城市污水处理厂：设备与工艺

牟国超2010，12一、我国水资源以及污水现状我国多年平均水资源总量为2.8万亿m3，扣除生态环境用水后，全国实际可能合理利用的水资源量约为8000～9500亿m3。据预测，我国用水的高峰将在2030年左右出现。分项预测：农业用水总量与现在的规模相仿，为4200亿m3左右；工业用水总量从现在的1100多亿m3增至2000亿m3；城乡生活用水从现在的500多亿m3增至1100多亿m3左右；考虑到未来发展前景的不确定性，估计全国总用水量有可能达到7000～8000亿m3，人均综合用水量为400～500m3。扣除生态环境用水后，全国实际可能合理利用的水资源量约为8000～9500亿m3，按上述估计的用水量，已接近可合理利用水量的极限！结论：当我国人口增至16亿时，我国的人均水资源量将降到1760m3，已接近国际公认的水资源紧缺的标准，水资源的形势十分严峻。我国的水资源具有如下特点：⑴水资源总量多，但人均占有量少；⑵地区分布不均匀，长江以南水资源丰富，但北方地区相当缺水；⑶季节分配不均，年际变化很大，雨水集中程度很高，常常引起洪涝、干旱灾害；⑷部分河流含沙量大，尤以黄河最为突出，黄河年径流量为543亿m3，而年平均输沙量达26亿吨，平均含沙量为37.6kg/m3，居世界之冠；⑸水污染日益严重，尤其是在工业比较集中的大中城市附近水域；⑹地下水开采过量，某些地区出现地面下沉现象。各省级行政区的用水指标值差别很大按照人均用水量，大于600m3的有新疆、西藏、宁夏、黑龙江、江苏、内蒙古、广西、上海、青海9个省（自治区、直辖市），其中新疆、西藏、宁夏分别达2500m3、1315m3、1208m3；小于300m3的有山西、天津、北京、陕西、山东、河南、四川、贵州、河北、重庆10个省（直辖市），其中山西最低，仅167m3。按照万元国内生产总值用水量，新疆和西藏2个自治区较高，分别为1209m3和948m3；小于100m3的有北京、天津、山东、山西、上海、浙江6个省（直辖市），其中北京、天津分别为30m3和34m3。——摘自《2008年中国水资源公报》气候变化对我国水资源的影响从全国范围看，水资源总量不会有大的影响和变化，但是北方缺水地区持续枯水年份的出现，以及黄河、淮河、海河以及汉江同时遭遇枯水年份等不利因素的影响，将会加剧北方水资源供需失衡的矛盾。2009年，全国废水排放总量为589.2亿吨，比上年增加3.0%；COD排放量为1277.5万吨，比上年下降3.3%；氨氮排放量为122.6万吨，比上年下降3.5％。按《第一次全国污染源普查公报》,目前全国污水处理厂污水年实际处理量210.31亿吨,处理率59.4%。按照建设部公布的数据，截至2010年3月底，全国设市城市、县及部分重点建制镇累计建成污水处理厂2157座，污水处理能力达到1.09亿立方米/日。全国正在建设的城镇污水处理项目1949个，总设计能力约5500万立方米/日。我国目前的污水分布状况按照2009年《中国环境状况公报》，全国地表水污染依然较重。七大水系总体为轻度污染，浙闽区河流为轻度污染，西北诸河为轻度污染，西南诸河水质良好，湖泊（水库）富营养化问题突出。2009年长江水系水质状况2009年黄河水系水质状况2009年珠江水系水质状况2009年松花江水系水质状况2009年淮河水系水质状况2009年海河水系水质状况2009年辽河水系水质状况2009年太湖环湖河流水质类别比例太湖水质总体为劣Ⅴ类，主要污染指标为总氮和总磷2009年滇池环湖河流水质类别比例滇池水质总体为劣Ⅴ类，主要污染指标为总磷和总氮2009年巢湖环湖河流水质类别比例巢湖水质总体为Ⅴ类，主要污染指标为总磷、总氮和石油类2009年重点湖库营养状态指数2009年全国近岸海域水质分布示意图全国污水处理的规模截止到2010年初，全国共有城镇污水处理厂2094座。其中：城镇污水处理厂处理量占92.5%；工业废水集中处理厂处理量占6.1%；其他污水处理厂（设施）处理量占1.4%。具体见下页表格。序号地区污水处理厂数量序号地区污水处理厂数量1江苏省32216湖北省382山东省22816内蒙古自治区383广东省21117甘肃省274浙江省19218天津市255北京市13218湖南省256河南省11919吉林省207河北省9119贵州省207四川省9120陕西省198重庆市7321江西省159福建省6022广西壮族自治区1410山西省5723黑龙江省1211辽宁省5424宁夏回族自治区1112上海市5325海南省713安徽省4926青海省614云南省4427西藏自治区215新疆自治区39合计2094建造城市污水处理厂被证实是解决城市水污染的一条有效途径。我国每15万人左右才拥有一座污水处理厂，而且还存在污水处理厂建设有效投资利用率及处理出水达标率低等诸多问题。未来我国的污水处理厂建设依然是一个重要问题。我国引进了大量国外城市污水处理工艺技术，并应用这些技术建设了很多污水处理厂，但是存在很多问题。如，采用各种SBR变形工艺的城市污水处理厂运行正常的很少，采用氧化沟及其各种变形工艺的城市污水处理厂运行正常率也不是很高。因此，污水处理厂的建设、运营和管理仍是我国环保方面的一个重要课题。二、与城市污水处理相关的现行法律法规、政策及标准1，法律法规、政策中华人民共和国水法(2002年)中华人民共和国水污染防治法(2008年)中华人民共和国水污染防治法实施细则中华人民共和国环境保护法(1989年)《城市污水处理及污染防治技术政策》(2000年)建设项目环境保护管理条例(1998年)饮用水水源保护区污染防治管理规定(1989年)城市排水许可管理办法(2006年)城市供水价格管理办法(1998年月)关于加大污水处理费征收力度建立城市污水排放和集中处理良性运行机制的通知(1999年)2，标准和规范①水环境质量标准②水污染物排放标准标准名称标准编号地表水环境质量标准GB3838-2002海水水质标准GB3097-1997地下水质量标准GB/T14848-93农田灌溉水质标准GB5084-92渔业水质标准GB11607-89标准名称标准编号污水综合排放标准GB8978-1996城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002污水海洋处置工程污染控制标准GB18486-2001③技术规范标准名称标准编号城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程CJJ60-1994厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范HJ576-2010序批式活性污泥法污水处理工程技术规范HJ577-2010氧化沟活性污泥法污水处理工程技术规范HJ578-2010膜分离法污水处理工程技术规范HJ578-2010含油污水处理工程技术规范HJ580-2010城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ31-1989城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）④再生利用水质标准其他标准。例如：《恶臭污染物排放标准》GB14554-93标准名称标准编号城市污水再生利用工业用水水质GB/T19923-2005地下水回灌水质GB/T19772-2005景观环境用水水质GB/T18921-2002城市杂用水水质GB/T18920-2002城市污水再生利用分类GB/T18919-2002再生水回用于景观水体的水质标准CJ/T95-2000生活杂用水水质标准CJ/T48-1999⑤地方制定的污染物排放标准在国家制定的污染物排放标准之外，某些地方根据自身的情况，制定了自己的污染物排放标准以及水回用标准。这些标准均高于相应的国家标准。例如：DB11/307—2005水污染物排放标准（北京）DB31/199－1997上海市污水综合排放标准DB4426-2001广东省水污染物排放标准DB37/599－2006山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准北京市中水设施建设管理试行办法（1987年）⑥行业、地方工业取水定额（略）⑦污泥处置标准标准名称标准编号城镇污水处理厂污泥处置分类CJ/T239-2007城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质CJ/T249-2007城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质CJ/T289-2008城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质CJ/T290-2008城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质CJ/T291-2008城镇污水处理厂污泥处置农用泥质CJ/T309-2009农用污泥中污染物控制标准GB4284-84城镇污水处理厂污泥处置GB24188-2009城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质GB/T23485-2009城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质GB/T23486-2009城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)HJ-BAT-002⑧施工以及验收标准规范标准名称标准编号建设工程项目管理规范GB/T50326-2001建设项目工程总承包管理规范GB/T50358-2005给水排水构筑物施工及验收规范GBJ141-90城市污水处理厂工程质量验收规范GB50334-2002给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008机械设备安装工程施工及验收通用规范GB50231-2009给水排水仪表自动化控制工程施工及验收规程CECS162:2004工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-97⑨专用设备的环保技术要求标准现行有效的污水处理设备标准(环保技术要求)，共有40多项。这些标准绝大多数都是环保部发布的部颁标准，目前还都是推荐标准。这些标准基本上覆盖了城市污水处理厂设备，从预处理设备的格栅，到深度处理的超滤、反渗透装置。举例如下：环境保护产品技术要求格栅除污机(HJ/T262-2006)环境保护产品技术要求中、微孔曝气器(HJ/T252-2006)环境保护产品技术要求刮泥机(HJ/T265-2006)环境保护产品技术要求污泥脱水用带式压榨过滤机(HJ/T242-2006)环境保护产品技术要求超滤装置(HJ/T271-2006)反渗透水处理设备(GB/T19249-2003)⑩通用设备标准除上述环保专用设备的标准之外，城市污水处理厂使用的泵、阀、起重机等通用设备，以及管道、强弱电等，均使用像一个的标准。例如，《通用阀门压力试验》(GB/T13927-92).三、城市污水处理厂设备典型的城市污水处理工艺流程主要包括机械处理、生物处理、污泥处理等工段。由机械处理和生物处理构成的系统属于二级处理系统；处理效果介于一级和二级处理之间的一般称为强化一级处理、一级半处理或不完全二级处理；具有生物除磷脱氮功能的二级处理系统通常称为深度二级处理；为了去除特定的物质，在二级处理后设置的处理系统属于三级处理。一级处理常用的设备有格栅、筛网、破碎机、栅渣脱水机、栅渣打包机与各种刮吸泥设备。二级处理主要设备有各式鼓风机、表面机械曝气设备、空气扩散器、纯氧曝气装置、生物滤塔、生物转盘、生物接触氧化塔、生物流化塔、填料等。三级处理主要处理设备有活性炭吸附设备、离子交换设备、膜分离设备、絮凝设备、消毒设备、强氧化设备等。与污水处理厂配套污泥处理和处置设备有：污泥脱水设备、污泥厌氧与沼气利用设备、污泥堆肥设备和污泥制肥设备等。与污水处理厂配套的还有自控设备、计量与加药设备、水工通用设备。各种污水处理药剂等。1，一级处理设备一级处理也被称为预处理或机械处理，利用物理方法，通过过滤、沉淀等手段去除污水中的固体颗粒，一级段包括格栅、沉砂池、初沉池等构筑物，以去除粗大颗粒和悬浮物为目的。设备主要包括格栅、沉砂池（或沉砂设备）和一沉池及相关处理设备。⑴格栅格栅的分类基本参数：回转式格栅、链传动式格栅都将机器宽度(mm)；栅条间隙(mm)；机器安装倾角和齿耙运行速度(m/min)作为基本参数。转鼓型格栅将栅宽(mm)；栅条间隙(mm)；渠深(m)和安装角度作为基本参数。粉碎型格栅将栅条间隙(mm)；渠深(m)；渠宽(m)和有效水深(m)作为基本参数。按栅条间距进行的格栅分类：细格栅，间距小于10mm,中格栅，间距在10到40mm,粗格栅，间距大于40mm.①格栅池