污水处理在城市给排水规划设计中的应用研究

2020-02-15白凡玉

建材与装饰 2020年30期

白凡玉

（山西省城乡规划设计研究院，山西太原 030001）

0 引言

城市给排水是城市水资源管控的基础工程，它的运行质量和效率直接关系城市洁净水使用和污、废水集中处理的效果，关系到市民的正常生产生活和周边自然环境的保持。随着城市人口数量的增加和城市的繁荣发展，每天城市污水处理环节中需要收集和处理的污废水量不断上升，不少城市原有的污水处理厂、污水收集管网已经不堪重负，进行二期建设势在必行。如何增强污水处理环节的运行效果是城市给排水规划设计的重点内容。

1 城市给排水规划设计中污水处理环节现状

目前，很多城市的给排水系统规划和设计时并未做雨水和污水的收集管道分离，雨水被城市污水收集管网一同带入污水处理厂，不仅造成污水处理厂的处理压力在多雨季节骤增，还导致大量的雨水资源被浪费。这样的城市给排水规划和设计直接降低了城市水管理的能效，不利于城市的进一步建设和发展，也对建设生态城市产生了阻碍。想要进一步提升城市污水处理能力，做好城市给排水基础设施建设十分有必要。除了雨污未分离外，目前很多城市的给排水基础设施建设中还存在排水收集管网管道直径过小、管道淤塞、下水井排布不均衡等问题，导致在降雨频繁的季节极易在短时间内形成城市内涝，对市民正常的生活、出行造成影响。雨水在城市内涝的情况下不通过无数处理系统直接进入城市内湖泊、河流时，容易携带大量的杂物、污染物进入水体，造成城市水体污染。

2 污水处理在城市给排水规划设计中的具体应用

2.1 城市污水处理系统设计

城市中的居民生活、工业生产每天都会产生大量污废水，这些不同源头的污废水在排放量、污染物种类、污染物浓度等方面都有较大的差异，进行统一处理的难度较大，处理出水质量也难以控制。因此，在城市给排水系统规划设计或污水处理环节二期建设时，应当考虑分流处理。对城市工业生产废水进行工业园区的就地处理，根据生产工艺、污染物排放种类和比例应用更有针对性的处理工艺；对城市居民生活污水进行就地处理或集中处理，搭配必要的中水回用装置，对处理后达标部分的出水进行再利用；对雨水进行分流管理，建设绿化带及雨水收集装置，加快城市道路上的雨水下渗速度，避免形成过大的地表径流，建设相应的生态湿地等作为雨水的处理和回收利用方式，这些都是可以降低城市污废水排放总量的规划和设计方式。城市给排水工程规划时需要考虑供水区域的用水峰谷值，考虑排水区域的排水峰谷值，合理规划水资源的应用，合理配置污废水处理资源。

2.2 提高给排水管网设计工艺

给排水管网是关系到城市供水工作和排水工作效率的基础设施，现有的给排水管网规划设计大多在十几年前，无论是管网直径尺寸，还是管网施工材料，都是按照当时城市发展和科技水平进行设计和使用的，大多已经不适应城市当前的发展需求。常见的情况就是供水水压不足、排水管网淤塞、降雨时段城市内涝，这些都严重影响城市的供水和排水能力，影响城市污水处理系统中的污水收集和传输能力，不利于污水处理厂的运行。因此，在新城区给排水工程规划设计或老城区给排水工程二期改造的过程中，给排水管网的设计工艺都需要进行相应的升级，包括但不限于管网直径尺寸、主干管道数量等。目前，城市给排水工程的规划和设计目标是能够保证在一条主干管道故障的情况下，备用主干管道能够以不低于70%的体量进行水体传输，保证供水和排水的正常运行；城市雨水收集管道能够保证雨水收集时间在5min 之内。但实际操作过程中，城市雨水收集管道的设计和规划始终存在着一些问题，很难达到设计目标，这也是城市内涝问题比较严重的原因之一。

2.3 提高污水处理工艺

目前，我国大多数城市选择使用活性污泥法进行城市生产生活污废水的处理，这种处理工艺主要利用曝气装置创造有氧区和缺氧区，辅助活性污泥中的微生物将污水中有机物转化为无机物，然后促使活性污泥在沉淀池中与上清液进行分离，实现污泥排放和出水排放。在活性污泥法处理过程中，污泥中微生物的活性和污泥膨胀情况直接影响污水的处理效果，且这种处理工艺的抗冲击能力有限，在面对突然增大的污水量时较难有稳定的处理出水质量。而且，活性污泥法的应用需要特殊的污泥回流装置将下沉到沉淀池中的污泥重新投入曝气池中，保证曝气池中活性污泥的量和工作质量，因此，活性污泥法的使用过程中能源消耗较大。在城市的工业废水和生活污水处理中，可生化性较高的污废水比较适合使用包括活性污泥法在内的生物处理工艺，但可生化性较低的污废水比较适合处理后再使用生物处理工艺，或直接采用膜处理工艺等物理、化学处理工艺，总之，污水处理工艺应根据污废水的实际处理需求选择。整个城市的污废水混在一起进行处理的出水效果较难保证，在城市工业废水、生活污水、雨水分流处理的前提下，因地制宜选择处理工艺的效果比较理想。

2.4 加强对污水处理环节的监督和管理

城市环境保护部门要做好与城市给排水规划设计和管理部门的合作，建立健全的污水处理监督管理制度，对工业园区工业废水定点排放加强监管，对城市生活污水就地处理质量和回用中水水质进行定期监管，对城市雨水收集处理环节进行监督管理，确保城市各种污废水的处理都达到需求标准，都能够获得较为理想的处理效果。城市环境保护部门要做好市政人员的教育培训工作，增强城市给排水领域中的工作人员环保意识，提高他们的专业水平和综合素养，从而使城市的给排水工程能够更加稳定、健康地运行，保证城市生产生活供水，也保证城市污废水得到妥善处理。城市给排水工程规划设计中要对水资源消耗程度较高和水资源污染较为严重的区域进行重点研究，配合环保部门和水务部门的工作，对耗水量较高的行业和企业加大用水费用收缴，迫使行业和企业进行技术革新，节约水资源，或在质量允许的条件下从使用清洁水改为使用中水；对污水排放量较大的行业和企业加大污废水排放的监管，发现不达标排放情况或偷排情况需进行严肃处理，督促企业做好生产工艺优化、生产设备更新换代，提高末端废水处理的质量。同时，城市环保部门要加强污水处理的相关宣传，充分调动和发挥群众力量，借助群众的眼睛对高能耗、高污染区域进行重点盯防，使人民群众对污水处理重要性的认识提高，增强人们的节水意识，实现整个城市的水资源消耗降低，和整个城市污水排放总量的减低。

2.5 建设海绵城市

根据科学调查和研究数据可知，在自然界中，80%的雨水下渗到土壤之中，作为地下水的补充，20%的雨水以地表径流的方式流失，进入地表水系。但在城市系统中，这两个数据是颠倒的。城市范围内80%的雨水以地表径流的方式流失，进入城市污水收集管网或直接进入城市内湖泊、河流，只有20%的雨水能够下渗到地下水系之中。造成这种现象的原因是城市地面的大面积硬化处理，即大面积沥青材料的使用。沥青材料是一种非常优质的防水材料，使用这种材料铺设道路，能够有效保证道路不会在雨水、雪水的影响下变得松软泥泞，提高城市交通的便利程度，但这种材料也大面积阻拦雨水的下渗，是造成雨水资源被浪费的主要原因之一，也是造成城市内涝、地下水持续亏空的主要原因之一。在新城区的建设和老城区的改造过程中，雨水收集管网应当从污水管网中分离出来，实现雨污分流，同时建设依附于城市绿化带的雨水收集系统，并为雨水收集池配备相应的污水处理设备。由于雨水中的污染物主要以树枝、树叶、塑料制品、灰尘等尺寸较大的物质为主，针对雨水的污水处理设备以格栅、沉淀、过滤装置为主。经过处理的雨水在出水处接受水质监测，如果出水水质达到中水回用标准，则可以直接进入城市绿化、消防、道路清洁、公共厕所冲洗、车辆清洗等用水领域中，代替清洁水体进行使用。如果经过处理的雨水没有通过中水回用标准的监测，在其中发现其他的污染物，则这部分雨水需要进入城市污水处理环节进行处理后再进行利用或排放。海绵城市的关键就在于对雨水资源的利用，给排水工程规划设计过程中要注意对路面雨水导流路线的设计，使雨水能够顺利进入雨水收集管网，而不是在城市的低洼处淤积，形成城市内涝。