城市污水处理厂处理工艺设计

城市污水处理厂处理工艺设计

龙纯

广东新会中集特种运输设备有限公司广东省江门市529000

【摘要】随着工业经济的发展，城市化建设速度的持续加快，以及人口的持续增加，使得城市污水排放总量迅速增加，这在一定程度上不仅会影响到水环境，还会加剧缺水的问题。尽管整体国民经济正在快速发展，在环保方面的努力程度相对有些欠缺。根据国内外的经验和社会经济发展的需要，提高水体的环境质量最高效的办法就是建造污水处理厂。而在污水处理厂设计建设过程中，污水处理的工艺设计和选择是非常重要的一环。本文主要分析了城市污水处理厂工艺设计，为污水处理厂的设计和运营管理工作提供参考，并到达提升污水处理效果的目的。

关键词：城市污水处理厂；处理工艺；设计工作

伴随着城市化进程的加快，在城市化发展进程中出现了许多问题：在早期阶段，为了加快城市化的发展速度，我国不断强化工业化的建设，但是在工业生产的过程中，产生了很多的生产废水。与此同时，伴随着城市的人口数量越来越多，生活污水的排放量也越来越多。因为在初期的城市建设中，环保的观念较为淡薄，很多的生活污水和生产废水，没有经过任何处理，直接排放到自然水体中，导致水体的富营养化，水中的藻类物质数量激增，严重地威胁到了河流和湖泊等水生生态系统的稳定和平衡，对人类的用水安全和日常生活产生严重的影响，所以强化对城市污水的处理刻不容缓，加大对处理技术的设计和开发力度，提升污水的处理效率，对于保证水体生态环境的稳定性具有十分关键的意义。

一、城市水污染的出现原因

（一）无节制的排放污水

在新时期发展过程中，随着我国工业产业的快速发展，再加上工业规模的不断扩张，污水的排放量也越来越大，人们或企业随意处理和排放污水，造成了对城市地下水源的严重污染【1】。

（二）缺乏较高的污水处理意识

一些企业由于资金、运行方式等因素的制约，对污水的治理不够主动和重视，加之传统思想观念的限制，一些企业只注重经济发展，而忽视了对水资源的保护。

（三）缺乏完善的产业结构

近些年虽然国家工业转型升级的政策已逐步实施，但是一些区域工业结构仍不够科学，高污染、高排放的工业仍然存在，城市水资源受到严重的污染。

（四）监督力度不足

目前我国已经颁布了关于城市污水排放的相关规定，但是由于制度并不完善，一些监管人员的职责意识不强，不能把污水排放监管工作做好。有的地方由于资金和人力等方面的制约，还没有建立起健全的监管和治理体系，因此很难对城市污水进行治理【2】。

（五）缺乏先进的污水处理技术

有的区域仍采用传统、陈旧的污水治理技术，缺乏技术创新能力，使得污水处理效果大减，造成了水体环境质量下降，引发严重的城市水污染问题。

二、城市污水处理中存在的问题

根据相关的研究表明，目前我国大部分城市都建设了城市污水处理厂，但是一些污水处理厂没有按照国家的相关标准进行作业，这就需要相关部门对目前城市污水处理中仍然存在的问题进行清晰地认知，并能够及时地给出相应的解决办法。

（一）城市外围污水管道收集体系建设相对滞后，缺乏先进的管网收集系统，不利于充分发挥出污水处理设施的作用，很难妥善处理城市污水，导致外围管线的污泥淤积，对城市的生态环境造成了极大的影响【3】。

（二）目前，我国一些城市的污水处理厂没有按照一定的规范进行建造，存在着大量的超量建造、超常规、占地面积大、规模小等问题，尽管有大量的资金投入，城市污水的回收利用还是没有解决，这是我国城市污水处理中的一大难题。建造污水处理厂必须立足于实际，与现实相结合，既不能太大，也不能太小，否则会导致污水处理不力，不利于及时解决污水问题。

（三）城市污水处理系统功能过于单一。一些城市污水处理过程中，主要是利用单一的排水系统的功能，这种处理方式会限制污水处理系统，不利于提高污水处理厂的工作效能，而且城市污水处理效果和质量也会因此降低，还会不断增加城市污水处理成本。还有一些城市污水处理工作缺乏项目投资资金，不利于创新污水处理技术和方式，因此增加污水处理难度【4】。

（四）缺乏对污水的回收利用。目前，我国在城市污水处理中，污水的资源化和相应的处理装置都没有得到有效的解决。在污水处理的过程中，很多城市污水处理厂忽视了对回用技术的运用，因此，污水的循环使用，往往是一个薄弱环节。

（五）缺乏污水管道维护。城市污水基本都是工业废水和生活污水，因此，必须对污水管道进行定期维护，以确保有关工作的顺利进行。从目前的状况来看，由于没有对污水管道进行有效的维护和管理，导致污水管道出现堵塞问题，进而对有关工作的有序开展造成了严重的干扰，这就给正常的污水排放和收集工作造成了很大的困难和问题，从而导致了污水处理的效果和品质下降，这也会对污水处理厂整体造成不良的影响。

三、城市污水处理的要求和原则

（一）针对新建厂房的污水处理：在厂房建设的时候，就要同时进行污水处理规划、建设和运营，并且要确保厂房的正常运行。（二）对已建成的厂房：要进行技术改造，通过工艺创新，改进相关工艺装备，尽可能地减少污水的产生，使污水达到回用标准，简化生产产线复杂的生产过程，尽可能地节约用水，使用更多的自然无毒性的原材料，从而使水体中的污染物含量和污水的排放量都有所下降。（三）对于污水的排放采取了一种按照污染物的污染严重程度和浓度进行分类的收集技术，这样可以减轻污水处理的压力，在减少污水处理量的情况下，还可以对污水中的有益成分进行二次循环

【5】。（四）工厂大多都是采用了最好的污水处理和利用体系：水循环利用系统，这样就可以消除一些污水，尽可能的减少污水的排放量。（五）目前国内的污水处理技术，按照处理水平可分为一级、二级和三级。一级处理：以除去污水中呈现出的悬浮形态的固态污染物为主，大多数的物理处理法都只是达到了一级处理的条件，而在经过了一级处理后的污水中， BOD通常只有30%的去除率，没有达到排放的标准。一级处理是属于二级处理的预处理单元。二级处理：将污水中呈现出的胶体和溶解性的有机污染物质（COD和BOD 等）进行除去，其去除率要超过90%，从而使有机污染物符合排放要求。三级处理：对难以分解的有机物，氮和磷等可以引起水中富营养化的可溶性无机物等进行深入的处理。采用的处理工艺包括生物脱氮除磷法和混凝沉淀法以及砂滤等【6】。在进行污水处理工艺设计时，需根据项目所属的行业和要求，选择适合的处理技术。

四、城市污水处理厂处理工艺设计

（一）改良型A/O工艺

鉴于我国小城镇居民分布较为零散，且污染源分布较多且数量较少，因此，目前小城镇城市污水处理厂的日处理量普遍在万吨以下。当前，我国大中型城市污水处理厂普遍使用的是常规活性污泥法、A2/O工艺、SBR工艺和氧化沟等工艺，若将其应用到小城镇污水处理厂，将会导致其运营成本过高，从而导致其难以正常运营。对于小吨位污水项目，应选择投资省、成本低廉、技术稳定性高、经营和管理方便的改良型A/O工艺。

改良型A/O工艺特征：1.应用特殊的生物填料，提高了系统的运行效率，缩短了系统的运行周期。2.缺氧生物滤池：其耗能较小，约为活性污泥工艺的1/10，且产生的剩余污泥极小。3.好氧生物滤池：运行周期较小，运行稳定，出水符合标准。4.全部装备均可使用立式罐装或装配式的方式实现，缩短建设时间，节省空间。5.具有处理效率高、工作平稳、占用空间少、操作方便等优点。6.投入少，运营费用低，特别适用于日处理量在2000-10000吨之间的小型城市污水处理系统。【7】。

（二）A2/O、改良型A2/O工艺

A2/O工艺也叫A-A-O法，本质上，该过程被称作厌氧-缺氧-好氧过程，也就是生物脱氮除磷过程的简称。A2/O工艺是目前最简便、使用最多的一种脱氮除磷方法。污水在经过厌氧处理，由兼性型厌氧细菌将污水中易于生物降解的有机物转变为挥发性脂肪酸类物质（VFAs）。VFAs被污泥中的聚磷菌吸收用于其自身的聚磷分解，称为“释磷”，该释磷过程中，部分可被聚磷菌利用，部分可被聚磷菌吸收，从而实现对 VFAs的有效利用。在缺氧区，反硝化菌利用好氧区回流的硝酸根和污水中的有机物（有机碳源）进行反硝化脱氮。然后再进入好氧区，硝化菌将污水中的氨氮转化为亚硝酸根和硝酸根，实现对氨氮的高效转化；聚磷菌将磷酸盐在其体内富集起来，然后通过排泥的方式，达到除磷的目的。 在厌氧、缺氧区，经过聚磷、脱氮处理后，污水中有机质含量极低，为自养硝化菌的增殖提供了良好条件。最终，泥水混合物进入泥水分离系统，将上清液排出，将其中的一部分污泥送至厌氧区，另一部分作为剩余污泥排出。

A2/O工艺具有较高的去除效率。此方法可使BOD5的去除率达到90-95%，总氮的去除率达到60-85%，总磷的去除率达到60-85%。但是，A2/O工艺的基础费用和运行费都比一般活性污泥法要高，对运营管理的要求也比较高，因此，就当前的国情而言，在处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体造成富营养化，进而对给水水源造成影响时，建议使用该工艺【8】。

A2/O工艺特点：1.该工艺可以说是最简便的同步脱氮除磷工艺，与其它类似工艺相比，该工艺的总体水力停留时间较短。2.在厌氧（缺氧）和好氧交替操作的情况下，不存在大规模细菌繁殖的问题，没有产生过多的剩余污泥，SVI通常都在100~150。3.污泥中的磷素含量高，肥料利用率高。4.在运行过程中，不需要添加其他物质，两个A区只需搅拌，运行成本较低。

改良A2/O工艺，结合A2/O工艺与改进 UCT工艺的优势，具有较好的生物脱氮除磷作用，其脱氮化率比A2/O工艺高。其具有以下特点：1.出水质量好。改良A2/O工艺之后，其原则是以实现高效的生物脱氮和除磷为目标，过程稳定，且节约了大量的化学物质。2.操作和管理简便，改进后的A2/O工艺流程具有较好的抗冲击性和较好的稳定性。3.污泥肥料效率高，在A2/O处理后，剩余污泥中的磷含量在3%-5%之间，肥料效率高，可以作为堆肥使用【9】。

（三）曝气生物滤池

曝气生物滤池是在生物过滤器中加了一种填料，人工给填料提供氧气，使得填料上有许多微生物生长。曝气生物滤池是由滤床、空气输送装置、水输送装置和排水装置等部分构成的。该充气设备使用与其相匹配的充气喷嘴，所生成的微小气泡经过填充物的多次切削，实现了近乎微型化的充气。该反应器具有较高的污泥浓度和占地面积较小的特点，因此可极大的节约空间和缩短反应器的停留时间。

曝气生物滤池特点：1.解决了传统工艺存在的问题，具有工艺稳定、操作简等优点。2.采用人工增氧的方法，将常规高负荷生物过滤系统中的空气供给模式转变成人工增氧，从而增强了系统的运行效率，改善了系统的运行状态。3.具有较好的抗冲击性，尤其适用于目前我国城镇污水中含有较大比重生活污水的情况。4.生物填料对空气具有相互切割效应，能显著地增加氧的利用率。5.如果必要，还可以将其与A2/O工艺结合起来，实现生化除磷和反硝化。6.为解决微小孔隙充气头容易堵塞和爆裂的问题，可使用专门的小气泡专用曝气头。7.利用专用生物填料，该填料具有高密度、小型化、低体积等特点。适用于中、小型城镇污水处理厂【10】。

（四）SPR除磷工艺

人为产生很多的氮和磷排放到自然水体中，导致了水的富营养化，而磷又是其中最重要因素之一。在我国城市污水处理过程中，除磷技术始终是个难点问题。常规的物理法除磷工艺，耗用化学试剂较多，运行费用较高，同时产生了较多的化学污泥；生物除磷技术虽然操作成本较低，但其主要依靠微生物对磷的吸收释放，很难满足我国污水的处理排放标准。在中水回用的情况下，要满足这一需求就更加困难了。因此，为解决此问题，我们可以采用SPR除磷工艺，该工艺与Phostrip工艺类似，是生物除磷和化学除磷相结合的一种工艺，以强化厌氧释磷为主，辅之以物化沉降除磷，实现全过程高效除磷的目标。

SPR除磷工艺去除磷酸盐效率高，是常规预处理的厌氧去除磷酸盐释放效率的8-10倍，且回流污泥吸收磷酸盐的量可增加数倍。SPR除磷工艺具有良好的稳定性和可靠性，当进水中 TP高达7mg/L时，保证出水中 TP<0.5 mg/L，且与传统的化学除磷法相比降低了80-90%的药剂量。SPR除磷工艺产生的污泥易于沉淀、浓缩、脱水，其含磷水平在6-10%之间，是一种很好的有价回收磷的有效方法。SPR除磷工艺的投料率较小，操作费用较低。而且该方法对已有的 A/O生化法处理磷酸盐污水过程进行了改进。为实现城市污水的磷素循环利用提供了一条行之有效的途径。

结束语：

在城市发展过程中，污水处理工作是发展的重大难点，因此城市污水处理厂设计建造之前需要深入分析当前城市污水的成因，合理选择和设计污水处理工艺，优化城市污水处理效果，改善人们的生活环境，推动城市化稳步发展。

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