典型生活污水深度處理及回用工程設計

高文彪

（陵城區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，山東 德州 253500）

作為新型旅游城鎮(zhèn)，某鄉(xiāng)鎮(zhèn)新建一座規(guī)模3 000 m3/d 的生活污水處理廠，從出水指標來看，總氮（TN）含量不大于10 mg/L，總磷（TP）含量不大于0.2 mg/L，其余指標均達到《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838—2002）的Ⅲ類水質標準。本工程建設總投資約為4 000 萬元，單位制水成本與經營成本分別為5.10 元/m3、3.60 元/m3。

1 設計規(guī)模

該污水處理廠服務范圍內，遠期需水量為0.371 萬m3/d。排污系數(shù)取0.8，污水管網(wǎng)收集率取90%，經預測，2035年當?shù)匚鬯欧帕繛?.27 萬m3/d。目前，該地區(qū)人口約為1.3 萬人，現(xiàn)狀污水排放量約為0.15 萬m3/d。在旅游高峰期，旅游人數(shù)接近1 萬人次/d，其污水排放量按100 L/（人·d）計算，為0.1 萬m3/d，則總污水排放量為0.25 萬m3/d。為滿足現(xiàn)狀及遠期污水處理需求，本著留有余量的原則，本項目設計規(guī)模確定為0.3 萬m3/d。

2 設計進出水水質

本工程出水通過人工濕地凈化，最終用作市政雜用水和景觀用水，設計進出水水質如表1所示。主要監(jiān)測項目有五日生化需氧量（BOD5）、化學需氧量（CODCr）、懸浮物（SS）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）和總磷（TP）。

表1 設計進出水水質

2.1 BOD5/CODCr

本工程設計進水BOD5/CODCr為0.5。這說明污水處理廠進水可生化性較好，適宜進行生化處理。

2.2 BOD5/TN

本工程設計進水BOD5/TN 為2.86。這說明只依靠污水處理廠進水有機碳源難以穩(wěn)定地保證生物脫氮效果，工藝設計要充分考慮這一實際情況，采用抗沖擊能力強、運行靈活可靠的污水處理工藝，并設置備用碳源投加裝置。當進水有機碳源較為充足時，靈活調整工藝運行模式，盡量在脫氮期合理分配碳源，使其達到最佳脫氮率，減少投加備用碳源的運行費用；當進水有機碳源不足時，應啟動備用碳源投加裝置，確保出水TN 達標。本工程出水要求TN 含量不大于10 mg/L，由于進水有機碳源略有不足，生物脫氮是本工程的處理難點。

2.3 BOD5/TP

本工程設計進水BOD5/TP 為40，遠大于20，其適合采用生物除磷。生物脫氮是本工程的處理難點，工藝設計應在保證生物脫氮效果的前提下合理分配碳源，提高生物除磷效果，減少后續(xù)化學除磷的藥劑投加費用。

2.4 控制性指標

根據(jù)設計進出水水質，受近期河道截流和雨季雨污混流影響，本工程進水BOD5/CODCr、BOD5/TN、BOD5/TP 的比值將小于設計值。進水SS、TP 等污染物均可通過藥劑投加、過濾等手段去除，而TN 只有通過強化生物處理去除。為了確保出水TN 達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A 標準，要合理利用碳源，并設置備用碳源投加裝置來提高生物脫氮效果。污水處理工藝可不建初沉池，以減少碳源損失，并合理分配碳源，以促進生物脫氮[1-3]。污水水質各項控制指標的優(yōu)先級和處理方式如表2所示。

表2 污水水質各項控制指標的優(yōu)先級和處理方式

3 污水處理工藝設計

本工程污水處理工藝流程如圖1所示。污水先進入粗格柵和細格柵去除大塊浮渣，后進入旋流沉砂池去除泥沙，再通過精細格柵去除微小的懸浮物，之后進入?yún)捬?缺氧-好氧（A2O）+MBR 組合反應池。出水進入臭氧催化氧化池進行深度處理，然后外排。A2O+MBR 組合反應池為本工程的主體構筑物，分為厭氧池、缺氧池、好氧池和MBR 膜池[4-5]。厭氧池預處理后的來水與旋流沉砂池的回流污泥混合，水力停留時間約為2 h；污水在缺氧段完成脫氮；在好氧池中，有機物進一步分解。MBR 膜池進行泥水分離，同時去除SS 與CODCr。出水進入臭氧催化氧化池，其中難降解有機物被充分降解，使污水達標排放[3]。

圖1 污水處理工藝流程

3.1 預處理

預處理設施主要有粗格柵、細格柵、調節(jié)池、旋流沉砂池和精細格柵。其中，粗格柵設計流量為0.064 m3/s，包含回轉式機械格柵除污機、螺旋輸送機和渠道閘門，除污機1 用1 備，功率為1.1 kW，格柵渠道寬度為400 mm。細格柵設計流量為0.064 m3/s，包含循環(huán)式齒耙格柵除污機、柵渣壓實設備和渠道閘門，除污機1 用1 備，柵渣壓實設備配備1 臺螺旋壓榨機，渠道閘門有4 套。調節(jié)池設計流量為0.064 m3/s，包含攪拌器、可提升式污水泵及提升設備，平面尺寸為17.3 m×10.0 m，有效水深為4.5 m，設計水力停留時間為6.2 h。旋流沉砂池設計流量為0.064 m3/s，1 用1 備，有效水深為1 m，表面負荷為87 m3/（m2·h），設計水力停留時間為40 s。精細格柵1 用1 備，包含1 套沖洗裝置（1臺高壓沖洗泵、1 臺中壓沖洗泵）與1 臺柵渣壓榨機，轉鼓直徑為1 000 mm，柵條間隙為1 mm，過柵水深為0.6 m，過柵流速為0.9 m/s，功率為1.1 kW。

3.2 二級處理

二級處理設施主要有A2O+MBR 組合反應池、加藥間、風機房、污泥均質池和射流泵房。其中，A2O+MBR 組合反應池有2 組，單組設計流量為0.019 m3/s，設計參數(shù)如表3所示。加藥間設有4 套加藥系統(tǒng)，分別投加聚合氯化鋁（PAC）、乙酸鈉、氯酸鈉及檸檬酸。風機房的總供氣量為13 m3/min，配有空氣懸浮鼓風機和電動葫蘆。污泥均質池配有攪拌器1 套、污泥泵3 臺（2 用1 冷備）。射流泵房為溶解臭氧提供射流，配有3 臺臥式離心泵（2 用1 冷備）。

表3 A2O+MBR 組合反應池設計參數(shù)

3.3 三級處理

三級處理設施為臭氧催化氧化池（1 座），設計流量為0.042 m3/s，其分為6 格，單格平面尺寸為3.2 m×2.4 m×8.0 m，反應時間為60 min。臭氧催化氧化池主要包含6 種設備，即高效臭氧溶氣裝置、二次混合設備、呼吸器、鵝卵石填料、Y 形過濾器和巴氏計量槽。臭氧發(fā)生間配有2 臺臭氧發(fā)生器（1 用1 備），臭氧額定發(fā)生量為3 kg/h，單機裝機功率為27.25 kW。

4 結論

污水深度處理后回用，不僅可以減少污染物排放量，減輕水體污染，還能有效提高水資源利用率，緩解用水危機。該污水處理廠設計規(guī)模為3 000 m3/d，采用“預處理+MBR+臭氧催化氧化”的深度處理工藝，出水達標后回用，可以作為市政雜用水和景觀用水。