雨污联合强化处理

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1、1背景国家高技术研究发展计划(863计划)是 党中央和国务院批准实施的我国高技术研究发展计划。它是一项对国家的长远发展具有重要战略意义的高技术研究发展任务，在我国科技事业发展中占有非常重要的 位置。其宗旨是，在所选的高技术领域，瞄准世界前沿，缩小与发达国家的差距，带动相关领域科学技术进步，造就一批新一代高水平技术人才，为未来形成高技术 产业准备条件，为21世纪初我国经济和社会向更高水平发展和国防安全创造条件。滇池是我国第6大淡水湖泊，呈南北向分布，湖体略呈弓形，当水位为1886.50m时，南北长40km，东西平均宽7.5km，面积300km2，平均水深4.4m，最大水深10.9m，湖容量12.

2、9亿m3，湖岸线长163km， 属宽浅型湖泊。它座落在盆地中南部，北临昆明市区，对维护区域生态系统的平衡具有重要作用，是国家重点保护水域之一。它的开发利用历史悠久，作为昆明城市 生活用水、工农业用水的主要来源，是昆明市生存和发展的命脉，具有工农业生产用水、调蓄、防洪、旅游、航运、水产养殖、调节气候等多种功能，对昆明市的国 民经济和社会发展起着至关重要的作用。滇池流域面积2920km2。随着流域国民经济和社会的发展，入湖污染负荷随之加大，大大超过环境容量，导致水质迅速恶化，富营养化日益严重。2004年入湖污染物总量高达COD41950t/a，TN10940t/a, TP1320t/a,其中大清河

3、(明通河)是污染最严重的河流，入湖污染物约占总量的28%。为此，2005年确立了“十五”国家水专项课题“滇池入湖河流水环境治理技术研究与工程示范”是 (863，2005AA601010)。其主要目标是通过研发和集成水污染控制与水体生态修复的系列技术，实现削减大清河污染负荷总量、初步重建河口生态系统、提高水体水质，并建立长效管理的机制和组织，以及为滇池和国内同类入湖河流水环境治理提供有效、安全和经济可行的先进集成技术和治理范例。区域面积1041.7ha。目前大清河(明通河)存在的主要问题是：雨季合流污水量远远超过明通河系统的处理能力，对昆明的水体造成很大的污染冲击；旱季第二污水处理厂出水总氮和总

4、磷，未达到生态回用要求，无法保证该河道常年具有自然水体的生态功能以及景观的需要。“雨污联合调控及强化处理技术研究与工程示范” “十五”国家水专项 (863，2005AA601010-01)，即针对这两大问题设置。2 子课题简介子课题目标是通过技术研发和示范工程实现雨季去除污染物总量为课题的55%，或削减COD1033t/a、TN57.4t/a、TP13t/a、SS695t/a、BOD470t/a，并在旱季每天向大清河供应2万吨规模景观用水，并实现技术推广。主要内容如下所示。（一）主要研究内容子子课题1 雨污联合调控与合流污水强化处理技术研究分析研究暴雨对雨污合流污水水量及水质影响，通过雨污联合

5、调蓄技术研究、污水处理厂雨污合流污水强化处理技术研究，在第二污水处理厂内建设示范工程，削减雨季排湖污染物总量。具体包括以下内容：(1) 暴雨对雨污合流污水水量及水质影响的研究；(2) 雨污联合调蓄技术研究；(3) 污水处理厂雨污合流污水强化处理；(4) 二污厂服务区域雨污合流污水调控与强化处理技术集成子子课题2 氮磷深度强化处理技术研究与工程示范(1) 二污厂脱氮处理现状及优化运行研究(2) 反硝化碳源补充脱氮技术研究(3) 二污厂除磷处理现状及优化运行研究(4) 强化除磷处理技术试验研究(5) 氮磷深度处理示范研究（二）示范工程(1) 雨污合流污水强化处理示范工程建设雨污合流污水调蓄示范工程

6、和污水处理厂强化工程。(1)建设雨污合流污水调蓄系统，调蓄高浓度合流污水至污水二级处理系统，工程内容包括：利用现有合流制管道、渠道（明通河）的调蓄容积，并在污水处理厂内建设3000m3调蓄池，建成总容积约27000m3的雨污合流污水调蓄系统；(2)对现状处理系统进行改造和优化，使污水处理厂在现状10万m3/d规模的基础上，雨季提高6-10万m3/d的合流污水处理能力，工程内容包括：增加曝气设施、增加内回流、管渠改造(具体内容根据研究结果确定)。(2) 深度处理示范工程建设深度处理示范工程，处理能力使不小于2万m3/d。工程内容包括化学强化除磷设施及配套工程的建设。3 研究方法针对本研究的两个目

7、标分别设置的子子课题，“雨污联合调控与合流污水强化处理技术研究”是通过污水厂雨污合流污水储存处理设施的建设和全系统优化运行调控措施的开发与实施(“调”)，提高和挖掘污水厂在暴雨期间的处理能力(“控”)，减轻暴雨对流域内自然水体的影响；“氮磷深度强化处理技术研究与工程示范”是结合污水厂的改造进行深度处理技术研究与工程示范(“深度处理”)，进一步提高污水处理厂旱季的脱氮除磷能力，降低出水氮磷浓度，达到生态回用水质标准；此外还研发具有推广意义的技术经济可行的雨污合流污水强化处理技术及氮磷深度强化处理技术。技术路线如前图所示。3.1雨污联合调控与合流污水强化处理技术研究近年来，初期雨水的污染问题在国内

8、外开始受到关注。在一些实施了分流制排水系统的城市，经过一段时间的运行，其周边水体的污染情况改善不是十分明显，而且对于那些封闭型水体的污染情况就更为严重。国内外调查资料表明，降雨形成的初期径流含有大量污染物，有些污染物(如BOD) 的浓度与城市污水厂的进水水质相近， 某些重金属含量超过城市污水厂。这些污染物主要来源有大气沉降、地面垃圾堆积、车辆排放以及地面冲刷侵蚀。但是，对排水系统服务面积较大的区域，截流初期 雨水的难度较大，因此城市排水体制为合流制的系统，收集的雨水实际上是雨污混流污水。研究思路如图2所示。图2 城市合流调控思路本研究以排水系统为研究对象，因此研究集中在降雨强度对合流污水水质水

9、量影响研究的基础上，通过雨污联合调蓄技术和污水处理厂合流污水强化处理技术实现污染物削减。(1) 雨污联合调控与合流污水强化处理技术研究暴雨对雨污合流污水水量及水质影响的研究：在为期五年的降雨资料及明通水质水量资料收集、整理、分析的基础上，辅以五个监测点七个断面的典型降雨事件的观测及典型汇水区域水质水量的监测，选取城市型、城郊型两个典型区域，分析和建立降雨(尤其是初期暴雨)地面径流及冲刷效应合流污水水质水量的关系，开展降雨强度与地面径流量、污染物量的关系研究；降雨强度与合流制排水系统污染物输送规律研究，为较好的调蓄高浓度的初期径流提供依据。以有限的几场降雨径流水量水质的监测难以深刻剖析规律，为此

10、，经比选采用SWMM模型进行明通河流域暴雨径流模拟。SWMM模型为美国环保局的城市暴雨管理模型，已在世界各地得到广泛应用，可模拟完整的城市降雨径流循环。(2) 雨污联合调蓄技术通 过对合流渠道的连续监测获取流量和污染物过程线；针对可控调蓄容积的分析；流域划分；通过污水厂雨污合流污水储存处理设施的建设和全系统优化运行调控措施 的开发与实施，提高污水厂在暴雨期间的处理能力，减轻暴雨对流域内自然水体的影响。并通过系统的研究开发提出适合昆明市其它污排水系统以及其他区域的具有 推广意义的技术经济可行的污水系统调控与调蓄技术，提出的技术能够在国内相似城市和区域具有参考价值和推广意义。(3) 污水厂雨季合流

11、污水强化处理技术研究雨季合流污水的溢流是水体污染的重要原因之一。过量合流污水的处理，一般有以下三种处理形式：1) 一级处理后超越。2) 二级处理的短期过载运行。3) 串联的深度处理设施改并联运行。研 究对象昆明二污厂无完善的一级处理系统，因此研究后两项处理形式。通过现状处理系统的运行调研、水力测试、污泥活性及有毒物质的影响试验、污泥沉降性能及 改善试验研究、悬浮活性污泥装置动态试验、数学模型模拟分析等研究现状二级处理系统的强化改造措施及运行方案；直接过滤试验等研究“串改并”的可能性。根 据各项分析及试验成果，对雨季污水处理厂的改造和优化运行提出实施措施。(4) 二污厂服务区域雨污合流污水调控与

12、强化处理技术集成将以上技术进行整合，并通过雨季示范工程的运行体现效果。3.2 氮磷深度强化处理技术研究与工程示范(1) 污水处理厂氮、磷处理现状及优化研究在污水处理厂服务区域、设施及运行调研，以及各工艺段物料平衡测试的基础上，从进水特性、水处理流程分析、泥处理分析、二级处理通水能力等分析了污水处理厂的处理能力和效率。分析手段包括采用TUD联合代谢模型对氮、磷处理改善的分析以及必要的模拟试验或生产试验。(2) 补充碳源反硝化脱氮技术研究在 研究不同来源的各类碳源（包括碳源品质优化）的化学和生化特性的基础上，通过理论分析和间歇反应器反硝化碳源选择试验初步优选出技术上先进、可靠，经济上 合理、适应子

13、课题水质的反硝化外源性补充碳源，特别是循环经济提倡的生产废料的资源化形成的非传统碳源，通过深度处理补充碳源反硝化脱氮试验和二级处理补 充碳源反硝化脱氮试验建立补充优选碳源的反硝化表观动力学模型，提出相应的动力学参数，为缺氧反硝化工艺提供可靠的设计依据，确保二级处理及深度强化处理 出水总氮达标。(3) 强化除磷处理技术试验研究通过过滤试验初选滤料和滤速；通过正交烧杯搅拌实验，初选除磷药剂、建立原水磷浓度投药量余磷浓度关系曲线及数学模型；通过小试确定工艺参数及加以验证。(4) 氮磷深度处理示范研究结合现状污水处理厂的脱氮除磷处理的优化，通过深度处理技术实现向明通河（大清河）供应景观用水的需求，并通

14、过示范研究，完成深度处理的推广方案。4 工作进展及阶段研究结论4.1 技术研究已经测定了2006年度3场主要降雨及部分其它降雨的不同断面的地表径流或合流污水的流量及主要污染物过程线，基本构建SWMM模型的基础数据库以及流域概化，初步模拟计算某次降雨的径流总量误差为4.1%，这表明由暴雨过程计算径流过程的精度较好。对调蓄可控元件及调蓄容积进行了调研和分析，并完成了调蓄方案，研究表明调蓄方案可行。通过污水厂通水能力测试、3个周期为期4个月的模型试验、连续2个月的物料平衡测试以及7项相关试验测定，表明提升污水厂处理规模的瓶颈在于污泥活性不足及二次沉淀池泥水分离，并提出改进措施。通过连续2个月的各工艺

15、段物料平衡测试及从进水特性、水处理流程分析、泥处理分析、二级处理通水能力等分析了污水处理厂的处理能力和效率，并应用TUD联合模型初步分析了提升二污厂脱氮除磷的处理效果的改善措施。通过间歇反应器反硝化碳源选择试验研究对4种不同碳源、在9个不同工况下反硝化试验和规律的研究及深度处理补充碳源生物滤池试验对碳源选择和深度处理补充碳源反硝化脱氮的重要参数，包括最佳滤速、滤料、投药量、碳源种类进行了研究分析。通过配制水样除磷药剂选择与滤料装置试验和第二污水处理厂化学除磷正交试验初选了除磷药剂和滤料。除研究工作外，子课题组还组织了污水处理的生物处理建模研讨会和暴雨管理建模研讨会等2项专业会议以及开展了对外交

16、流。对比任务合同书，子课题基本按计划完成了规定的合同管理、示范工程及科学研究。并且在科研上根据研究的进展和条件的变化，新增现场连续运行模型装置试验研究4项、污水处理厂运行试验测试6项、以及数学模型的应用2项。取得良好的成效。4.2 示范工程本子课题在有关部门的领导下，2006年完成了示范工程的设计、评审、招标、施工组织等工作。目前3项示范工程均已基本完工，预计可如期投入运行。示范工程的建设和运行，可有效体现研究的效益。5 展望目前国内多数城市湖泊水环境差，富营养化问题严重，主要表现在：水质恶化(多为类甚至劣类)、 生态系统受损、景观效果严重削弱等；且多集中于中心城区，具有共性。针对这些特性，课

17、题选择滇池流域中的昆明第二污水处理厂作为示范工程的实施对象，不仅 对昆明市有极其重要的推广价值，而且，由此形成的适于国内城市水环境严重受损的湖泊治理技术和管理体系以及污水处理厂的改造和优化等方面，无疑具有十分重 要的现实意义和推广应用价值。 我国人均水资源拥有量仅为2250m3/cap a，不足世界平均水平的1/4，在我国600多个城市中，有300余座城市水量性或水质性缺水，每年因缺水造成经济损失约2000亿元人民币。本研究的两个子子课题，分别通过雨污联合调控削减污染物及通过氮磷深度处理将污水资源化是缓解水危机的重要措施。因此，从长远的观点来看，在水环境标准日益严格的今天，本研究成果将显示出其巨大的发展潜力，将是传统污水处理技术更高层次的发展。Tags: 863排水污水再生利用水环境