浅谈城市小型污水处理厂的设计

　　摘要：不同规模的处理厂的设计原则基本相同，主要是以节省基建投资和运行费用的为主要目的，而实现的具体措施则有所不同。本文研究的是小型污水处理厂在设计中需注意的问题，主要针对日处理规模在3000-20000m3之间。笔者认为，这种规模的污水处理厂，在工艺方案选择、设备选型、总平面布置方面也存在值得总结和注意的原则和特点。

　　关键词：小型污水处理厂、SBR法、氧化沟法、CAST工艺、总图布置

　　一、工艺方案确定

　　1.1方案比较

　　无论何种规模的处理厂，在确定污水处理工艺时，除了保证处理效果这一基本条件外，主要目的是降低基建投资，节省日常的运行费用，以求在保证达标排放的前提下，使经营成本最小。要做到这一点，首先应根据实际情况，选择合适的处理工艺。

　　鉴于小型厂的特点，SBR法及氧化沟法为首先考虑的工艺方案。这两种工艺都具有以下优点：(1)都属完全混合型，具有较高的耐冲击负荷的能力;(2)一般不设初沉池，工艺简化，节省占地;(3)一般采用低负荷延时曝气方式运行，处理效果好，污泥好氧稳定，同时可减少污泥产量(如果污泥出路可靠，也可适当提高负荷)。

　　氧化沟目前常用的有卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、三沟及双沟等交替式氧化沟等几种形式，其中以前两种更为常用。氧化沟的共同特点是污水在循环水池中流动，曝气方式主要采用表曝方式(近年来，也有鼓风曝气方式的氧化沟，也被称作氧化沟池型的普曝，结合了氧化沟及微孔曝气的优点)。SBR工艺包括传统SBR法、ICEAS工艺、DAT-IAT工艺、CAST工艺、UNITANK工艺等不同方法。从严格意义上讲，交替式运行的氧化沟实际上也是SBR工艺的一种。

　　SBR法与氧化沟相比又具有以下优点：

　　(1)SBR工艺省去二沉池和回流污泥泵房，使布置更加紧凑;(2)氧化沟的曝气设—表曝机在运行时，溅起水花较大，对周围环境产生不利影响。某些特殊情况下，对污水厂有很高的环保要求，反应池上部需要加盖或增设上部建筑，以隔绝臭气，这样则会影响表曝的曝气效率;(3)由于SBR池是间歇运行，很较强的调节能力，对于水质水量变化较大的情况，也不需要高调节池(实际上，SBR池本身就有调节池的作用);(4)在北方严寒地区，冬季室外气温较低，氧化沟的表曝曝气方式也不适宜;(5)SBR池池深也不受限制，必要时可适当加深。

　　综合上述各种因素，在小型污水处理厂设计中，SBR工艺比氧化沟更广泛的被采用。

　　1.2 CAST工艺的评述

　　CAST工艺是近年来在传统SBR工艺上发起来的一种新型工艺，它是利用不同微生物在不同负荷条件下生长速率差异和污水生物除磷脱氮机理，将生物选择器与传统SBR反应器相结合的产物。这种工艺综合了推流式活性污泥法的初始反应条件(具有基质浓度梯度和较高的絮体负荷)和完全活性污泥法的优点(较强的耐冲击负荷能力)，无论对城市污水还是工业废水都是一种有效的方法，有效地防止污泥膨胀。另外如果选择器的厌氧的方式运行，则具有生物除磷作用。

　　有资料介绍：由于CAST工艺引入了厌氧选择器，使该系统具有很强的除磷脱氮能力。实际这种说法不完全正确。因为就脱氮而言，CAST系统与传统的SBR没有太多的不同，静止沉淀时的反硝化作用和同时硝化反硝化作用在脱氮过程中起主要的作用。而除磷方面，仅20-30%的回流比，则无法保证选择区内的污泥浓度。在很多实际工程设计中，CAST工艺往往都辅以化学除磷，以保证处理达标。所以，许多资料所介绍的CAST工艺良好的除磷脱氮能力有必要进行进一步的探讨和研究。

　　综上所述，对于小型污水处理厂，传统SBR工艺和CAST工艺是小型污水处理厂的首选工艺。这两种工艺比较而言，CAST工艺有一定的生物除磷效果，而且在进水污染物浓度很低的情况下，CAST工艺可有效的防止污泥膨胀。而传统的SBR工艺则因没有内回流而使处理更为简化。

　　二、各级处理单元

　　2.1预处理

　　一般来讲，温度、PH值等如不过高或过低，可不设专门的调节池。因为SBR池本身实际上就等于一个调节池。这也是SBR工艺用在小型污水厂中的一个非常重要的优越性。

　　2.2格栅

　　由于设计流量较小，导致格栅都比较小。比如规模为5000吨/日的污水厂，设粗细格栅各设两台，并联设置。在栅渣量不是很多的情况下，如果计算得格栅较小，可采用人工格栅代替机械格栅。

　　2.3沉砂池

　　沉砂池一般选用钟式沉砂池或类似产品。如果钟式沉砂池池径不太，沉砂池可采用碳钢制成的成套设备。另外沉砂池进出水渠也可采用相应碳钢制作。这样不仅增加了方便施工安装，而且由于尺寸较小，造价不见得高出钢筋砼池多少。

　　2.4曝气系统

　　活性污泥法的曝气方式可分为两大类：鼓风曝气及机械曝气两大类。鼓风曝气系统的主要设备是鼓风机及扩散系统。小污水厂的鼓风机一般采用罗茨风机及小型离心风机。分散系统一般采用微孔曝气器。但必须是适应于间歇曝气的运行方式。鼓风机往往安装在SBR池旁边，以减少管路系统的造价。由于污水厂较小，一般不设鼓风机房，仅在鼓风机上设罩棚。这主要适用于厂矿企业内的污水处理厂，不严格控制噪音的情况。如果污水厂毗临生活小区，若采用鼓风曝气则必须建鼓风机房，同时还要有相应的降噪措施，这样情况下宜采用机械曝气方式。

　　2.5脱水机

　　一般可采用带式脱水机。因为国产设备较过关，设备费用不高，不必连续运行。虽然卫生条件较差，但也可采取相应措施进行改善，如强制通风或后面提到的除臭。在有条件的情况下，也可采用离心脱水机，以改善工作环境，减少加药量。

　　三、总图布置

　　3.1输配水

　　由于污水厂较小，各构筑物之间一般用渠道相连，既节省了占地，又减少了水头损失。有专家统计，采用渠道输配水的污水处理厂的水头损失要比管道输配水的小2-3m。对于采用SBR法的小型污水处理厂，一般将沉砂池与SBR池通过渠道相连、污泥浓缩池与脱水机房和泥饼堆放场合建。这样，在常规的设计中，小型污水厂内至多有三个主要的处理单元：辅助生产区(含办公、变配电及总控等)、水处理单元、泥处理单元。有时泥处理和水处理单元也可合建。

　　由于方便输配水，各构筑物采用了合建方式，在设计时应注意距离较近的构筑物的基础处理，埋深上尽量接近。通过连接构筑物的渠道应做沉降缝。多座反应池的排泥管也可采用渠道而非管道和止回阀连接的方式，这样不仅减少了设备的维护管理，而且没有阀门堵塞的问题。连接方式如图1。在小型污水处理厂内多采用类似策略，可以大大节省工程费用，方便维护管理。

　　3.2总平面布置

　　小型污水处理厂受服务区域的现状及污水收集输送系统的限制，其厂址往往是小区内或厂矿企业内不规则、不好利用的地块，有的高低起伏较大、有的存在地面障碍和架空线路、有的靠近居住区，这些不利因素在总平面布置时必须充分考虑。一般来讲，对于污水厂的现状情况应充分考虑，因地置宜，若厂址高差变化太大，厂区内的设计地坪也应随之调整，采取不同标高。整个全厂看来，呈台阶式布置。有条件的尽量放坡处理，不做挡墙，以节省土建投资。在护坡上做绿化小品，起到美化全厂、改善环境的目的。若空中有高压线，则在地面上可考虑大量的进行绿化，在满足电气相关规范的同时，尽可能的增加厂区的绿化面积。

　　四、结论

　　规模在3000-20000m3/日之间的污水处理厂在本文中统一被称为小型污水处理厂。这种规模的污水处理厂首选的工艺为SBR法，确切地讲是传统SBR工艺和CAST工艺，在设计过程中应在设备选择、总图布置、环保措施等方面根据实际工程的具体特点，选择合适的方案，以达到节省工程投资、降低经营成本的目的。

　　参考文献：

　　《污水处理工程设计》黄维菊，魏星国防工业出版社;

　　《污水处理技术》柏景方《参考资料》哈尔滨工业大学出版社。