何宏勝，馮生華，倪夢賢
（深圳市中興環境工程技術有限公司，深圳 518004）
摘要：本文討論了在城市
污水處理廠提升泵房、沉砂池、二沉池和污泥消化池的設計與運行中的幾點經驗。同時對脫氮除磷工藝的選擇以及污泥的處理與處置提出了幾點建議。
關鍵詞
：污水處理廠；設計與運行；脫氮除磷；污泥處置
1 提升泵房的設計與運行
提升泵房的電耗一般占
污水處理廠總電耗的10%～20%，是污水廠節能的重點。提升泵房的節能首先要從設計入手，尤其是水泵的選型要科學；在實際運行中也要使水泵常在高效區運行，科學合理地創造最佳運行工況。
1.1 污水提升泵的選型應以平均時低水位確定水泵的揚程
在常規設計中，一般取極限最低水位和最高水位作為確定水泵揚程的選型依據。這就造成除在最低水位以外的絕大多數工況下，實際揚程低于設計揚程，導致水泵的運行工況在平時大部分時間里都偏離水泵運行的高效區以外，從而水泵運行效率較低，造成能量的浪費。更有甚者，如果按最低水位和最高水位確定水泵揚程所選水泵的所配電機的運行功率隨水泵實際流量的增大而升高的曲線時，由于在平時的運行中水泵的實際揚程比設計揚程小，固其實際流量增大，由此引起電機的實際運行功率上升而超負荷運行，從而導致電機的經常跳閘停機，這種頻繁的啟停對于電機和水泵造成極大的損壞。如圖1所示，實線表示選定的型號及參數，箭頭表示實際運行情況。
所以必須采取科學的水泵選型方法，在設計和運行中總結出的經驗如下：
（1）以平均時低水位作為確定水泵揚程的選擇依據，再以極限最低水位對其校核，如此則能滿足實際需求，且能保證水泵在其高效區范圍內運行，節省能耗（一般
污水處理廠的提升泵房后為沉砂池，其水位相對恒定，所以提升泵的揚程取決于提升泵房集水井的水位）；
（2）選擇功率曲線比較平緩的全揚程水泵，這樣可以保證在實際揚程與設計揚程不符時電機仍能正常運行，避免頻繁啟停對電機和水泵的損害，并節省能耗（電機和水泵的啟動電流遠大于正常運行時的電流）。如圖2所示，實線表示選定的型號及參數，箭頭表示實際運行情況。
1.2 提升水泵應在高水位時啟動以保證其在正常水位內高效運行
由于污水廠的進水流量變化較大，使水泵井的水位變化較大。如果在水泵井的水位達到水泵的設計運行水位時即啟動，則由于污水從管道中來水的速度遠小于水泵的抽水速度，這樣水泵井的水位就會下降很快，當低于設計水位時，水泵就要停止運行以等待來水，到設計水位時再行啟動。由此造成水泵和電機的頻繁啟停，對其造成嚴重損害，并增加了能耗。
通過在實際運行中總結的經驗，提倡水泵要在水泵井處于高水位（可以達到最高水位）時方才啟動，這樣即使來水速度遠小于抽水速度，由于在最高水位啟動相當于儲備了備用水量，這樣就可以保證水泵在其正常水位內高效運行，節省能耗，并避免頻繁的啟停對水泵和電機的損害。同時由于在高水位下管道中為滿流，提高了污水在管道中的流速，避免了管道淤積，減少了大量管道疏通的工作量。
2 沉砂池的設計與運行
沉砂池的功能是去除比重較大（其相對密度約為2.65）、粒徑大于0.2mm的無機顆粒如泥砂、煤渣等。沉砂池一般設于泵站、倒虹管前，以便減輕無機顆粒對水泵、管道的磨損；也可以設于初次沉淀池前，以減輕沉淀池負荷及改善污泥處理構筑物的處理條件。
沉砂池的效率對于后續處理效果有很大的影響，然而大多污水廠在建成后沒有嚴格校核其沉砂效率，以至于運行后發現沉砂池的沉砂效果不佳，對后續的水泵及二級生化處理造成不良影響。如采用CAST工藝的污水處理廠，其旋流沉砂池的后續構筑物為曝氣池，如果沉砂池沉砂效果不理想，則砂粒會在曝氣池內逐漸累積，對活性污泥或生物膜的正常生長、繁殖及其對
污染物的降解產生一定的破壞，影響曝氣池的處理效果；另外，會造成沉淀污泥中無機顆粒比重超標，影響污泥的進一步處理效果，如脫水對污泥脫水機的損害或影響污泥堆肥的效果和污泥的肥力。
所以，污水處理廠建成后，在工藝調試的單機調試和設備聯動調試階段有必要對沉砂池的沉砂效果作嚴格的校核。以下根據實際經驗對沉砂池沉砂效果的檢測校核方法作一說明。
以采用CAST工藝的某污水處理廠的旋流沉砂池為例。旋流沉砂池是替代傳統沉砂池及其刮砂設備的新型裝置。旋流沉砂器通過水力旋流作用，并依靠機械攪拌輔助加強旋流而產生離心力，達到離心分離污水中固體顆粒的作用。其檢測校核方法如下：
啟動CAST池回流泵（利用清水試驗后的曝氣池中的清水回流入沉砂池）和攪拌機，使沉砂池處于工作狀態。從沉砂池進水口處投入砂礫（細格柵后），并采取水樣（沉砂池進口閘板后），測定進水中0.2mm的砂礫重量；在沉砂池出口處（巴氏槽處）采取水樣，測定出水中0.2mm砂礫重量，以此計算沉砂池對粒徑0.2mm以上的砂礫去除率。
計算方法為：P＝（W1－W2）/W1×100％
其中：P——沉砂池對0.2mm以上的砂礫去除率；
W1——進水水樣中0.2mm的砂礫重量；
W2——出水水樣中0.2mm的砂礫重量。
當砂粒直徑Φ≥0.30mm時，除砂效率P≥95％；
當砂粒直徑Φ≥0.20mm時，除砂效率P≥85％；
當砂粒直徑Φ≥0.15mm時，除砂效率P≥60％。
一般情況下，沉砂池對于粒徑0.2mm以上砂粒的去除率需要達到85％方能滿足要求。
3 在生物脫氮除磷工藝中優先選擇A/O(+化學除磷)工藝
當前能夠進行脫氮除磷的工藝很多，其中使用最為廣泛的是A/O工藝（早期）、A2/O工藝（近期）。由于當前對氮和磷的指標必須兼顧，A/O工藝雖然在脫氮或除磷中有很好的效果，但是不能同時脫氮除磷，所以近年來能夠同時進行生物脫氮除磷的A2/O工藝更是為大多設計者所采用，而A/O工藝應用越來越少。
按傳統生物脫氮除磷機理，要達到同時脫氮除磷的效果，則必須創造相對獨立的厭氧、缺氧和好氧環境，并讓各反應必須具備的因素（一定量的細菌，反應物如氨氮、硝酸鹽、作為碳源或能源的有機物，O2等）在該環境下實現。常規A2/O工藝（厭氧-缺氧-好氧）及其各種改良型工藝（增設預缺氧池的兩點進水A2/O工藝和兩點進泥A2/O工藝，缺氧池前置的倒置A2/O工藝，以UCT工藝為代表的其它工藝）的流程是設立三個獨立的反應區以分別實現厭氧、缺氧和好氧環境，通過污泥回流和混合液的回流使各反應的細菌和對應的反應物在各環境下完成各自功能。
以下就A2/O工藝的缺陷及其各種改良型工藝的不足和A/O(+化學除磷)工藝的相對優勢做一番有益的探討：
（1）常規A2/O工藝的缺陷
1）污泥齡方面不可調和的矛盾。
硝化菌的世代周期較長，則脫氮必須具有較長的污泥齡；除磷是利用聚磷菌將磷貯存在體內然后通過排出剩余污泥的方式排出系統的，所以除磷要求較短的污泥齡。這是一對不可調和的矛盾，工藝中所能采取的一切措施皆只能在其間找到一個合適的平衡點，不能取得兩者俱佳的效果。另外，硝化需要長泥齡以保證硝化菌的數量，而反硝化則需較短泥齡，以促進反硝化菌的更新并保持高活性。所以，在硝化和反硝化容量的配置間存在著泥齡的矛盾。
2）混合液回流方面的矛盾。
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