城鎮(zhèn)污水處理工程方案設(shè)計

王 鵬，龍其霖

（1.山東碧清檢測技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司；2.德州邦達(dá)工程咨詢有限公司，山東 德州 253000）

某城鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)現(xiàn)狀人口約為5 000 人，區(qū)域內(nèi)無污水處理設(shè)施，現(xiàn)狀已建有路邊溝，但無完善的排水系統(tǒng)。居民生活污水沿路邊溝排入農(nóng)田或附近河道，對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染。糞便污水從各家的化糞池直接排入路邊溝或滲入附近土壤，或不經(jīng)化糞池直接外排至附近農(nóng)田、溝渠，最終流入河中，造成河道污染日趨嚴(yán)重，威脅河道下游及鎮(zhèn)區(qū)居民身體健康。

該城鎮(zhèn)規(guī)劃新建1 座一體化污水處理站，近期處理規(guī)模為510 m3/d，遠(yuǎn)期處理規(guī)模為840 m3/d，推薦采用水解酸化池A1+厭氧池A2+缺氧池A3+活性污泥池O（簡稱A3/O）+移動床生物膜反應(yīng)器（MBBR）一體化技術(shù)，占地面積為2 100 m2，并新建污水管網(wǎng)18.5 km。該城鎮(zhèn)僅有排水溝覆蓋，規(guī)劃道路寬度為4 ～8 m，有條件修建污水管線，利用現(xiàn)狀排水溝作為雨水溝渠，不存在改造等實施難度較大的工程，故本設(shè)計中，城鎮(zhèn)排水體制確定為完全分流制。

1 污水處理站選址和污水預(yù)處理工藝選擇

該城鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)地處河邊，河道由西向東再向北圍繞現(xiàn)狀鎮(zhèn)區(qū)，并穿越整個城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)。擬建污水處理站位于河道下游，處于城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)最低處，可保證整個城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)的污水實現(xiàn)重力匯流。該選址遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)中心區(qū)，現(xiàn)狀為荒地，地質(zhì)條件較好，無地質(zhì)災(zāi)害，可就近從現(xiàn)狀鎮(zhèn)區(qū)供水、供電等。常用格柵機(jī)有臂式格柵機(jī)、鏈?zhǔn)礁駯艡C(jī)、鋼繩式格柵機(jī)和循環(huán)齒爬式格柵機(jī)等。但是，本次設(shè)計的污水處理站處理規(guī)模較小，垃圾量較少，推薦采用人工格柵。

2 污水水質(zhì)特性分析

該城鎮(zhèn)污水以生活污水為主，進(jìn)水水質(zhì)的主要監(jiān)測指標(biāo)有五日生化需氧量（BOD5）、化學(xué)需氧量（COD）、總氮（TN）和總磷（TP）。污水處理站進(jìn)水水質(zhì)要求如表1 所示，計算結(jié)果均處于參考值范圍內(nèi)。

表1 進(jìn)水水質(zhì)要求

一般認(rèn)為，BOD5/COD ＞0.3 的污水才適宜采用生化處理，該城鎮(zhèn)污水處理站的進(jìn)水BOD5/COD 為0.50，有機(jī)污染物可生化性較好[1]。BOD5/TN 是判斷生物脫氮性能的主要指標(biāo)，生物脫氮的反硝化過程主要利用原水中的含碳有機(jī)物作為電子供體，該比值越大，碳源越充足，反硝化進(jìn)行得越徹底。理論上，BOD5/TN ＞3 時反硝化可以順利進(jìn)行，該城鎮(zhèn)污水處理站的進(jìn)水BOD5/TN 為4.0，生物脫氮時碳源能夠滿足要求，可不外加碳源。BOD5/TP ＞20 時，生物除磷效果較好，隨著比值增大，除磷效果逐漸提升，該城鎮(zhèn)污水處理站的進(jìn)水BOD5/TP 基本達(dá)到除磷要求。因此，擬建污水處理站采用生物脫氮除磷工藝，合理分配碳源，滿足生物除磷的碳源需求，同時加強(qiáng)反硝化，以達(dá)到出水TN要求。

3 生活污水處理工藝比選

常用的生活污水處理工藝包括生物接觸氧化工藝、人工濕地以及A3/O+MBBR 一體化技術(shù)等，如表2 所示[2-4]。A3/O+MBBR 一體化技術(shù)將強(qiáng)化脫氮除磷的A3/O工藝和MBBR工藝有機(jī)結(jié)合，徹底解決出水氮、磷不能達(dá)標(biāo)問題。水質(zhì)指標(biāo)包括出水水質(zhì)和外界條件適應(yīng)性；設(shè)備指標(biāo)包括曝氣設(shè)備和回流設(shè)備；環(huán)境指標(biāo)包括對周圍環(huán)境的影響和污泥情況；運(yùn)行管理指標(biāo)包括運(yùn)轉(zhuǎn)操作和維修管理；工程實施指標(biāo)包括施工難易和建設(shè)周期；費(fèi)用指標(biāo)包括基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。比較發(fā)現(xiàn)，三種工藝各有優(yōu)勢及劣勢，生物接觸氧化工藝屬于生物膜法，人工濕地屬于土地處理技術(shù)的范疇，A3/O+MBBR 一體化技術(shù)屬于集成式一體化處理裝備的應(yīng)用范疇。

表2 A3/O+MBBR 一體化技術(shù)與其他常用工藝的綜合比較

3.1 A3/O+MBBR 一體化技術(shù)與生物接觸氧化工藝的比較

與生物接觸氧化工藝比較，A3/O+MBBR 一體化技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢。一是污水處理設(shè)施設(shè)備少，污泥回流設(shè)備采用汽提裝置，可大大簡化污水處理設(shè)施的維護(hù)和檢修工作，并節(jié)省投資及運(yùn)行費(fèi)用。二是具有環(huán)境優(yōu)越性，處理工藝產(chǎn)生的活性污泥量極少，在省去活性污泥處理費(fèi)用的同時不會因活性污泥處置不當(dāng)而引起二次污染。三是設(shè)施噪聲小，臭味少，對環(huán)境的影響小。四是投資費(fèi)用少，比生物接觸氧化工藝低15%～30%。五是運(yùn)行費(fèi)用少，比生物接觸氧化工藝低50%～80%。六是便于操作，易于管理和維護(hù)，對操作人員的技術(shù)要求不高。七是抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，污水處理系統(tǒng)停止運(yùn)行后，MBBR 系統(tǒng)在3 ～5 d 即可迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。八是工程施工難度低，建設(shè)周期短，分步實施對出水無影響[5]。

3.2 A3/O+MBBR 一體化技術(shù)與人工濕地的比較

與人工濕地比較，A3/O+MBBR 一體化技術(shù)同樣具有比較明顯的優(yōu)勢。其工程投資略低于人工濕地。人工濕地需要進(jìn)行動力污泥回流、大面積植物收割、濕地病蟲害防治等工作，其運(yùn)行成本較A3/O+MBBR一體化技術(shù)高。二者處理效果均能達(dá)到出水水質(zhì)要求，但A3/O+MBBR 一體化技術(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定性高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，其比人工濕地更具優(yōu)勢。人工濕地對水力負(fù)荷具有一定的抗沖擊能力，但植物必須用水養(yǎng)護(hù)，一旦植物死亡，處理能力恢復(fù)較慢。相反，即便A3/O+MBBR 系統(tǒng)停止運(yùn)行較長時間，經(jīng)3 ～5 d 的保養(yǎng)即可恢復(fù)正常運(yùn)行，A3/O+MBBR 一體化技術(shù)對水質(zhì)和水量的適應(yīng)能力較人工濕地強(qiáng)。

人工濕地的處理主體是濕地植物，因為植物生長受氣候、季節(jié)、病蟲害等影響較大，所以人工濕地日常維護(hù)要求較高。A3/O+MBBR 一體化技術(shù)的處理主體是微生物，其對環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)。因此，A3/O+MBBR 一體化技術(shù)較人工濕地穩(wěn)定性高。人工濕地和A3/O+MBBR 一體化技術(shù)在處理過程中均會產(chǎn)生一定的污泥和沙礫。人工濕地在收割過程中將產(chǎn)生大量植物殘體，而A3/O+MBBR 一體化技術(shù)的水解酸化池污泥產(chǎn)生量極少。綜合對比，A3/O+MBBR 一體化技術(shù)產(chǎn)生的污泥廢渣總量比人工濕 地少。人工濕地建設(shè)和運(yùn)行成本較低，但其占地面積大。A3/O+MBBR 一體化技術(shù)采用集成式一體化處理裝備，場地要求簡單，工藝流程短，結(jié)構(gòu)簡單，因此其占地面積比人工濕地小。

3.3 比選結(jié)果

相比其他兩種工藝，A3/O+MBBR 一體化技術(shù)具有較大優(yōu)勢，其造價低，運(yùn)行費(fèi)用不高，實施容易，建設(shè)周期短（1 ～3 個月）。系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)，占地面積較小，工藝構(gòu)筑物和一體化設(shè)備可因地形布設(shè)，對地塊的適應(yīng)性強(qiáng)。因此，推薦采用 A3/O+MBBR一體化技術(shù)作為該污水處理站的主體工藝。

4 消毒工藝

結(jié)合本工程特點，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多方面比較，選擇最適合的消毒工藝。紫外線消毒能耗大，維護(hù)管理費(fèi)用較高，不適用于小型污水處理廠。自來水廠采用二氧化氯消毒，便于污水處理廠、自來水廠相互調(diào)用。對于技術(shù)水平不是很高的小城鎮(zhèn)來講，可采用二氧化氯消毒。二氧化氯可現(xiàn)場制備，材料運(yùn)輸方便。

5 污泥處理與處置

本工程污水處理規(guī)模小，污泥產(chǎn)生量不大，直接采用污泥脫水機(jī)對污泥進(jìn)行減量化處理，比較簡便、實用。其基本工藝流程為：剩余污泥→活性污泥池→污泥脫水機(jī)→熱解。污泥脫水后須進(jìn)行處置，實現(xiàn)減量化、無害化和資源化。結(jié)合該城鎮(zhèn)垃圾處理現(xiàn)狀，確定污泥處置方案：該城鎮(zhèn)污水處理站的污泥運(yùn)往附近垃圾焚燒發(fā)電廠進(jìn)行處理。

6 結(jié)論

建設(shè)污水處理站可以改善城鎮(zhèn)面貌，健全城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施，增強(qiáng)城鎮(zhèn)發(fā)展后勁。污水處理站可收集和處理鎮(zhèn)區(qū)生活污水，減小生活污水對城鎮(zhèn)周邊環(huán)境的污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，最終實現(xiàn)綠色發(fā)展。