大型城市污水處理廠的清潔工藝分析

黃紅志 羅志勇

［摘 要］ 水資源污水是環(huán)境污染的主要形式，城市現(xiàn)代化改造工程實(shí)施后，國(guó)家投資污水處理廠建設(shè)，以滿足城市污水處理的設(shè)施需求。當(dāng)前，深入分析處理廠的清潔工藝，有助于改善污水處理廠的運(yùn)行效率。文章首先分析大型污水處理廠的特點(diǎn)，如污水存量大、處理難度高、清潔任務(wù)重和設(shè)備壽命短等。探討優(yōu)化污水處理工藝的必要性，并重點(diǎn)分析和介紹污水處理廠常用的處理工藝，希望對(duì)后續(xù)研究有所幫助。

［關(guān)鍵詞］ 污水處理廠；清潔；工藝；分析

［作者簡(jiǎn)介］ 黃紅志，廣東省惠州市環(huán)境保護(hù)局，廣東 惠州，516008；羅志勇，廣州市銳迪能源科技有限公司，廣東 廣州，511400

［中圖分類號(hào)］ TU992.25 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1007-7723（2012）02-0025-0003

水資源污水是環(huán)境污染的主要形式，由于水資源關(guān)系著人們的日常生活質(zhì)量，水污染制約了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的和諧發(fā)展，不利于人類長(zhǎng)期生存。城市現(xiàn)代化改造工程實(shí)施后，國(guó)家投資污水處理廠建設(shè)，以滿足城市污水處理的設(shè)施需求。但隨著城市污水量的持續(xù)增加，中小型污水處理廠已適應(yīng)不了大量污水處理的操控要求。新時(shí)期，一批大型城市污水處理廠投入使用，深入分析處理廠的清潔工藝，有助于改善污水處理廠的運(yùn)行效率，為城市和諧發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

一、大型污水處理廠的特點(diǎn)

我國(guó)社會(huì)主義早期發(fā)展以“粗放型”經(jīng)濟(jì)模式為主，經(jīng)濟(jì)效益增收以犧牲環(huán)境為代價(jià)，短期發(fā)展成效無(wú)法適應(yīng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的指標(biāo)要求。為了實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)“穩(wěn)定、健康、持續(xù)”的發(fā)展，國(guó)家積極制定了科學(xué)的發(fā)展策略，以“集約型”經(jīng)濟(jì)理念為指導(dǎo)，在提升國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入水平的同時(shí)完善了環(huán)境體制。大型污水處理廠的建立促進(jìn)了城市環(huán)境工作的改善，相比中小型污水處理廠，其主要特點(diǎn)集中表現(xiàn)在：

（一）污水存量大

改革開放前期，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入水平偏低，各項(xiàng)科技研究工作收獲頗少，制約了環(huán)境改造工程的推廣實(shí)施。盡管建立了中小型污水改造工程，但在污水處理方面未取得理想的成果。以小型污水處理廠為例，其蓄存的污水量?jī)H占大型處理廠的30%～40%，顯然適應(yīng)不了城市污水產(chǎn)出量的處理標(biāo)準(zhǔn)。大型污水處理廠存儲(chǔ)量巨大，滿足了城市污水處理工作的操作要求。

（二）處理難度高

大型污水處理廠不僅在污水量指標(biāo)上大幅度提升，廠內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施也更加齊全，所采用的處理工藝流程相對(duì)完善。一般情況下，大型污水處理廠既可以簡(jiǎn)單地凈化城市生活污水，對(duì)于工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的污水也可以起到較好的凈化作用，處理工藝的難度更大。如：大型處理廠配備了水資源循環(huán)系統(tǒng)，部分凈化后的水資源可重新輸送使用，協(xié)調(diào)了城市水資源的分配利用。

（三）清潔任務(wù)重

城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入水平的提高，由此產(chǎn)生的環(huán)境問題也受到了政府部門的關(guān)注。為了緩解城市地區(qū)面臨的污水問題，投資建設(shè)大型污水處理廠是必不可少的，廠內(nèi)面臨的污水處理任務(wù)也更加繁重，給污水處理廠的工作造成了巨大的壓力。調(diào)查顯示，按照1萬(wàn)噸水5噸80%濕泥，我國(guó)污泥日產(chǎn)量可達(dá)5.75萬(wàn)噸，年濕泥產(chǎn)量2098.75萬(wàn)噸。

（四）設(shè)備壽命短

據(jù)了解，我國(guó)城市大型污水處理廠的污水處理能力超過1.2億立方米/日，每日面臨的污水處理工作相當(dāng)繁重，為城市綠化改造提供了諸多幫助。高負(fù)荷的污水處理作業(yè)，導(dǎo)致污水處理廠設(shè)備壽命減短，既影響了污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)作，也增加了處理廠運(yùn)營(yíng)資金的投入。延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命是未來(lái)污水處理工程需要考慮的重點(diǎn)內(nèi)容，加強(qiáng)廠內(nèi)設(shè)施的更新維護(hù)是極為關(guān)鍵的。

二、優(yōu)化污水處理工藝的必要性

當(dāng)前，國(guó)家正加大污水處理廠建設(shè)的投資金額，國(guó)內(nèi)大部分城市均有特定的污水處理區(qū)域。政府報(bào)告顯示，截至2010年，全國(guó)設(shè)市城市、縣城及部分重點(diǎn)建制鎮(zhèn)累計(jì)建成城鎮(zhèn)污水處理廠超過2400座，充分顯示了國(guó)家對(duì)污水處理工程的重視。因此，大型成熟污水處理廠需不斷調(diào)整污水清潔模式，通過優(yōu)化污水處理工藝提高處理廠的運(yùn)行效率。

（一）提高效率

傳統(tǒng)污水處理工藝僅限于當(dāng)前城市發(fā)展的需要，為城市區(qū)域的綠化發(fā)展提供了相匹配的除污系統(tǒng)?？茖W(xué)發(fā)展觀規(guī)劃國(guó)內(nèi)改革，未來(lái)農(nóng)村地區(qū)的改造活動(dòng)更加頻繁，農(nóng)村經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)整也會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘?。如果依舊堅(jiān)持現(xiàn)有的大型污水處理廠規(guī)模，顯然不利于農(nóng)村地區(qū)的城市化改造。優(yōu)化改進(jìn)污水處理工藝提升了廠內(nèi)作業(yè)的效率，從人力、物力、財(cái)力等方面簡(jiǎn)化工藝流程，推廣更加先進(jìn)的工藝模式。

（二）減少污染

根據(jù)目前城市現(xiàn)代化改造發(fā)展趨勢(shì)，今后城市污水產(chǎn)量將會(huì)日趨增多，生活污水、工業(yè)污水會(huì)成為城市水資源污染的兩大來(lái)源。生活污水來(lái)源于人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生的廢水，其污染成分相對(duì)較少。工業(yè)污水中含有大量的有害元素，未經(jīng)處理隨意排放會(huì)造成嚴(yán)重的污染問題，尤其是重金屬及化學(xué)元素的危害更大。大型污水處理廠經(jīng)過工藝改造，可進(jìn)一步加強(qiáng)工業(yè)廢水的凈化程度，減少工業(yè)廢水污染，實(shí)現(xiàn)生活污水循環(huán)利用。

（三）創(chuàng)造收益

優(yōu)化污水處理工藝創(chuàng)造的收益體現(xiàn)在兩方面，即環(huán)境收益、經(jīng)濟(jì)收益。其必要性體現(xiàn)在：首先，城市建立大型污水處理廠，對(duì)城區(qū)內(nèi)污水的凈化處理發(fā)揮了極其重要的作用，維持了水資源調(diào)配的均衡性，營(yíng)造了優(yōu)越的城市環(huán)境；其次，傳統(tǒng)處理工藝經(jīng)過優(yōu)化改造后，在簡(jiǎn)化操作流程的同時(shí)也提升了廠內(nèi)操作的效率，降低了污水處理系統(tǒng)的調(diào)控難度。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，先進(jìn)工藝的引入也減少了經(jīng)營(yíng)成本，創(chuàng)造了豐厚的經(jīng)濟(jì)收益。

三、污水處理廠常用的處理工藝

鑒于科學(xué)技術(shù)對(duì)城市大型污水處理廠建設(shè)的指導(dǎo)作用，廠內(nèi)管理人員及操作人員需堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新思想，結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的污水處理技術(shù)調(diào)整工藝模式，制定更加科學(xué)、高效、節(jié)能的污水處理方案。國(guó)內(nèi)污水處理廠已掌握了多項(xiàng)污水處理工藝，如：活性污泥工藝、生物除磷工藝、循環(huán)曝氣工藝等等，這些先進(jìn)的工藝方案融合了物理、化學(xué)等多方面學(xué)科知識(shí)。

（一）活性污泥工藝法

考慮到污水內(nèi)部混合雜質(zhì)的物理特性，采用活性污泥法進(jìn)行污水處理是一種簡(jiǎn)單、易操作的工藝方案，如圖1。盡管城市建立了大型污水處理廠，但其在工藝流程上還需加強(qiáng)改進(jìn)，以此滿足不同污水資源處理的需要?；钚晕勰喾ńY(jié)合物理學(xué)原理，對(duì)廠內(nèi)蓄積的污水進(jìn)行物理分離，如：把較大的污染顆粒與水質(zhì)分離，從而發(fā)揮出凈化污水的效果。該方法是最早運(yùn)用于污水處理操作，僅適用于常規(guī)的污水處理操作，不適合運(yùn)用于高質(zhì)量要求的污水處理。比較常見的活性污泥法有氧化塘法、集成生化加過濾法、增加流動(dòng)載體法等。

（二）循環(huán)曝氣工藝法

循環(huán)間歇曝氣工藝充分發(fā)揮高負(fù)荷氧化溝處理效率高的優(yōu)點(diǎn)，又充分利用序批式活性污泥污水處理工藝出水好的特點(diǎn)，保證了系統(tǒng)出水達(dá)到國(guó)家污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)在除去有機(jī)污染物方面的要求。在投資和運(yùn)行費(fèi)用上比通常以除去有機(jī)污染物為主的二級(jí)生物污水處理系統(tǒng)降低30%左右，是適合我國(guó)現(xiàn)階段污水處理要求的工藝技術(shù)。

（三）旋轉(zhuǎn)接觸氧化法

旋轉(zhuǎn)接觸氧化污水處理工藝技術(shù)是在生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合生物接觸氧化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的新一代好氧生物膜處理技術(shù)。旋轉(zhuǎn)接觸氧化污水處理工藝技術(shù)和成套設(shè)備提供了一種簡(jiǎn)單和可靠的污水處理方法。整個(gè)污水處理系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)軸是唯一的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，一旦機(jī)器出了故障，一般機(jī)械人員都可以進(jìn)行維修。

（四）連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)

連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)工藝（CCAS）是一種連續(xù)進(jìn)水式SBR曝氣系統(tǒng)，如圖2。污水處理工藝CCAS是在序批式處理法（SBR）的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。CCAS污水處理工藝對(duì)污水預(yù)處理要求不高，只設(shè)間隙15mm的機(jī)械格柵和沉砂池。生物處理核心是CCAS反應(yīng)池，除磷、脫氮、降解有機(jī)物及懸浮物等功能均在該池內(nèi)完成，出水可達(dá)標(biāo)排放。

（五）曝氣生物濾池

從綜合效益方面看污水處理工藝的優(yōu)化，其適應(yīng)了社會(huì)主義科學(xué)發(fā)展觀的要求，加快了新時(shí)期城市綠化改造的建設(shè)進(jìn)度。曝氣生物濾池是在生物濾池處理裝置中設(shè)置填料，通過人為供氧，使填料上生長(zhǎng)大量的微生物。這種污水處理工藝流程裝置由濾床、布?xì)庋b置、布水裝置、排水裝置等組成。曝氣裝置采用配套專用曝氣頭，產(chǎn)生的中小氣泡經(jīng)填料反復(fù)切割，達(dá)到接近微控曝氣的效果。由于反應(yīng)池內(nèi)污泥濃度高，處理設(shè)施緊湊，可大大節(jié)省占地面積，減少反應(yīng)時(shí)間。

（六）生物除磷工藝法

利用化學(xué)物質(zhì)及相關(guān)的物質(zhì)反應(yīng)，也能促進(jìn)污水處理廠凈化水資源的效率。磷元素是工業(yè)污水中比較常見的元素，如果凈化處理不徹底會(huì)影響到水資源的循環(huán)利用質(zhì)量。傳統(tǒng)污水處理工藝屬于通用型的操作方案，對(duì)磷元素凈化過濾缺乏針對(duì)性的方案。長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，污水處理廠逐漸掌握了一套生物除磷工藝法。此工藝方法的目的是清除污水中的含磷有機(jī)物，從而達(dá)到水資源凈化的作用。由于生物除磷工藝屬于化學(xué)性處理方法，要求操作人員熟練掌握化學(xué)理論，結(jié)合污水廠實(shí)際操作的需要設(shè)計(jì)工藝方案。

四、結(jié) 論

綜上所言，當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制深化改革，城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐也隨之加快。環(huán)境工程是城市計(jì)劃改造的重點(diǎn)項(xiàng)目，水資源污染是嚴(yán)重的環(huán)境問題，若處理不當(dāng)將會(huì)給人們的日常生活造成不利的影響。大型污水處理廠的建立滿足了城市污水處理的需要，擺脫了傳統(tǒng)中小型污水處理工藝的不足，在設(shè)備、技術(shù)、工藝等方面均實(shí)現(xiàn)了較大的突破。污水處理操作人員應(yīng)熟練掌握不同的工藝方案，結(jié)合污水處理的具體要求選擇工藝流程，以此適應(yīng)城市環(huán)境改造的規(guī)劃要求。

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