维也纳城市废水管理战略

发表日期:2005-01-19 浏览人数: 作者:奥地利 罗伯特·诺沃克 来源:水利工程网  评论
无标题文档  自1830年以来,维也纳排水系统不断扩大,目前已形成2200km排水干管和5400km住宅排水系统。五大排水系统将维也纳分成五大集水区域,形成了其网络状污水主干线,它们是:

·Donaukanal 河两岸主汇集区

·Wien 河两岸汇集区

·Danube 河右岸汇集区

·Danube 河左岸汇集区

·Liesing 河谷汇集区

  由于维也纳具有优越的地理位置及天然的斜坡,大部分废水可通过自流排入到两个污水处理厂。在许多地区,采用合流制排水系统将生活污水、雨水及工业废水输送到污水处理厂,而在其南部的某些地区却使用分流制排水系统。

  1980年的“WABAS 80 工程”采用了传统的污水处理方法,它以“管道末端”原理为基础,收集和处理的是混合的各种类型的废污水。随着“WABAS 80”工程的贯彻实施,维也纳为保护城市纳污水体的废水管理战略奠定了基础。

1 新的目标

1.1雨水处理

  现行采用的方法是将不同系统相结合的雨水处理。这种方法允许汇集短时间内累积的大量雨水。因此,雨水不是被输送到污水处理厂进行处理,就是经过下水道系统排水沟的蓄集进行简单处理后排入河流。然而,这种方法是令人不满意的,目前的工作重点是将雨水和污水分流,使雨水渗透到地下。这才是一种(水处理的)长远措施,它能够从实质上减少城市水体污染,同时降低有关的高额水污染防治费用。

1.2综合处理方法

  将废水处理的所有参数和保护受纳水体纳入优化生态和经济条件的整体战略,是一个非常重要的原则。

  除了污水排放管、排水管网控制以及更新或改善污水处理厂等协调性技术措施外,废水管理战略还必须包含“源头控制措施”,包括:雨水分流;未受污染和轻微污染的废水入渗;以及工业废水在排放到下水道前的预处理。

这种方法的直接结果是:维也纳重点污水处理厂的液压能力可以从24m3/s(1991年水平)降低到18m3/s。

2 三个发展阶段

  新的废水管理战略从以下三个发展阶段入手:

第一阶段:在排水管网、污水处理厂及其接纳水体上实现恢复良好生态环境的工程措施。

第二阶段:污水处理中附加法律措施,以协调生态目标和经济目标。

第三阶段:实现“源头控制措施”取代“管道末端”处理方法。

3 实现维也纳在点污水处理厂的现代化

  维也纳重点污水处理厂的现代化将根据1996年奥地利联邦政府农林部发布的污染物排放标准来执行。即大型污水处理厂的最低效率是去除废水中95%的BOD,85%的COD和TOC。此外,该标准要求,在年平均温度达到12℃以上时最低除氮率为70%

  对几种不同建议的研究和评估表明:第一阶段部分分流的两阶段技术(“分流过程”)与“混合过程”结合是一种最优的解决方案。该系统需要一个容积仅为145,000m3曝气池。

4 目前状况

  维也纳重点污水处理厂于1980年6月开始运行,可以处理该市约90%的污水。然而,许多相邻的社区也与该污水处理厂相连。而维也纳南部的Liesing流域的污水由Blumental污水处理厂处理,此污水处理厂计划被关闭。

  现行的重点污水处理厂生物处理的工艺的设计能力为12m3/s,另外机械处理工艺的设计能力为12m3/s。因此,混合污水的处理能力可达到24m3/s。

  按85%概率统计估算,枯水期废水入流量为550,000m3/d,其中COD负荷380t/d、BOD负荷205t/d、氮负荷超过30t/d和磷负荷6.5t/d。该污水处理厂设计日高峰入流量为7.5m3/s。

  东欧国家社会和政治变化对维也纳的发展具有重要影响,对经济上的影响还难以估计。除了人口增加之外,这些变化要求维也纳内外增加管网系统。

  计算结果表明:到2010年,BOD负荷预计将增加到240t/d。2010年,污染物负荷可能增加15%。2010年的枯水期入流量估计约为680,000m3/d,由于产生的泥浆增加,一级净化池的出流量预计会增加到695000m3/d。

  运用水动力学计算维也纳全部污染负荷的结果表明:混合污水最佳流量为18m3/s。

5 处理工艺选择

处理工艺选择由以下几个主要和条件决定:

·现有的重点污水处理厂必须是新方案的组成部分;

·新的系统必须有能力处理流量为18m3/s的混合污水;

·除氮率达到70%,需要在二级处理工艺中有稳定的硝化条件以及在两个曝气阶段中有高效反硝化能力。

  两个单一处理工艺的废水处理厂并联运行,提供了很强的去氮能力,但是它需要大容积的曝气池和较高的投资。

  串连的二级处理运行是不可能的,因为现行混合污水的最终净化阶段里液压超载。入流量大于12m3/s将导致泥浆在中间沉淀池的飘浮。此外,采用这种方法还不能达到去氮要求。

由于成本高,在测试后没有考虑定床过程。

  因此决定采用适于两阶段处理过程的重点污水处理厂。该系统既能够采用“分流处理”,又可采用“混合处理”方法来运行。

  “分流处理”直接为二次曝气阶段提供了预处理水的分流,确保了脱氮所需的可降解碳的充足供应。第一阶段的入流量较低,在枯季情况下可使含氮废水回流到第一步,进行脱氮。这种方案依赖于两个控制标准。

  根据污染负荷和温度,将初级沉淀池的出流在两个曝气阶段中分流,这种分配能够在最低监测情况下满足去氮要求。通过改变第二阶段曝气容积来优化处理效率也是可能的,变动范围为曝气池容积的15%~55%之间。曝气池的容积可设计为145,000m3/s,其固体颗粒浓度为3.6kg/m3。含氮废水的分流量从污水处理厂的出流泵回至第一个生物脱氮阶段。

  在混合处理中,全部废水流量进入到第一个曝气阶段,导致泥浆负荷大和高需氧量的活性污泥。此泥浆的分流量并入第一阶段的出流,将反硝化作用的生物量送入到第二阶段,允许在第二阶段平行地进行硝化作用和反硝化作用。

  类似地,将活性污泥从第二阶段转移到第一阶段是可能的。目前,硝化细菌利用高浓度的氨,以便在第一阶段最初的好氧处理中使碳化合物的硝化作用和反硝化作用同时进行。

  由于活性污泥较强的吸收作用,在缺氧过程中产生的硝酸盐很快分解。

  在第二阶段的处理过程中未重视生物去磷。在两个爆气阶段中均使用了铁盐,通过沉淀作用达到去磷的。不过使用铁盐的目的是为了增加在第一个曝气阶段观察到生物去磷效果。

6 第二阶段的实现

  使用螺旋泵从露天水槽中将废水抽出,送入到污水处理厂延伸的15个曝气池。反硝化作用池预先布置于曝气池前面,它们的容积为20,000m3,能提供反硝化作用带的15%。

  曝气池配备有微泡掺气装置用于调节曝气容积,以便均衡温度和污染负荷。

  每一个曝气池后接一个反气化带。两个连续的定位循环池提供125,000m3容积。第一个池在部分缺氧和部分好氧的环境下运行,第二个池则是完全的好氧环境。

  双向刮泥板和淹没式出水管被设置在15个直径为64m的末端沉淀池。活性污泥的内部循环、回流污泥和泵回含硝酸盐废水到处理池的所用泵站将预期建成。

第二阶段所产生的最终泥沙沉积物被收集起来,而水溶液则直接排放到Donankanal河。反硝化作用池、收集器和汇水槽将如期建成。在未来,随着污泥量的增加将需要扩大现行的脱水和焚烧干化设备。

7 汇集污水下水管道系统

  只有混合下水道中的废水不排放到Wien河和Liesing河,才能使这两条河得到适当的保护。现行的汇集污水管道系统中有些是在100多年前建成的,并且由深埋的污水泄放管所实施,它们允许临时蓄水量和暴雨后产生的雨水流量进入到污水处理厂中。

  对汇集污水下水干管系统有规律的机械冲刷可以预防对Donankanal河重复的重污染。Donankanal河两岸汇集污水的下水干管系统,通过设置在桥下侧的连接管形成废水的弹性(可伸缩性)分区,也将有助于防止对Donankanal河的污染。

  实施上述所有的措施(将在10年期内执行,并且需要投资75亿奥地利先令),预期将给维也纳城市接纳水体的生态环境带来持久的和可持续的发展。

*原载1997年《世界水与环境》工程,李红青译,方子云、郑丰校(长江流域水资源保护局)

[责任编辑:yeguiren]

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