贵阳市8所污水处理厂工艺及运营情况分析

杜赟 白强

摘要：城市污水处理厂是现代城市基础设施重要的组成部分，是人类生产生活与自然生态环境相互协调发展的重要因素。贵阳市城市污水处理厂的建设起步较晚，但是发展迅速。中国水环境集团于2015年进入贵阳，经过3年的发展，它已占有了贵阳市污水处理行业80%的市场份额。该项目调查研究了中国水环境集团在贵阳市下属的8所污水处理厂，对比分析了它们的处理工艺、运营情况和存在问题。可以看出，工艺由早期的SBR/CAST池逐步转变为改良A2/O法，并在二级处理后增设高效沉淀池，使得出水水质达到国家一级A标。在建设形势上，早期的污水厂均采用地上式，并远离居民生活区。而后期建设的污水厂逐步采用地埋式，地面建设成为人工湿地公园，为居民提供休闲娱乐的场所。在运营情况上，8所污水厂工艺成熟，运行稳定。但是由于固体垃圾填埋场处理能力有限，不能完全接纳污水厂排放的污泥，使得生物反应池不能按时排泥，部分污泥解体上浮，影响水中悬浮固体浓度。

关键词：污水处理改良A2/O法；SBR/CAST池

引言

随着城市化的不断加剧，城市人口日益膨胀，人们生活和生产过程中，排放的生活垃圾、生活污水和废气等已经对自然生态环境造成了严重的、甚至是不可逆转的危害1。1893年，世界上第一座城市污水处理设施——生物滤池在英国威尔士投入使用，1914年英国科学家发明了活性污泥法，1921年活性污泥法传播至中国，中国建设了第一座污水处理厂——上海北区污水处理厂2。经过一个多世纪的发展，污水处理厂已经成为现代化城市必可不少的一部分，是现代城市基础设施中重要的组成。然而，世界卫生组织2017年《世界饮用水，卫生与健康发展历程》报告中数据显示，2015年，全世界只有39%的人口能够使用安全管理的污水处理设备，并对污水处理后进行排放3。不难看出，污水处理设施的建设与发展将成为影响人类与自然关系能否可持续的关键因素之一。

在我国，污水处理行业起步较晚，改革开放以后才逐步发展起来。尤其是近年来，在可持续发展战略的影响下，人们对环境保护日益重视。据《2015年中国统计年鉴》中数据显示，2015年全国城市废水排放总量为7353227萬吨，城市污水日处理量为16065万吨4，处理效率为80%。而贵阳市于2002年才建成全市第一座城市污水处理厂——小河污水处理厂。经过15年的发展与建设，至2016年全市共拥有22个污水处理厂，处理能力为110万吨/天，污水处理效率为90.5%5，高于全国平均水平。由此可以看出，贵阳市在污水处理行业的发展是十分迅速的。尤其是2009年贵阳市开始承办生态文明国际论坛以来，生态环境保护更是成为贵阳市城市建设的重要目标。在这样的背景下，贵阳市采取了一系列保护生态环境的举措。这其中比较重要的有：南明河河道整治工程、“两湖一库”水质保护治理工程等。本项目调研了贵阳市运营中的8所城市污水处理厂，总处理水量为71万吨/天，占22个污水处理厂处理能力的64.5%。文章对比分析了8所污水厂处理工艺的异同、建设形式的差别和运行过程中存在的问题。这对了解掌握贵阳市城市污水处理整个行业情况是十分必要的。

研究方法

中国水环境集团（citiwater）是中信产业基金控股企业，主要为水环境领域提供投融资、设计、建设和运营为一体的专业化服务。集团总部设在北京，并在全国范围内设有八大平台公司。中国水环境集团于2015年进入贵阳，经过三年的发展壮大，现已在贵阳市拥有数量最多的污水处理厂。据统计，目前运营水厂13个，调试水厂5个，拟建水厂4个。此项研究，调查了运营污水厂中的8所，污水总处理量为71万吨/天。这8所污水厂的位置如图1所示。除了金阳污水厂以外，其他7所厂均沿南明河分布，从花溪的小黄河（南明河上游段）一直贯穿至南明河下游，沿线收集城镇居民生活污水和雨水。同时，贵阳市城市污水截流干管将过量污水输送至下游污水厂，减轻了污水直接排放水体对生态环境的危害。这8所污水厂的基本信息列在表1中。另外，工艺流程是污水处理厂的关键所在。具体的工艺应该根据原水水质、出水达标要求、技术可行性以及经济可行性等因素综合确定。为了便于中国水环境集团的日常运营管理，下属污水处理厂采用的处理工艺都较为相似。文章选取了在建设时间上具有代表性的三座污水厂（*），它们分别是于2004年开始运营的花溪厂（南明河上游）、于2007年开始运营的新庄一期厂（简称新一厂，南明河下游）和于2014年开始运营的青山厂（南明河中游）。项目对比分析了这三个代表厂的工艺流程、建设形式和生产运营情况。

研究结果

从表1可知，8所污水厂的污水处理工艺可以分为两大类别，一类是老厂采用的SBR/CAST池（图2），另一类是新厂采用的改良A2/O法（图3，图4）。随着环保要求的逐渐提高，对出水中的氮磷含量要求也日益严格，改良A2/O法不仅能够去处污水中的有机污染物，还具备脱氮除磷的效果6，7。另外，它在厌氧池的前端增设了一个预缺氧池，作用是脱出回流污泥中由于硝化反应带入的溶解氧，保证后续厌氧反硝化反应严格厌氧的条件。所以，从2007年起，改良A2/O法逐渐取代了之前采用的SBR/CAST池，并成为其他新建厂一直沿用至今的处理工艺。另外，这8所厂均在二级处理之后加设了高效沉淀池，在高效沉淀池中加入混凝剂聚合氯化铝（PAC），通过混凝沉淀作用，进一步去除水中的悬浮固体和氮磷元素。在这样的工艺处理下，8所污水厂的出水均能达到国家一级A标，三个代表水厂的进出水水质见表2和表3。从三个水厂的进水水质可知，悬浮固体含量从南明河上游到下游逐步增高，而其他污染物参数数值程度相当。表4分析了代表水厂污水中典型污染物的去除效率。

从8所厂的工艺选择和处理水量可以看出，SBR/CAST法主要使用在规模较小的水厂，而改良A2/O法既适合于处理水量5万t/d的青山厂，也适合于处理水量25万t/d的新一厂。从现场的情况来看， SBR/CAST法运行稳定，很少出现污泥膨胀现象，出水效果良好。从表4可知，改良A2/O法对主要污染物的去除效率均要高于SBR/CAST法，尤其是对氨氮的去除率，远高于花溪厂一期采用的CAST池工艺。这也是改良A2/O法取代其他工艺，成为近年来新建水厂采用工艺的原因。而在污水厂的建设形式方面，花溪厂和新一厂均为传统地面式污水厂。而青山厂由于地处贵阳市区，用地紧张。为了缓和市政设施用地与城市居民用地相冲突的矛盾，故青山厂采用地埋式污水厂建设模式，地面上建设成为五眼桥湿地公园，是居民休闲娱乐的场所。而污水厂埋设在地下，建设统一的废气和噪声管理收集系统，处理后的污水一部分直接排入南明河，另一部分作为中水回用于湿地公园的景观用水。8所污水厂中，麻堤河厂也采用的是地埋式建设，只是地面上景观部分并未对公众开放。金阳厂的改扩建项目也拟将污水厂由地面式改为地埋式，地面上部分将建设成为休闲公园。所以，地埋式污水厂将逐步成为城市污水处理设施的主要建设形式。

在8所水厂中，建有污泥干化中心的只有新庄一期（350t/d）和新庄二期（180 t/d）两个污水厂。其他污水厂产生的含水率为80%的污泥每日需用卡车运输至这两个厂区进行进一步处理。新一厂通过投加干石灰，新二厂通过高压板框压滤机将这些污泥压滤成含水率为60%以下的泥饼，然后外运至固体垃圾填埋场进行填埋。在运营过程中，由于固体垃圾填埋场处理能力有限，并不能够及时处理总量为530 t/d的干化污泥，造成其他污水厂不能每日进行脱泥操作，从而导致污泥龄过长，生物处理池中污泥出现上浮现象。

讨论

根据《2016年贵阳市国民经济和社会发展公报》中数据显示，2016年贵阳市全市污水处理厂22个，处理能力110万t/d。而中国水环境集团目前在贵阳市运营的污水厂共有13个，污水厂个数占贵阳市污水厂总个数的60%。而随着贵阳市城市建设的发展，城市人口的不断壮大。中国水环境集团在贵阳市的业务发展迅速。截止2017年，调试水厂5个，拟建水厂4个。这些污水厂都将会在贵阳市的污水处理行业中贡献积极的力量，发挥积极的作用。这也是贵阳市升级成为全国生态文明城市的必备条件。

该项目主要通过实地调研，对比分析了8所污水厂在处理工艺和建设形式上的相似之处和不同区别，从而了解贵阳市污水处理的发展情况和行业现状。由于贵阳市及周边没有重工业企业存在，所以贵阳市的城市污水中，除了常规污染物外，很少出现难生物降解的污染物质。8所污水厂在处理工艺上的选择主要分为两类：一是早期采用的氧化沟和SBR/CAST工艺，它们都属于间歇型活性污泥处理系统，该工艺的特点是，节约用地，不易出现污泥膨胀现象，具有一定的脱氮除磷效果。但是由于曝气系统不均匀，污泥易沉积。第二类工艺是改良A2/O法，该工藝在A2/O法的基础上增加一个预缺氧池，它的作用是脱出回流污泥中由于硝化反应带入的溶解氧，保证后续厌氧反硝化反应严格厌氧的条件，为生物脱氮创造良好条件。另外，生物反应器之后均设置了高效沉淀池，通过投加高效絮凝剂聚合氯化铝（PAC）和斜管沉淀池的沉淀作用，进一步去除水中的悬浮固体和氮磷有机污染物。该工艺流程技术成熟，运行稳定，是中国水环境集团在贵阳市污水处理厂采用的主要技术措施。在进水水质没有明显变化的情况下，该工艺会作为新建厂和旧厂技术改造将采用的主要工艺流程。但是，该工艺流程处理环节复杂，处理构筑物较多，管线复杂。

另外，污泥的最终处置也是制约污水厂正常运行的一个因素。目前，脱水后的污泥外运至固体垃圾填埋厂进行填埋。但是由于填埋场处理能力有限，不能完全处理污水厂的污泥，造成多个污水厂生化反应池不能按期排泥，而使污泥龄过长，部分污泥解絮，使得污泥上浮，水中悬浮固体含量增加。另外，脱水后的污泥有机物含量较高，是优良的土壤肥料，能够用于园林绿化。如果能够对脱水污泥进行资源化处理，废物再利用，形成绿色产业链条，这将更加全面彻底地推动贵阳市环境保护事业的发展。

8所污水厂中，青山厂、花溪厂和麻堤河厂的部分出水引入人工湿地，这不仅使得出水水质能够经过湿地系统进一步净化，也为人工湿地创造了可循环再生的补水水源。

结论

中国水环境集团在贵阳市污水处理行业中占有的市场比重约为80%，而调研的8所污水厂处理能力总和占贵阳市污水处理总量的64.5%。它们的运营状况在一定程度上反应了贵阳市近年来在环境保护事业上做出的工作和取得的成绩。由于贵阳市城市污水中几乎检测不到难于被生物降解的物质，如重金属、持久性污染物（POPs）等，所以处理的主要对象是SS、BOD和COD。在工艺上，老厂主要采用的是SBR/CAST池，而2007年以后的新建厂均采用改良A2/O法。另外，为了满足日益提高的环境保护要求，在二沉池后均设置了三级处理构筑物，通过投加药剂和斜管沉淀池，进一步强化对氮磷和悬浮固体的去除效率，使出水水质均能达到一级A标。在运行上，8所水厂均能够稳定运行。但是受污泥最终处置的限制和影响，使得生物反应池不能按时排泥，污泥龄过长，污泥解体上浮。在建设形式上，新建厂已开始采用地埋式污水厂，很好地解决了污水厂噪声和气味对周围环境的影响。并且，污水厂出水和人工湿地相结合，实现了中水回用的水资源利用模式。

综上所述，这8所污水厂采用的处理工艺是符合贵阳市生态环境保护建设要求的。它不仅有效地处理了贵阳市的城市污水，也积极开发城市污水厂的新形式，成功地解决了城市用地紧张、居民休闲场地（湿地公园）和城市市政设施用地相矛盾的问题。

参考文献：

[1]Bill Freedman， Environmental Ecology （Second Edition）【B】， Elsevier Science， 2013.

[2]张健，污水控制的历史回顾和启示【R】，中国水网水业高级技术论坛，2008.

[3]《世界饮用水，卫生与健康发展历程》

[4]《2015年中国统计年鉴》

[5]《2016年贵州省国民经济和社会发展统计公报》

[6]张自杰等，排水工程（第四版）【B】，北京：中国建筑工业出版社，1999.

[7]张安龙，潘红艳，屈振宇，改良型A2/O工艺在生活污水处理中的应用【J】，水处理技术，2001（5），132-135.

作者简介：

杜赟（1984.03-），女，汉族，贵州贵阳人，讲师，硕士，主要从事环境工程学科教育研究工作。

白强（1986.03），男，满族，贵州贵阳人，中级工程师，学士，主要从事污水厂运行管理工作。