城市污水處理廠的設(shè)計和建設(shè)包括污水處理程度和規(guī)模的確定、廠址選擇、污水及污泥處理工藝選擇、總平面布置、工藝流程確定、處理構(gòu)筑物等方面內(nèi)容。
在處理程度或允許的出水排放總量確定以后，就可以據(jù)此列出所有能夠滿足要求的工藝流程(方案)。選擇可行的幾種處理工藝方案，通過全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定處理工藝流程和設(shè)計參數(shù)。
城市污水處理工藝方案的選擇一般應(yīng)體現(xiàn)以下總體要求：滿足要求，因地制宜，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理。也就是說，在保證處理效果、運行穩(wěn)定，滿足處理要求(排放水體或回用)的前提下，使基建造價和運行費用最為經(jīng)濟(jì)節(jié)省，運行管理簡單，控制調(diào)節(jié)方便，占地和能耗最小，污泥量少。同時要求具有良好的安全、衛(wèi)生、景觀和其它環(huán)境條件。
1.滿足處理功能與效率要求
城市污水處理廠工藝方案應(yīng)確保高效穩(wěn)定的處理效果，城市污水處理設(shè)施出水應(yīng)達(dá)到國家或地方規(guī)定的水污染物排放控制的要求。對城市污水處理設(shè)施出水水質(zhì)有特殊要求的，須進(jìn)行深度處理。這是污水處理最重要的目標(biāo)，也是污水處理廠產(chǎn)品的基本質(zhì)量要求。而排放標(biāo)準(zhǔn)的確定主要取決于處理出水的最終處置方式，如果排入水體，則取決于接納水體的功能質(zhì)量要求和水體的環(huán)境容量，如果回用，則取決于回用水用戶對水質(zhì)的要求。
2.規(guī)模與工藝標(biāo)準(zhǔn)因地制宜
污水處理廠工藝方案的確定必須充分考慮當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟(jì)和資源環(huán)境條件。要實事求是的確定城市污水處理工程的規(guī)模、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工藝流程以及管網(wǎng)系統(tǒng)布局等問題;處理規(guī)模大小對處理工藝的影響很大，城市污水處理設(shè)施建設(shè)應(yīng)按照遠(yuǎn)期規(guī)劃確定最終規(guī)模，以現(xiàn)狀水量為主要依據(jù)確定近期規(guī)模。污水處理廠的實際設(shè)計規(guī)模應(yīng)根據(jù)污水收集量和分期建設(shè)、水質(zhì)目標(biāo)確定，污水收集量取決于管網(wǎng)完善程度和匯水區(qū)內(nèi)的生活、工業(yè)污水產(chǎn)生與允許納入量，以及管網(wǎng)入滲或滲漏水量等因素。
在決定處理工藝方案時，要因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件和特點，有所側(cè)重，尤其是排放與利用的相結(jié)合，不同處理工藝的組合。例如在一個處理廠內(nèi)，一部份采用強(qiáng)化一級處理加排海(江)工程;一部份采用二級處理后用于農(nóng)田灌概;還有一部份采用深度處理后回用于工業(yè)。要根據(jù)當(dāng)?shù)刎斄η闆r，充分考慮處理工藝的分期、分級實施。比如說，可以先采用一級處理或強(qiáng)化一級處理，以后再建二級處理，或一部份采用一級處理，另一部份采用二級處理(國內(nèi)外均有先例)。
污泥處理應(yīng)根據(jù)污泥出路(農(nóng)用、填埋、排海等)，確定是否需要進(jìn)行消化處理。
3.技術(shù)成熟可靠切實可行
根據(jù)城市污水處理技術(shù)政策，城市污水處理設(shè)施建設(shè)，應(yīng)采用成熟可靠的技術(shù)。根據(jù)污水處理設(shè)施的建設(shè)規(guī)模和對污染物排放控制的特殊要求，可積極穩(wěn)妥地選用污水處理新技術(shù)。因此，必須合理把握工藝先進(jìn)性和成熟性(可靠性)的辨證關(guān)系。一方面，應(yīng)當(dāng)重視技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性，同時必須充分考慮適合中國的國情和工程的性質(zhì)。城市污水處理工程不同于一般點源治理項目，它作為城市基礎(chǔ)設(shè)施工程，具
有規(guī)模大、投資高的特點，且是百年大計，應(yīng)該確保百分之百的成功。工藝的選擇必須注重成熟性和可靠性。因此，強(qiáng)調(diào)技術(shù)的合理，而不是簡單地提倡技術(shù)先進(jìn)。必須把技術(shù)的風(fēng)險降到最小程度。在最近頒布的城市污水處理的技術(shù)政策中規(guī)定“對在國內(nèi)首次應(yīng)用的新工藝，必須經(jīng)過中試和生產(chǎn)性試驗，提供可靠設(shè)計參數(shù)后再進(jìn)行應(yīng)用，也是強(qiáng)調(diào)了可靠性原則。
4.經(jīng)濟(jì)合理效益顯著
節(jié)省工程投資與運行費用是城市污水處理廠建設(shè)與運行的重要前提。合理確定處理標(biāo)準(zhǔn)，選擇簡捷緊湊的處理工藝，盡可能地減少占地，力求降低地基處理和土建造價。同時，必須充分考慮節(jié)省電耗和藥耗，把運行費用減至最低。對于我國現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)承受能力來說，這一點尤為重要。較高的性能價格比經(jīng)濟(jì)指標(biāo)同樣是先進(jìn)性的重要體現(xiàn)。
因此，城市污水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、水質(zhì)特性、受納水體的環(huán)境功能及當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況和要求，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)選確定。工藝選擇的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括：處理單位水量投資、削減單位污染物投資、處理單位水量電耗和成本、削減單位污染物電耗和成本、占地面積、運行性能可靠性、管理維護(hù)難易程度、總體環(huán)境效益等。
進(jìn)水水質(zhì)水量特性和出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的確定是污水處理工藝選擇的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是我國當(dāng)前污水處理工程設(shè)計中存在的薄弱環(huán)節(jié)。
污水管網(wǎng)的完善，對污水處理廠設(shè)計規(guī)模和設(shè)計水質(zhì)的確定至關(guān)重要，目前我國大多數(shù)城市管網(wǎng)不配套(尤其是淮河流域)，造成污水廠規(guī)模和水質(zhì)難以確定，投入運行后實際值與設(shè)計值往往相差較大，效能難以充分發(fā)揮。對于污水處理工藝方案及其設(shè)計參數(shù)的確定，進(jìn)行必要的水質(zhì)水量特性分析測定和動態(tài)工藝試驗研究是國際通行的做法，有些發(fā)達(dá)國家甚至開展連續(xù)多年的全面水質(zhì)水量特性測定和中試研究。在國內(nèi)，由于體制和資金來源等方面的問題，在污水處理工藝方案的確定過程中雖然不太可能開展大規(guī)模的前期試驗研究，但進(jìn)行水質(zhì)特性分析與短期動態(tài)工藝試驗的條件還是具備的，不應(yīng)該忽視。
因此，污水處理技術(shù)政策中要求，應(yīng)切合實際地確定污水進(jìn)水水質(zhì)，優(yōu)化工藝設(shè)計參數(shù)。必須對污水的現(xiàn)狀水質(zhì)特性、污染物構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測定，作出合理的分析預(yù)測。在水質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜或特殊時，應(yīng)進(jìn)行污水處理工藝的動態(tài)試驗
必要時應(yīng)開展中試研究。積極審慎地采用高效經(jīng)濟(jì)的新工藝，對在國內(nèi)首次應(yīng)用的新工藝，必須經(jīng)過中試和生產(chǎn)性試驗，提供可靠設(shè)計參數(shù)后再進(jìn)行應(yīng)用。一般城市污水主要污染物是易降解有機(jī)物，所以目前絕大多數(shù)城市污水處理廠都采用好氧生物處理法。如果污水中工業(yè)廢水比重很大，難降解有機(jī)物含量高，就應(yīng)考慮增加厭氧處理改善可處理性的可能性，或采用物化法處理。污水的有機(jī)物濃度對工藝選擇有很大關(guān)系。當(dāng)進(jìn)水有機(jī)物濃度高時，AB法、厭氧酸化/好氧法比較有利。AB法中的A段只需較小的池容和電耗就可去除較多的有機(jī)物，節(jié)省了基建費和電耗，污水有機(jī)物濃度越高，節(jié)省的費用就越多。厭氧處理要比好氧處理顯著節(jié)能，但只有在濃度較高時才顯示出優(yōu)越性。當(dāng)有機(jī)物濃度低時，氧化溝、SBR等延時曝氣工藝具有明顯的優(yōu)勢。在要求除磷脫氮的場合須選用穩(wěn)定可靠的生物除磷脫氮工藝。
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