共抓大保護(hù)下推廣格柵沉砂池替代化糞池的可行性探究

羅成明，王 彤

(三峽基地發(fā)展有限公司烏東德分公司，云南 昆明 651500)

1 引言

目前，無(wú)論是大城市還是小城鎮(zhèn)，新城還是舊城，南方還是北方，鋪設(shè)城市下水道截污、集中興建市政污水處理廠處理城市污水已成趨勢(shì)[ 1]。在2018年6月30日湖北省政府發(fā)布的《關(guān)于成立湖北長(zhǎng)江大保護(hù)十大標(biāo)志性戰(zhàn)役指揮部和十五個(gè)專項(xiàng)戰(zhàn)役指揮部的通知》中可知，黑臭水體和城鄉(xiāng)污水排放治理成了當(dāng)前共抓大保護(hù)的標(biāo)志性戰(zhàn)役。

2 化糞池現(xiàn)狀

2.1 化糞池現(xiàn)狀及問(wèn)題

建設(shè)化糞池是城市排污系統(tǒng)不完善情況下的一種必要選擇，化糞池作為環(huán)境保護(hù)的基本措施之一，雖然在消除病原體、減少污染等方面曾發(fā)揮了重要作用。但是，目前化糞池運(yùn)行管理薄弱，清理不及時(shí)，帶來(lái)了一系列問(wèn)題[1]。

營(yíng)區(qū)管理混亂定期清掏形同虛設(shè)，有的甚至從不清掏，糞便溢漏不經(jīng)任何處理就排入下水道。厭氧過(guò)程產(chǎn)生惡臭氣體，造成周圍空氣質(zhì)量惡化，影響周圍居民舒適性。運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生二次污染。吸糞車保養(yǎng)不當(dāng)，滴灑泄漏現(xiàn)象存在。司機(jī)素質(zhì)不高，沒(méi)有環(huán)保意識(shí)。如果糞渣無(wú)出路，會(huì)發(fā)生清掏者隨意傾倒，污染環(huán)境。糞便在消化處理過(guò)程中，產(chǎn)生有毒有害氣體。在清理化糞池時(shí)有可能發(fā)生中毒、爆炸等安全事故。經(jīng)化糞池發(fā)酵的污水出水呈酸性，會(huì)對(duì)鋼制污水管道造成腐蝕。

2.2 化糞池對(duì)脫氮除磷的影響

化糞池對(duì)污水的簡(jiǎn)易處理主要是發(fā)揮截留、沉淀、厭氧分解等物理與生化過(guò)程作用。正常情況下，固體懸浮物去除率約60%～70%；BOD5去除率約20%～30%；對(duì)氮、磷的去除則微不足道。集中式污水處理廠采用二級(jí)或三級(jí)深度處理工藝；二級(jí)處理的污水處理廠對(duì)有機(jī)物(BOD5)去除率高達(dá)90%以上；三級(jí)處理的污水處理廠對(duì)氮、磷的去除亦可高達(dá)95%以上。相較而言，化糞池凈化污水的作用則顯得微不足道。在興建集中式城市污水處理廠的情況下再設(shè)置化糞池對(duì)脫氮除磷反而起了副作用造成污水處理廠脫氮除磷所需碳源不足[2]。碳是微生物生長(zhǎng)需要量最大的營(yíng)養(yǎng)元素，在脫氮除磷系統(tǒng)中， 碳源大致上消耗于釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌正常代謝等方面，其中釋磷和反硝化的反應(yīng)速率與進(jìn)水碳源中的易降解部分，尤其是揮發(fā)性有機(jī)脂肪酸(VFA)的數(shù)量關(guān)系很大[3]。

3 格柵沉砂池替代化糞池的系統(tǒng)研究

3.1 化糞池使用情況

化糞池使用情況通常有兩種：該服務(wù)區(qū)未建立集中污水式污水處理廠；該服務(wù)區(qū)集中式污水處理廠正在興建但周邊小區(qū)已形成，化糞池作為過(guò)渡階段。

對(duì)于有集中式污水處理廠的，取消化糞池是大勢(shì)所趨，但為了保護(hù)集中式污水處理廠的設(shè)備、管道不受固體雜物影響，應(yīng)該在收集口設(shè)置格柵沉砂井。四川的排水主管部門要求即便在市政污水處理廠的服務(wù)范圍內(nèi)，小區(qū)污水也不能直接排入市政污水管網(wǎng)，需用格柵沉砂池代替化糞池，在污水接入市政管網(wǎng)之前起到清除大的雜物、防止堵塞的預(yù)處理作用，而污水的可生化性并不受到影響。以烏東德分公司的實(shí)際運(yùn)行為例，自來(lái)水經(jīng)過(guò)使用排放主要包括宿舍生活污水排放：淋浴排水、衛(wèi)生間排水、洗臉/洗衣盆排水，食堂排水：洗碗池排水、洗菜池排水、地面沖洗排水等；化驗(yàn)室排水：廢酸、廢堿排水。在考慮設(shè)置格柵沉砂井的前端應(yīng)結(jié)合實(shí)際設(shè)置油水分離器、酸堿中和池，流程如圖1所示。

為避免食堂含油脂、動(dòng)物碎骨、植物根莖等雜質(zhì)的生活廢水直接進(jìn)入收集管網(wǎng)，需對(duì)食堂廢水進(jìn)行隔油除渣預(yù)處理。目前烏東德水電站食堂分散水量較小時(shí)常采用隔油池。隔油池是針對(duì)食堂產(chǎn)生的餐飲廢水進(jìn)行預(yù)處理的設(shè)施，主要作用是分離污水中的油脂[4]。為避免化驗(yàn)室的酸性、堿性或其他腐蝕性廢液直接排放對(duì)環(huán)境造成危廢污染，實(shí)驗(yàn)室后設(shè)置酸堿中和池，洗滌使用后廢水經(jīng)酸堿中和池后排放。

隔油池和酸堿中和池目前均有成熟的經(jīng)驗(yàn)，并在不斷的優(yōu)化。目前國(guó)家還沒(méi)有出臺(tái)格柵沉砂池另外格柵沉砂井布置要求，尺寸也存在爭(zhēng)議，給后續(xù)推進(jìn)格柵尺寸選型造成了一定的難度，本文對(duì)其展開(kāi)討論研究。

圖1 污水收集流程示意

3.2 格柵沉砂井構(gòu)造及布置

格柵沉砂井根據(jù)其功能要求分為兩部分：沉砂部及格柵部，設(shè)置在居民小區(qū)污水出口處，并由池壁、進(jìn)水管、出水管、沉砂部、格柵部組成。為實(shí)現(xiàn)沉砂與雜物攔擋功能，進(jìn)水管、沉砂部、格柵部、出水管依次設(shè)置。進(jìn)水管應(yīng)采用高進(jìn)，沉砂部有足夠的沉砂空間，格柵板充分考慮介質(zhì)屬性及過(guò)渣尺寸設(shè)置(圖2)。

圖2 沉砂格柵井圖示

格柵沉砂井尺寸應(yīng)根據(jù)處理量、來(lái)水水質(zhì)確定，針對(duì)常規(guī)施工項(xiàng)目外部尺寸可參照國(guó)標(biāo)圖集的化糞池尺寸。井底應(yīng)充分夯實(shí)，密實(shí)度95%以上，鋪設(shè)10 cm碎石或c15墊層提高基礎(chǔ)承載力。不同管材分別采用不同的連接處防水處理，水泥管應(yīng)鑿毛，1∶2膨脹砂漿等處理工藝進(jìn)行防水。進(jìn)水管道應(yīng)略高于出水管道1倍管徑以上，避免污水回流。當(dāng)?shù)匦纹露炔辉试S時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整。圖示中沉砂格柵井共用一室，但分區(qū)明顯。污水在遷移、流動(dòng)和匯集過(guò)程中不可避免會(huì)混入泥砂。

污水中的砂如果不預(yù)先沉降分離去除，則會(huì)影響后續(xù)處理設(shè)備的運(yùn)行。最主要的是磨損機(jī)泵、堵塞管網(wǎng)，干擾甚至破壞生化處理工藝過(guò)程。沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于0.2 mm，密度大于2.65 t/m3的砂粒，以保護(hù)管道、閥門等設(shè)施免受磨損和阻塞。其工作原理是以重力分離為基礎(chǔ)，故在統(tǒng)一設(shè)計(jì)沉砂池尺寸時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮過(guò)流速度，使得比重大的無(wú)機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)懸浮顆粒能夠隨水流帶走。圖中右半部分為沉砂部分，主要去除水中砂礫，固體廢棄物，可自然沉降的固體有機(jī)物。

格柵室處理的對(duì)象則主要是可能堵塞水泵葉輪和管道閥門及增加后續(xù)處理單元負(fù)荷的雜物，格柵是污水泵站中最主要的輔助設(shè)備。本次提供格柵沉砂池中的格柵板由一組平行的柵條組成，斜置于井室出口，傾斜角度建議采用60～80°。其中污水的腐蝕性是影響格柵壽命的主要原因，腐蝕是由氫的去極化反應(yīng)和硫化物引起的。在格柵材料選型中應(yīng)選擇耐腐蝕、抗壓強(qiáng)度高、質(zhì)量小的材質(zhì)。目前用于污水格柵的輕便的復(fù)合材料因制造工藝標(biāo)準(zhǔn)不一，質(zhì)量參差不齊。建議使用耐腐蝕、強(qiáng)度高的不銹鋼片。格柵應(yīng)可拆卸，在修建格柵沉砂井時(shí)可制作滑軌，便于拆卸清洗。

3.3 管道堵塞原因分析

管道堵塞可分為慢性阻塞：管道內(nèi)流體物質(zhì)經(jīng)年累月因管道自身和別的物質(zhì)發(fā)作化學(xué)反應(yīng)地漸漸的附著在管道壁上的雜物使管道通量逐步變小，最后導(dǎo)致阻塞管路；異物阻塞：異物阻塞是因雜物掉入污水排放口、檢查井等敞口導(dǎo)致污水管網(wǎng)堵塞狀態(tài)。在生活污水管網(wǎng)施工時(shí)有的施工隊(duì)不夠資質(zhì)不按操作規(guī)程施工。管道枕基不實(shí)而塌陷、坡度不均、甚至反坡、管道材質(zhì)低劣。掉在檢查井和管道里東西的未清理。渣土木棍、鋼筋、工具等，如房頂施工掉進(jìn)管口的木棍卡在地下橫管彎處就會(huì)給排水造成終身隱患，而施工人員并不向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)等多種施工管理不善也會(huì)造成污水管網(wǎng)堵塞。管道阻塞的緣由還有許多，并且往往是多種要素相互作用的成果，因而其修理辦法不盡相同。

3.4 格柵沉砂井布置形式

集中式污水處理廠運(yùn)行過(guò)程中，污泥提升泵、曝氣孔、回流泵、中間水池提升泵、過(guò)濾器等過(guò)水設(shè)備是受污水影響最大的設(shè)備。烏東德水電站7座污水處理站運(yùn)行歷年檢修原因表明，施工雜物、運(yùn)行過(guò)程中的雜物是導(dǎo)致污水處理設(shè)備損壞的主要原因。水泵在運(yùn)行過(guò)程中吸入雜物會(huì)導(dǎo)致葉片受損，過(guò)流面積變小，軸功率增加，振動(dòng)變大，產(chǎn)生異響等原因。輕則葉片受損，重則電機(jī)燒毀。在后續(xù)污水處理站收集管網(wǎng)設(shè)置中應(yīng)合理設(shè)置格柵沉沙井，格柵機(jī)等布置形式，為后續(xù)設(shè)備提供良好的作業(yè)環(huán)境。在針對(duì)烏東德水電站新村污水處理站收集管網(wǎng)布置情況中，從18號(hào)樓收集口處布置一個(gè)格柵沉沙井，其格柵孔徑為100～200 mm，主要是為了攔擋大的雜物，如礦泉水瓶、塑料袋等大型生活垃圾。布置示意圖如圖3，在相距3～5個(gè)井段后再設(shè)置一個(gè)格柵沉沙井，其格柵孔徑為50～100 mm，去除較小的固體垃圾，其功能主要是分擔(dān)一級(jí)格柵沉砂池負(fù)荷，占地面積受限等。

圖3 格柵沉砂井布置圖示例

3.5 配套格柵機(jī)

在烏東德水電站污水處理站管網(wǎng)堵塞情況嚴(yán)重的情況下，結(jié)合分析了新村營(yíng)地污水處理站、金坪子1#污水處理站運(yùn)行情況，每日對(duì)格柵井清掏率。得出兩座污水處理站來(lái)水量較大，雜物較多，格柵容易造成堵塞，格柵井溢流情況頻發(fā)。經(jīng)討論研究，在電站運(yùn)行期人口較多的三個(gè)營(yíng)區(qū)污水處理站既金坪子1#污水處理站、新村污水處理站、海子尾巴污水處理站加裝格柵機(jī)，保障水流通暢，避免出現(xiàn)溢流。方案擬采用回轉(zhuǎn)式機(jī)械格柵，其最大的優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高、分離效率高、動(dòng)力消耗小、無(wú)噪音、耐腐蝕性能好，在無(wú)人看管的情況下保證連續(xù)工作，符合烏東德現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。格柵機(jī)選用了HF300-3600型，安裝角度為75°，掉渣高度為1.5 m。統(tǒng)一采用內(nèi)寬0.5 m，深1.5 m的溝槽，溝槽底部使用C10素混凝土墊層10 cm，底部0.053 m磚砌體，側(cè)壁使用0.024 m磚砌體，溝槽內(nèi)做20 mm防水砂漿。配置100 m長(zhǎng)10平方3芯電纜線，在操作間就近取電。格柵機(jī)安裝后取得了較好的效果，保障了污水處理站的設(shè)備安全。

4 結(jié)語(yǔ)

為了防治氮磷污染及水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，污水排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978 -1996)及《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918-2002)》均對(duì)污水處理廠出水的氮磷指標(biāo)提出了較嚴(yán)格的要求。在今后的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，集中式污水處理廠均需合理布置脫氮除磷工藝，目前較為成熟的生物脫氮除磷受碳源影響大，故取消化糞池是大勢(shì)所趨，也是科學(xué)發(fā)展的必然結(jié)局。污水處理是民生工程，“共抓大保護(hù)，不搞大開(kāi)發(fā)”是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的戰(zhàn)略發(fā)展方向，規(guī)范污水處理，做到“污水全收集，收集全處理，處理全達(dá)標(biāo)”是山水林田湖生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程的重中之重。統(tǒng)一清理排查化糞池現(xiàn)狀，廢除糞池、合理布置格柵沉砂井，對(duì)推進(jìn)長(zhǎng)江大保護(hù)工作有積極的意義。另外，脫氮除磷還存在大量尚待研究的領(lǐng)域，進(jìn)一步挖掘并做到穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)脫氮除磷是必要的。