宣城市某鄉鎮污水處理設計方案探討

袁軍成，楊 陽

（1.旌德縣住房和城鄉建設委員會，安徽 旌德 242600；2.安徽環境科技股份有限公司，合肥 230088）

隨著鄉鎮經濟的發展，鄉鎮生活污水處理問題日益凸顯，許多鄉鎮沒有建設系統的排水設施，部分地區雨污混流。為改善農村人居環境，提升農民生活品質，安徽省出臺了《一體化推進農村垃圾污水廁所專項整治 加快改善農村人居環境實施方案》，該方案要求到2020年實現全省鄉鎮駐地生活污水處理設施全覆蓋。宣城市某鄉鎮位于黃山東北麓，地處皖南山區，鎮區人口約1 500 人。目前，排水多采用人工明渠、暗溝、水泥函管等方式，雨污混流?，F有污水處理站采用微動力生物處理工藝，日處理規模只有25 m3，處理規模較小且僅有部分污水進入污水處理設備，其余通過管道排放至附近河流。

鄉鎮污水處理與城市污水處理具有不同的特點：處理規模較小，用地資源緊張，建設資金有限，專業運行人員缺乏等[1]。針對這些問題，本文以宣城市某鄉鎮為例，合理設計了污水管網排水方案和生活污水處理工藝。

1 設計進出水水質與污水量

1.1 設計進出水水質

鄉鎮污水處理對象主要為生活污水，根據當地經濟發展水平和同類型鄉鎮污水處理廠進水水質確定進水濃度。依據排水受納河流環境功能類別及水體環境容量，同時考慮地方污染防治政策的要求，確定污水排放標準執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A 標準。進出水情況如表1所示。

表1 設計進出水水質及處理程度

1.2 污水量

污水處理廠的處理規模與其直接相關的就是污水量。鄉鎮污水量的預測與鄉鎮規模、位置、人口、經濟水平等因素有關。

該鎮位于皖南山區，經濟水平中等，鎮區現有人口約1 500 人，居民用水定額取140 L/人·d，用水總量為210 m3/d[2]。污水排放量由下式確定：污水量= 用水總量×K×Z，其中K為污水排放系數，取0.8；Z為污水收集率，近期污水收集率取80%。根據公式推算污水量為134.4 m3/d。考慮污水量季節性因素的變化，該鎮確定污水處理規模為150 m3/d。

2 污水廠站選址

污水處理廠站應靠近受納水體，便于處理后的尾水就近排放；選址與規劃居住區的衛生防護距離滿足要求，位于鎮區主導風向的下方；所在位置地勢較低、地質條件較好，便于污水自流入廠內，但不應設在雨季易受洪澇災害的低洼處；廠站建設應減少拆遷量，要與城鎮總體規劃相結合。

因此，該鄉鎮污水處理廠站選址位于鎮區以北距離鎮政府約200 m，河流以東，滿足20年一遇設計洪水位要求。

3 配套管網設計

《室外排水設計規范》要求新建地區的排水系統應采用分流制，現有合流制排水系統，應按城鎮排水規劃的要求，實施雨污分流改造，本次鎮區新建區域均采用雨污分流制[3]。

污水管網設計應根據地形地貌、水系分布，合理劃分污水分區；便于管道的維護管理，污水干管設計應盡量沿現狀或近期建設的道路敷設；充分利用地形的特點進行管道布置，應盡可能地減小管道的埋深和提升泵站的數量；通過水力計算優化排水管道設計，使污水管網布置合理；力求做到排水工程技術方案可行、經濟合理；污水管道應盡量采用重力流的形式，避免提升，盡量減少與河道及各種地下構筑物的交叉，并充分考慮地質條件的影響；下游管段起端的水面和管底標高都不得高于上游管段終端的水面和管底標高。

根據該鄉鎮區域地形圖，結合集鎮村落居民點位置及高程合理劃分污水匯水范圍，該鎮以河為分界線分為兩大匯水區域。河以西居民點較少，匯水面積約為 5.66 hm2；河以東為鎮區主城區，匯水面積約11.4 hm2。

3.1 污水管網平面設計

該鎮區污水主管網管徑取D300-D400，以河為界采用分區排水形式。河以東為鎮中心排水區范圍，本區域排水沿鎮中心東西兩側外圍敷設排水主管，并向北布置，在鎮北側匯合后接入污水處理站。河以西為村鎮結合部，本區域沿河西側沿岸布置截流管，南北兩端中間匯合后排入污水處理站。

3.2 污水管網縱斷面設計

根據鎮區地形現狀和高程分析，該工程主要采用重力流排水，污水管網埋深控制在1.5～2.5 m，其中管道穿越河道時采用倒虹吸方式。污水排水管道布置如圖1所示。

4 污水處理工程設計

4.1 工藝流程

為保證污水處理廠站長期穩定運行，解決小城鎮污水處理廠運行管理的難點，按照“工程費用省，運行費用低”的總體原則，設計污水處理工藝。該鎮生活污水經管道收集后排入格柵渠，去除大顆粒的雜物，然后流入沉砂池區域，污水經沉砂池自流入調節池，污水在調節池內充分調節穩定后，通過提升泵提升至A3/O-MBBR 一體化設備中進行生物處理，出水經人工濕地深度處理后達標排放，剩余污泥定期送至縣城市政污水處理廠協同處理。污水處理工藝流程如圖2所示。

4.2 主要構筑物設計

4.2.1 格柵渠

污水匯集到格柵渠前端，用格柵去除尺寸較大的漂浮物，進而保護后續泵的正常工作。工藝尺寸為L×B×H=0.8 m×3.0 m×4.0 m。設置人工粗細格柵各一套，寬度為0.6 m，粗柵條間隙10 mm，細柵條間隙5 mm。

4.2.2 沉砂池

沉砂池用于去除水中相對密度2.65、粒徑0.2 mm以上的砂粒，使無機砂粒與有機物分離開來，便于后續生物處理正常運行。工藝尺寸為L×B×H=5.45 m× 1.00 m×3.15 m。

圖1 污水排水管道布置

圖2 污水處理工藝流程

4.2.3 調節池

調節池用來調節水量和均化水質，保證后續工藝設備的連續穩定運行。調節池尺寸為L×B×H=5.45 m× 9.00 m×3.40 m，設計水深1.5 m，有效容積73.5 m3，配有兩臺潛水泵，泵參數為Q=4 m3/h，h=12 m，N=0.55 kW，并配有液位控制系統。

4.2.4 A3/O-MBBR 一體化設備

A3/O-MBBR 一體化設備采用預消化+厭氧+缺氧+移動生物膜好氧工藝技術，該工藝脫氮除磷效果好，運行穩定，剩余活性污泥少。一體化設備尺寸為L×B×H=14.7 m×2.9 m×2.9 m，采用高強度鋼板拼接焊接而成，外表光滑并經防腐處理，設備基礎采用地埋式鋼筋混凝土結構。

（1）預硝化池。將活性污泥回流至預硝化池，在缺氧條件下充分去除回流活性污泥中硝酸鹽。預硝化池有效容積4.44 m3，停留時間0.71 h。

（2）厭氧池。厭氧池的主要功能是與好氧池配合除磷。厭氧池有效容積7.94 m3，停留時間1.27 h。

（3）缺氧池。缺氧池的主要功能是反硝化脫氮。缺氧池有效容積24.38 m3，停留時間3.9 h。

（4）好氧池。好氧池的主要功能是氧化有機物和硝化氨氮。好氧池有效容積30 m3，停留時間4.8 h。

（5）沉淀池。污水經生化處理后流入沉淀池，實現泥水分離。同時，池內安裝污泥回流系統，經池內的活性污泥部分回流至預硝化區，剩余污泥定期排入污泥池。沉淀池有效容積18.34 m3，停留時間2.93 h。

4.2.5 污泥池

污泥池主要用于存儲一體化設備產生的剩余污泥，污泥定期由污泥車抽取，運至縣城污泥干化場處理。污泥池尺寸為L×B×H=4.4 m×3.0 m×3.4 m，全地下式鋼砼結構，有效容積為44.88 m3。

4.2.6 人工濕地池

處理出水由管道布水噴流系統均勻分布到人工濕地表面，對出水進行深度處理，進一步降低有機物、氮、磷及懸浮物的含量，使出水穩定達標排放。設置1 座垂直潛流人工濕地池，總濕地面積100 m2，濕地采用卵石填料，填料厚度0.5 m，種植美人蕉、鳶尾等水生植物。

5 技術經濟指標

5.1 工程投資

該場站占地742 m2，總投資112 萬元，其中土建部分投資35 萬元，設備購置投資73 萬元，包含工藝主體設備、電氣、自控及監測儀表等，安裝調試費用4萬元。

5.2 運行費用

該污水處理水站平均處理成本為0.94 元/m3，其中電費為0.45 元/m3，4S 維護費為0.49 元/m3。

6 結語

該鄉鎮生活污水處理規模為150 m3/d，以河為界采用分區排水形式，最后匯合排入污水處理站。污水設計處理水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A 標準。采用預消化+厭氧+缺氧+移動生物膜（簡稱A3/O+MBBR）一體化處理工藝。該工藝將強化脫氮除磷的工藝，與傳統流化床和生物接觸氧化相結合的MBBR 工藝有機結合，運行穩定可靠，出水水質穩定，抗沖擊負荷能力強，脫氮除磷效果好，剩余污泥量少、投資運行成本低。同時，設備占地面積小，基礎設施配套簡單，可遠程監控及自動化控制，運營維護成本低，采用模塊化設計，安裝運輸方便，后期升級改造容易。