張疆 顧艷珍

摘要：我國傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以犧牲環(huán)境為代價(jià)，導(dǎo)致環(huán)境問題逐漸突出。經(jīng)濟(jì)發(fā)展對自然環(huán)境造成嚴(yán)重負(fù)擔(dān)，大量環(huán)境污染問題不斷涌現(xiàn)，如何強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)是當(dāng)下經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容之一。科學(xué)的設(shè)計(jì)市政污水處理廠是發(fā)揮污水處理廠最大環(huán)保效益的前提。以下就對市政污水處理廠設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行詳細(xì)分析，為相關(guān)單位更好的進(jìn)行工程設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：污水處理;設(shè)計(jì);環(huán)境污染;水資源循環(huán)利用

伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展環(huán)境污染日益加重，部分環(huán)境問題已經(jīng)威脅到社會經(jīng)濟(jì)的合理發(fā)展，必須盡快解決。污水是導(dǎo)致環(huán)境問題頻發(fā)的重要因素之一，進(jìn)一步強(qiáng)化污水治理是市政工程發(fā)展的重要理念^[1]。污水處理廠科學(xué)的設(shè)計(jì)是污水處理設(shè)施能否發(fā)揮功能的先決條件，因而設(shè)計(jì)可研過程科學(xué)合理的選擇污水處理廠的處理規(guī)模、核心工藝、進(jìn)出廠水質(zhì)水量、關(guān)鍵設(shè)備的選型、除臭工藝的選擇、污泥處理處置的方法、選址設(shè)計(jì)、進(jìn)場管網(wǎng)的設(shè)計(jì)、考慮本地區(qū)氣候條件、居民生活習(xí)俗飲食結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向等等人文、地理、社會因素，才能夠使得污水處理廠發(fā)揮巨大的環(huán)保效益。項(xiàng)目設(shè)計(jì)是否合理直接影響對污水處理的有效性^[2]。

一、研究背景

污水肆意橫流對環(huán)境影響惡劣，各地建設(shè)污水處理廠，實(shí)現(xiàn)對污水的達(dá)標(biāo)排放及水資源二次利用^[3]。在環(huán)保方面，通過污水處理廠可降低污染物對周圍環(huán)境的破壞，促進(jìn)生態(tài)平衡，促進(jìn)社會發(fā)展。此外，污水經(jīng)處理廠后，可經(jīng)過多次循環(huán)使用，可提高污水利用率，解決部分地區(qū)水源稀缺問題，緩解用水壓力。

二、污水處理廠設(shè)計(jì)需注意的問題

政府重視對污水的強(qiáng)化處理，積極出臺了各種不同政策規(guī)范。當(dāng)下，我國污水處理廠設(shè)計(jì)整體水平較好，不同階段設(shè)計(jì)均可滿足國家各項(xiàng)規(guī)定，不同參數(shù)取值均符合國家、地方部門標(biāo)準(zhǔn)^[4]。但是，污水處理廠設(shè)計(jì)僅僅按照規(guī)范設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，存在許多問題。

（一）污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

在污水收集管道設(shè)計(jì)階段，要求設(shè)計(jì)院眼光要長遠(yuǎn)，規(guī)劃超前，以此適應(yīng)城市發(fā)展速度，避免出現(xiàn)投資浪費(fèi)現(xiàn)象。污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)是污水處理廠設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一，通過污水管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)污水進(jìn)入及排出的交通樞紐，是污水處理廠需提前考慮的問題^[5]。規(guī)劃設(shè)計(jì)之前，充分調(diào)研城市發(fā)展的情況近遠(yuǎn)期相結(jié)合。此外，要盡量采用當(dāng)?shù)刂O(shè)計(jì)院熟悉產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、地型地貌、地質(zhì)構(gòu)造、人口數(shù)量、生活習(xí)性、水文等等。同時，需全面了解項(xiàng)目周邊情況，組織設(shè)計(jì)專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)與當(dāng)?shù)厥姓?、建委、供排水管理部門、燃?xì)狻⒔煌?、電力等部門充分溝通掌握全部信息。充分考慮以上因素才能更加的貼合實(shí)際，避免施工過程變更連篇無法正常施工;減少后續(xù)管道運(yùn)營期間的維修量，節(jié)約運(yùn)營成本。管道前期設(shè)計(jì)階段要充分考慮污水管網(wǎng)的規(guī)劃年限、管材、管徑等因素;管網(wǎng)主干線多隨城市主干道同時施工，具有埋深大、施工難度大、成本高、改擴(kuò)建翻新困難且成本高、波及范圍廣，若需對管道網(wǎng)進(jìn)行改建、擴(kuò)建設(shè)計(jì)難度巨大并不現(xiàn)實(shí)。正常情況下，以多采用遠(yuǎn)期水量設(shè)計(jì)^[6]，所以一定要因地制宜充分調(diào)研掌握一手資料，合理選擇管道路線減少污水輸送能耗成本。根據(jù)城市發(fā)展的速度適當(dāng)放大管徑，滿足遠(yuǎn)期使用要求，一次投資多年年使用。根據(jù)本地區(qū)發(fā)展特點(diǎn)、氣候條件充分考慮排水體制，新建城市盡量采用分流制、老城區(qū)合流制、部分實(shí)行大截排形式。一些特殊的區(qū)域采用合流排水或分流排水都會增加大量成本，此時則可采用分流+合流方式設(shè)計(jì)建設(shè)^[7]。

（二）垃圾滲濾液對進(jìn)水水質(zhì)的影響

隨著城市的發(fā)展垃圾處理成為各個城市難題，垃圾滲濾液的處理更是難上加難。進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)時一般不考慮垃圾滲濾液這樣極端情況的污染物負(fù)荷沖擊。但是大量垃圾滲濾液以不同形式進(jìn)入市政污水處理廠處理處置，導(dǎo)致設(shè)備設(shè)施腐蝕嚴(yán)重、污水處理廠能耗增高、處理難度加大、生化工藝段負(fù)荷加重、水質(zhì)達(dá)標(biāo)等受到影響。在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)水水質(zhì)可以適當(dāng)放寬，考慮城市的發(fā)展、管網(wǎng)完善、正本清源雨污分流徹底，進(jìn)場水濃度升高，污水廠仍能夠正常運(yùn)行。當(dāng)然有利的垃圾滲濾液可以提供有效的碳源促進(jìn)脫氮除磷功效;但是不利的垃圾滲濾液COD、總氮值特別高、還含有部分重金屬有毒物質(zhì)對生化部分有影響、增大污泥量加重污泥處理難度?，F(xiàn)在最有效的垃圾滲濾液處理方式仍然是進(jìn)入市政污水處理廠按照合理的配比與原狀污水混合處理。

（三）污水處理廠選址設(shè)計(jì)

污水處理的選址設(shè)計(jì)非常重要，需要結(jié)合城市片區(qū)發(fā)展的特點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、地形地勢特點(diǎn)、原有污水收納體系的組成結(jié)構(gòu)、原有河流走勢、本地區(qū)高程變化特點(diǎn)、城市發(fā)展規(guī)劃、人口增長速度、地質(zhì)水文條件等多重因素綜合考慮。通常污水處理廠都在城市的下游，依靠重力自流減少污水收納的輸送成本。但是也因此帶來很多弊端，污水廠處于城市下游或河道附近，遇到百年不遇的洪水或上游暴雨極易淹沒。例如深圳觀瀾河水污染治理應(yīng)急工程在2015年5月11日遇到50年不遇的洪水被淹沒，損失慘重。類似案例較多，所以需要設(shè)計(jì)階段在污水處理廠選址期間做好充分的調(diào)查研討。

（四）污水處理廠除臭的設(shè)計(jì)

污水在長距離管道輸送在缺氧厭氧的環(huán)境下產(chǎn)生有毒有害氣體例如：硫化氫、氨氣、甲烷等惡臭氣體。城市擴(kuò)張用地緊張污水處理廠的地理位置逐漸成為城市的核心地段，周圍居民樓、辦公樓、產(chǎn)業(yè)園興起，變成了備受關(guān)注的焦點(diǎn)區(qū)域，污水中的臭氣問題接踵而來。此外，傳統(tǒng)的污水除臭處理工藝較為落后、預(yù)處理階段和污泥處理階段臭氣溢出量大，改造技術(shù)難度大，投資巨大，臭氣問題一時難以解決。因此，在設(shè)計(jì)階段需要充分考慮，臭氣的收集和處理方式，減少對周圍環(huán)境的影響，減少周邊居民的投訴，創(chuàng)造和諧的人文環(huán)境，同時減少有毒有害氣體對一線員工的健康影響。設(shè)計(jì)階段可針對臭氣的性質(zhì)選擇合理的處理方式，例如：等離子除臭技術(shù)、活性炭除臭技術(shù)、填料生物除臭、化學(xué)除臭等等先進(jìn)工藝。同時考慮地下室、半地下式污水處理廠、對散發(fā)和產(chǎn)生臭氣的工藝段實(shí)行封閉集中臭氣收集處理。

（五）污水回用設(shè)計(jì)

處理后的污水成為再生水資源，如果簡單粗暴的排入水體河流比較浪費(fèi)，如何在設(shè)計(jì)階段就充分考慮把再生水資源充分的利用變廢為寶。設(shè)計(jì)階段根據(jù)污水處理廠周邊水資源需要求單位，對再生水用量、水質(zhì)要求充分調(diào)研保障處理水質(zhì)水量滿足用戶需求，即節(jié)約了清潔水資源又產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益。在污水回用的設(shè)計(jì)時期要充分考慮污水的消毒方式例如：氯氣消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外消毒聯(lián)合輔助加氯消毒等合理的方式;考慮污水回用管線長距離輸送對管道材質(zhì)的選擇，例如HDPE、鋼襯塑管、鋼管、球墨鑄鐵管、PCCP管等，根據(jù)實(shí)際情況地形地勢、供水壓力、水質(zhì)腐蝕情況、管徑、經(jīng)濟(jì)成本等要求選擇適當(dāng)?shù)墓艿?。設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)出水水質(zhì)定的不準(zhǔn)確，出水水質(zhì)定的過高，運(yùn)營成本較高、建設(shè)投資大再生水資源無法回用造成資源浪費(fèi)。處理規(guī)模定位不準(zhǔn)確，污水處理廠建設(shè)好了沒有水處理，半條生產(chǎn)線運(yùn)行，處理設(shè)施閑置、單方處理成本高。有的污水處理廠剛剛建好又要提標(biāo)增加處理量、提高出水標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)投資重復(fù)建設(shè)。

（六）污泥處理設(shè)計(jì)

污水處理后會產(chǎn)生大量污泥，若不及時處理將對環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。當(dāng)下我國污水處理廠設(shè)計(jì)過于重視對污水的處理，忽視對污泥的處理，在污泥處理上投資不足。有的地方規(guī)定污泥出場含水率達(dá)到80%即可，有些東部沿海城市要求達(dá)到60%或是更高要求的40%。并不是污泥的含水率設(shè)計(jì)的越低越好應(yīng)該因地制宜，根據(jù)泥質(zhì)特性、城市財(cái)政支出能力等科學(xué)選擇處理處置方式。例如西部落后城市市政污泥中多為有機(jī)物可以選擇脫水至80%后填埋或是土壤改良。在污水廠內(nèi)經(jīng)常采用污泥中溫消化、離心脫水、帶式濃縮、板框壓濾、低溫干化。污泥處置的方式主要以填埋、建材利用、焚燒發(fā)電、生物制肥等。亟待創(chuàng)新即處理方式簡單、處理成本低、又達(dá)到污泥的資源化無害化減量化目的。設(shè)計(jì)在工藝選擇搭配要求充分考慮各方面的因素。

（七）污水處理設(shè)計(jì)工藝的選擇

污水處理的工藝選擇是設(shè)計(jì)階段的重要核心工作，科學(xué)合理選擇工藝可以達(dá)到建設(shè)期節(jié)約投資、施工期實(shí)施容易、運(yùn)行期節(jié)約運(yùn)營成本、維護(hù)期減少維修成本、出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率高、耐沖擊負(fù)荷高等等優(yōu)點(diǎn)。對于設(shè)計(jì)單位的要求較高，通常設(shè)計(jì)院都愿意采用傳統(tǒng)的污水處理的工藝，創(chuàng)新力較低。污水處理工藝選擇受到當(dāng)?shù)匚鬯再|(zhì)、處理后的排放標(biāo)準(zhǔn)、當(dāng)?shù)卣呢?cái)政能力、來水水質(zhì)水量、自然水體的自凈能力等等因素的影響。由于污水處理的要求提高，大中型城市都選用歐美、日本、新加坡等國外先進(jìn)的處理工藝，這些工藝自控集成度較高、生化段耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)性強(qiáng)、出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率高等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在投資成本高、維護(hù)成本大、技術(shù)服務(wù)成本高、加藥量大等缺點(diǎn)，也存在超前設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)，實(shí)用性較差等問題。現(xiàn)在大多數(shù)污水處理的工藝多半是由傳統(tǒng)的自來水處理工藝演變而來的，例如：曝氣生物濾池、深床濾池、混凝沉淀、高效澄清等工藝。水質(zhì)要求達(dá)到地表Ⅳ成熟工藝有多級A0、雙層矩形沉淀池（單層矩形沉淀池）反硝化生物濾池（深床濾池）、磁混凝澄清池、紫外消毒;改良AA0+周進(jìn)周出輻流式沉淀池+高效沉淀池+紫外消毒;改良AA0+MBR+高級催化氧化+加氯消毒、卡魯塞爾氧化溝工藝、SBR工藝、MBBR工藝、加砂沉淀池等等工藝，有較多選擇的工藝，也有很多的組合方式，物理+生化+化學(xué)深度處理。

（八）其他設(shè)計(jì)問題

各地政府高度重視環(huán)境保護(hù)，新建改建大批污水處理廠，設(shè)計(jì)院則是最大的獲利方之一，但同時因?yàn)轫?xiàng)目多、人力資源不夠、各大市政設(shè)計(jì)院魚龍混雜，沒有對這些項(xiàng)目進(jìn)行深化調(diào)研通盤考慮。在污水處理廠建設(shè)、運(yùn)營過程中缺陷漏洞百出。設(shè)計(jì)人員比較年輕經(jīng)驗(yàn)資歷不足，設(shè)計(jì)過程中只會照搬規(guī)范，沒有綜合考慮實(shí)際情況，沒有真正滿足城市發(fā)展的需求，對投資極大的浪費(fèi)。設(shè)計(jì)院沒有自己的核心技術(shù)沒有研發(fā)創(chuàng)新，經(jīng)常照抄照搬其他項(xiàng)目的設(shè)計(jì)成果，導(dǎo)致同一時代建設(shè)的設(shè)計(jì)院工藝都類似。很多工藝提供商成為設(shè)計(jì)的主導(dǎo)方，是牽動設(shè)計(jì)和整個污水處理項(xiàng)目的核心逐步取代了設(shè)計(jì)院的作用。

三、結(jié)語

綜上所述，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)對污水處理廠從設(shè)計(jì)可研、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、建設(shè)運(yùn)行、再到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)實(shí)現(xiàn)社會價(jià)值有著舉足輕重的作用。對設(shè)計(jì)單位提出了更高的要求，要求設(shè)計(jì)者充分考慮與污水處理有關(guān)的所有方面，不僅僅是規(guī)范的技術(shù)要求，更多的考慮人文、社會、地理氣候等等關(guān)鍵因素。對污水處理廠的市政工程設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮到多方面內(nèi)容，要求工作人員發(fā)現(xiàn)具體問題，同時了解可能存在的問題后在宏觀提出專業(yè)解決方案，合理設(shè)計(jì)污水處理廠，提供良好的污水處理服務(wù)。

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作者簡介：張疆，男，身份證號，65412519820707559X，漢族，籍貫陜西，工程師，主要從事市政污水處理廠建設(shè)、運(yùn)營，研究市政污水處理技術(shù);

顧艷珍，女，身份證號，654222198307256327，漢族，籍貫河南，工程師，主要從事給水排水工程設(shè)計(jì)，污水處理廠建設(shè)和運(yùn)行。