重庆温度低，硝化菌和反硝化菌活性低，加之冬季进水污染物浓度较高，导致TN不能稳定达标。TP超标易出现在11月至次年4月，出水TP在1～1．5mg/L之间。TP不达标的污水处理厂的污泥龄多设置在14d以上，难以兼顾脱氮除磷。

1．5运行中存在的问题及对策分析

调研发现，约占总数15%的库区污水厂出现曝气量不足或过量，11%的库区污水厂由于无机物含量过高影响污水处理厂的正常运行，15%(不包含垃圾渗滤液进入和工业企业偷排的比例)的库区污水厂由于进水水质不稳定需要加设调控措施，10%的库区污水厂存在设备寿命短、易老化的现象。在调研中还发现污泥膨胀、氧化沟内积泥严重和曝气不均导致生化池存在色带等问题。笔者通过大量文献阅读和实践经验总结了易出现的主要问题及对策。

1．5．1进水前段进水前段(进水口及管网部分)主要会出现以下3个问题:(1)进水水质水量波动大;(2)雨水或工业废水短时进入，造成冲击负荷;(3)砂石等无机物含量高，活性污泥成分少。出现进水水质水量波动大的原因主要有:(1)污水处理厂规模大小影响来水稳定性;(2)垃圾渗滤液和工业废水进入;(3)排水用户排出的水量水质不稳定。主要解决办法有:(1)有条件时，可在污水处理厂前端设置调节池，均化水质水量;(2)对于有垃圾渗滤液和工业废水进入的污水处理厂，可以结合实际运行经验确定垃圾渗滤液或工业废水的进入限值，以确保不影响微生物活性。雨水对污水处理厂主要有3方面的影响:(1)稀释污染物浓度，增加污水处理量;(2)携带大量DO;(3)SS值远高于旱季。主要解决办法有:(1)雨季减少曝气和内回流［6］，提高污泥负荷，调整排泥规律以保证污泥浓度平稳;(2)根据SS的粒径大小选择合适的方式强化沉砂功能。砂石等无机物含量高的原因主要有:(1)管道建设或建筑施工，大量砂石进入;(2)植被覆盖率低，水土流失，管网多为合流制［7］。解决办法主要有:(1)加快建设污水收集系统，提高污水收集率;(2)在污水处理厂最前端配备吸砂除砂设备，以减少对后续设备的磨损;(3)强化沉砂，并实时调控生物处理部分。另外，工业废水甚至有毒有害废水非法进入会造成微生物死亡，影响污水处理厂的稳定运行。主要解决办法有:(1)对偷排现象严厉监管;(2)加设进、出水自动取样仪，注意夜间来水的监测;(3)建立系统应急预案，发现问题立即上报，采取措施保护微生物。

1．5．2一级处理段一级处理段主要包括格栅、集水泵房、沉砂池和初沉池。初沉池调整一般要与后续工艺结合考虑，在此不做叙述。格栅出现的主要问题为粗细格栅的间距不当，可能是由于实际来水中的杂物较多或工艺整改后对格栅间距有更高的要求。这需要结合实际情况，修改格栅尺寸，调整格栅放置角度［8］，或增设格栅格网。集水泵房出现的主要问题为泵运行能耗高，磨损大。主要原因有两点:(1)来水流量波动大，泵启闭频繁;(2)有杂物(如布条)进入缠到泵上使泵报警频繁，无机物颗粒进入泵送加快泵的磨损。主要解决办法:(1)在集水池最高水位时开启进水泵，来水大量减少时换小泵，给泵加变频器或软启动设备;(2)对泵要精心维护，科学维修。沉砂池易出现的问题主要为沉砂池设计不利于后续生物处理或吸砂排砂易出现故障。主要原因为:(1)曝气沉砂池消耗了本来就有限的有机物;(2)来砂量大，排砂系统易故障。主要解决办法有:(1)进水无机物含量高的污水处理厂不宜用曝气沉砂池。进砂量大的污水处理厂不宜选用抗冲击负荷差的钟式和Pister沉砂池;(2)根据实际情况对设备做优化。

1．5．3二级处理段二级处理段主要指生物处理阶段。现主要对A/A/O系列工艺、氧化沟系列工艺、SBR及其变型工艺进行分析。采用这3种类型工艺的污水处理厂易出现以下问题:(1)进水水质波动大，且曝气模式单一，导致出水不稳定，能耗高;(2)进水碳源不足;(3)低温期(1月、11月、12月)出水TN或TP不能稳定达标。针对问题(1)主要措施有:(1)合理分配厌/缺/好氧三者的容积比［9］，通过曝气的开停和气量大小灵活调整三者之比，以实现功能分区。(2)根据进出水水质情况及时调整运行参数，合理控制污泥龄，兼顾脱氮除磷。低负荷运行时，可提高污泥负荷，减小MLSS，调小内回流比，间歇曝气等。低温时期(特别是低于15℃)可延长反硝化时间，减小污泥负荷，增加MLSS等。(3)水质水量水温变化较大，单独改变运行参数达不到要求时，要变换运行模式。多模式的运行有利于水质稳定达标和节省能耗。具体运行模式的变化要根据污水处理厂实际情况制定。针对问题(2)主要措施有(1)实现厌缺氧区和好氧区分点进水［10］，灵活调整各点进水量，使厌氧/缺氧/好氧段微生物合理利用碳源。(2)挖掘内部碳源。不影响出水SS的情况下，将曝气沉砂池改为只沉砂，不曝气;将初沉池改造为初沉发酵池或厌氧水解池，延长水力停留时间。(3)有条件时，接入适当比例的含碳源高的工业废水或选择性接入少量的垃圾渗滤液，以补充碳源。(4)当进水碳源很有限时，优先用于脱氮，加设化学除磷措施。针对问题(3)可以根据具体情况，优先采取优化运行参数(包括内回流比，MLSS，污泥负荷，泥龄等)。在池容允许的条件下，根据进水负荷的变化调整生化池的液位。针对不同类型的工艺，会出现具体的针对性问题。A/A/O系列易出现反硝化容积不足，或回流混合液中DO过多，反硝化效果差。此时应将部分厌氧或好氧区转变为缺氧区，增加反硝化容积。在好氧池末端设置消氧区，防止内回流中DO破坏缺氧环境。氧化沟系列易出现以下问题:(1)TP不达标，主要是氧化沟的污泥龄较长和没有厌氧环境;(2)曝气运行方式单一，出现DO不足或能耗过高，也没有形成缺氧与好氧交替，导致反硝化效果不好，TN不达标;(3)沟内污泥浓度分布不均，常有积泥现象发生。针对问题(1)提出以下措施:(1)采用生物/物化协同除磷:将混凝剂投加到曝气池中，二沉池污泥絮体易沉且出水磷浓度很低。(2)制备和应用新型磷混凝剂。针对问题(2)可以采取如下措施:若采用鼓风曝气，可以开停鼓风机的台数，实施变频调控，合理控制曝气头的位置以形成缺好氧交替环境。(2)以DO供需平衡为基础验证了经济溶解氧的存在并具有一定的稳定性［13］，并以此实施精确曝气控制技术，对改良型氧化沟工艺进行低成本改造。(3)采用转盘或转碟曝气时，合理控制转盘或转碟的数量、位置、速度。针对问题(3)可以根据流场分析沟内的流态，在需要的地方增加导流墙和导流挡板，改善DO和污泥浓度的分布。积泥严重的区域可考虑加推进器，不单靠转碟或转盘推动。SBR及其变型系列易出现时序上的厌缺氧不足，碳氮比低，碳源不足。可以采取以下措施:(1)改变进水模式:当进水时，池内正在进行厌氧释磷和缺氧反硝化，后进来的水厌缺氧时间不充分，这时可加大进水流量，缩短进水时间，改连续进水为间歇进水。(2)必要时设置选择池［15］，以解决厌缺氧时序上的不足。设置选择池后可增加污泥回流系统，污泥回流至选择池。

2结论

(1)库区45座城市污水处理厂的设计总规模207．15万m3/d，实际处理规模175．43万m3/d，平均运行负荷率84．7%。库区5万m3/d以下规模的污水处理厂约占总数的89%，这与库区的山地地形和流域服务面积划分有关。(2)库区三大主流主体工艺分别为A/A/O系列工艺，氧化沟系列工艺，SBR及其变型工艺。其中库区三座大型污水处理厂均选用了A/A/O系列工艺。选用氧化沟系列工艺和SBR及其变型工艺的污水处理厂的比例分别为64%和20%。(3)设计进水水质碳源较充足，可生化性较好，主体工艺工艺参数设置较为合理，有出水稳定达到一级B的潜力。(4)采用生物处理工艺的污水处理厂易出现碳源不足、能耗过高及功能分区不合理等问题，需通过调节进水模式、设备运行方式和改善功能分区解决以上问题。另外，运行中出现的具体问题要具体分析，有针对性的解决。

作者：付国楷喻晓琴张春玲张智陆磊单位：重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆市规划设计研究院四川分院重庆市水务控股(集团)有限公司