淺析城市新區污水處理廠的設計

唐垚智

摘要：筆者對城市新區污水處理廠的設計進行了探討，為城市新區污水處理廠的科學合理設計提供參考。

關鍵字：污水處理廠，設計,處理工藝

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

引言：

隨著我國改革開放力度的不斷加大、市場經濟體制的不斷完善，我國城市化進程迅猛，城市新區建設數量激增?？焖侔l展的城市化進程對城市水體污染治理等提出了更加嚴格的要求。城市污水處理廠的設計與建設必須滿足城市可持續發展的需求。

由于城市新區建設是依照規劃藍圖落實，新區污水處理廠設計缺乏全面的客觀條件要素進行參照與支撐。因此，如何在城市規劃的基礎上對城市污水排放量及污水水質進行科學的預測評估，如何選用最優工藝兼顧設備運營成本與城市可持續發展的需求，是需要給排水工程師重點關注和重點解決的問題。筆者結合工作實踐，就城市新區污水處理廠設計中的一些重點和難點問題談一下自己的看法。

一．關于污水處理廠建設規模的確定

市政基礎設施建設需按照城市總體規劃實施，綜合考慮環境效益和經濟效益等因素。通常城鎮排水系統中污水收集管道系統均按照城市遠景規劃一次性建成，但是污水處理廠的建設則需結合城市發展統籌近遠期關系，逐步實施。因此，就城市新區來說，其污水處理廠的建設規模應當按以下步驟科學確定。

首先，必須科學確定污水處理廠總建設規模，即服務區域內遠期規劃總的污水量。通常，可采取以下兩種方式預測。

1.根據《城市給水工程規劃規范》(GB 50282-98)中的相關規定，結合地區的實際情況，按照城市單位人口綜合用水量指標計算每日用水量。再依據《城市排水工程規劃規范》（GB50318-2000），采用排水系數法預測污水量。

2.參照《城市給水工程規劃規范》中“城市單位建設用地綜合用水量指標”確定綜合用水定額，依據《城市排水工程規劃規范》（GB50318-2000），采用排水系數法預測污水量。

其次，要重點考慮污水廠的分期建設。污水廠的近遠期建設規模應與新區總體規劃相結合，與新區的建設進度相匹配。通常，可根據新區的區域開發進度以及新區道路、污水收集管網建設進度，按照近期建成區面積達到的百分比估算近期污水量，亦可根據人口發展規模以及工業企業建設規模估算近期污水量，以確定污水廠近期建設規模。

二．關于污水處理廠進出水水質的預測

1.污水處理廠設計進水水質參數的確定

對于城市新區污水處理廠的設計來講，確定其設計進水水質參數既是一個關鍵點又是一個難點。因為新區尚在規劃階段或開發建設初期，區域內污水收集系統及污水監測設施尚不完善，沒有實際的水質監測數據可參考，未來污水廠來水情況完全是一個未知數。而進水水質又是確定污水廠設計方案的關鍵。筆者認為，此種情況下需綜合考慮如下因素以確定污水廠進水水質設計參數：

（1）依據城市總體規劃、詳細規劃及專項規劃；

（2）結合當地的排水系統與排水管網的規劃建設情況，根據污水的收集形式確定近期與遠期水質的變化；

（3）充分了解當地居民生活習慣，較為科學的預測居民生活污水的水質情況；

（4）根據新區規劃確定的產業結構科學預測工業廢水水質情況；

（5）參考周邊地區已建成的污水處理廠的實際運行數據；

（6）參考國內已建成的類似新區污水處理廠的實際運行數據；

（7）與當地環境保護管理部門密切結合，遵循當地法規條例及環保部門的具體要求。

2.污水處理廠出水標準的確定

污水處理廠出水標準的確定應重點遵循如下兩個原則：

（1）控制出水中有害物質的總數，使其不會對周圍環境造成不良影響。

（2）本著既重視社會效益、環境效益又重視經濟效益的原則，從實際出發，力求做到提高出水水質且處理成本不會過高，確保建成后污水廠正常運行。

本著上述原則，污水處理廠出水標準應根據收納水體的水環境保護要求以及國家和當地環境保護部門的具體要求，依照《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）執行。

三、關于污水處理廠處理工藝的選擇

1.新區污水處理工藝的選擇應遵循如下原則：

（1）嚴格貫徹國家有關的政策法規，出水水質滿足采用的排放標準要求，符合環境影響評價的要求。

（2）積極穩妥地采用先進的處理工藝和技術，在常年處理運轉中要保證出水所要求的處理程度，保證處理效果穩定，技術成熟。

（3）近遠期結合，統籌兼顧，全面設計，分期建設。根據新區的現狀與規劃發展具體情況，因地制宜地進行選擇。

（4）運轉管理方便，運轉方式靈活，并可根據不同的進水水量、水質調整運行方式和參數，最大限度地發揮污水處理裝置和構筑物的處理能力。

2. 城市污水處理廠常用污水處理工藝

城市污水中的污染物通常以有機物為主，國內外城市污水處理廠多采用生物法處理污水。生物法處理工藝中包括活性污泥法和生物濾池兩大類，其中活性污泥法其處理效率高，應用最為廣泛，筆者亦推薦采用此法。

活性污泥法主要有三種形式：①傳統活性污泥法和它的改進型A/O、A2/O；②氧化溝；③SBR工藝。

傳統活性污泥法是應用最早的污水處理工藝，它去除有機污染物的效率很高，而且能耗和運行費用比較低。近年來，隨著對污水中氮、磷的去除提出更高的要求，活性污泥法相應出現了改進型，包括用于除磷的厭氧——好氧A/O工藝，用于脫氮的缺氧——好氧A/O工藝以及既脫氮又除磷的A2/O工藝。

氧化溝是活性污泥法的一種變型，在水力流態上不同于傳統活性污泥法，是一種首尾相接的循環流。氧化溝具有傳統活性污泥法的特點，去除有機污染物效率很高，也具有脫氮的功能。如果在前段增設厭氧池，還可增加除磷的功能。

SBR工藝是序批式活性污泥法，它的基本特征是在一個反應池中完成反應、沉淀、出水、排泥，省去了二沉池和回流污泥泵房，處理設施簡單，處理效果好。

3. 污水處理廠的優選工藝

根據我國的現實情況以及多年城市污水處理廠的建設運行經驗總結，不同規模城市污水處理廠適宜選擇不同的處理工藝。通常：

大型城市污水處理廠（建設規模在10X104m3/d以上）的優選工藝為傳統活性污泥法及其改進形式。與氧化溝及SBR工藝相比，該工藝最大的優勢是能耗較低，運營費用較低，實踐證明，污水廠規模越大，這種優勢越明顯。

中小型城市污水處理廠（建設規模在10X104m3/d以下）的優選工藝是氧化溝和SBR工藝，他們的共同特點是有機物去除效率高，處理設施簡單，管理方便。并且，氧化溝和SBR工藝的抗沖擊負荷能力強，對于水質、水量變化較大的小型污水處理廠更為有利。

4. 污水處理廠處理工藝的確定

污水處理廠的設計，應根據預測的進水水質，要求的出水標準，污染物的去除率要求，處理廠的建設規模等多方面因素選擇合適的處理工藝，確定幾個必選方案進行經濟技術比較，以確定最優的設計方案。

四．結束語

城市污水處理廠的建設對于城市可持續發展具有重要的保障支撐作用，且污水處理廠的建設一次性投資大，常年運行費用較高，科學合理的進行設計尤為重要。城市新區污水處理廠的設計必須結合城市規劃、相關案例以及設計經驗進行科學掌控，特別是要科學確定污水處理廠的處理規模、進出水水質以及處理工藝，實現污水處理廠建設投資與運行成本最小化、效益發揮最大化。