貴陽市8所污水處理廠工藝及運營情況分析

杜赟 白強

摘要：城市污水處理廠是現代城市基礎設施重要的組成部分，是人類生產生活與自然生態環境相互協調發展的重要因素。貴陽市城市污水處理廠的建設起步較晚，但是發展迅速。中國水環境集團于2015年進入貴陽，經過3年的發展，它已占有了貴陽市污水處理行業80%的市場份額。該項目調查研究了中國水環境集團在貴陽市下屬的8所污水處理廠，對比分析了它們的處理工藝、運營情況和存在問題。可以看出，工藝由早期的SBR/CAST池逐步轉變為改良A2/O法，并在二級處理后增設高效沉淀池，使得出水水質達到國家一級A標。在建設形勢上，早期的污水廠均采用地上式，并遠離居民生活區。而后期建設的污水廠逐步采用地埋式，地面建設成為人工濕地公園，為居民提供休閑娛樂的場所。在運營情況上，8所污水廠工藝成熟，運行穩定。但是由于固體垃圾填埋場處理能力有限，不能完全接納污水廠排放的污泥，使得生物反應池不能按時排泥，部分污泥解體上浮，影響水中懸浮固體濃度。

關鍵詞：污水處理改良A2/O法；SBR/CAST池

引言

隨著城市化的不斷加劇，城市人口日益膨脹，人們生活和生產過程中，排放的生活垃圾、生活污水和廢氣等已經對自然生態環境造成了嚴重的、甚至是不可逆轉的危害1。1893年，世界上第一座城市污水處理設施——生物濾池在英國威爾士投入使用，1914年英國科學家發明了活性污泥法，1921年活性污泥法傳播至中國，中國建設了第一座污水處理廠——上海北區污水處理廠2。經過一個多世紀的發展，污水處理廠已經成為現代化城市必可不少的一部分，是現代城市基礎設施中重要的組成。然而，世界衛生組織2017年《世界飲用水，衛生與健康發展歷程》報告中數據顯示，2015年，全世界只有39%的人口能夠使用安全管理的污水處理設備，并對污水處理后進行排放3。不難看出，污水處理設施的建設與發展將成為影響人類與自然關系能否可持續的關鍵因素之一。

在我國，污水處理行業起步較晚，改革開放以后才逐步發展起來。尤其是近年來，在可持續發展戰略的影響下，人們對環境保護日益重視。據《2015年中國統計年鑒》中數據顯示，2015年全國城市廢水排放總量為7353227萬噸，城市污水日處理量為16065萬噸4，處理效率為80%。而貴陽市于2002年才建成全市第一座城市污水處理廠——小河污水處理廠。經過15年的發展與建設，至2016年全市共擁有22個污水處理廠，處理能力為110萬噸/天，污水處理效率為90.5%5，高于全國平均水平。由此可以看出，貴陽市在污水處理行業的發展是十分迅速的。尤其是2009年貴陽市開始承辦生態文明國際論壇以來，生態環境保護更是成為貴陽市城市建設的重要目標。在這樣的背景下，貴陽市采取了一系列保護生態環境的舉措。這其中比較重要的有：南明河河道整治工程、“兩湖一庫”水質保護治理工程等。本項目調研了貴陽市運營中的8所城市污水處理廠，總處理水量為71萬噸/天，占22個污水處理廠處理能力的64.5%。文章對比分析了8所污水廠處理工藝的異同、建設形式的差別和運行過程中存在的問題。這對了解掌握貴陽市城市污水處理整個行業情況是十分必要的。

研究方法

中國水環境集團（citiwater）是中信產業基金控股企業，主要為水環境領域提供投融資、設計、建設和運營為一體的專業化服務。集團總部設在北京，并在全國范圍內設有八大平臺公司。中國水環境集團于2015年進入貴陽，經過三年的發展壯大，現已在貴陽市擁有數量最多的污水處理廠。據統計，目前運營水廠13個，調試水廠5個，擬建水廠4個。此項研究，調查了運營污水廠中的8所，污水總處理量為71萬噸/天。這8所污水廠的位置如圖1所示。除了金陽污水廠以外，其他7所廠均沿南明河分布，從花溪的小黃河（南明河上游段）一直貫穿至南明河下游，沿線收集城鎮居民生活污水和雨水。同時，貴陽市城市污水截流干管將過量污水輸送至下游污水廠，減輕了污水直接排放水體對生態環境的危害。這8所污水廠的基本信息列在表1中。另外，工藝流程是污水處理廠的關鍵所在。具體的工藝應該根據原水水質、出水達標要求、技術可行性以及經濟可行性等因素綜合確定。為了便于中國水環境集團的日常運營管理，下屬污水處理廠采用的處理工藝都較為相似。文章選取了在建設時間上具有代表性的三座污水廠（*），它們分別是于2004年開始運營的花溪廠（南明河上游）、于2007年開始運營的新莊一期廠（簡稱新一廠，南明河下游）和于2014年開始運營的青山廠（南明河中游）。項目對比分析了這三個代表廠的工藝流程、建設形式和生產運營情況。

研究結果

從表1可知，8所污水廠的污水處理工藝可以分為兩大類別，一類是老廠采用的SBR/CAST池（圖2），另一類是新廠采用的改良A2/O法（圖3，圖4）。隨著環保要求的逐漸提高，對出水中的氮磷含量要求也日益嚴格，改良A2/O法不僅能夠去處污水中的有機污染物，還具備脫氮除磷的效果6，7。另外，它在厭氧池的前端增設了一個預缺氧池，作用是脫出回流污泥中由于硝化反應帶入的溶解氧，保證后續厭氧反硝化反應嚴格厭氧的條件。所以，從2007年起，改良A2/O法逐漸取代了之前采用的SBR/CAST池，并成為其他新建廠一直沿用至今的處理工藝。另外，這8所廠均在二級處理之后加設了高效沉淀池，在高效沉淀池中加入混凝劑聚合氯化鋁（PAC），通過混凝沉淀作用，進一步去除水中的懸浮固體和氮磷元素。在這樣的工藝處理下，8所污水廠的出水均能達到國家一級A標，三個代表水廠的進出水水質見表2和表3。從三個水廠的進水水質可知，懸浮固體含量從南明河上游到下游逐步增高，而其他污染物參數數值程度相當。表4分析了代表水廠污水中典型污染物的去除效率。

從8所廠的工藝選擇和處理水量可以看出，SBR/CAST法主要使用在規模較小的水廠，而改良A2/O法既適合于處理水量5萬t/d的青山廠，也適合于處理水量25萬t/d的新一廠。從現場的情況來看， SBR/CAST法運行穩定，很少出現污泥膨脹現象，出水效果良好。從表4可知，改良A2/O法對主要污染物的去除效率均要高于SBR/CAST法，尤其是對氨氮的去除率，遠高于花溪廠一期采用的CAST池工藝。這也是改良A2/O法取代其他工藝，成為近年來新建水廠采用工藝的原因。而在污水廠的建設形式方面，花溪廠和新一廠均為傳統地面式污水廠。而青山廠由于地處貴陽市區，用地緊張。為了緩和市政設施用地與城市居民用地相沖突的矛盾，故青山廠采用地埋式污水廠建設模式，地面上建設成為五眼橋濕地公園，是居民休閑娛樂的場所。而污水廠埋設在地下，建設統一的廢氣和噪聲管理收集系統，處理后的污水一部分直接排入南明河，另一部分作為中水回用于濕地公園的景觀用水。8所污水廠中，麻堤河廠也采用的是地埋式建設，只是地面上景觀部分并未對公眾開放。金陽廠的改擴建項目也擬將污水廠由地面式改為地埋式，地面上部分將建設成為休閑公園。所以，地埋式污水廠將逐步成為城市污水處理設施的主要建設形式。

在8所水廠中，建有污泥干化中心的只有新莊一期（350t/d）和新莊二期（180 t/d）兩個污水廠。其他污水廠產生的含水率為80%的污泥每日需用卡車運輸至這兩個廠區進行進一步處理。新一廠通過投加干石灰，新二廠通過高壓板框壓濾機將這些污泥壓濾成含水率為60%以下的泥餅，然后外運至固體垃圾填埋場進行填埋。在運營過程中，由于固體垃圾填埋場處理能力有限，并不能夠及時處理總量為530 t/d的干化污泥，造成其他污水廠不能每日進行脫泥操作，從而導致污泥齡過長，生物處理池中污泥出現上浮現象。

討論

根據《2016年貴陽市國民經濟和社會發展公報》中數據顯示，2016年貴陽市全市污水處理廠22個，處理能力110萬t/d。而中國水環境集團目前在貴陽市運營的污水廠共有13個，污水廠個數占貴陽市污水廠總個數的60%。而隨著貴陽市城市建設的發展，城市人口的不斷壯大。中國水環境集團在貴陽市的業務發展迅速。截止2017年，調試水廠5個，擬建水廠4個。這些污水廠都將會在貴陽市的污水處理行業中貢獻積極的力量，發揮積極的作用。這也是貴陽市升級成為全國生態文明城市的必備條件。

該項目主要通過實地調研，對比分析了8所污水廠在處理工藝和建設形式上的相似之處和不同區別，從而了解貴陽市污水處理的發展情況和行業現狀。由于貴陽市及周邊沒有重工業企業存在，所以貴陽市的城市污水中，除了常規污染物外，很少出現難生物降解的污染物質。8所污水廠在處理工藝上的選擇主要分為兩類：一是早期采用的氧化溝和SBR/CAST工藝，它們都屬于間歇型活性污泥處理系統，該工藝的特點是，節約用地，不易出現污泥膨脹現象，具有一定的脫氮除磷效果。但是由于曝氣系統不均勻，污泥易沉積。第二類工藝是改良A2/O法，該工藝在A2/O法的基礎上增加一個預缺氧池，它的作用是脫出回流污泥中由于硝化反應帶入的溶解氧，保證后續厭氧反硝化反應嚴格厭氧的條件，為生物脫氮創造良好條件。另外，生物反應器之后均設置了高效沉淀池，通過投加高效絮凝劑聚合氯化鋁（PAC）和斜管沉淀池的沉淀作用，進一步去除水中的懸浮固體和氮磷有機污染物。該工藝流程技術成熟，運行穩定，是中國水環境集團在貴陽市污水處理廠采用的主要技術措施。在進水水質沒有明顯變化的情況下，該工藝會作為新建廠和舊廠技術改造將采用的主要工藝流程。但是，該工藝流程處理環節復雜，處理構筑物較多，管線復雜。

另外，污泥的最終處置也是制約污水廠正常運行的一個因素。目前，脫水后的污泥外運至固體垃圾填埋廠進行填埋。但是由于填埋場處理能力有限，不能完全處理污水廠的污泥，造成多個污水廠生化反應池不能按期排泥，而使污泥齡過長，部分污泥解絮，使得污泥上浮，水中懸浮固體含量增加。另外，脫水后的污泥有機物含量較高，是優良的土壤肥料，能夠用于園林綠化。如果能夠對脫水污泥進行資源化處理，廢物再利用，形成綠色產業鏈條，這將更加全面徹底地推動貴陽市環境保護事業的發展。

8所污水廠中，青山廠、花溪廠和麻堤河廠的部分出水引入人工濕地，這不僅使得出水水質能夠經過濕地系統進一步凈化，也為人工濕地創造了可循環再生的補水水源。

結論

中國水環境集團在貴陽市污水處理行業中占有的市場比重約為80%，而調研的8所污水廠處理能力總和占貴陽市污水處理總量的64.5%。它們的運營狀況在一定程度上反應了貴陽市近年來在環境保護事業上做出的工作和取得的成績。由于貴陽市城市污水中幾乎檢測不到難于被生物降解的物質，如重金屬、持久性污染物（POPs）等，所以處理的主要對象是SS、BOD和COD。在工藝上，老廠主要采用的是SBR/CAST池，而2007年以后的新建廠均采用改良A2/O法。另外，為了滿足日益提高的環境保護要求，在二沉池后均設置了三級處理構筑物，通過投加藥劑和斜管沉淀池，進一步強化對氮磷和懸浮固體的去除效率，使出水水質均能達到一級A標。在運行上，8所水廠均能夠穩定運行。但是受污泥最終處置的限制和影響，使得生物反應池不能按時排泥，污泥齡過長，污泥解體上浮。在建設形式上，新建廠已開始采用地埋式污水廠，很好地解決了污水廠噪聲和氣味對周圍環境的影響。并且，污水廠出水和人工濕地相結合，實現了中水回用的水資源利用模式。

綜上所述，這8所污水廠采用的處理工藝是符合貴陽市生態環境保護建設要求的。它不僅有效地處理了貴陽市的城市污水，也積極開發城市污水廠的新形式，成功地解決了城市用地緊張、居民休閑場地（濕地公園）和城市市政設施用地相矛盾的問題。

參考文獻：

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[7]張安龍，潘紅艷，屈振宇，改良型A2/O工藝在生活污水處理中的應用【J】，水處理技術，2001（5），132-135.

作者簡介：

杜赟（1984.03-），女，漢族，貴州貴陽人，講師，碩士，主要從事環境工程學科教育研究工作。

白強（1986.03），男，滿族，貴州貴陽人，中級工程師，學士，主要從事污水廠運行管理工作。