河南省某農村生活污水處理工程典型設計實例

易亞杰 李鵬

（湖南中集環境投資有限公司，湖南長沙 410002）

1 引言

一體化設備擁有施工周期短、占地小、節約投資、運營成本低等優點，且地埋式不影響原地形地貌，因此根據當地建設單位的要求，認真分析污水水質后，推廣了地埋式一體化設備“三件套”，主要包括格柵設備、水解酸化設備、SBR＋斜板沉淀設備，使環境效益最大化，污水達標排放。

2 設計內容

2.1 設計水質、水量及排放標準

河南省某農村基本都是旱廁，人均用水量較少，根據調研情況，目前人均排水量約30 L/d，但考慮旱廁改造需求，設計水量每人為50 L/d。經過計算，本項目的設計規模為100 m3/d，項目的最終受納水體為項目附近排水渠，排水要求為滿足GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A 標準。本項目設計進出水水質見表1。

表1 進出水水質 mg/L

2.2 主體工藝

生活污水主要來源于廚房、廁所（旱廁）、洗浴等生活設施的排水。本項目污染因子BOD5與CODCr之比為0.5，大于0.35，污水可生化性較好，而污水中BOD5與TN 之比等于3，一般若BOD5與TN 之比小于3.5 時，脫氮效果較差，因此應設法在不補充碳源的情況下提高污水碳氮比［1］，進入格柵渠后對污水進行水解酸化處理，降低進水的CODCr百分含量，提高碳氮比，不需要補充碳源，可降低運行成本［2］。

水解酸化工藝提高了碳氮比，也進一步提高了污水的可生化性。在進入主體生化階段后，本項目主要依靠剩余污泥除磷，依靠“SBR＋斜板沉淀設備”為主的自回流的方式同步硝化反硝化脫氮。

懸浮物的主體是活性污泥絮體，其本身的有機成分就很高，因此較高的出水SS 含量會使得出水的BOD5、CODCr、氨氮、TP 均增加，因此出水采用砂濾工藝降低的SS 指標。

2.3 污水處理流程與平面布置

生活污水通過新建管網匯集至項目污水處理廠，污水首先經過提籃格柵過濾較大漂浮物或沉淀物之后自流進入水解酸化池。水解酸化池與污泥區采用一體化設計，水解酸化池通過污水重力形成一定流速后，在池底形成水解酸化污泥層，通過污泥層后，CODCr分解成更易分解的生化因子，通過污水提升泵提升至地埋一體化設備進入“SBR＋斜板沉淀設備”單元，在此完成污水脫氮、除磷深度處理，后續通過三角堰板，自流進入砂濾池、紫外消毒池。

剩余污泥的處理：污泥池與水解酸化池合并，待剩余污泥儲存一定時間后，定期由市政吸糞車運送至污泥處置場所集中處理。

根據項目用地及對周邊環境的影響要求，所有設備均采用地埋式設計。其中，“SBR＋斜板沉淀設備”高程位于地表30 cm 左右，覆蓋了人工綠植。廠區綠地面積達95%以上，屬花園式污水處理廠。工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

平面布置見圖2。

圖2 平面布置圖

2.4 主要建構筑物及參數

2.4.1 格柵設備

格柵設備由格柵筒、格柵提籃、進出水口、格柵蛟龍組成。格柵筒材質為碳鋼，方形裝置，碳鋼壁厚8 mm，防腐油漆厚度為300 μm，格柵筒內置格柵提籃，格柵提籃上部為圓筒形，下部為錐形布置，楔形柵條，筒型內窄外寬布置，柵條間隙2 mm，材質為304SS，格柵提籃四周呈90°布置吊耳，穿鋼絲繩與格柵蛟龍相連接，根據污水污染因子判斷每隔10 d 定期對柵渣進行一次清理，由柵渣小車送往垃圾站處理。

計算格柵設計過柵流速v＝0.4 m/s，格柵間距2 mm，格柵的平面尺寸為：B×L×H＝1.0 m×1.0 m×2.0 m，配手動蛟龍起吊。格柵提籃設備的應用可節省污水站對傳統設備如粗格柵、細格柵的投資，且后期運行維護方便。

2.4.2 水解酸化設備

水解酸化設備是本項目的重要設計單元，水解酸化設備兼顧調節池、水解酸化池以及污泥儲存池的作用，水解酸化池平面尺寸為：B×L×H＝8.9 m×2.9 m×2.9 m，其中有1.0 m×2.9 m×2.9 m 作為污泥池使用，污泥池上部設置DN300 圓孔與水解酸化池相接，用于剩余污泥大量回流或者突發事故污泥池存儲空間不夠的應急處理［3］。

水解酸化池的有效水深2 m，停留時間12 h，潛污泵：Q＝6 m3/h，H＝13 m，N＝1.1 kW，2 臺（1 用1備），內置操作、檢修平臺，焊接安裝，由于格柵井通過重力自流入水解酸化設備，因此離地高度約6 m，其內部設置護籠爬梯，保證操作安全；不配備潛水攪拌機，水解酸化池由重力流速形成水解酸化污泥層，節約運行能耗成本。

2.4.3 SBR＋斜板沉淀設備

SBR＋斜板沉淀設備1 臺，每臺尺寸11.7 m×2.9 m×2.9 m，處理能力100 m3/d。設備為碳鋼結構，厚度10 mm，由于在地面所以防腐要求較高，防腐油漆厚度300 μm，設備管材、砂濾填料、紫外消毒等成套供應。內置環形曝氣主支管、微孔曝氣盤Φ215 mm，內部加裝MBBR 填料，填料體積占比30%，填料密度接近于1 t/m3。

斜板沉淀單元設置于SBR 區兩側，由防腐玻璃鋼板分隔，并設置了三相分離器，斜板的長度為1 m，60°傾角布置，因此設備內部斜板高度為0.866 m，斜板的材質為ABS 塑料材質，需長期浸泡于水中。污水通過斜板沉淀后進入砂濾池［4］，砂濾池設置于SBR＋斜板沉淀設備后部，過濾SS。

設備的生化停留時間為14 h，斜板沉淀區停留時間為4 h，設置砂濾池為慢濾池。設備內部還包含了鼓風機、硝化液回流汽提裝置、反洗水箱、反洗水泵等，其中鼓風機、反洗水泵設置于地面操作間。

2.4.4 自動控制系統

根據項目要求，污水廠的自控系統采用集散型計算機控制系統，由可編程序控制器（PLC）及自動化儀表組成的檢測控制系統——現場控制站對污水處理廠各水解酸化過程、生化過程及砂濾過程進行控制，再由通訊系統、監控計算機和投影儀組成的中央控制系統——中央控制室與鎮區、市區的其他農村污水廠共同實行集中管理。各分控站與中央控制室之間由工業以太網進行數據通信。現場控制站與現場測控儀表之間由開放式現場總線連接。

中央控制系統是由1 套工作站、1 臺24 寸液晶彩顯、1 臺打印機服務器、電源及UPS 等組成，用于監視現場控制站的運行情況，對數據進行分析、記錄、儲存，對現場控制站下達指令，打印運行數據，提供運行事故報警。本項目自動化程度高，實現了遠程控制。

水解酸化池中污水提升泵站設2 臺泵，運行工況為1 用1 備運行，平均負荷時2 臺運行；進水BOD5、CODCr、氨氮、TP、進水流量等在線測量值通過PLC 現場控制站采集傳送到中控室，系統進行分析指導設定、調整SBR 工藝設備的運行工況；DO 值檢測（DO 值檢測儀1 套）溶氧，進而控制曝氣器的運行。

2.4.5 附屬建構筑物

附屬建筑物包括操作間，包含控制面板、鼓風機、反洗水泵等，構筑物包含廠內人行道、圍欄、大門、照明等。

3 運行與維護

項目處理成本主要為人力成本及電費等，由于自動化程度高，可實現無人值守，僅需人工定期清理格柵，半個月1 次，因此污水站的運營成本主要由電費、濾料費組成。雖然河南生活污水濃度普遍較高，基本為南方生活污水濃度的2 倍，但噸水成本仍可控制在0.65 元，其中，噸水耗電量0.7 kW·h，約0.42 元。

4 結語

針對河南省某農村生活污水的特點，采用“水解酸化＋SBR＋斜板沉淀＋砂濾＋紫外消毒”工藝進行處理，出水水質穩定達到GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的一級A 標準。主體單元采用一體化設備，施工快捷、占地面積小、運行成本低、維護簡單方便，可在河南農村生活污水處理中廣泛應用與推廣。