城鄉結合部污水處理技術優化及應用

方小軍，周 振，王守中，曲 璐，王開顏

（1.北京特種工程設計研究院 航天低溫推進劑技術國家重點實驗室，北京 100028；2.中央軍委后勤保障部 工程質量監督中心，北京 100036）

城鄉結合部主要是指城市和鄉村的過渡地帶，隨著城市化進程加快，城市不斷向外圍發展，使得毗鄰鄉村地區的土地利用從農業轉變為工業、商業、居住區及其他功用， 但其配套的城市服務設施建設不完備，大部分城鄉結合部的污水不能接入市政管網，進行無害化處理。隨著居住人員的不斷增加，城鄉結合部的水污染問題日漸突出， 短期內市政污水處理設施難以覆蓋，需考慮建設單獨的污水處理設施，解決其污水處理問題。

城鄉結合部污水是不同于中小城鎮， 也不同于農村的另一類污水，其特點和農村污水處理接近，但也有一定區別，農村污水處理技術如不加以改進，直接應用到城鄉結合部污水處理之中， 將會造成污水處理站達不到設計要求、 處理設施不能充分利用等問題。

1 城鄉結合部污水處理技術選擇

1.1 城鄉結合部污水處理特點

城鄉結合部污水處理更接近農村污水處理，但與農村污水處理相比，具有管理水平低、水質水量變化大、建站和運行資金短缺等實際問題，還具有以下特點和要求：

1.1.1 污水處理規模較大且水質復雜

農村由于常住人口少，居住較分散，部分污水難以收集等問題， 污水處理規模通常為每天幾十立方至一百多立方， 排放的污水主要為村民的生活污水和少量餐飲污水。

城鄉結合部由于居住人口較多， 通常有較多外來務工人員集中居住，居住也較集中，污水管網較為完善，所有污水基本都匯集在一起，因此處理規模較大，通常每天幾百立方至一千多立方。同時城鄉結合部污水來源較多，既有日常生活污水，又有較多的餐飲、洗車等服務業排水，還有可能包括一些工業企業的排水，水質情況復雜。

1.1.2 處理水質和環境要求高

農村污水通常僅需簡單處理后即可排放或回用，但城鄉結合部地區通常環境要求較高，對污水處理也提出了更高要求，對污水處理的水質、污水處理站的環境、氣味、外觀等都有更高要求。

1.1.3 污水處理站選址困難，可用地范圍小

城鄉結合部居住人員較多， 基本沒有閑置的土地，土地和建筑物所有權復雜，不便協調安排，因此污水處理站選擇較困難。 即要考慮靠近污水排放總管，又需有適合的建設用地，同時還需考慮污水處理站對周邊居民的影響。

1.2 小型污水處理技術

村鎮及農村污水等小型污水處理技術近幾年有較多單位開展了相應研究， 開發出一些適應其特點的處理工藝，主要可以分為兩大類。一類是好氧處理技術，應用較多的有生物接觸氧化工藝、AO工藝、速分處理工藝、SBR工藝等，此類工藝通過曝氣，培養好氧菌對污水進行處理，處理效率高，出水水質好，占地面積小，但運行費用高。另一類是厭氧（或兼氧）技術，應用較多的有人工濕地、厭氧生物濾池、土地處理等，此類工藝不設置曝氣設施，其通過土壤或填料等截留水中的污染物，并通過厭氧菌（或兼氧菌）對污水進行處理，其運行費用低，操作簡單，但占地面積較大，出水水質較差。

自2006年起，北京特種工程設計研究院參與北京市新農村污水處理項目，研究開發了多種適合村鎮污水處理的工藝， 并建成多個工程應用實例，積累了許多工程應用經驗，工藝技術參數得以不斷改進。 對城鄉結合部污水，也開展了相應的研究工作，了解其排放現狀和特點， 對其適用技術進行了研究。

1.3 城鄉結合部污水處理技術選擇

城鄉結合部選擇污水處理技術時， 應根據其水質特點、環境條件和處理要求，主要考慮具備較強的耐沖擊負荷能力、低能耗、少占地及操作管理簡便的技術。

小型污水處理技術中大多可以應用到城鄉結合部污水處理中，但應根據現場情況進行選擇和優化調整。 工藝選擇時主要考慮以下因素：①在處理標準上，對出水排至封閉水體的，需考慮較高的脫氮除磷能力，如AO工藝、人工濕地工藝等，以免造成排放水體富營養化；排至河流的，由于河流有一定的自凈能力，則重點考慮去除BOD和氨氮，如接觸氧化工藝、速分工藝等。 ②在地形坡度較大的區域，流至污水站處的污水管埋設深度較小，適宜建設較大的來水調節設施， 可以選用生物接觸氧化工藝、AO工藝、厭氧生物濾池等工藝，如不便設置較大來水調節設施，則應采用SBR工藝、速分工藝、人工濕地等耐沖擊較強的工藝。 ③在靠近城區、用地較緊張地區，應選擇占地小的好氧處理技術，如有適宜的空地可作為污水站用地時， 可以采用人工濕地、土地處理等占地大的工藝，但宜加強預處理或后處理，提高出水水質。

2 城鄉結合部污水處理實例

2.1 項目概況

城鄉結合部某村，2005年開展新村建設后，由原來的村落改造為城市化居住小區。現有和即將入住總住戶2180戶，約5000人，配套商業住戶面積2萬m2。 村內采用雨污分流排水體制， 排放污水經化糞池初步處理后經污水管線在京沈高速南側排入灌渠。

污水量設計為800m3/d， 處理對象主要為生活污水（包括部分飯店排水）。 根據工程經驗和對類似廢水的水質分析，設計進水主要指標如表1。 處理出水排放至灌渠，用于農田灌溉，結合《北京市水污染物排放標準》和《農田灌溉用水水質》的有關要求，設計出水主要水質如表1。

表1 設計進水、出水主要水質 單位：mg/L

2.2 工藝流程及說明

污水處理工藝流程如圖1。

圖1 污水處理工藝流程

流程說明：

（1）格柵。格柵的主要作用是去除水中尺寸較大的漂浮物和飄浮物， 對生化處理系統和污水提升泵具有重要保護作用。 污水經格柵后自流進入集水調節池。 格柵采用機械格柵，柵條間距為3mm。 格柵設置于格柵間。

（2）集水池。 由于污水來水較深，需要提升后進入處理池，因此設置集水池。集水池既可以安裝提升泵，又可部分緩沖來水不均勻產生的沖擊，污水在集水池內平均停留時間2h。

（3）提升泵。集水池內設置污水提升泵3臺，單臺流量25m3/h，采用液位控制水泵啟動臺數，最大流量可達75m3/h，可以及時把不均勻的污水提升至后續處理池。

（4）SBR處理池。 SBR處理池是處理站的核心構筑物， 污水中的大部分有機污染物在微生物的作用下進行氧化分解，池內設二格，第一個為兼氧區、第二格為好氧區。好氧區內設曝氣機，污水處理后直接排放。 SBR處理池按照曝氣、沉淀、排水、閑置的周期運行，運行方式由可編程序控制器控制，當進水水質變化時，可適當調整運行程序，達到在滿足放標準的前提下降低能耗。 SBR處理池采用全地下布置，地面綠化，池內有效容積640m3，平均停留時間為19.2h。排水采用排水泵排至外排水渠，排水泵采用2臺，單臺排水量為100m3/h。 SBR處理池的污泥通過污泥泵提升，回流至兼氧區，剩余污泥通過閥門切換，排至污泥池，定期用化糞車外運作為肥料。

（5）曝氣機。 本工藝采用曝氣機供氧，經計算處理池的需氧量為22.04kg/h。 設計采用AR-315-80型沉水式潛水曝氣機3臺，單臺供氧量7～13kg/h。

（6）控制系統。 污水站采用全自動控制，各設備通過液位、運行周期等設定的程序自動運行，可以做到無人值守。在運行過程中，控制程序中的關鍵參數可以根據運行情況，進行調整和設定，可以使系統不斷適應現場情況，使處理系統的能力最大化。同時控制系統可以進行手動/自動切換，在調試、檢修等情況時進行手動操作。

（7）附屬用房。污水處理站的格柵和配電控制設備均需設置在附屬用房中，附屬用房分為2間，面積為7.2m×5.4m。

2.3 處理結果

該項目總投資為170萬元，建成調試完畢投入運行后，系統運行穩定，平均日處理水量750m3，噸水運行費用為：0.62元（電費以1.2元/度計）。

水質分析結果為： 進水COD為301mg/L，BOD5為179mg/L，SS為186mg/L； 出水COD為45mg/L，BOD5為12mg/L，SS為16mg/L。

3 結語

城鄉結合部污水排放的特點和處理要求與村鎮有較大區別，在選擇其處理工藝時，應充分了解現場情況與處理要求，選擇切實可行的處理工藝，并優化組合處理設施，以保證處理效果。