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中小城市汙水組合填料處理廠設計問題

2018-05-21 09:28:20      點擊:

中小城市汙水組合填料處理廠設計問題

 

 

為了保護水體環境,國家已把城市給排水列為基本建設領域重點支持的產業,並提出至2000年我國汙水組合填料處理率達到25%2010年汙水組合填料處理率達到40%的總體目標,要求“七大流域”、“三大湖泊”和重點沿海城市及其近岸海域城市、非農業人口50萬以上的城市都要建設城市汙水組合填料處理廠。據有關資料,2005年我國城市汙水組合填料排放量達420×108m3,國家在“十五”期間對城市排水設施投資將達1200億元,而中小城市汙水組合填料處理項目將占有相當高的比重。為使有限的投資取得好的效益,結合中小城市排水工程現狀及建設特點,就中小城市汙水組合填料處理廠設計的問題談幾點個人看法。

 

2排水管網

 

2.1排水體製

 

排水體製是汙水組合填料處理廠設計所麵臨的首要問題,它不僅涉及工程投資、環境保護、工程實施的難易程度,還直接影響汙水組合填料處理廠的工藝選擇。我國的中小城市在長期發展過程中,由於受投資因素的限製及發展模式的影響,現狀建成區多為雨汙合流製。合流製區域麵積至少占建成區麵積的80%以上,而且八十年代以前的建成區,建築密集,各種地下管線擁擠,要改造為分流製,需增設一套汙水組合填料管網係統,難度非常大。結合近年國內城市汙水組合填料處理廠建設的情況,本人認為宜采用混合製的排水體製,即城市新區及有條件改造的建成區采用分流製,大部分現狀建成區采用截流式合流製,不宜盲目追求分流製。

 

2.2合流汙水組合填料的溢流問題

 

傳統排水觀念認為,合流管渠被暴雨釋稀溢流,當徑汙比達到5-7倍時,不會對水體造成危害,事實並非如此。截流式合流製管網係統,應同時考慮暴雨時合流汙水組合填料溢流對水體環境的影響,對於合流製管網係統設計,應注意以下幾個問題:

 

2.2.1截流倍數

 

根據受納水體的環境容量及排水係統組成,確定合理的截流倍數,減少合流汙水組合填料的溢流頻率及溢流量。一般截流幹管取n0=1-2,支管係統適當高於幹管的截流倍數,取n0=1-3

 

2.2.2雨水調蓄

 

結合城市水域水體環境規劃及公園綠地建設,利用現有坑塘窪地,在截流幹管附近修建調節池,以貯存調節溢流汙水組合填料,待暴雨過後再將溢流汙水組合填料送至汙水組合填料處理廠進行處理。該工程措施可結合城市總體發展規劃逐步實施。

 

2.2.3環境評價

 

進行項目的環境影響評價等前期研究工作時,計入雨季溢流的汙染物量,修正汙水組合填料處理廠的尾水排放標準。

 

2.2.4分流製管網與排水係統的連接

 

對於混合製排水體製的管網係統,分流製汙水組合填料幹管應在合流製截流幹管的最終溢流井下遊接入,嚴禁先匯流再溢流。

 

3汙水組合填料處理廠設計規模

 

3.1設計規模的確定

 

在實際工程中經常出現實際進廠水量水質偏離設計規模的現象。

 

有一些工程項目,在初步設計階段汙水組合填料量以每平方公裏0.5×1040.8×104m3/d進行估算,或不考慮現狀管網的完善程度,把設計年限的用水量乘以折減係數0.8進行估算,即做為汙水組合填料處理廠的設計水量。對於設計進水水質,僅簡單類比其它城市汙水組合填料處理廠的數據。前期工作薄弱,缺少基礎研究,是造成實際進廠水量水質偏離設計規模的主要原因。

汙水組合填料處理廠設計規模包含設計水量及設計進水水質濃度,是汙水組合填料處理廠工藝選擇及設計的基礎數據,特別是汙水組合填料處理廠有除磷脫氮要求時,除需確定常規汙染物濃度外,還應確定營養物濃度、堿度等水質特性,應當引起設計人員的足夠重視。

 

3.1.1設計水量

 

汙水組合填料處理廠的水量規模,應根據城市曆年供水節水統計資料,以現狀年的用水量為基礎,以年增長率法預測汙水組合填料處理廠收水範圍內設計年限的需水量,並實測市區主要排汙口的水量,以實測汙水組合填料折減係數確定其水量規模。對於截流式合流製管網係統,還應結合管網設計,計算雨季設計水量,做為工藝選擇及各項構築物計算依據。

 

3.1.2設計進水水質

 

汙水組合填料處理廠的設計進水水質,在市區選擇幾個有代表性的排汙口,定期實測其水質水量,采用加權平均確定其現狀水質濃度,以此為基礎,結合其它監測資料並考慮一定餘地,確定設計進水水質。因不同城市產業結構的差異,切忌簡單類比。

 

3.2近期建設規模

 

汙水組合填料處理廠設計應進行近期及遠期規模的研究,以合理確定工程分期。以遠期規模做為汙水組合填料處理廠選址的依據,其選址用地條件應滿足遠期處理用地的需要,以利於工程的擴建。對中小城市汙水組合填料處理廠,近期建設規模不宜過大。原因如下:

 

①中小城市汙水組合填料管網普及率較低,汙水組合填料管網的改造耗時較長,至少3-5年。

 

②中小城市基礎資料缺乏,存在諸多不確定因素,如產業結構調整、某些重點汙染企業的周期性運行等,其水質水量較難準確預測。如果近期建設規模過大,汙水組合填料處理廠長期達不到設計規模,造成大量設備閑置,投資效益降低。

 

4處理工藝

 

4.1處理工藝類型及選擇

 

隨著環境及法規的壓力,城市汙水組合填料處理廠普遍采用二級生物處理工藝,在生物法中,有活性汙泥法和生物膜法兩大類,活性汙泥法因其處理效率高,在城市汙水組合填料處理廠得到廣泛應用。

 

活性汙泥法有許多種型式,使用廣泛的主要有以下三種類型:①傳統活性汙泥法及其改進型A/0A2/0AB工藝,②氧化溝工藝,③SBR工藝。

 

傳統活性汙泥及其改進型A/0A2/0AB工藝,處理單元多,操作管理複雜,尤其是汙泥厭氧消化工藝,對管理水平要求較高。汙泥厭氧消化可回收一部分能量,根據我國汙水組合填料處理的實踐經驗,汙水組合填料處理廠設計規模達到20×104m3/d以上,才具有經濟性。

 

中小城市汙水組合填料處理廠,設計規模一般在10×104m3/d以下,由於其技術力量相對較弱,采用氧化溝和SBR工藝具有明顯優勢。

 

其優點如下:

1)氧化溝法和SBR法的抗衝擊負荷能力強,能夠適應中小城市水質水量變化大的特點。

 

2)氧化溝和SBR法,通常不設初沉池和汙泥消化係統,工藝流程簡單,適合管理水平相對較低的中小城市。

 

3)氧化溝和SBR法的基建費用低。

 

4.2雨水衝擊負荷與汙泥流失

 

在排水管網為合流製的條件下,進入汙水組合填料處理廠的汙水組合填料流量雨天是晴天的2-4倍,當出現雨水衝擊負荷時,大量活性汙泥從曝氣池轉移至二沉池,並造成汙泥流失。在常規處理係統中,通常設置超越管,在生物曝氣池前溢流,或分流部分衝擊負荷至二沉池,通過停開曝氣器讓汙泥在曝氣池內沉澱,防止汙泥流失。但上述方式都不能使有機物得到有效降解。改進型Orbal氧化溝工藝和SBR工藝可解決上述問題。

 

4.2.1改進型Orabl氧化溝工藝

 

Orabl氧化溝由三條橢圓形同心溝渠組成,汙水組合填料由外溝依次進入中間溝及內溝,各溝內的有機物濃度和溶解氧濃度均不相同,在去除有機物的同時,可實現除磷脫氮的目的。經改進的Orabl氧化溝設計為雨水分流的運行模式,當雨水高峰流量發生時,可將進水切換至中間溝道,而回流汙泥仍連續送往外溝道,使其在外溝道貯存並得到曝氣,可有效地防止活性汙泥的流失,同時使有機物得到降解。當雨水衝擊負荷停止後,係統切換至正常運行狀態。

 

4.2.2SBR工藝

 

SBR是一種間歇式的活性泥泥係統,其基本特征是在一個反應池內完成汙水組合填料的生化反應、固液分離、排水、排泥。可通過雙池或多池組合運行實現連續進出水。SBR通過對反應池曝氣量和溶解氧的控製而實現不同的處理目標,具有很大的靈活性。

 

SBR池通常每個周期運行4-6小時,當出現雨水高峰流量時,SBR係統就從正常循環自動切換至雨水運行模式,通過調整其循環周期,以適應來水量的變化。SBR係統通常能夠承受3-5倍旱流量的衝擊負荷。

 

5汙水組合填料回用

 

我國屬世界12個貧水國家之一,人均水資源占有量僅2400m3,尤其北方地區人均水資源占有量僅200-400m3,水資源的緊缺狀況在一定程度上限製了工農業生產和城市的發展,許多城市不得不到幾十公裏以外開辟水源,其投資在1000/m3以上,製水成本高達1.0/m3以上。相比之下,城市汙水組合填料處理廠二級處理的尾水,是一種穩定的水資源,經過處理後可做為工業冷卻洗滌用水、市政雜用水及城市河道湖麵的景觀用水,其投資約200-300/m3,製水成本在0.30/左右。我國的天津、大連、太原、青島、泰安等地汙水組合填料回用的工程實踐,充分證明了城市汙水組合填料回用的經濟性。

 

中小城市工業用水量約占總用水量的50%-70%以上,其中冷卻、洗滌等用水量大但水質要求不高。在中小城市汙水組合填料處理廠設計中,應研究汙水組合填料回用的可能性,調查研究回用對象及水質要求,並結合回用水水質要求進行汙水組合填料處理工藝選擇,進行廠區總平麵布置時,應考慮汙水組合填料回用的處理用地。


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