徐志宗

[摘要]本文針對小型污水廠理設(shè)計(jì)，首選的工藝為SBR法，確切地講是傳統(tǒng)SBR工藝和CAST工藝，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)在設(shè)備選擇、環(huán)保措施、電氣自動(dòng)化等方面根據(jù)實(shí)際工程的具體特點(diǎn)，選擇合適的方案，以達(dá)到節(jié)省工程投資、降低經(jīng)營成本的目的。

[關(guān)鍵詞]小型污水廠；SBR；工藝

1.前言

隨著2015年1月1日“史上最嚴(yán)”新環(huán)保法的出臺和實(shí)施，可以看到國家對環(huán)保的重視、對造成污染企業(yè)和個(gè)人處罰力度的加大及各個(gè)層面所承擔(dān)法律責(zé)任的明確，使我國環(huán)境污染治理真正的從“罰時(shí)代”進(jìn)入“法時(shí)代”。在全國乃至世界范圍內(nèi)，正在興建及待建的污水廠也日益增多。有學(xué)者曾根據(jù)日處理污水量將污水處理廠分為大、中、小三種規(guī)模：日處理>10萬m³為大型處理廠，1～10萬m³為中型污水處理廠，<1萬m³的為小型污水處理廠。近年來，大型污水處理廠建設(shè)數(shù)量相對減少，而中小型污水廠則越來越多。如何搞好中、小型污水處理廠，特別是小型污水廠，是近幾年許多專家和工程技術(shù)人員比較關(guān)注的問題。

不同規(guī)模的處理廠的設(shè)計(jì)原則基本相同，主要是以節(jié)省基建投資和運(yùn)行費(fèi)用的為主要目的，而實(shí)現(xiàn)的具體措施則有所不同。本文研究的是小型污水處理廠在設(shè)計(jì)中需注意的問題。與前面不同的是，本文的小型污水廠指的是日處理規(guī)模在3000-20000m³之間。筆者認(rèn)為，這種規(guī)模的污水處理廠，在工藝方案選擇、設(shè)備選型、總平面布置方面也存在值得總結(jié)和注意的原則和特點(diǎn)。

2.工藝方案確定

2.1方案比較

無論何種規(guī)模的處理廠，在確定污水處理工藝時(shí)，除了保證處理效果這一基本條件外，主要目的是降低基建投資，節(jié)省日常的運(yùn)行費(fèi)用，以求在保證達(dá)標(biāo)排放的前提下，使經(jīng)營成本最小。要做到這一點(diǎn)，首先應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的處理工藝。小型污水廠處理廠往往具有這樣的特點(diǎn)：

（1）由于負(fù)擔(dān)的排水面積小，污水量較小，一天內(nèi)水量水質(zhì)變化較大，頻率較高；

（2）一般在城鎮(zhèn)小區(qū)或企業(yè)內(nèi)修建，由于所在地區(qū)一般不大，而且廠外污水輸送管道也不會太長。所以，其占地往往受到限制，處理單元應(yīng)當(dāng)盡量布置緊湊。

（3）一般要求自動(dòng)化程度較高，以減少工作人員配置，降低經(jīng)營成本。

（4）污水廠往往位于小城鎮(zhèn)郊區(qū)或工業(yè)企業(yè)內(nèi)，平面布置可能會受實(shí)際情況限制，有時(shí)可能靠近居民區(qū)或地面起伏不平等，平面布置應(yīng)因地置宜，變弊為利。

（5）由于規(guī)模較小，一般不設(shè)污泥消化，應(yīng)采用低負(fù)荷，延時(shí)曝氣工藝，盡量減少污泥量同時(shí)使污泥部分好氧穩(wěn)定。

鑒于以上的特點(diǎn)，對于小型城市污水廠，SBR法及氧化溝法為首先考慮的工藝方案。這兩種工藝都具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）都屬完全混合型，具有較高的耐沖擊負(fù)荷的能力；

（2）一般不設(shè)初沉池，工藝簡化，節(jié)省占地；

（3）一般采用低負(fù)荷延時(shí)曝氣方式運(yùn)行，處理效果好，污泥好氧穩(wěn)定，同時(shí)可減少污泥產(chǎn)量（如果污泥出路可靠，也可適當(dāng)提高負(fù)荷）；

氧化溝目前常用的有卡魯塞爾氧化溝、奧貝爾氧化溝、三溝及雙溝等交替式氧化溝等幾種形式，其中以前兩種更為常用。氧化溝的共同特點(diǎn)是污水在循環(huán)水池中流動(dòng)，曝氣方式主要采用表曝方式（近年來，也有鼓風(fēng)曝氣方式的氧化溝，也被稱作氧化溝池型的普曝，結(jié)合了氧化溝及微孔曝氣的優(yōu)點(diǎn)）。SBR工藝包括傳統(tǒng)SBR法、ICEAS工藝、DAT-IAT工藝、CAST工藝、UNITANK工藝等不同方法。從嚴(yán)格意義上講，交替式運(yùn)行的氧化溝實(shí)際上也是SBR工藝的一種。

SBR法與氧化溝相比又具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）SBR工藝省去二沉池和回流污泥泵房，使布置更加緊湊；

（2）氧化溝的曝氣設(shè)表曝機(jī)在運(yùn)行時(shí)，濺起水花較大，對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響。某些特殊情況下，對污水廠有很高的環(huán)保要求，反應(yīng)池上部需要加蓋或增設(shè)上部建筑，以隔絕臭氣，這樣則會影響表曝的曝氣效率。

（3）由于SBR池是間歇運(yùn)行，很較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力，對于水質(zhì)水量變化較大的情況，也不需要高調(diào)節(jié)池（實(shí)際上，SBR池本身就有調(diào)節(jié)池的作用）。

（4）在新疆會西北地區(qū)，冬季室外氣溫較低，氧化溝的表曝曝氣方式也不適宜。

（5）SBR池池深也不受限制，必要時(shí)可適當(dāng)加深。

綜合上述各種因素，在小型污水處理廠設(shè)計(jì)中，SBR工藝比氧化溝更廣泛的被采用。小型污水處理廠主要的要求是操作簡單，布置緊湊，不需回流或回流很少的傳統(tǒng)SBR和CAST工藝成為設(shè)計(jì)的首選，而大型污水處理廠則要求連續(xù)進(jìn)水，否則進(jìn)水管線及閥門的設(shè)計(jì)流量將成倍增加。

2.2CAST工藝的評述

CAST工藝是近年來在傳統(tǒng)SBR工藝上發(fā)起來的一種新型工藝，它是利用不同微生物在不同負(fù)荷條件下生長速率差異和污水生物除磷脫氮機(jī)理，將生物選擇器與傳統(tǒng)SBR反應(yīng)器相結(jié)合的產(chǎn)物。這種工藝綜合了推流式活性污泥法的初始反應(yīng)條件（具有基質(zhì)濃度梯度和較高的絮體負(fù)荷）和完全活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)（較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力），無論對城市污水還是工業(yè)廢水都是一種有效的方法，有效地防止污泥膨脹。另外如果選擇器的厭氧的方式運(yùn)行，則具有生物除磷作用。

有資料介紹：由于CAST工藝引入了厭氧選擇器，使該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的除磷脫氮能力。實(shí)際這種說法不完全正確。因?yàn)榫兔摰?，CAST系統(tǒng)與傳統(tǒng)的SBR沒有太多的不同，靜止沉淀時(shí)的反硝化作用和同時(shí)硝化反硝化作用在脫氮過程中起主要的作用。而除磷方面，僅20-30%的回流比，則無法保證選擇區(qū)內(nèi)的污泥濃度，舉例而言，若反應(yīng)池內(nèi)的污泥濃度為6g/L（一般沒這么高），回流比為20%時(shí)，選擇的污泥濃度僅為1g/L。這樣低的污泥濃度是很難保證良好的除磷效果的。況且回流是在進(jìn)水同時(shí)進(jìn)行，這時(shí)處在曝氣階段，回流的混合液含有大量的溶解氧和硝態(tài)氧，也不利除磷。第三，生物除磷是通過排除富集磷的污泥來實(shí)現(xiàn)的，而系統(tǒng)長泥齡低負(fù)荷的運(yùn)行，產(chǎn)泥率很低，同樣無法保證良好的除磷效果。實(shí)際上，很多實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，CAST工藝往往都輔以化學(xué)除磷，以保證處理達(dá)標(biāo)。所以，許多資料所介紹的CAST工藝良好的除磷脫氮能力有必要進(jìn)行進(jìn)一步的探討和研究。

綜上所述，對于小型污水處理廠，傳統(tǒng)SBR工藝和CAST工藝是小型污水處理廠的首選工藝。這兩種工藝比較而言，CAST工藝有一定的生物除磷效果，而且在進(jìn)水污染物濃度很低的情況下，CAST工藝可有效的防止污泥膨脹。而傳統(tǒng)的SBR工藝則因沒有內(nèi)回流而使處理更為簡化。

2.3主要工藝參數(shù)

主要的設(shè)計(jì)參數(shù)如泥齡、污泥負(fù)荷等，在條件允許的情況下應(yīng)進(jìn)行小試，加以確定。如果沒有條件，主要設(shè)計(jì)參數(shù)可按下表取值：

3.各級處理單元

3.1預(yù)處理

一般來講，溫度、PH值等如不過高或過低，可不設(shè)專門的調(diào)節(jié)池。因?yàn)镾BR池本身實(shí)際上就等于一個(gè)調(diào)節(jié)池。這也是SBR工藝用在小型污水廠中的一個(gè)非常重要的優(yōu)越性。

3.2格柵

對于小型污水處理廠，采用細(xì)格柵，在柵渣量不是很多的情況下，如果計(jì)算得格柵較小，可采用人工格柵代替機(jī)械格柵。

3.3沉砂池

沉砂池一般選用鐘式沉砂池或類似產(chǎn)品。如果處理水量很小的話，沉砂池可采用碳鋼制成的成套設(shè)備。另外沉砂池進(jìn)出水渠也可采用相應(yīng)碳鋼制作。

3.4曝氣系統(tǒng)

小污水廠的鼓風(fēng)機(jī)一般采用羅茨風(fēng)機(jī)及小型離心風(fēng)機(jī)。分散系統(tǒng)—般采用微孔曝氣器。但必須是適應(yīng)于間歇曝氣的運(yùn)行方式。鼓風(fēng)機(jī)往往安裝在SBR池旁邊，以減少管路系統(tǒng)的造價(jià)。

3.5脫水機(jī)

—般可采用帶式脫水機(jī)或板框壓濾機(jī)。因?yàn)閲a(chǎn)設(shè)備較過關(guān)，設(shè)備費(fèi)用不高，不必連續(xù)運(yùn)行。雖然衛(wèi)生條件較差，但也可采取相應(yīng)措施進(jìn)行改善，如強(qiáng)制通風(fēng)或后面提到的除臭。

4.環(huán)保措施

如前所述，在小型污水處理廠的設(shè)計(jì)，有時(shí)因毗臨居民區(qū)或處于小區(qū)內(nèi)的重要地區(qū)，往往有較高的環(huán)保要求，這就要求進(jìn)行必要的環(huán)保方面的考慮。大致可分為以下幾個(gè)方面。

4.1降噪

盡量采用潛水電機(jī)。如水泵應(yīng)首先選用潛水泵，這不僅可以降低土建造價(jià)，而且同時(shí)減少污水處理廠的噪音。對于曝氣系統(tǒng)，應(yīng)選用機(jī)械曝氣方式而不是鼓風(fēng)曝氣方式。

4.2處理構(gòu)筑物的處理

對于環(huán)保要求較嚴(yán)格的污水處理廠，可考慮在處理構(gòu)筑物增設(shè)上部建筑或加蓋的方式，以隔絕臭氣。是在其上設(shè)混凝土蓋板，在可能的情況下，在蓋板上可填300-500mm的土，種植綠化，增加全廠的綠化面積。這種處理辦法特別適用于需采用自重抗浮的情況。

5.電氣自控設(shè)計(jì)

在廠區(qū)電氣自控的總體設(shè)計(jì)上，應(yīng)在允許的條件下，提高污水處理廠的自動(dòng)化程度。盡量做到無人值守。這一點(diǎn)對減少小型污水處理廠的單方經(jīng)營成本有很重要的意義。有條件時(shí)，還可在反應(yīng)池等重要地方安裝攝像頭，以監(jiān)視污水廠的運(yùn)行狀況。

在電纜布置上，也有著與大型污水處理廠不同的特點(diǎn)。各處理構(gòu)筑物的電氣與信號電纜的鋪設(shè)應(yīng)盡量結(jié)合構(gòu)筑物上的管溝和渠道，從整體效果來看，整個(gè)處理構(gòu)筑物表面看不到任何電纜和管線的敷設(shè)，只有走道板及蓋鍍鋅鋼格板的管溝，既美觀又便于維護(hù)管理。

6.結(jié)論

規(guī)模在3000-20000m³/日之間的污水處理廠在本文中統(tǒng)一被稱為小型污水處理廠。這種規(guī)模的污水處理廠首選的工藝為SBR法，確切地講是傳統(tǒng)SBR工藝和CAST工藝，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)在設(shè)備選擇、環(huán)保措施等方面根據(jù)實(shí)際工程的具體特點(diǎn)，選擇合適的方案，以達(dá)到節(jié)省工程投資、降低經(jīng)營成本的目的。