寒冷地区城市污水厂的设计与运行管理

寒冷地区城市污水厂的设计与运行管理

白晓慧李刚仲朝辉

提要以大庆乘风庄污水厂5年的实际运行为背景，阐述了寒冷地区城市污水厂在设计运行和管理时应注意的问题及对策。

关键词寒冷地区污水处理设计运行管理

Abstract: On the basis of five years performance of Chengfengzhuang wastewater treatment plant in Daqing city, Helongjiang Province in north-east China, some key attentions are described for the municipal wastewater treatment plant which is to be designed and managed in area with cold climate. Also corresponding strategies are recommended, so that some beneficial experiences and reference can be accumulated when a new municipal wastewater treatment plant is designed.

0概述

东北地区气候寒冷，其城市污水处理厂较少，沈阳市只有一座刚投产的沈阳北部污水厂，哈尔滨目前还没有一座城市污水厂，这使松辽流域的环境和经济发展受到很大影响。

严酷的气候条件使寒冷地区污水处理厂的设计和运行管理有别于其它地区的污水处理厂。认真总结现有污水厂的各方面经验，对今后我国寒冷地区城市污水厂设计运行具有重要的借鉴和指导作用。本文即以大庆乘风庄污水厂5年的实际运行为背景，对其工艺流程、设计参数、保温措施和运行管理进行了综合分析。

大庆乘风庄污水厂是目前我国最北部的城市污水厂，也是我国第一座利用处理后的城市污水作为油田回注水的三级污水处理厂。其地处北纬45.5°～47°，年平均气温3.3℃，月平均最低气温-25.5℃，极端最低气温-37.4℃，冰冻期5个多月。该厂主要处理大庆乘风庄地区的生活污水和少量工业废水，设计规模3万m3/d，工程总投资4 500万元。1992年5月动工，1993年6月建成投产。运行5年来，经过技术改造、设备更新、完善工艺、加强管理，一直较稳定运行，为大庆油田的稳定高产，为大庆地区水资源的可持续利用作出了重要贡献。

1工艺流程的选择

在寒冷地区选择工艺流程时，除要充分考虑原水的水质状况、水量变化、处理水的出路、占地面积、运行费用等因素外，还需考虑低温对生物处理的影响。要采取适当的技术措施，保证在低温季节也能正常运行。为此，当时根据国内城市污水低温生物处理的研究成果，决定采用活性污泥法，并经两套方案比较，采用以下工艺：

采用平流沉淀池与调节池合建，比原方案中的辐流沉淀池或斜板沉淀池节省占地、管理方便，也使整个工艺布局合理、结构紧凑，便于采取保温措施。

由于二级处理出水有机物浓度已经较低，作为油田回注水，三级处理主要去除水中悬浮物，使其小于5mg/L，为此确定采用投药混凝+过滤的处理工艺。过滤装置经比较认为颗粒滤料滤速较低，占地面积大；纤维球过滤器造价高，纤维球内部积泥不易反冲洗干净，遂采用LLY-3000型高效纤维过滤器。

2设计参数

在寒冷地区冬季较长，水温长期偏低，对活性污泥的生理活性有较大影响，为保证净化效果，可适当降低曝气池设计负荷，增加沉淀时间。原设计参数为：曝气池污泥负荷：0.24kgBOD5/(kgMLSS.d)；MLSS:2 500mg/L；曝气时间：8h；污泥回流比：50%～100%。二沉池表面负荷：1m3/(m2.h)，沉淀时间2.5h。

乘风庄污水厂实际运行5年来，始终未达到设计处理水量。至1998年底其实际水量不足20 000m3/d，污泥负荷小于0.2kgBOD5/(kgMLSS.d)，二沉池沉淀时间大于3h。

3冬季防冻措施

大庆地区冬季时间长，月平均最低气温-25.5℃，为保证设备正常运行，设计时必须采取一定的防冻措施。

(1) 由于格栅机、平流式沉淀池刮渣机间歇使用，为防止冰冻可建于室内，但对室内门窗、机械设备应采取防锈蚀措施。该厂平流沉淀池刮渣机及其室内钢窗，由于室内采暖和来水具有一定温度而产生的蒸汽，已严重锈蚀。刮渣机已报废停用。

(2) 沉砂池、初沉池为间歇排砂、排泥。排砂管闸阀在地面以上，排泥管也常在冰冻线以上极易冰冻，可建于采暖房间内。沉砂池外的泥砂储存池可露天设置，但池内壁应设加热装置。

(3) 曝气池是污水二级处理的核心，而大庆冬季最冷月气温可降至-25℃～-30℃，污水中原有少量热量经鼓风曝气会很快散发。为此，一方面要做好曝气池地面以上池壁保温，该厂采用池外壁围厚10cm发泡保温板，外砌砖作围护结构，外形美观，节约占地；另一方面，要提高鼓风机进风温度，该厂在风机一侧设空气预热室，将冷空气加热至5℃～8℃，再经风机加压升温，以提高曝气池水温，这样可使曝气池水温在最冷月份保持在8℃以上。

(4) 污水厂内各种污水、污泥、空气、投药管线和闸阀为防止冰冻，应在适当地点设放空或加伴热管。如该厂剩余污泥排放管线，起初因埋深较浅，冬季管线流量计冰冻失灵，拆掉机芯并将管线加伴热，才使剩余污泥排放正常。曝气沉砂池供气管线一般属支线末端，也应做好保温。该厂即因管线内含水蒸汽，又有

一段立管露天，即使底部有放空阀，每年仍有数月冰冻，无法正常供气。该厂为减轻三级过滤负荷，在二沉池配水井上设一条投加混凝药剂管线，也是增加伴热后，才得以正常运行。

4实际运行处理效果

乘风庄污水厂曝气池采用传统推流式活性污泥法。由于实际进水有机物浓度和处理水量低于设计值，5年来一直处于低负荷运行状态。因该厂处理水用于油田地下回注，控制指标主要为悬浮物、铁、细菌和溶解氧，所以其常规测试指标

较少。二级处理主要有COD

Cr 、BOD

5

、DO、MLSS、MLVSS、SVI及出水SS，从1998

年6月我们增加了对其氮磷的测试，测试结果见图1～图4。

图1 乘风庄污水厂BOD

5

去除曲线(1998年2月～1999年2月)

图2乘风庄污水厂COD Cr去除曲线(1998年6月～1999年2月)