我国市政污水处理厂设计中存在的问题

张疆 顾艳珍

摘要：我国传统经济发展以牺牲环境为代价，导致环境问题逐渐突出。经济发展对自然环境造成严重负担，大量环境污染问题不断涌现，如何强化环境保护是当下经济可持续发展的關键内容之一。科学的设计市政污水处理厂是发挥污水处理厂最大环保效益的前提。以下就对市政污水处理厂设计中存在的问题进行详细分析，为相关单位更好的进行工程设计打下坚实基础。

关键词：污水处理;设计;环境污染;水资源循环利用

伴随着社会经济的发展环境污染日益加重，部分环境问题已经威胁到社会经济的合理发展，必须尽快解决。污水是导致环境问题频发的重要因素之一，进一步强化污水治理是市政工程发展的重要理念^[1]。污水处理厂科学的设计是污水处理设施能否发挥功能的先决条件，因而设计可研过程科学合理的选择污水处理厂的处理规模、核心工艺、进出厂水质水量、关键设备的选型、除臭工艺的选择、污泥处理处置的方法、选址设计、进场管网的设计、考虑本地区气候条件、居民生活习俗饮食结构、产业结构、经济发展方向等等人文、地理、社会因素，才能够使得污水处理厂发挥巨大的环保效益。项目设计是否合理直接影响对污水处理的有效性^[2]。

一、研究背景

污水肆意横流对环境影响恶劣，各地建设污水处理厂，实现对污水的达标排放及水资源二次利用^[3]。在环保方面，通过污水处理厂可降低污染物对周围环境的破坏，促进生态平衡，促进社会发展。此外，污水经处理厂后，可经过多次循环使用，可提高污水利用率，解决部分地区水源稀缺问题，缓解用水压力。

二、污水处理厂设计需注意的问题

政府重视对污水的强化处理，积极出台了各种不同政策规范。当下，我国污水处理厂设计整体水平较好，不同阶段设计均可满足国家各项规定，不同参数取值均符合国家、地方部门标准^[4]。但是，污水处理厂设计仅仅按照规范设计是远远不够的，存在许多问题。

（一）污水管网设计

在污水收集管道设计阶段，要求设计院眼光要长远，规划超前，以此适应城市发展速度，避免出现投资浪费现象。污水管网设计是污水处理厂设计的关键之一，通过污水管网实现污水进入及排出的交通枢纽，是污水处理厂需提前考虑的问题^[5]。规划设计之前，充分调研城市发展的情况近远期相结合。此外，要尽量采用当地知名设计院熟悉产业结构、地型地貌、地质构造、人口数量、生活习性、水文等等。同时，需全面了解项目周边情况，组织设计专业技术团队与当地市政、建委、供排水管理部门、燃气、交通、电力等部门充分沟通掌握全部信息。充分考虑以上因素才能更加的贴合实际，避免施工过程变更连篇无法正常施工;减少后续管道运营期间的维修量，节约运营成本。管道前期设计阶段要充分考虑污水管网的规划年限、管材、管径等因素;管网主干线多随城市主干道同时施工，具有埋深大、施工难度大、成本高、改扩建翻新困难且成本高、波及范围广，若需对管道网进行改建、扩建设计难度巨大并不现实。正常情况下，以多采用远期水量设计^[6]，所以一定要因地制宜充分调研掌握一手资料，合理选择管道路线减少污水输送能耗成本。根据城市发展的速度适当放大管径，满足远期使用要求，一次投资多年年使用。根据本地区发展特点、气候条件充分考虑排水体制，新建城市尽量采用分流制、老城区合流制、部分实行大截排形式。一些特殊的区域采用合流排水或分流排水都会增加大量成本，此时则可采用分流+合流方式设计建设^[7]。

（二）垃圾渗滤液对进水水质的影响

随着城市的发展垃圾处理成为各个城市难题，垃圾渗滤液的处理更是难上加难。进水水质设计时一般不考虑垃圾渗滤液这样极端情况的污染物负荷冲击。但是大量垃圾渗滤液以不同形式进入市政污水处理厂处理处置，导致设备设施腐蚀严重、污水处理厂能耗增高、处理难度加大、生化工艺段负荷加重、水质达标等受到影响。在设计过程中进水水质可以适当放宽，考虑城市的发展、管网完善、正本清源雨污分流彻底，进场水浓度升高，污水厂仍能够正常运行。当然有利的垃圾渗滤液可以提供有效的碳源促进脱氮除磷功效;但是不利的垃圾渗滤液COD、总氮值特别高、还含有部分重金属有毒物质对生化部分有影响、增大污泥量加重污泥处理难度。现在最有效的垃圾渗滤液处理方式仍然是进入市政污水处理厂按照合理的配比与原状污水混合处理。

（三）污水处理厂选址设计

污水处理的选址设计非常重要，需要结合城市片区发展的特点、产业结构的特点、地形地势特点、原有污水收纳体系的组成结构、原有河流走势、本地区高程变化特点、城市发展规划、人口增长速度、地质水文条件等多重因素综合考虑。通常污水处理厂都在城市的下游，依靠重力自流减少污水收纳的输送成本。但是也因此带来很多弊端，污水厂处于城市下游或河道附近，遇到百年不遇的洪水或上游暴雨极易淹没。例如深圳观澜河水污染治理应急工程在2015年5月11日遇到50年不遇的洪水被淹没，损失惨重。类似案例较多，所以需要设计阶段在污水处理厂选址期间做好充分的调查研讨。

（四）污水处理厂除臭的设计

污水在长距离管道输送在缺氧厌氧的环境下产生有毒有害气体例如：硫化氢、氨气、甲烷等恶臭气体。城市扩张用地紧张污水处理厂的地理位置逐渐成为城市的核心地段，周围居民楼、办公楼、产业园兴起，变成了备受关注的焦点区域，污水中的臭气问题接踵而来。此外，传统的污水除臭处理工艺较为落后、预处理阶段和污泥处理阶段臭气溢出量大，改造技术难度大，投资巨大，臭气问题一时难以解决。因此，在设计阶段需要充分考虑，臭气的收集和处理方式，减少对周围环境的影响，减少周边居民的投诉，创造和谐的人文环境，同时减少有毒有害气体对一线员工的健康影响。设计阶段可针对臭气的性质选择合理的处理方式，例如：等离子除臭技术、活性炭除臭技术、填料生物除臭、化学除臭等等先进工艺。同时考虑地下室、半地下式污水处理厂、对散发和产生臭气的工艺段实行封闭集中臭气收集处理。

（五）污水回用设计

处理后的污水成为再生水资源，如果简单粗暴的排入水体河流比较浪费，如何在设计阶段就充分考虑把再生水资源充分的利用变废为宝。设计阶段根据污水处理厂周边水资源需要求单位，对再生水用量、水质要求充分调研保障处理水质水量满足用户需求，即节约了清洁水资源又产生了经济效益。在污水回用的设计时期要充分考虑污水的消毒方式例如：氯气消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外消毒联合辅助加氯消毒等合理的方式;考虑污水回用管线长距离输送对管道材质的选择，例如HDPE、钢衬塑管、钢管、球墨铸铁管、PCCP管等，根据实际情况地形地势、供水压力、水质腐蚀情况、管径、经济成本等要求选择适当的管道。设计院设计进水水质出水水质定的不准确，出水水质定的过高，运营成本较高、建设投资大再生水资源无法回用造成资源浪费。处理规模定位不准确，污水处理厂建设好了没有水处理，半条生产线运行，处理设施闲置、单方处理成本高。有的污水处理厂刚刚建好又要提标增加处理量、提高出水标准，重复投资重复建设。

（六）污泥处理设计

污水处理后会产生大量污泥，若不及时处理将对环境造成严重破坏。当下我国污水处理厂设计过于重视对污水的处理，忽视对污泥的处理，在污泥处理上投资不足。有的地方规定污泥出场含水率达到80%即可，有些东部沿海城市要求达到60%或是更高要求的40%。并不是污泥的含水率设计的越低越好应该因地制宜，根据泥质特性、城市财政支出能力等科学选择处理处置方式。例如西部落后城市市政污泥中多为有机物可以选择脱水至80%后填埋或是土壤改良。在污水厂内经常采用污泥中温消化、离心脱水、带式浓缩、板框压滤、低温干化。污泥处置的方式主要以填埋、建材利用、焚烧发电、生物制肥等。亟待创新即处理方式简单、处理成本低、又达到污泥的资源化无害化减量化目的。设计在工艺选择搭配要求充分考虑各方面的因素。

（七）污水处理设计工艺的选择

污水处理的工艺选择是设计阶段的重要核心工作，科学合理选择工艺可以达到建设期节约投资、施工期实施容易、运行期节约运营成本、维护期减少维修成本、出水水质达标率高、耐冲击负荷高等等优点。对于设计单位的要求较高，通常设计院都愿意采用传统的污水处理的工艺，创新力较低。污水处理工艺选择受到当地污水性质、处理后的排放标准、当地政府的财政能力、来水水质水量、自然水体的自净能力等等因素的影响。由于污水处理的要求提高，大中型城市都选用欧美、日本、新加坡等国外先进的处理工艺，这些工艺自控集成度较高、生化段耐冲击负荷强性强、出水水质达标率高等优点，但是也存在投资成本高、维护成本大、技术服务成本高、加药量大等缺点，也存在超前设计、冗余设计，实用性较差等问题。现在大多数污水处理的工艺多半是由传统的自来水处理工艺演变而来的，例如：曝气生物滤池、深床滤池、混凝沉淀、高效澄清等工艺。水质要求达到地表Ⅳ成熟工艺有多级A0、双层矩形沉淀池（单层矩形沉淀池）反硝化生物滤池（深床滤池）、磁混凝澄清池、紫外消毒;改良AA0+周进周出辐流式沉淀池+高效沉淀池+紫外消毒;改良AA0+MBR+高级催化氧化+加氯消毒、卡鲁塞尔氧化沟工艺、SBR工艺、MBBR工艺、加砂沉淀池等等工艺，有较多选择的工艺，也有很多的组合方式，物理+生化+化学深度处理。

（八）其他设计问题

各地政府高度重视环境保护，新建改建大批污水处理厂，设计院则是最大的获利方之一，但同时因为项目多、人力资源不够、各大市政设计院鱼龙混杂，没有对这些项目进行深化调研通盘考虑。在污水处理厂建设、运营过程中缺陷漏洞百出。设计人员比较年轻经验资历不足，设计过程中只会照搬规范，没有综合考虑实际情况，没有真正满足城市发展的需求，对投资极大的浪费。设计院没有自己的核心技术没有研发创新，经常照抄照搬其他项目的设计成果，导致同一时代建设的设计院工艺都类似。很多工艺提供商成为设计的主导方，是牵动设计和整个污水处理项目的核心逐步取代了设计院的作用。

三、结语

综上所述，科学合理的设计对污水处理厂从设计可研、初步设计、施工图设计、建设运行、再到稳定达标实现社会价值有着举足轻重的作用。对设计单位提出了更高的要求，要求设计者充分考虑与污水处理有关的所有方面，不仅仅是规范的技术要求，更多的考虑人文、社会、地理气候等等关键因素。对污水处理厂的市政工程设计，应考虑到多方面内容，要求工作人员发现具体问题，同时了解可能存在的问题后在宏观提出专业解决方案，合理设计污水處理厂，提供良好的污水处理服务。

参考文献

[1]郑颖璐. 浅析我国城市污水处理中的问题及应对措施[J]. 科技创新与应用， 2017（15）：176-176.

[2]骆一宁， 赵亮， 楼军. 我国城市污水处理存在问题及对策浅析[J]. 资源节约与环保， 2017（8）：70-70.

[3]王成刚， 温超， 张德华. 菏泽市污水处理厂污水再生利用工程设计[J]. 净水技术， 2017（a02）：68-73.

[4]杨凡. 半地下式和全地下式污水处理厂布置形式分类浅析[J]. 中国市政工程， 2017（6）：42-45.

[5]袁晏平. 关于城市污水处理厂设计的若干问题[J]. 低碳世界， 2017（19）：16-17.

[6]许志强. 浅析皮革工业园区制革废水污染防治技术[J]. 低碳世界， 2017（20）：18-19.

[7]施迪. 市政给排水设计中的问题及对策[J]. 居业， 2017（4）：56-56.

作者简介：张疆，男，身份证号，65412519820707559X，汉族，籍贯陕西，工程师，主要从事市政污水处理厂建设、运营，研究市政污水处理技术;

顾艳珍，女，身份证号，654222198307256327，汉族，籍贯河南，工程师，主要从事给水排水工程设计，污水处理厂建设和运行。