城市污水处理厂工艺[城市污水处理厂对周遍环境的污染及治理（郝薇）].doc

城市污水处理厂工艺城市污水处理厂对周遍环境的污染及治理（郝薇） 简介： 分析了我国污水处理的进展趋势及污水处理厂对周遍环境造成的污染，主要表现为恶臭、噪声、污泥和出水不能到达国家二级排放标准四个方面。针对恶臭和噪声两种污染，系统地介绍和论述了以建立花园式厂区和全封闭污水处理厂为核心的解决方案。同时，提出以人为本的设计理念。 关键字：污水处理厂 周遍环境 恶臭 噪声 解决方案 1 污水处理厂进展动态 随着国民经济持续、稳定的进展，近年来我国的水务市场正以7%8%的年平均速度快速增长。但同时，城镇污水处理问题也日益凸显。据2023年中国环境状况公报报道，2023年全国城镇污、废水排放总量约为439.5×108 m3，其中，生活污水占总排放量的52.9%。为解决这一问题，我国己先后建立452座污水处理厂，其中出水为二、三级水平的污水处理厂有307座。即便如此，城市生活污水的处理率也仅到达36.5%。 “十五”期间，估计将增加城市污水处理量2 600×104 m3/d。依据建立部、国家环境爱护总局、科技部公布的城市污水处理及防治技术政策规定，2023年城市污水处理率应到达45%，50万人以上的城市到达60%； 到2023年，全部城市的污水处理率不得低于60%，直辖市、省会城市以及重点风景旅游城市不得低于70%。为了实现这个目标，需新增污水处理力量：(5 0006 000)×104 m3/d，所需建立投资约2 0003 000亿元(不包括运行费用)。假如对全国县级以上城市的市政污水进展处理，全国将有超过1 000座的城市污水处理厂待建。 2 污水处理厂对周遍环境的污染 毫无疑问，污水处理厂在改善城市环境、节省水资源、提高居民生活质量方面发挥了巨大的作用，成为市政和环保工作的重要组成局部。但由于其自身的特别性，绝大多数污水处理厂在改善城市环境的同时，又成为新的污染源，对周遍环境造成不同程度的污染。主要表现为恶臭、噪声、污泥和出水不能到达国家GB 8978-1996二级排放标准四个方面。 2.1 恶臭 污水处理厂产生恶臭的污染源主要在进水局部和污泥处理局部，即格栅间、贮泥池、污泥浓缩池、脱水机房以及曝气池等。恶臭的主要成分是氨气、硫化氢、甲硫醇、VFAs、VOCs、细菌和大肠菌。污水及污泥中的恶臭物质向大气集中受到诸多因素的影响，如水温、水质、处理工艺、污泥龄、周遍建筑物的密度及气象条件等。表1列出了恶臭污染物排放标准(GB1455493)中对恶臭污染物做出的厂界标准值。表2是对天津市纪庄子污水处理厂恶臭污染的检测结果。1 表1 恶臭污染物厂界标准值 工程 一级标准 二级标准 A类 B类 臭气浓度 10 20 30 注：表中臭气浓度为无量纲的指标。新建污水厂应满意一级标准的要求，改扩建污水厂应满意二级标准类要求，现有污水厂应满意二级标准类要求。 表2天津市纪庄子污水处理厂恶臭污染物监测结果 源点 硫化氢(mg/m3) 氨(mg/m3) 甲硫醇(mg/m3) 臭气浓度 一般曝气池 0.222 0.479 0.084 570 储泥池 30.95 0.312 0.347 6500 脱水机房 52.72 0.475 0.495 20230 由表1、2可见，以天津市纪庄子污水处理厂为例，曝气池、储泥池和脱水机房周遍的臭气浓度比恶臭污染物排放标准中的标准值高19667倍(虽然厂界处的臭气浓度比构筑物周遍的臭气浓度低，但仍远高于标准值)。这不仅影响了周遍居民的生活，而且对污水处理厂工作人员的身体安康危害较大。 2.2 噪声 污水处理厂的噪声主要是在污水处理过程中鼓风机、管道和水流所产生的。噪声对人体安康的危害是多方面的，尤其是对听觉器官的损伤，长期在强噪声环境下工作可能导致噪声性耳聋。此外，噪声对人体中枢神经系统、植物神经及心血管系统方面的损害也特别严峻。一些已建成的污水处理厂由于缺乏足够的噪声隔离设施或是生产设备老化，导致不同程度的噪声超标。 以隔音设施改造前的济南市污水处理厂为例。该厂采纳射流曝气活性污泥法的处理工艺，风机房预留9台罗茨风机的位置，一期工程先安装2台(风压：73 kPa，风量：112 m3/min，转速：960 r/min，配套电机功率183 kW)。在对隔音设施改造前，厂区噪声严峻超标，风机房内噪声平均值达118.8 dB，曝气池靠近送风道处的噪声达111.6 dB，风机房相邻西厂界的噪声达75.5 dB，超过所在区域厂界噪声标准值(夜间)30.5 dB。2这种因机械运转而产生的持续性噪声，对厂区工作人员和周遍居民的安康危害很大。 2.3 污泥 自1887年英国伦敦建成世界上第一个污水处理厂以来，全球性的污水处理业就迅猛进展，与此同时也产生了新的废弃物污泥。在污水处理过程中，产生的污泥约为污水处理量的1%2%。目前我国的污泥产量约为113.6×106 t/年。污水处理厂污泥的来源主要有：格栅间截流的悬浮物、生物处理工艺产生的污泥、投加化学药剂产生的化学污泥、深度处理时过滤等工艺所产生的污泥以及沉砂池、初沉池和二沉池的沉后污泥。污泥中有大量的病原菌、寄生虫(卵)、有机污染物和重金属等有害成份，易腐烂并产生恶臭。目前我国处理污泥的主要方法是运到郊外露天堆放或简洁的填埋，仅对少量污泥进展燃烧、堆肥或生物处理。 2.4 出水不达标 目前，污水处理厂出水能够到达国家二级排放标准的仅为50%，另一半污水则未经有效的处理便排入水体。究其缘由，主要是某些污水处理厂年久失修，处理构筑物无法到达设计要求的处理效果； 流程中某个构筑物发生故障，必需使用超越管临时将污水直接排入水体；原水与设计时的水质有明显偏差，可生化性差。 污水处理厂对周遍环境的污染，不仅影响了居民的正常生活，而且在肯定程度上制约了周遍地区的经济进展，对商业、房地产业、效劳业的影响尤其明显。 3 对策讨论及典型方案介绍 污水处理的现代化是和城市的现代化同步进展的。我们过去建立污水处理厂时，通常是着重技术标、商务标，追求低投入，高收益。而现代城市的可持续进展不仅要求技术标、经济标，还要充分地考虑社会(指)标，即对社会及环境的影响。污水处理厂不是只运行一两年，而是要运行三、五十年，甚至更长。我们不能只看眼前的投资额和经济效益，要放眼将来。二十年前，不顾一切大规模砍伐树木成为致富的捷径，今日乱砍乱伐带来的严峻后果有目共睹。我们不能让污水处理厂的建立重蹈覆辙。另外，污水处理厂也不是一个孤立的市政环保设施，它从建立之日起，就已经成为城市有机体的重要一环。 基于我国污水处理厂的进展现状及国内外已付诸实践的胜利阅历，可以通过以下几个途径建立污水处理厂，或是对已有的污水处理厂进展改造。 3.1 对恶臭和噪声的解决方案 3.1.1 方案一：建立花园式厂区 为削减恶臭和噪声对周遍环境的影响，设计标准规定污水处理厂与居民生活区的最小距离为300 m。但随着城市的快速进展，城市的外延不断扩大，许多建在郊区的污水处理厂也渐渐被纳入市区的范围。 对于已建的污水处理厂，可以采纳改良隔声罩设计、加消声器、掌握管道噪声、提高鼓风机房围护构造的隔声力量等措施减小噪声污染。防止恶臭污染的措施主要有给池体加盖； 在敞口的沉淀池和曝气池周遍设多处抽气及活性炭吸附设备；延长曝气池中的污泥龄以削减恶臭污染物。另外，污水处理厂与其他建筑之间，应设置绿化隔离带，这既可以隔离噪声、汲取恶臭、净化空气，又可以美化厂容。 植物可以汲取空气中的污染物，例如，地衣、臭椿、山楂、夹竹桃、丁香等汲取二氧化硫的力量较强； 垂柳、拐枣、油茶有较强的汲取氟化物的力量；女贞、美人蕉、大叶黄等可汲取肯定量的氯。水生植物中的水葫芦、浮萍、金鱼藻、黑藻等既能汲取水中的酚和氰化物，也可汲取汞、铅、镉、砷等重金属污染物。另外，植物叶片皱糙的外表和分泌的油脂可吸附粉尘。污染物被植物汲取后，有的被分解为养分物质，有的形成络合物，从而降低了污染物的毒性。例如，当酚这种有害物质进入植物体后，其中的大局部参与糖代谢，与糖结合成酚糖苷，贮存于植物的细胞体内(对植物无害)；另一局部形成游离酚，而后被多酚氧化酶和过氧化物酶氧化分解，变成二氧化碳、水和其他无毒的化合物，解除其毒性。一般状况下，酚被植物汲取57 d后即被分解。3 污水处理厂的出水可以作为景观用水。在污水处理厂旁建筑一个人工湖，其出水直接排进湖内，该湖既可供游玩，又可作为最终净化塘，截留出水中的剩余固体并使出水稳定化，这实际上起到了深度处理(三级处理)的功能。污水在湖内的最正确停留时间为12 d，这样可限制藻类的生长。另外，湖内污泥的累积率很低，只需每年清理一次，降低了运行本钱。 美国洛杉矶亥佰龙污水处理厂在易产生恶臭的各构筑物周遍(如格栅间、沉砂池、中间泵站、反响器、泥饼仓库等)架设了24个塔式除尘器(以次氯酸钠或氢氧化钠为填料)和17个活性炭塔(以自然活性炭为填料)，以到达净化空气，改善厂区空气质量的目的。4 石家庄市桥西污水处理厂是我国花园式污水处理厂的典型。该厂处理规模：16×104 m3/d，总投资额：1.53亿元，厂区占地面积：14 hm2，绿化掩盖率为48%。厂区绿化以大面积的草坪为基调，配以高大的树木和低矮的绿篱灌木，以及高雅别致的假山、亭榭、长廊、藤架、彩灯和喷泉。此外还有柿子园、葡萄园、碧桃园、月季园，实现了三季有花，秋季有果。绿化布局错落有致，独具特色。5 3.1.2 方案二：建立全封闭的污水处理厂 目前对恶臭的主要处理方法有燃烧法、催化氧化法、化学吸附法、酸碱洗涤法、活性炭吸附法、土壤脱臭法、生物脱臭法等。而能否有效地收集臭气是解决恶臭污染问题的关键。建立全封闭污水处理厂，通过集气装置将其中的臭气收集，再经过适当的处理即可有效地防止恶臭污染。而将处理构筑物集中建在一个封闭的区域内，再增加相应的围护构造和隔声设施，则可有效地隔离噪声。 全封闭污水处理厂有两种类型，一种是将污水处理厂建在“室内”，其顶部可以修建花园、游乐场等消遣设施； 另一种是地下污水处理厂。 3.1.2.1 “室内”污水处理厂 美国纽约的北河污水处理厂就很具有代表性。该厂位于寸土万金的纽约曼哈顿岛上，为节省空间，厂区建在一座大桥下面的滩涂上，并沿河岸向河床适度拓展。污水处理厂顶部建筑了一座公园，公园内不仅绿树成荫，还有足球场、游泳池、滑冰场、竞技中心、消遣场和餐馆等设施。该污水处理厂的主车间采纳密封的方法，并向污水中充氧，最大程度地防止了恶臭集中。6 3.1.2.2 地下污水处理厂 虽然地下设施的投资通常要高于地上设施，但在已高度开发和过分拥挤的区域，科学地利用地下空间无疑是对地上常规进展的可行性替代方案。在人们的印象中，高楼大厦、立交桥是现代化城市的标志，城市建立外延“摊饼”式扩张，多层式环城高架快速路、立交桥的建立成为一些城市进展的走向。随着进展，人们越来越意识到城市的包袱越背越重，相应的设施不配套，城市的美观及生态环境遭到破坏。特殊是生活在钢筋水泥的狭窄空间中人们越来越感到很不舒适，对绿色家园、回归自然的渴望越来越剧烈。要做好城市规划，从长远着眼，做到科学、标准、美观、自然，将地下与地上空间的利用结合起来。国际上，土木工程界的专家预言，19世纪建桥，20世纪建高楼，21世纪利用地下空间。 地下空间的利用也可以分层，浅层可进展商业进展，适于居民活动； 次浅层搞公共交通；深部建公共设施，例如污水处理厂、自来水厂等。瑞典的斯德哥尔摩市就有三座建在地下岩石中的污水处理厂，分别是HENRIKSDAL污水处理厂(处理规模：23×104 m3/d)、BROMMA污水处理厂(处理规模：14×104 m3/d)和LOUDDEN污水处理厂(处理规模：1×104 m3/d)。7 建立地下污水厂既可有效消退噪声和恶臭污染，又不占用日益紧急的城市用地，不影响其地上空间的正常使用； 另外还具有保持原水温度，有利于生化反响；厂内不需要修建雨水管道；若利用岩石作池壁，还可节约土建投资等优点。传统污水处理厂普遍存在的影响周遍居民生活，制约周遍房地产、商贸业进展的问题也就迎刃而解了。 3.2 对污泥和出水不达标的解决方案 污泥处理与处置的目的是减量化、稳定化、无害化和资源化。目前，主要的污泥处理(处置)方法有燃烧、填埋、填海和堆肥，比拟常用的是堆肥法。因污泥中含有能促进植物生长的氮、磷、钾、钙、硫、铁、镁、硼等矿物质，所以污泥是优良的肥料和土壤改进剂。但如何去除污泥中的重金属是亟待解决的问题，目前这方面的讨论已许多，此处不再一一赘述。 解决污水处理厂出水不达标问题的主要途径是改良污水处理厂的工艺，尽量将处理构筑物改为并联+串联的混合方式连接，使之成为两套(甚至几套)既相对独立又相互联系的系统，若其中任何一个构筑物临时停产，也对出水水质影响不大。 4 理论思考 如何掌握污水处理厂对周遍环境的污染不是一个孤立的技术问题，而是构建以人为本、实现可持续进展的重要一环。 只有在不断实现科技创新的根底上追求环境爱护、经济进展和提高人民群众生活质量的同步协调进展，才能在资源的有效利用和环保的长远建立上有所突破和作为。 对于设施陈旧的污水处理厂而言，建立在以人为本理念根底上的环保改造，不仅可以最大限度地降低其对周遍环境的污染，而且可以变废为宝，利用其开阔的厂区建立园林化城市绿色空间，拉动周遍地区经济、文化的进展。 污水处理厂的规划与建立肯定要立足于城市经济、文化的长远进展，避开以牺牲环保质量为代价的片面节约资金的短期行为。 在以往的污水处理厂建立中，这一问题颇为突出。原来是特地治理污染的企业，却又成为环境的破坏者。这就是环境爱护领域的辩证法。随着全国中小城市进展步伐的加快，大批的市政污水处理设施将间续兴建，突出环保理念，充分汲取和应用先进的环保技术，应成为规划与建立中的突出目标。