祝?冰
大連經濟技術開發區污水處理一廠，遼寧大連　116600

　　摘　要：對進水泵站、污泥回流系統、污泥處理系統的不同設計方法進行了比較，并對未來的污泥處理系統作了展望。
　　關鍵詞：A/O法；單體工藝；設計方法
　　中圖分類號：X505
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)10-0055-03

　　在我國特別是在北方地區，在建的或已建成的較大規模的污水處理廠所用工藝以A/O法為主且其設計方法各有特點。筆者對這些污水廠幾處局部單體工藝的設計方法進行了比較。

1 進水泵站

　　通常情況下，進水泵站有方案1(見圖1)、方案2(見圖2)兩種設計方式。

　　方案1在北方地區的污水廠應用較多，而方案2是一種較新的設計方法，在北方地區采用較少。
　　由圖1可知，方案1顯然帶有從管道泵的設計中移植過來的成分，或者是較接近于自來水廠進水泵站的常規設計方法。因為自來水廠進水量穩定且不能使用潛水泵，以及受水流要盡可能在封閉管道中運行的限制，該方案在自來水廠的進水泵站設計上較常用，但如果將該方法生搬硬套到污水廠的進水泵站設計上，僅將管道泵變為潛水泵，則會有諸多弊端。
　　從圖1還可以看出，水泵出水管與橫干管相連，如果出水管上沒有閥門，那么水泵出水必然要逆向打進不工作水泵所在的支管使水泵反轉，甚至使水泵損壞。以前的解決辦法是在泵后加一電動閥，但這樣一來在每臺泵工作前后需頻繁地啟閉電動閥，并需通過開、關限位信號來判斷閥門開關情況。由于這些管的管徑都比較大且前些年電動閥的質量不太過關，而污水廠自身的特點又決定了它的進水泵必須頻繁地開啟，故進水泵站的故障率相對較高。
　　在近幾年污水廠的進水泵站設計中普遍對方案1作了改進，即在各電動閥后增加一個逆止閥。這樣雖然在每次泵的啟動前后不必再反復啟閉電動閥而使得該部分運行的可靠性及控制的復雜性大為改善，但也帶來了如下問題：
　　①水頭損失大，能量浪費嚴重
　　由于電動閥、逆止閥的故障率高，故往往需要在其后再安裝一個手動啟閉閥。但較多的閥門和彎頭使水頭損失大得驚人。如遼西某污水處理廠(設計處理能力為10×10⁴m³/d，進水泵為4臺潛水泵，揚程為186.2kPa)采用了第一種設計方案，水泵的實際功率為165kW，而如采用方案2則功率僅為100kW。
　　②浪費材料、施工困難、運行故障多
　　每臺泵后必有的電動閥、逆止閥及手動閥以及過長的管路、過多的彎頭給用戶帶來了不必要的經濟損失，同時也增加了潛在事故發生點。此外，水泵頻繁啟停使逆止閥頻繁啟閉并承受巨大的震動及水錘沖擊，對其他設備的安全運行都有較大的影響。
　　材料的浪費主要體現在廠房上。這種設計方案要求管路在地面敷設很長一段距離，加之必有的格柵、應急閥門等，使得該部分的廠房面積很大。一般來說，在相同污水處理量的情況下采用方案1的提升泵房的占地面積至少是方案2的兩倍。
　　與方案1相比，方案2使上述問題基本上得以解決，所以在西方特別是在北歐國家，污水廠進水泵站的設計方式基本上與方案2相同。該方案唯一的不足是當進水泵的揚程特別大時不太適用。

2 回流系統

　　回流系統同樣有方案1(見圖3)及方案2(見圖4)兩種常見的形式。
　　從圖3、4可看出，它們之間的主要區別在于回流污泥井的最大標高是否高于二沉池的出水液位標高，筆者認為方案2優于方案1。當然，方案1也有一定的優勢，即同等容量的回流污泥井，方案1井內污泥的流動性要好于方案2，同時二沉池刮泥橋的虹吸更易形成。

　　① 無法滿足定比回流的要求
　　A/O工藝對回流污泥的控制要求是實現定比回流，即無論進水量有多大，回流污泥量與進水量的比應基本為一定值。而目前，我國北方地區很少有哪個污水廠的進水量能實現每時每刻進水量固定，這就要求回流污泥量須能在很大范圍內變化。但若回流污泥井的最高標高低于二沉池出水標高則定比回流就很難實現。

　　由圖3可知，為保持回流污泥井適宜的污泥量，回流污泥與剩余污泥量之和應與二沉池刮泥橋的排泥量相等。對于采用定速污泥泵和通過虹吸排泥的二沉池來說，實現此動態平衡是非常困難的，且一旦實現就不要再去改變。因此，當進水流量波動較大時定比回流根本無從談起，所能實現的只能是定量回流，此時工藝運行的功效便很難保障。
　　② 電動閥帶來的問題
　　盡管電動閥具有無水錘沖擊、水頭損失較小等優點，但如果回流泵后采用電動閥，那么它會給污水廠的運行帶來安全隱患。由圖3可看出，采用方案1的回流系統一旦停電則回流泵停止運行，但此時的電動閥是開啟的，因而導致從A/O池入口到回流污泥井之間的管路處于連通狀態。由于A/O池的液位高于二沉池(更遠高于回流污泥井)，所以A/O池內的水便會以極大的流速迅速倒灌至回流污泥井(遼南地區某采用該方案的污水處理廠發生倒灌時，水流將回流污泥井由全空到灌滿的時間＜1min)，并從污泥井的上蓋噴涌而出造成生產事故。由于電動閥失去了驅動力，因此需人工手動才能將其關閉。
　　在方案2中，回流污泥井的最大標高高于二沉池的最大液位標高(回流污泥井的最高液位不會高于二沉池的最高液位)，這時只要將二沉池刮泥橋的最大虹吸量調整至遠大于回流污泥泵及剩余污泥泵的最大排出量之和，回流污泥泵便可任意按進水量的變化進行回流量調節，其原理是：當虹吸開始后回流污泥井的液位便會迅速上升，當其接近于二沉池的溢流液位時，由靜壓槽經虹吸筒流進匯泥槽的流量便會發生急劇變化——該值立刻由最大虹吸量降低為回流量與剩余量之和。如回流污泥泵和剩余污泥泵全停下來，則二沉池刮泥橋的出泥量降低至零，而只要泵一運行，由于回流污泥井與二沉池之間出現了液位差，虹吸過程便又會重新開始。這樣，只要回流污泥泵在調速裝置的控制下，定比回流便可完全實現。
　　另外，由于將回流泵后的電動閥改成了逆止閥，故無論是停泵還是停電都不用擔心A/O池內污水倒灌的問題，同時也簡化了控制過程。

3 污泥系統

　　有關污泥系統，筆者列舉出了如圖5所示的常規設計方案(以下簡稱方案1)，以及如圖6所示的帶預脫水(或者是采用“常規脫水機+預脫水機”的構成方式)的系統設計方案(簡稱方案2)。

　　按目前的施工方式及設備的價格情況，對于處理規模為10×10⁴m³/d的污水廠，如果方案2所用的帶預脫水的脫水機是進口的，則兩種方案的造價基本相同。如采用國產的脫水機或帶預脫水的脫水機，則方案2的工程造價可大幅下降。表1為兩種方案的對比。

表1 兩種方案的對比 項 目 方案1 方案2 儀表、設備 較少 較多 土建工程量 較大 較小 對自動控制要求 較低 較高 操作的復雜性 簡單 復雜 除磷效果 不好 好

　　從表1以及圖5、6可看出，污水廠的規模越小、流程越簡單，則采用方案1越合適。隨著污水廠規模的擴大，或將來設備造價越來越低及土地費用越來越高，方案2將會越來越顯示出其生命力。
　　實際上對于以上兩個系統而言，關鍵是除磷效果的差異。當活性污泥在重力濃縮池中停留時間較長時，磷又全部釋放出來并隨上清液被送回格柵間。再者，活性污泥因失去活性而發黑并伴隨著惡臭，給脫水操作帶來種種不便。
　　隨著自動控制系統價格的逐漸降低所帶來的在工業控制領域內的普及，污泥處理系統必將日臻完善。在未來的污泥處理系統中，甚至有可能連剩余污泥泵也取消了而由脫水機的進泥泵來代替。生污泥泵由變頻器控制其轉速，由管道上的DS儀對生污泥含量進行監測，并由PLC進行PID調節，使得生污泥的DS值保持在用戶設定值附近。生污泥與活性污泥經管道混合器進行混合，再按比例投加PAM后送至脫水機。脫水機除具有目前各種先進的性能外，絮凝狀態、出泥含水率等重要工藝參數的閉環控制過程的實現也并不遙遠，到那時脫水系統的全過程無人值守運行就可以實現了。

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　　收稿日期：2002-05-09