典型生活污水深度處理及回用工程設計

高文彪

（陵城區生態環境監控中心，山東 德州 253500）

作為新型旅游城鎮，某鄉鎮新建一座規模3 000 m3/d 的生活污水處理廠，從出水指標來看，總氮（TN）含量不大于10 mg/L，總磷（TP）含量不大于0.2 mg/L，其余指標均達到《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）的Ⅲ類水質標準。本工程建設總投資約為4 000 萬元，單位制水成本與經營成本分別為5.10 元/m3、3.60 元/m3。

1 設計規模

該污水處理廠服務范圍內，遠期需水量為0.371 萬m3/d。排污系數取0.8，污水管網收集率取90%，經預測，2035年當地污水排放量為0.27 萬m3/d。目前，該地區人口約為1.3 萬人，現狀污水排放量約為0.15 萬m3/d。在旅游高峰期，旅游人數接近1 萬人次/d，其污水排放量按100 L/（人·d）計算，為0.1 萬m3/d，則總污水排放量為0.25 萬m3/d。為滿足現狀及遠期污水處理需求，本著留有余量的原則，本項目設計規模確定為0.3 萬m3/d。

2 設計進出水水質

本工程出水通過人工濕地凈化，最終用作市政雜用水和景觀用水，設計進出水水質如表1所示。主要監測項目有五日生化需氧量（BOD5）、化學需氧量（CODCr）、懸浮物（SS）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）和總磷（TP）。

表1 設計進出水水質

2.1 BOD5/CODCr

本工程設計進水BOD5/CODCr為0.5。這說明污水處理廠進水可生化性較好，適宜進行生化處理。

2.2 BOD5/TN

本工程設計進水BOD5/TN 為2.86。這說明只依靠污水處理廠進水有機碳源難以穩定地保證生物脫氮效果，工藝設計要充分考慮這一實際情況，采用抗沖擊能力強、運行靈活可靠的污水處理工藝，并設置備用碳源投加裝置。當進水有機碳源較為充足時，靈活調整工藝運行模式，盡量在脫氮期合理分配碳源，使其達到最佳脫氮率，減少投加備用碳源的運行費用；當進水有機碳源不足時，應啟動備用碳源投加裝置，確保出水TN 達標。本工程出水要求TN 含量不大于10 mg/L，由于進水有機碳源略有不足，生物脫氮是本工程的處理難點。

2.3 BOD5/TP

本工程設計進水BOD5/TP 為40，遠大于20，其適合采用生物除磷。生物脫氮是本工程的處理難點，工藝設計應在保證生物脫氮效果的前提下合理分配碳源，提高生物除磷效果，減少后續化學除磷的藥劑投加費用。

2.4 控制性指標

根據設計進出水水質，受近期河道截流和雨季雨污混流影響，本工程進水BOD5/CODCr、BOD5/TN、BOD5/TP 的比值將小于設計值。進水SS、TP 等污染物均可通過藥劑投加、過濾等手段去除，而TN 只有通過強化生物處理去除。為了確保出水TN 達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A 標準，要合理利用碳源，并設置備用碳源投加裝置來提高生物脫氮效果。污水處理工藝可不建初沉池，以減少碳源損失，并合理分配碳源，以促進生物脫氮[1-3]。污水水質各項控制指標的優先級和處理方式如表2所示。

表2 污水水質各項控制指標的優先級和處理方式

3 污水處理工藝設計

本工程污水處理工藝流程如圖1所示。污水先進入粗格柵和細格柵去除大塊浮渣，后進入旋流沉砂池去除泥沙，再通過精細格柵去除微小的懸浮物，之后進入厭氧-缺氧-好氧（A2O）+MBR 組合反應池。出水進入臭氧催化氧化池進行深度處理，然后外排。A2O+MBR 組合反應池為本工程的主體構筑物，分為厭氧池、缺氧池、好氧池和MBR 膜池[4-5]。厭氧池預處理后的來水與旋流沉砂池的回流污泥混合，水力停留時間約為2 h；污水在缺氧段完成脫氮；在好氧池中，有機物進一步分解。MBR 膜池進行泥水分離，同時去除SS 與CODCr。出水進入臭氧催化氧化池，其中難降解有機物被充分降解，使污水達標排放[3]。

圖1 污水處理工藝流程

3.1 預處理

預處理設施主要有粗格柵、細格柵、調節池、旋流沉砂池和精細格柵。其中，粗格柵設計流量為0.064 m3/s，包含回轉式機械格柵除污機、螺旋輸送機和渠道閘門，除污機1 用1 備，功率為1.1 kW，格柵渠道寬度為400 mm。細格柵設計流量為0.064 m3/s，包含循環式齒耙格柵除污機、柵渣壓實設備和渠道閘門，除污機1 用1 備，柵渣壓實設備配備1 臺螺旋壓榨機，渠道閘門有4 套。調節池設計流量為0.064 m3/s，包含攪拌器、可提升式污水泵及提升設備，平面尺寸為17.3 m×10.0 m，有效水深為4.5 m，設計水力停留時間為6.2 h。旋流沉砂池設計流量為0.064 m3/s，1 用1 備，有效水深為1 m，表面負荷為87 m3/（m2·h），設計水力停留時間為40 s。精細格柵1 用1 備，包含1 套沖洗裝置（1臺高壓沖洗泵、1 臺中壓沖洗泵）與1 臺柵渣壓榨機，轉鼓直徑為1 000 mm，柵條間隙為1 mm，過柵水深為0.6 m，過柵流速為0.9 m/s，功率為1.1 kW。

3.2 二級處理

二級處理設施主要有A2O+MBR 組合反應池、加藥間、風機房、污泥均質池和射流泵房。其中，A2O+MBR 組合反應池有2 組，單組設計流量為0.019 m3/s，設計參數如表3所示。加藥間設有4 套加藥系統，分別投加聚合氯化鋁（PAC）、乙酸鈉、氯酸鈉及檸檬酸。風機房的總供氣量為13 m3/min，配有空氣懸浮鼓風機和電動葫蘆。污泥均質池配有攪拌器1 套、污泥泵3 臺（2 用1 冷備）。射流泵房為溶解臭氧提供射流，配有3 臺臥式離心泵（2 用1 冷備）。

表3 A2O+MBR 組合反應池設計參數

3.3 三級處理

三級處理設施為臭氧催化氧化池（1 座），設計流量為0.042 m3/s，其分為6 格，單格平面尺寸為3.2 m×2.4 m×8.0 m，反應時間為60 min。臭氧催化氧化池主要包含6 種設備，即高效臭氧溶氣裝置、二次混合設備、呼吸器、鵝卵石填料、Y 形過濾器和巴氏計量槽。臭氧發生間配有2 臺臭氧發生器（1 用1 備），臭氧額定發生量為3 kg/h，單機裝機功率為27.25 kW。

4 結論

污水深度處理后回用，不僅可以減少污染物排放量，減輕水體污染，還能有效提高水資源利用率，緩解用水危機。該污水處理廠設計規模為3 000 m3/d，采用“預處理+MBR+臭氧催化氧化”的深度處理工藝，出水達標后回用，可以作為市政雜用水和景觀用水。