污水處理工程設計的基本條件和工藝選擇
城市污水處理工程設計是一個綜合性極強的系統工程，涉及的學科多，相關部門多，其中任何一個環節不合理都會給工程設計帶來影響和造成不同程度的損失。
基本條件
——處理規模：處理規模的確定主要與下列因素有關：
城市人口 包括常住人口和流動人口。通常是根據城市總體規劃近、遠期及遠景人口預測來確定的。當城市總體規劃編制年限較早，尚未修編或修編中，需對現狀人口核實并進行合理的分析和預測。同時，確定人口時，要特別注意旅游城市在旅游旺季出現人口峰值的特點及對城市水量變化系統的影響。
城市性質及經濟水平 城市所在地域、自然條件、經濟發達程度、人民生活習慣及住房條件不同，城市居民用水量標準不同，因而城市污水量亦不同。
城市排水體制 城市排水體制分為分流制和合流制。一般新建城市、擴建新區、新建開發區及經濟條件較好的城市宜采用分流制；一些大中型城市中已建成的舊城區由于歷史原因，一般為合流制，可改造成截流式合流制。根據城市具體情況，同一城市的不同地區可采用不同的排水體制。
城市排水體制的選擇直接影響污水量規模，當采用分流制時，設計污水量全部為城市污水(包括生活污水和工業廢水等)，當采用截流式合流制和分流制組合系統時，必須考慮截流式合流系統中排入的雨水量，該雨水量與設計截流倍數有關，應進行科學分析后合理確定。
工業廢水量 由于城市結構各異，工業類型和工業比重不同，因而，工業廢水量及水質量不相同。
根據“城市污水處理工程項目建設標準”，工業廢水經工廠內自行處理，達到“污水排入城市下水道水質標準”(CJ3082-1999)后，優先考慮納入城市污水收集系統，與城市生活污水合并處理。因此，工業廢水量是城市污水處理廠確定處理規模的重要組成部分，必須對其廢水量進行充分調查研究，合理確定工業廢水量。
污水管網完善程度 污水管網完善程度對城市污水處理廠設計規模確定十分重要。管網的作用主要是承擔城市污水的收集和輸送。
目前我國各城市管網建設程度不同，輸送能力則不相同，如果將其定義為“污水收集率”，則各城市現狀污水收集率和規劃污水收集率均不相同。當設計流域范圍內處理污水量確定后，必須乘以污水收集率才能得到排入污水處理廠的實際污水量，換句話說，當需要保證該處理廠具有一定處理能力時，必須有相應規模的配套污水管網同步建成。
規劃年限 規劃年限是合理確定污水處理廠近、遠期及遠景處理規模的重要因素。應與城市總體規劃期限相一致。根據“城市排水工程規劃規范”(1997年版)對規劃年限條文的說明，設城市一般為20年，建制鎮一般為15～20年。規劃年限分期，原則上應與城市總體規劃和排水專項規劃相一致。一般近期按3～5年，遠期按8～10年考慮。
綜上所述，將各相關因素進行全面的有機的綜合分析后，便可合理的確定處理規模。
——污水處理廠進水水質
污水處理廠進水水質主要與下列因素有關：
城市性質及經濟水平 如處理規模部分中所述，由于城市所在地域及經濟發展程度不同，污水的水質亦不相同。例如沿海發達城市和南方城市用水量較大，污水濃度較低；北方城市特別是西部地區用水量較少，相對濃度較高；工業比重大的城市，由于工業廢水排入下水道的濃度較高，致使城市污水濃度較高等。
工業廢水水質 原則上工業廢水必須經過廠內處理后達到“污水排入城市下水道水質標準”后才可納入城市管網，最終進入污水處理廠。但由于目前我國對點源污染的管理體制和手段尚未健全，工業廢水不經處理后直接排入城市下水道的現象屢有發生；因此在確定污水處理廠設計進水水質時，必須充分考慮該因素的影響而留有余地。
其它污染源 除生活污水和工業廢水污染源外，常常還有農牧業污染和城市垃圾衛生填理場內滲濾液的納入等因素。因此在確定污水處理廠進廠水水質，應對上述水量及水質進行綜合平衡計算。
排水體制 當排水體制采用全部或部分截流合流制時，應注意由于截流倍數、截流水量而造成的污水濃度的變化給進水水確定帶的影響。
——處理廠出水水質
處理廠出水水質應根據排入受納水體的環境功能要求，水體上下游用途及水體稀釋和自凈能力等，使出水口水質符合國家或地方有關標準。當排入封閉或半封閉水體(包括湖泊、水庫、江河入海口)時，為防止富營養化發生，應注意控制出水中TN和TP的濃度。
我國北方地區一些河流常年沒有補給水源，基本屬排污河，排入該河流的污水處理廠處理水應執行的標準需與環保部門研究商定。
由于目前水資源嚴重不足，各城市都在積極推廣污水回用，如果二級處理后出水作為回用水輸送至用戶時，應根據用戶對水質要求及國家或地方的相關標準等制定污水處理廠出水水質。
——污水、污泥資源化
選擇技術工藝方案時應同時考慮污染和污泥綜合利用。污水作為水資源已逐步被排水領域業內人士所接受，污水回用勢在必行。新建城市污水處理廠時，應將污水凈化和污水回用一并考慮，根據回用水用戶對水量和水質的需求，按照國家和地方回用水水質標準，進行包括回用水處理工藝在內的全流程工藝設計。
同時，隨著污水處理設施的完善污泥產量呈增加的趨勢，特別是大型污水處理廠，污泥的處置已成沉重的包袱，因此污泥利用也逐漸受到重視。在達到穩定化無害化標準的前提下，優先考慮制肥，利用于農田或綠化，或可作建筑材料及能源作用。為此污泥利用也要進行用戶需求和市場調查。
規模與工藝選擇
——選擇主要原則首先應采用能夠保證處理要求和處理效果的技術合理、成熟可靠的處理工藝。同時可結合處理廠所在城市的具體情況和工程性質，積極穩妥的采用污水處理新技術和新工藝，對在國內首次選用的新工藝、新技術、必須經過中試或生產性實驗，提供可靠的設計參數后方可采用。
工程造價低，省能耗，省運行費及占地少。
運行管理簡單，控制環節少，易于操作。
因地制宜，結合處理廠所在地區特點，污水處理可分期、分級實施。
——不同規模污水處理廠工藝選擇
將建設規模的劃分定位于≥20萬m3/d，10～20萬m3/d和5～10萬m3/d三個類別。
國內污水處理工藝大多采用活性污泥法。活性污泥法主要分為以下幾大類：
(1)傳活性污泥法及其改進型
(2)氧化溝法及其改進型
(3)SBR法及其改進型
(4)AB法及其改進型
(5)其它類型，如UNITANK，水解酸化—好氧法等。
各種處理工藝技術都有著各自的適用條件和特點，大規模污水處理廠宜選用傳統活性污泥法及其改進型。其原因：
去除有機物或N、P效率高；
工藝流程中設有初沉池；
厭氧、缺氧、好氧功能分區明確；
處理規模超過一定量后，基建費可降低。
因此，傳統活性污泥法及改進型出水水質穩定，處理全流能耗小，運行費用較低，并且規模越大，優勢越明顯。
中小規模污水處理廠，特別當規模≤10萬m3/d時，宜選用氧化溝法及其改進型和SBR法及其改進型。其原因：
去除有機物及N、P效率高；抗沖擊負荷能力強；不設初沉池或不設初沉池及二沉池，設施簡單，省基建費，方便管理；
基建費低，且規模越小，優勢越明顯；處理設備基本可實現國產化，設備費大幅降低。
由于中小城市水量、水質負荷變化大，經濟水平有限，技術力量相對薄弱，管理水平相對較低等特點，采用SBR和氧化溝及其改進型是適宜的。
在10～20萬m3/d類別范圍內除常用處理工藝外，筆者推薦兩種目前還未廣泛應用的處理工藝。其一為氧化溝型的微型曝氣生物法，該工藝將氧化溝表曝型改為底曝型，即氧化溝內設置水下攪拌機和非滿布的微孔曝氣器，既保留了氧化溝沿水流方向間斷曝氣和循環流的特點，又克服了氧化溝因采用表面曝氣機而占地面積大、充氧效率低、水流斷面流速不均、池底易沉淀等不足，在有條件的地區可推廣使用。其二為水下曝氣器型生物法(OKI)，即將池底部的微孔曝氣器改為水下曝氣器，因該曝氣器兼有曝氣切割氣泡和混合攪拌的多種功能，既避免了微孔曝氣堵塞后充氧效率下降的缺點，又可適應實際運行中水質的變化而改變各池運行工況，形成厭、缺、好多種排列組合方式運行，操作靈活，適應性強。該工藝曝氣氣泡屬于小氣溝，與微氣泡相比，氧的利用率低，但其設置水深可達十二米，提高了氧的分壓，從而提高了氧的利用率。設計選用時，上述兩種工藝可根據不同地區情況，經技術經濟比選后確定。
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