浙江某鄉鎮污水廠工藝設計實例

譚雅煥 TAN Ya-huan；查正林 ZHA Zheng-lin

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，武漢 430000）

1 工程概況

根據當地相關規劃，該地將采取保留現狀污水廠，根據未來污水量對現狀污水廠進行擴容。其中某鎮保留現狀污水處理廠0.3萬m3/d，結合遠近期污水量處理缺口，本工程新建污水處理廠工程規模確定為0.8萬m3/d。

2 設計參數

2.1 設計進水水質

本次設計根據某鎮現狀污水廠實測進水水質進行頻率分析后匯總如表1。

表1 某鎮現狀污水廠實測進水水質分析匯總表（2020年）

根據上述水質報告可知：

①進水氨氮及總氮比較穩定，且部分時段已滿足一級B標準；

②進水總磷、SS也比較穩定；

③進水COD很不穩定，這可能是部分時段企業污水集中排放的緣故；

④根據現場了解，鄉鎮污水廠主要以生活污水為主，BOD5進行過采樣檢測，結果基本在40左右，BOD/COD的比值基本在0.4~0.5，因此可生化性較好。

根據前述分析，該鎮現狀污水廠大部分時間實測水質良好，且部分時段已滿足一級B標準。結合實際情況分析，實測水質跟目前管網混亂、建設不規范、排水方向不明確、滲漏率高等諸多問題有關。目前該地各鄉鎮均在進行雨污分流改造工程，改造完成后，必定對污水廠進水水質造成較大影響。因此，該鎮現狀污水廠實際進水水質在設計原水進水水質時不具有充分代表性[1]。

通過多方查找資料并結合鎮區水廠設計經驗，得出本工程設計進水水質如表2。

表2 設計進水水質

2.2 設計出水水質

新建污水廠尾水排放出水水質執行浙江省地方標準《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（DB33/2169-2018）中的表3標準，主要水質指標如表3。

表3 設計出水水質表

3 主要構筑物及參數設計

本工程新建一座規模為0.8萬m3/d的污水處理廠，采用一級處理工藝+強化生物處理工藝+深度處理的組合處理工藝，工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

3.1 粗格柵及提升泵房

本工程進水配水井、粗格柵與提升泵房合建1座，設計分2組運行，每組分別設置1道回轉式格柵除污機及粗格柵渠道，土建總尺寸為19.10×7.40m。設2臺回轉式格柵除污機，2臺同時運行。每臺格柵前設1臺B×H=500×500手電兩用閘門用作檢修和切換閘門。

進水提升泵采用三臺提升泵，兩用一備，單臺參數：Q=270m3/h，H=13m，P=22kW。

3.2 細格柵及旋流沉砂池

本工程細格柵與旋流沉砂池合建，土建總尺寸為52.8×16.8m，高7.4~10.15m。

3.2.1 細格柵井

本工程設計細格柵井1座，分2組獨立運行，每組分別設置細格柵渠道。設2臺回轉式格柵除污機，2臺同時運行，柵條間隙：5mm，柵條寬10mm。

3.2.2 旋流沉砂池

旋流沉砂池可以有效去除污水中粒徑大于0.1~0.3mm的砂粒，保護后續水處理設備，防止管道淤塞，減少污泥中的砂粒。本工程旋流沉砂池設置2格，同時運行2格，單格直徑為D=2.13m，有效水深為H=0.8m，最大處理量為Q=180m3/h。旋流沉砂池配套立式槳葉分離機n=12-20rpm，N=1.1kW。經槳葉分離機沉砂進入砂水分離器處理，分離后的干砂外運。

3.3 A2/O-AO生化池

A2/O-AO生化池利用厭氧、缺氧和好氧區的不同功能，以氧化氨氮為主，進行生物脫氮除磷，同時去除COD、BOD5[3]。本工程A2/O-AO生化池設置1座分2格運行，平面尺寸40.9×27.2m，池深7.2m。

設計在每格2#缺氧區內和1#缺氧區內設2臺雙曲面立式攪拌器，在每格厭氧池內設2臺潛水推進器。在1#好氧池與1#缺氧池之間安裝混合液回流泵，以控制調節內回流比，混合液回流比取300%，每格設2臺，單臺Q=250m3/h，H=0.8m，N=1.5kW。

生化池運行時要去厭氧池、缺氧池推進器連續運轉，使污泥處于懸浮狀態。并且，好氧池溶解氧通過調節鼓風機的送風量，控制在2.0mg/L左右。

3.4 二沉池

二沉池實現混合液固液分離，確保污水廠出水SS和BOD5等達到所要求的排放標準。本工程設計采用兩座中間進水、周邊出水輻流式沉淀池，每座池內徑16.0m，池邊水深3.50m，超高0.6m，總高度為4.1m。每座二沉池內設1臺周邊傳動刮吸泥機，φ16m，P=0.75kW，成品配套工作橋、導流筒等。利用池內水位將泥排至排泥管內，采用D325×8鋼管將污泥排入配水排泥井內。

本工程設計二沉池出水采用環形集水槽，雙側溢流堰出水，最大堰上負荷為1.63L/s.m。配水排泥井尺寸φ7.6m，分為二圈，內圈配水，外圈排泥。二沉池的沉淀污泥排入配水排泥井外圈，然后由剩余污泥泵排至污泥濃縮池配泥井，回流污泥泵排至生化池。

3.5 深度處理中間提升泵房

本工程設計1座出水提升泵房，平面尺寸為7.2m×3.2m。泵房內共設置3臺泵位，2用1備，出水泵采用潛污泵，單臺水泵參數為：Q=270m3/h，揚程H=7.0m，功率N=11kW。

3.6 磁混凝高效沉淀池與精密過濾器

3.6.1 磁混凝高效沉淀池

磁混凝高效沉淀池可通過加藥進行絮凝沉淀，進一步去除污水中的BOD5、COD、TN、TP等污染物負荷。本工程設計1座磁混凝高效沉淀池，分2組獨立運行。其中，混凝池、加載池和沉淀池設計停留時間分別為2.67min、2.62min、3.10min。沉淀池中，斜管區平均時表面負荷11.78m3/（m2·h），最大時表面負荷19.08m3/（m2·h）。

單組高效澄清池設計尺寸為：

混凝池：L×B×H=1.6m×1.6m×3.09m，有效高度2.895m；

加載池：L×B×H=1.6m×1.6m×3.09m，有效高度2.835m；

絮凝池：L×B×H=2.0m×2.0m×3.09m，有效高度2.835m；

沉淀池：斜管區尺寸L×B=3.88m×2.9m。

3.6.2 精密過濾器

本工程設置一體化設備精密過濾器2臺，獨立運行，過濾器基礎平面尺寸6.6m×6.0m。單臺精密過濾器濾筒直徑1.3m，長度1.3m，最大流量時濾速159.3m/h。過濾器清洗采用濾后水沖洗，每臺過濾器配置1臺反沖泵，P=2.2kW。

3.7 接觸消毒池

在污水處理過程中，水中的致病微生物會粘附在懸浮的固體顆粒上，通過沉淀等過程，能去除一部分，若最終處理水未經消毒而排放，會引起衛生問題。根據《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的規定，污水處理廠出水必須進行消毒處理。次氯酸鈉消毒價格便宜，技術成熟，應用較多，有后續消毒作用。本工程中次氯酸鈉投加系統設計在加藥間內，從加藥間接出加藥管至接觸消毒池進水管上方，確保混合效果。

本工程設計消毒接觸池1座，分2格獨立運行，平面尺寸為17.2m×7.8m，池深設計為H=3.0m，有效水深設計為3.0m，停留時間為30min。

3.8 泥處理構筑物

3.8.1 濃縮池

本工程設計采用重力濃縮池2座，單座直徑為6m，有效水深5.1m。每座設懸掛式中心傳動濃縮機1臺，直徑φ6m，功率0.6kW。本工程采用A2/O-AO生化池處理工藝，剩余污泥較少，設計總干污泥量為1.5t/d。通過計算，濃縮池固體負荷為26.5kg/m2.d，濃縮時間t=18h。經濃縮后的污泥含水率約為96~98%。

3.8.2 污泥貯泥池

污泥貯泥池通過儲存一定量污泥，保證濃縮脫水裝置正常運行。

本工程設計貯泥池為矩形，平面尺寸6.9m×3.6m，池深3.3m。均化池內設折槳式攪拌機，φ700、功率3.0kW。

3.8.3 污泥脫水機房

本工程中，污泥干重1.5T/d、含水率98%、污泥體積約75m3/d，脫水后污泥量含水率要小于60%。本工程污泥脫水系統作為整套系統供應，包括超高壓壓榨機、污泥調理罐、污泥進料泵、鐵鹽投加系統、絮凝劑制備投加系統、螺旋輸送機、水平皮帶輸送機。本工程設計安裝2臺板框壓濾機，單臺板框機過濾面積40m2、N=16kW，設備運行時間12h，分2班運行。脫水后的污泥通過水平皮帶輸送機和雙螺旋輸送機輸送至污泥料倉，裝車后外運。其中，污泥料倉設計有效容積為20m3。

為了安裝、維護需要，還設有電動起重機，并設有軸流風機改善環境。壓榨車間布置進泥泵2臺，單泵性能參數Q=14m3/h，H=0.3MPa，P=4kW；手動濾布清洗機1臺，Q=40L/min，P=3.0kW，帶加長槍頭以及配套手動清洗水箱。

4 廠區平面布置

廠區構筑物按工藝流程布置預處理區、二級處理區、深度處理區、污泥處理區及廠前辦公區。

預處理區布置在廠區東南角，預處理內布置有粗格柵、提升泵房、細格柵及曝氣沉砂池等。二級處理區布置在廠區中部，包含有生化池、二沉池。深度處理區布置在廠區北部，根據深度處理工藝流程分別布置中間提升泵房、磁混凝高效沉淀池、精密過濾器、接觸消毒池。污泥處理區布置在整個廠區的南角，根據流程布置貯泥池、污泥濃縮池、污泥脫水機房，同時在污泥脫水機房西側設置除臭裝置。生活辦公區布置在廠區的北角，主導風向的上風向，主要設置輔助生產用房一座。（圖2）

圖2 廠區功能分區圖

5 工藝設計特點

5.1 設計進水水質確定方法

通過分析該鎮區實測水質情況，發現該污水水質情況異常地好。結合該鎮區目前管網混亂、建設不規范、排水方向不明確、滲漏率高等問題，分析認為現狀污水廠實際進水水質在設計原水進水水質時不具有充分代表性。而且，目前該地各鄉鎮均在進行雨污分流改造工程，改造完成后，必定對污水廠進水水質造成較大影響。因此，本工程通過多方調研，查得周邊某鎮區應急處理設施進水水質如表4所示[2]。結合該應急設施進水水質與浙江省類似鄉鎮生活污水為主的污水廠設計進水水質，得出本工程設計進水水質如表2所示。

表4 現狀某污水廠應急處理設施設計進水水質

5.2 適應水質特征的水處理工藝

本工程BOD5/CODCr=0.30，污水可生化，可以采用生化處理工藝。本工程進水BOD5/TN=3.33，基本可以進行有效脫氮，進行生物脫氮時，部分時間不可避免地存在碳源不足的問題，本工程通過投加乙酸鈉補充碳源。另外，本工程進水BOD5/TP=30，可以采用生物除磷工藝。

綜上所述，考慮到本工程進水屬可生化污水，而出水水質要求高，尤其是CODcr要求達到30mg/L以下，僅采用常規污水處理工藝難以達到設計要求，結合浙江省內污水工程運行經驗，本次設計需采用一級處理工藝+強化生物處理工藝+深度處理的組合處理工藝，以保證出水水質達到設計要求。

結合設計進出水質，本工程對COD、BOD5、TN、TP等指標的去除率要求較高，因此采用具有強化脫氮效果的兩級A2/O工藝。兩級A2/O工藝是根據進入生物處理系統污水的C/N比較低，而對污水的脫氮要求較高的特點提出的。該工藝應用后置反硝化理論，并吸收傳統脫氮除磷工藝多點進水的優點設計而成，如圖3。

圖3 兩級A2/O工藝簡圖

6 結語

在“五水”共治的背景下，全市建設了一大批排水設施，但山地地區鄉集鎮區和部分農村排水設施仍然缺乏。為滿足未來發展需求，該地污水采取保留現狀污水廠，新建污水廠以滿足未來發展需求，這是城市基礎建設的重要內容。本工程新建污水廠采用一級處理工藝+強化生物處理工藝+深度處理的組合處理工藝，工藝貫徹節能降耗的原則，選用技術先進、經濟合理、處理效果穩定、運行經驗豐富的成熟工藝。尾水排放出水水質執行浙江省地方標準《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（DB33/2169-2018），提高河、湖的水體質量，有效改善水環境，具有顯著的環境效益、經濟效益和社會效益。