凈化槽及一體化污水處理設備的應用及分析

李志剛 周 楊 段 洋 張 鑫

（湖南博世科環保科技有限公司 湖南長沙 410000）

引言

脫貧攻堅作為我國“十三五”期間的重要目標，已圓滿完成。其中多舉措脫貧中的易地搬遷扶貧是精準扶貧工作的重要舉措之一，“十三五”期間在全國各地相繼實施。

永順隸屬于湖南省湘西州，位于湖南西北部，湘西州東北部。隨著永順縣易地搬遷扶貧安置工作的相繼開展，各安置點污水處理工程作為配套設施也陸續建設完成，為保護當地的原始生態環境，改善安置百姓的生活條件及建設社會主義新農村發揮著重要作用。

1 項目概況

永順縣易地扶貧搬遷工程共有27 個安置點，共計安置人口14847 人，配套新建24 座（其中有4 個點集中處理）安置點污水處理站。污水處站建設前，各安置點均已建設配套污水管道，將各樓棟生活污水集中至三級化糞池，本工程僅需將化糞池出水口的污水接至污水處理站進行處理后排放。各安置點所處位置主要位于鄉鎮周邊及農村地區。

2 污水站處理規模

參照 《湖南省農村生活污水治理技術指南》（試行），項目安置點均具備全日供水條件，且室內廚房、廁所、洗滌、淋浴等衛生設施齊全，參照指南，居民人均生活用水定額按100L/d 取值。考慮到本項目污水站點距安置區均較近，地下水入滲系數取1，污水收集率取0.9，污水排放系數取0.8。各安置點的污水量預測按照以下公式進行計算：

平均日污水量=平均日用水量×污水排放系數×污水收集率×地下水入滲系數

根據計算：

各污水處理站處理規模在3m3/d～165m3/d 之間，其中≤45m3/d 規模的污水站19 座，＞45m3/d 規模的污水站5 座，污水總處理量1093m3/d。

3 設計進出水水質

污水處理站進水污染物特性決定污水處理工藝的選擇，并且與污水處理處理設施的基建投資和運行費用密切相關。

本案例設計進水水質參照同類地區常規農村污水進水水質，出水達到湖南《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》（DB43/1665-2019）一級標準，具體設計進出水水質見表1。

表1 設計進出水水質（mg/L）

4 項目選址與布置

本案例污水站選址結合了各安置點的總體布局、地形特點、管網高程、主導風向和處理后污水便于排放等要素確定，并兼顧了污水處理站和周邊景觀的相容性，絕大部分場站的設備采用了地埋式。

5 污水處理工藝

5.1 工藝介紹

參考 《湖南省農村生活污水治理技術指南》（試行），本案例工藝的選擇根據進水水質特點和排放要求、處理技術的特點和適用范圍、當地地形氣候等特點，本項目主體處理工藝采用凈化槽及AAO 一體化污水處理設備。工藝設備介紹如下：

（1）凈化槽：主體由接觸氧化沉淀組成，主要用于分散式生活污水處理。凈化槽通常每3～4 個月進行一次維護檢查，并補充藥物，每年進行一次以上的清掃[1]，一般單臺處理規模為3-15m3/d。

工藝優勢：核心多級接觸氧化系統具有高效脫氮除磷和有機物去除能力；運行處理效果穩定，抗水質負荷波動影響能力強，產污泥量低；設備采用半封閉結構（僅預留檢修孔），無惡臭氣體釋放，現場安裝主要采用地埋式。

設備采用一體化設計，模壓工藝制成，設備耐壓強度大，可整體吊裝，施工安裝迅速。操作和維護簡單，操作成本低。設備主要采用重力推流的運行方式，僅設置一臺回流泵和低能耗曝氣系統，占地少，出水效果好。

本案例對≤45m3/d 規模的污水站，采用凈化槽工藝。

圖1 凈化槽內部構造示意圖[2]

在運行過程中，污水首先進入格柵沉砂槽進行預處理，去除大顆粒物和懸浮固體，然后進入凈化槽厭氧區，污水中溶解的有機物被附著在厭氧區填料上的生物膜去除；曝氣區集接觸氧化、截留過濾、反洗為一體[2]；經曝氣區處理后的污水經過沉淀區進一步沉淀；設備末端設置消毒盒（內部填裝緩釋氯片），出水經消毒后外排。

（2）AAO 一體化污水處理設備：該系統集厭氧、缺氧、好氧和高效泥水分離于一體，在去除有機物的同時實現強化脫氮除磷，確保污水達標排放。

工藝優勢：該設備在AAO 工藝的基礎上增加一級硝化，使硝化細菌成為優勢菌，強化硝化效果；同時在碳化區和硝化區加入懸浮填料，使微生物泥膜共生，以解決長泥齡硝化和短泥齡除磷的矛盾，保證有機物、氮、磷的高效去除。

設備高度集成，易于安裝，降低了土建成本，占地少。污泥回流和硝化液回流采用氣提回流，厭氧缺氧區采用氣體攪拌，減少了用電設備，進一步的降低系統能耗。設備采用半封閉結構，并配有活動蓋板，以減少廢氣的釋放。產污泥量低，微生物泥膜共生工藝具有生物食物鏈長、生物量大的特點。并且設備自動化程度高，運行維護方便，無二次污染、污泥膨脹等問題。

圖2 AAO一體化污水處理設備內部構造示意圖

本案例對＞45m3/d 規模的污水站采用本工藝。

在運行過程中，污水首先進入格柵沉砂渠進行預處理，然后流入調節池，通過提升泵定量提升至一體化污水處理設備，依次經過厭氧區、缺氧區、碳化區、硝化區、高效分離區進行逐級凈化，去除廢水中有機物、氮、磷、懸浮物等污染物質，在高效分離區投加PAC 絮凝劑化學除磷（根據出水水質，按需投加），再經消毒殺菌后達標排放。

5.2 工藝路線

根據上述工藝的介紹，本項目污水處理工藝選擇如下：

（1）3-45m3/d 規模污水站：采用“格柵-沉砂渠+玻璃鋼調節池+凈化槽+排放槽”。

（2）75-165m3/d 規模污水站：采用“格柵-沉砂渠+玻璃鋼調節池+一體化AAO 污水處理設備+消毒排放槽”。

6 污泥處理

農村生活污水處理過程產生的污泥，按來源不同，主要可分為：化糞池污泥、腐殖污泥（生物膜法產生的沉淀物質）等。本項目采用的工藝污泥產量較少，采用定期統一收集到干化場處理，待污泥熟化后，再進行土地農田園林綠化利用。

7 主要工藝設計參數

（1）格柵：2 道人工格柵，柵條間隙分別為15、10mm，人工格柵安裝角度為60°。

（2）沉砂渠：水平流速取值為0.15m/s，最高時流量的停留時間不小于45s。

（3）調節池：SMC 復合材料，地埋式安裝。停留時間5～7h，有效水深1.2～1.7m，池內設提升泵。

（4）凈化槽：SMC 復合材料，地埋式安裝。殼體厚：δ=7mm，內含厭氧填料、缺氧填料、好氧填料、內氣提回流裝置、內曝氣裝置等。設備總停留時間約26h。

（5）一體化AAO 污水處理設備：碳鋼結構，地面式安裝，自帶風機及PAC 加藥設備。水力停留時間約14.5h。生化段的污泥負荷為0.15kgBOD5/（kg MLSS·d），好氧區溶解氧為2.0～4.0mg/L，混合液回流比為100%～200%，污泥回流比為50%～100%。沉淀區水利表面負荷1.63m3/m2·h。

（6）消毒排放槽：有效停留時間約0.5h，供消毒、取樣及出水觀察用。

8 工程投資與成本分析

本工程新建24 座污水處理設施，污水總處理量1093m3/d，工程總投資約1368.5 萬元，噸水建設投資約1.25 萬。污水處理站運行維護費用主要包括人工費、電費、藥劑費、檢修維護費、污泥處置費。年運行成本如表2。

表2 運行成本分析表

9 運行情況分析

項目于2020 年9 月進入運營階段，取2020 年09 月至2021 年02 月（6 個月）的運營數據進行分析判斷。運營期內每月對各污水站進出水水質進行一次采樣檢測，并將24 個污水站進出水水質加和平均值作為分析依據。

進水水質、凈化槽工藝及一體化污水處理設備處理工藝6 個月內出水水質如下：

（1）6 個月的污水進水污染物均值（mg/L）為COD：151.5、SS：76.6、TN:18.5、NH4+-N:13.3、TP:1.53；各月進水水質均值如圖3。

圖3 污水站月平均進水水質（mg/L）

（2）凈化槽工藝及一體化污水處理設備工藝6個月平均出水水質見圖4。

圖4 污水站月平均出水水質（mg/L）

（3）通過上述數據知道污水站進水水質略低于設計值，主要原因可能是污水經過化糞池部分污染物得到了降解，同時各安置點污水管網中有可能混進去了部分雨水等情況。數據顯示污水站出水水質較為穩定且符合設計要求的排放標準，項目整體工藝設計合理，滿足農村污水處理要求。本項目總體進出水水質指標及去除率見表3。

表3 水質指標（mg/L）及去除率表(%)

10 農村污水處理設施運行的相關問題及建議

凈化槽及一體化污水處理設備以其占地小、處理效果好、安裝方便、運行穩定、運行成本低等優勢在廣大農村污水處理工程中得到了廣泛的應用。但在應用過程中廣泛存在“重建設、輕管護”的現象，面臨著組織管理方面的問題[3]，為保證農村污水處理設施長期穩定運行，就農村污水處理設施如何管好提出以下想法建議：

明確統一可靠的運營方。農村污水處理設施具有處理規模小而且分散的特點。如果管理單位多且不統一，就很難完全保證運營質量。建議成立縣級水務公司，實行統一規劃、建設、管理、運營的治理模式，后期運行維護均由專業團隊負責。不僅可以改變很多環保設施后期“曬太陽”的情況，同時項目實施后的運行質量更有保障。

其次，建立監督考核機制。對設施的運行維護情況進行考核，考核結果與運行維護經費掛鉤。這樣就可以更有效地激勵運營者切實履行職責，同時也確保經費用到實處[4]。

結語

全面推進鄉村振興是國家“十四五”規劃的一項新目標，農村地區的污水治理又是其中的重要一環，農村地區污水治理的主要意義及作用主要體現在以下幾個方面：

首先，農村生活污水處理設施的建設是貫徹黨中央、各級政府對農村水污染防治、農村環境整治的要求，同時也是建設社會主義新農村的必然舉措。最后，農村地區水資源豐富，投資環境寬松，農村生活污水處理也是促進農村經濟發展的必然要求。

本案例建成后將使排入農村地區的水污染物大量降低，本次共建設24 座污水處理站，建設總規模為1093m3/d，投運后預計污染物質削減量COD、TN、NH3-N、TP 分別為55.8 t/a、4.6 t/a、4.6 t/a、0.8t/a，能明顯地改善地表水水質，環境效益、社會效益顯著。