近年來國家對環(huán)境治理高度重視，從資金、技術(shù)、法規(guī)和政策各方面提供大力支持，有力地推進(jìn)了水環(huán)境治理的步伐和進(jìn)程，城市排水管網(wǎng)和污水處理能力大幅度提升，污水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。但城市水環(huán)境質(zhì)量惡化速度并未從根本上遏制，整體水環(huán)境質(zhì)量仍然與人民群眾的要求有很大差距。
究其原因，主要是排水系統(tǒng)規(guī)劃或?qū)嵤┎坏轿粚?dǎo)致的污水未收集或收集后溢流污水沒有處理，造成了直排、水資源短缺降低水體的自然凈化能力、排水系統(tǒng)沒有統(tǒng)一管理等方面的問題，致使水生態(tài)系統(tǒng)破壞，水環(huán)境質(zhì)量惡化。
在國家建設(shè)生態(tài)文明總目標(biāo)和流域綜合治理理念的指導(dǎo)下，污染治理的考核目標(biāo)已從傳統(tǒng)的污水達(dá)標(biāo)排放重新定義為水環(huán)境質(zhì)量的綜合改善，治理的著力點從污水廠處理能力變?yōu)槭芗{水體的環(huán)境容量，治理的方式從單一的點源處理變?yōu)橐允芗{水體為基礎(chǔ)的點源、面源和內(nèi)源相結(jié)合的統(tǒng)籌處理。
隨著管網(wǎng)建設(shè)和污水處理率的大幅度提高，點源污染基本得到有效控制，雨水徑流帶來的非點源污染已成為水體污染的主要因素（初步估算，城區(qū)雨水徑流污染占水體污染負(fù)荷的比例，目前在北京和上海約占10 %-20%左右）。由于徑流污染物輸送的非連續(xù)性和爆發(fā)性，其污染負(fù)荷所占比例在雨季會短時段內(nèi)成倍升高，超過點源污染，對城市水體造成沖擊性影響，嚴(yán)重制約城市水環(huán)境質(zhì)量的徹底改善。因此，對溢流污染進(jìn)行調(diào)研分析，因地制宜采取有效手段對其進(jìn)行控制與處理，最大限度的消減溢流污染物對水環(huán)境質(zhì)量的提升具有重要意義。
溢流污水的來源和典型特征
1. 溢流污水的來源
污水溢流是指水量超過污水設(shè)施的運(yùn)輸或處理能力，導(dǎo)致污水系統(tǒng)運(yùn)行水位過高，污水通過系統(tǒng)溢流設(shè)計外溢直接排放。對于合流制管網(wǎng)系統(tǒng)，污水和雨水采用同一管網(wǎng)，雨季會發(fā)生污水溢流；對于分流制系統(tǒng)，由于管網(wǎng)漏損導(dǎo)致的外滲水進(jìn)入，當(dāng)進(jìn)水總量超出污水設(shè)施的接收能力時污水通過溢流排出污水系統(tǒng)。
除管網(wǎng)收集系統(tǒng)的原因，在污水收集處理設(shè)施的規(guī)劃和設(shè)計中，廠、站、網(wǎng)三項中一項或幾項標(biāo)準(zhǔn)偏低、能力不夠、或建設(shè)時序落后；廠網(wǎng)分離，職責(zé)不清、機(jī)制不順；突發(fā)事故下（如斷電、設(shè)備故障、檢修、設(shè)施受損等）也會發(fā)生污水設(shè)施污水溢流。
2. 溢流污水的典型特性
對于國內(nèi)使用最多的合流制排水管網(wǎng)系統(tǒng)，可能收集了包括生活污水、工業(yè)污水、雨水、河水、地下水等不同性質(zhì)的水體，以及晴天時形成的腐爛的溝道底泥。因此污水中含有大量的污染物，主要包括: 有機(jī)物、營養(yǎng)鹽、SS、致病微生物、其它有毒有害物質(zhì)如重金屬、含氯有機(jī)物等。污染物的含量也因各種水量比例的不同而不同。
對于特定地區(qū)和時段的混合污水，由于其它水體的水量水質(zhì)相對穩(wěn)定，混合污水的特性受雨水的影響最大，混合污水的特性主要表現(xiàn)為：
受降雨過程中雨量的變化影響，流量變化大；
受氣候、降雨量、下墊面的影響，污染物的性質(zhì)和濃度變化大，初期效應(yīng)明顯，初期雨水的SS、COD是后期的幾倍或更高；
混合污水的整體污染濃度較低。因外滲水多為非污水，除暴雨初期以外，混合污水的整體污染濃度較低，一些城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水COD不足200 mg/L，有些甚至低于100 mg/L，遠(yuǎn)低于常規(guī)生活污水300-500 mg/L的正常值。
對國內(nèi)溢流污水的調(diào)研中也發(fā)現(xiàn)，溢流污水中懸浮顆粒物濃度較高、濁度較大、組分較復(fù)雜，并且多在雨天產(chǎn)生，故其排放具有間歇性、突發(fā)性和隨機(jī)性等特點。
污水廠溢流污水常用處理技術(shù)
確保被截留的混合污水能夠進(jìn)行處理對于污染物總量的削減具有重要意義，但國內(nèi)的大部分污水處理廠并沒有充分考慮對雨天大幅增加的合流污水的處理，導(dǎo)致大量截流污水直接排放。
歐美發(fā)達(dá)國家對溢流污染處理研究較早，應(yīng)用較多，總結(jié)出不少適用成熟技術(shù)。目前常用的提高污水處理廠溢流污水處理能力的技術(shù)有以下幾種：
1）調(diào)蓄池
污水處理廠設(shè)置調(diào)蓄池是為了與污水處理廠形成聯(lián)動，針對的是截流管道中超過污水處理廠處理能力的合流污水。在降雨初期，小流量的雨污水進(jìn)入主流程進(jìn)行處理，當(dāng)雨水流量增大時部分雨污混合水溢流進(jìn)入調(diào)蓄池貯存，被貯存的這部分流量在晴天時返回主流程進(jìn)行處理，這樣含有大量污染物的初期雨水可避免直接排入水體。
調(diào)蓄池是設(shè)計比較成熟，實施和見效較快的技術(shù)，在美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家已廣泛使用。但是調(diào)蓄池需要占用較大的空間，建設(shè)費(fèi)用較高，因此適度的規(guī)模設(shè)計是關(guān)鍵，否則難以保證處理效果和投資的合理性。
2）旋流分離
旋流分離通過攔截、高速旋轉(zhuǎn)離心分離的作用將部分固體懸浮物沉入到分流器底部形成固液分離，使得排水的雜物減少，一定程度上去除水體中的COD和SS。旋流分離對溢流污水中>200μm的粗砂和懸浮物的去除率可達(dá)95%, 對TSS的去除率可達(dá)30%以上。
旋流分離具有占地面積小、投資和運(yùn)行成本低、運(yùn)行維護(hù)方便、處理能力大的優(yōu)點。也存在去除效率低，對污染物總量削減有限的不足。
3）一級強(qiáng)化處理
沉淀是污水處理中最廣泛使用的工藝，主要用于去除水中的懸浮物、濁度以及顆粒態(tài)有機(jī)物等污染物。加載高效沉淀系統(tǒng)（高密度、加砂沉淀、磁混凝等）通過投加藥劑和載體，斜管輔助分離等方式提高了分離效率和效果，具有啟動速度快、抗沖擊能力強(qiáng)、去除效率高和占地面積小的優(yōu)點，非常適合于雨水沖擊下的溢流污水處理。加載高效澄清池作為一級強(qiáng)化處理不僅在歐美等發(fā)達(dá)國家的溢流污染處理中成為主流，在國內(nèi)的昆明、廣州、上海等地也已有不少大規(guī)模應(yīng)用的實踐。
加載高效沉淀作為一級強(qiáng)化對溢流污水的處理效果非常顯著，一般情況下對懸浮物、TP的去除率>85%，COD的去除率40-70%，BOD的去除率30-50%，TN的去除率也有20%左右。實踐證明在各類加載高效沉淀系統(tǒng)的一級強(qiáng)化應(yīng)用中， 較大粒徑載體（石英砂、礦砂等）比較小粒徑載體（磁粉等）的上升流速、啟動速度和處理效果更有優(yōu)勢。
單獨(dú)設(shè)置溢流污水一級強(qiáng)化處理設(shè)施存在投資過大、旱季閑置的問題，設(shè)計中考慮旱季用于深度處理、雨季用于溢流污水處理的“雙重應(yīng)用模式”顯得更加靈活、經(jīng)濟(jì)和高效。
4）二級生物處理
根據(jù)雨季合流污水的水質(zhì)水量特性、充分發(fā)揮現(xiàn)有生化構(gòu)筑物的潛力，最大限度的消減排入水體的污染物在發(fā)達(dá)國家已有很成熟的研究和實踐應(yīng)用。多點進(jìn)水通過沿程分點配水的方式實現(xiàn)了雨季峰值處理流量的大幅提升，出水指標(biāo)如BOD5、SS、NH3-N、TP等達(dá)到了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，在美國已有大量的應(yīng)用。日本廣泛應(yīng)用的3W雨水處理技術(shù)也是多點進(jìn)水的一種形式；北歐應(yīng)用較多的側(cè)流活性污泥工藝將生物吸附、污泥再生和多點進(jìn)水相結(jié)合，既實現(xiàn)了雨季峰值流量的高污染物的削減，又實現(xiàn)了旱季強(qiáng)化脫氮除磷，模式切換方便，出水穩(wěn)定可靠。
近年來，將活性污泥快速吸附和高效沉淀分離技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于溢流污水處理的效果得到驗證，Veolia的BioActiflo將溢流污水通過快速生物吸附池吸附后進(jìn)行加沙沉淀分離，相比常規(guī)的一級強(qiáng)化處理工藝，BOD的去除效率可大幅提升到90%左右，COD、SS、色度和氨氮的去除率也有明顯的提高。Evoqua的BioMag通過在生物系統(tǒng)中投加載體，形成高濃度可快速分離的活性污泥，極大的提升了生物處理能力，雨季3倍以上流量全生物處理的成功應(yīng)用案例也有報道。
由于國內(nèi)污水處理廠普遍存在實際處理污染負(fù)荷遠(yuǎn)低于設(shè)計負(fù)荷的現(xiàn)象，在二沉池前投加高效的納米絮凝劑來提升二沉池的分離能力，可大幅度提高生化處理流量。其處理效果已在北京、太原的一些項目中得到印證。這種處理方式在應(yīng)對雨季峰值流量處理時具有使用方便、見效快、成本低的優(yōu)勢。
5）消毒
混合污水中含有大量的病原性細(xì)菌、腸道病毒和蠕蟲卵等，這些病原體會通過水體傳播較多的疾病，如不經(jīng)消毒處理排入水體, 會成為威脅城市居民健康的隱患。
常用的混合溢流污水的消毒方式有氯消毒、臭氧消毒、紫外消毒等，其中氯消毒因運(yùn)行工藝簡單、有持續(xù)消毒功能，且一次性投資較低等優(yōu)點而應(yīng)用較多。
污水廠溢流污染物處理的工藝路線設(shè)計
確保能夠?qū)M(jìn)入污水廠的所有污水進(jìn)行最大限度的處理對于污染物總量削減和水環(huán)境綜合治理具有重要意義。
針對輸送到污水處理廠的污水，分析水質(zhì)和水量變化特性，考慮受納水體水環(huán)境容量的接受程度，以最大限度削減污染物為目標(biāo)，選用具有抗負(fù)荷沖擊能力較強(qiáng)，生物依耐性較低，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低的工藝技術(shù)是污水處理廠溢流污水處理的基本原則。結(jié)合國內(nèi)外的處理經(jīng)驗，建議如下具有效果保障的工藝路線組合：
根據(jù)混合污水的進(jìn)水量，設(shè)置靈活的運(yùn)行調(diào)節(jié)模式達(dá)到最大限度的污染物削減的目的：
1）進(jìn)水污水量小于2倍設(shè)計流量時，如混合污水的有機(jī)污染物濃度低于設(shè)計峰值污染濃度的50%，且加載澄清深度處理的上升流速不高于30m/h, 在二沉池前投加納米絮凝劑，可保障所有的混合污水都能經(jīng)過二級處理和三級處理，處理出水可滿足原設(shè)計排放標(biāo)準(zhǔn)。
2）進(jìn)水流量為設(shè)計流量的2-3倍時，將2倍流量進(jìn)行納米絮凝劑輔助的二級處理后進(jìn)行過濾消毒處理，剩余流量通過生物吸附后進(jìn)行加載澄清分離，澄清出水消毒后排放，SS、TP、BOD的去除率均可大于85%。
3）進(jìn)水流量為設(shè)計流量的3-4倍時，將2倍流量進(jìn)行納米絮凝劑輔助的二級處理后直接進(jìn)行過濾消毒處理，0.5倍設(shè)計流量通過生物吸附加載澄清（一半數(shù)量），剩余流量直接進(jìn)入其它加載澄清分離，澄清出水消毒后排放。
4）進(jìn)水流量為設(shè)計流量的4-5倍時，將2倍流量進(jìn)行納米絮凝劑輔助的二級處理后直接進(jìn)行消毒處理，剩余污水進(jìn)入加載澄清，澄清出水消毒后排放，SS、TP的去除率可大于80%。
各種水量條件下的運(yùn)行模式匯總?cè)缦拢?/span>
結(jié)束語
污水廠溢流污水處理是當(dāng)前改善水環(huán)境質(zhì)量的重要組成部分，應(yīng)著眼于整個污染的產(chǎn)生、輸送和處理系統(tǒng)，以污染物削減總量為控制目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃和執(zhí)行。
借鑒歐美發(fā)達(dá)國家污水廠溢流污水處理的實踐經(jīng)驗，針對我國不同地區(qū)的實際情況，開發(fā)適合各地具體情況的溢流污染控制處理技術(shù)，以最經(jīng)濟(jì)合理的方式最大限度的減少排入受納水體的污染物，對城市水環(huán)境治理的提升具有重要意義。
原標(biāo)題:JIEI｜華英豪：污水廠溢流污水處理工藝技術(shù)探討
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