污水處理廠工藝論述
——以西安市為例

李姝凝

（西安建筑科技大學(xué)，陜西西安 710055）

1 分類(lèi)、成分及其影響

1.1 污水的概念及分類(lèi)

污水，通常指受一定污染的、來(lái)自生活和生產(chǎn)的排出水。污水主要有生活污水、工業(yè)廢水和初期雨水。

生活污水主要污染物為有機(jī)污染物、病原菌，水量的時(shí)間和季節(jié)性變化特征明顯。

工業(yè)廢水污染物行業(yè)特征變化明顯，水量與產(chǎn)量相關(guān)。在各種水體污染中，工業(yè)引起的水體污染最嚴(yán)重。工業(yè)廢水污染物多、成分復(fù)雜，不僅在水中不易凈化，而且處理也比較困難。

降水除初期降雨外，污染物濃度低，含泥砂等無(wú)機(jī)污染物，短時(shí)間流量大，需迅速排除。

1.2 水體污染產(chǎn)生的影響

表1 水質(zhì)要求

圖1 工藝流程圖

圖2 北石橋污水廠工藝流程圖

（1）人類(lèi)向水中排放污染物造成有益的水生生物中毒死亡，而一些耐污的水生生物會(huì)加劇繁殖，大量消耗溶解在水中的氧氣，使有益的水生生物因缺氧被迫遷棲他處，或者死亡。

（2）部分有毒元素或重金屬元素，既難溶于水又易在生物體內(nèi)累積，對(duì)人類(lèi)造成極大的傷害。引起急性和慢性中毒、產(chǎn)生致癌作用或發(fā)生以水為媒介的傳染病。

（3）水體污染后，?？梢鹚母泄傩誀?lèi)夯?，如某些污染物在一定濃度下，?duì)人的健康雖無(wú)直接危害，但可使水發(fā)生異臭、異色，呈現(xiàn)泡沫和油膜等，妨礙水體的正常利用。同時(shí)會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)和繁殖，從而影響水中有機(jī)物的分解和生物氧化，使水體自凈能力下降，影響水體的衛(wèi)生狀況。

2 污水廠實(shí)地調(diào)研

2.1 西安市第五污水廠

2.1.1 污水廠概述

西安市第五污水處理廠位于灞河西岸，主要接納和處理西安市東南郊、東郊、東北郊浐河以西太華路、北二環(huán)至北三環(huán)區(qū)域，以及東二環(huán)至經(jīng)九路、南二環(huán)至華清路區(qū)域范圍內(nèi)的生產(chǎn)廢水和生活污水，總服務(wù)面積約4568公頃。處理總規(guī)模40萬(wàn)m，其中深度處理工程10萬(wàn)m，出水排入灞河，然后進(jìn)入渭河，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）中的一級(jí)B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)；理論上污泥處理外運(yùn)并填埋，實(shí)際上污泥量過(guò)多無(wú)法外運(yùn)目前堆放。第五污水廠總共有兩期工程，有每天40萬(wàn)m水的處理能力，但是實(shí)際上只有每天30萬(wàn)m的水需要處理。

2.1.2 污水廠工藝簡(jiǎn)述

污水首先進(jìn)入粗格柵間（25mm），用于攔截污水中較大的漂浮物以及懸浮物；經(jīng)過(guò)粗格柵的污水進(jìn)入提升泵房集水池，泵房出水井出水進(jìn)入細(xì)格柵間（5mm），用于除去較小的漂浮物；后進(jìn)入曝氣沉砂池，曝氣沉砂池中有鼓風(fēng)機(jī)供氣，用于除去污水中的砂礫和油脂；接著進(jìn)入初沉池，分為十個(gè)初沉池，用于去除部分懸浮物、有機(jī)物，以降低生物處理系統(tǒng)的負(fù)荷，（一期工程的初沉池為平流式沉淀池，二期工程的為幅流式沉淀池）；然后進(jìn)入生物反應(yīng)池，采用AA/O工藝除去N、P，按進(jìn)水方向分為厭氧、缺氧、好氧區(qū)；接著進(jìn)入二沉池（8座），周邊進(jìn)水，周邊出水，其中有濾布濾池，全封閉式只進(jìn)不出，當(dāng)水面上漲至反沖洗裝置時(shí)，反沖洗裝置會(huì)吸出垃圾，清洗濾布。至此水和泥已經(jīng)分開(kāi)。水進(jìn)入接觸消毒池通過(guò)NaClO對(duì)水進(jìn)行初次消毒。

污泥處理：污泥處理工藝采用剩余污泥重力濃縮，設(shè)置污泥濃縮池2座，將含水量99%下降至97%達(dá)標(biāo)，對(duì)剩余污泥進(jìn)行重力機(jī)械濃縮，污泥厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣用于沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)（拖動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)）、廠區(qū)冬季采暖鍋爐及熱水鍋爐（污泥加熱）。沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱用于加熱中溫消化的污泥，沼氣熱水鍋爐也為污泥提供補(bǔ)充熱能。

消化池為卵形消化池，上部有沼氣收集機(jī)，收集沼氣向曝氣沉砂池通沼氣，整體為封閉式卵狀結(jié)構(gòu)。采用中溫厭氧消化，消化時(shí)間20d。消化池通過(guò)機(jī)械攪拌連續(xù)投泥方式進(jìn)行投配污泥。濃縮污泥和消化池循環(huán)污泥一同從消化池頂部進(jìn)入池內(nèi)，消化池投泥的同時(shí)向外排泥。（未使用）如圖1所示。

2.2 北石橋污水處理廠

2.2.1 北石橋污水處理廠概述

圖3 工藝流程總圖

西安市北石橋污水處理廠位于西安市西南郊北石橋地區(qū)，主要接納和處理西安市東南郊、南郊和西南郊地區(qū)工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)廢水和居住區(qū)生活污水，其比例為3∶7左右，服務(wù)面積85平方公里，服務(wù)人口120萬(wàn)人，現(xiàn)每日處理水量27萬(wàn)噸。一期設(shè)計(jì)水量15萬(wàn)m/d，實(shí)際處理量14萬(wàn)m/d。如表1所示。

2.2.2 工藝流程（見(jiàn)圖2）

（1）粗格柵：一期工程設(shè)計(jì)規(guī)模14萬(wàn)m/d ，安裝污水污水泵5臺(tái)。泵前設(shè)有粗格柵一道兩臺(tái)，間隙15mm，配置自動(dòng)除渣設(shè)備。

（2）細(xì)格柵：為去除污水中漂浮物質(zhì)，以保證后處理構(gòu)筑物正常運(yùn)行。格柵間與沉砂池合建，共二層，一層為鼓風(fēng)機(jī)間(沉砂池曝氣用)，二層安裝格柵共6臺(tái)，自動(dòng)清渣，格柵間中還設(shè)有無(wú)軸螺旋輸送機(jī)1臺(tái)，用于將格柵浮渣送出池外。

（3）曝氣沉砂池通過(guò)砂泵將池底沉砂抽送入貯砂槽，并以砂水分離器脫水后裝入槽車(chē)運(yùn)出。沉砂池表面浮油由橋上刮油板刮入浮油井，井中浮油由油脂泵送至池外容器。

（4）根據(jù)流量分流：流量中五萬(wàn)噸進(jìn)入多段AAO氧化池，共有4組AAO氧化池逐級(jí)遞減；流量為10萬(wàn)噸進(jìn)入ED氧化溝進(jìn)行氧化。

（5）污泥泵房活性污泥回流，剩余污泥排放同時(shí)設(shè)有砂水分離器，水回流砂運(yùn)走。

（6）接觸消毒池與加氯間處理水出廠前需加液氯消毒，加氯量為4～10mg/l。

2.3 海綿城市政策、理論和實(shí)踐

2.3.1 海綿城市背景和政策

城鎮(zhèn)化之前：20%-30%形成地表徑流，開(kāi)發(fā)后70%形成地表徑流。

城市水問(wèn)題突出。

水多：城市內(nèi)澇頻發(fā)，交通受阻，造成生命財(cái)產(chǎn)損失。

水臟：水體發(fā)綠發(fā)黑發(fā)臭，超過(guò)半數(shù)水體不達(dá)標(biāo)，地表地下、重點(diǎn)湖泊水質(zhì)極差。

水少：我國(guó)人均水量2200立方米，僅為世界平均水平的四分之一，是全球13個(gè)人均水資源最匱乏國(guó)家之一，北方資源性缺水，南方水質(zhì)性缺水，水資源決定城市規(guī)模。

關(guān)注點(diǎn)：從城市雨水管理向城市范圍內(nèi)水循環(huán)管理轉(zhuǎn)變。

理念：從特定工程技術(shù)向普遍性原則改變。

講究：順應(yīng)自然、人與自然和諧相處、保護(hù)原有生態(tài)、低影響開(kāi)發(fā)、投資效益低。

2.3.2 海綿城市國(guó)內(nèi)外建設(shè)理念和技術(shù)

原理：順應(yīng)自然使之恢復(fù)。

三大建設(shè)途徑：

（1）對(duì)于城市原有生態(tài)系統(tǒng)堅(jiān)持保護(hù)與控制；

（2）對(duì)于已破壞的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)與修復(fù)；

（3）對(duì)于城市新改擴(kuò)建區(qū)盡量低影響開(kāi)發(fā)。

海綿城市建設(shè)的四大目標(biāo)：

（1）已破壞水生態(tài)恢復(fù)平衡；

（2）保障用水安全；

（3）控制、恢復(fù)水質(zhì)使之達(dá)標(biāo)；

（4）避免水資源緊缺的情況出現(xiàn)。

3 總結(jié)及意見(jiàn)

通過(guò)對(duì)比西安市第五污水廠和北石橋污水廠并配合其他污水廠的了解不難得到當(dāng)前西安地區(qū)的污水處理廠使用的大致工藝如圖3所示。

污水處理當(dāng)前已發(fā)展成為較為成熟的體系并擁有一定的法律制度基礎(chǔ)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尚需完善的部分是與發(fā)達(dá)國(guó)家尚有差距的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管制度。同時(shí)城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的逐步提升也是必要的，例如第五污水廠采取截留式排水系統(tǒng)，在遇到強(qiáng)降雨時(shí)為泄洪會(huì)直接開(kāi)閘，導(dǎo)致部分污水流出。