城鎮污水處理廠工藝設計分析

鄧耀棠

（中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司佛山分公司，廣東 佛山 528000）

某城鎮規模較小，現狀污水處理站（設計規模1 400 m3/d）只負責處理鎮區生活污水。鎮區規劃建設3 家工業企業，但其產生的廢水沒有處理設施，且現狀污水處理站周圍沒有擴建的空間，因此急需新建一座污水處理廠滿足鎮區經濟發展的需要。新建的城鎮污水處理廠近期設計規模為1 萬m3/d，遠期設計規模為2 萬m3/d。

1 設計進出水水質

新建的城鎮污水處理廠進水包括生活污水及工業廢水，85%的工業廢水是屠宰廢水。生活污水約占總污水量的30%，工業廢水約占總污水量的70%。污水處理廠設計進出水水質如表1所示。出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A 標準。主要監測項目有化學需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）、動植物油和pH[1-3]。其中，進出水pH 均為6～9。

表1 污水處理廠進出水水質

2 工藝流程

經進出水水質分析，本項目須采用具有生物脫氮除磷功能的污水處理工藝。因此，污水處理工藝流程應包括預處理、生物處理和深度處理[4-5]，具體設計如圖1所示。下面分析主要構筑物的工藝參數。

圖1 污水處理工藝流程

2.1 調節池、粗格柵與提升泵房

調節池、事故池與粗格柵間合建，調節池與事故池建在粗格柵間下部，采用鋼筋混凝土結構。調節池水力停留時間為6 h，總有效池容為2 520 m3，池內設置攪拌器。調節池尺寸為36.0 m×20.0 m×4.5 m（長×寬×高），有效水深為3.5 m。事故池尺寸為60.0 m×20.0 m×4.5 m（長× 寬× 高），有效水深為3.5 m。粗格柵間格柵寬度為1.0 m，格柵間內設帶式輸送機、柵渣壓榨機各1 臺，格柵攔截的柵渣打包外運進行衛生填埋處理。污水提升泵房設計流量為500 m3/h，選用潛水排污泵3 臺（2 用1 備，變頻），單泵流量為300 m3/h，揚程為15 m，電機功率為22 kW。

2.2 細格柵及曝氣沉砂池

細格柵間內設自動回轉式格柵除污機和柵渣螺旋輸送機。自動回轉式格柵除污機配備2 臺，功率為1.5 kW。柵渣螺旋輸送機配備1 臺，功率為1.1 kW。曝氣沉砂池設計流量為0.07 m3/s，水力停留時間為180 s，水平流速為0.05 m/s，池長為9 m，有效池容為12.6 m3，過水斷面為1.4 m2，有效水深為1.0 m（總池高1.5 m），池寬為1.4 m，池數為2 座。

2.3 生化池

生化池按近期設計流量500 m3/h設計。新建1座生化池，分2 個系列。生化池總有效容積為4 400 m3，其中，厭氧池為500 m3，缺氧池為1 150 m3，好氧池為2 750 m3。

2.4 二沉池

二沉池采用輻流式沉淀池，池內安裝刮泥機。設計流量為500 m3/h，配備2 組，單池設計流量為250 m3/h。池深為4.5 m，有效水深為2.5 m，表面水力負荷為0.66 m3/（m2·h）。泵吸式刮泥機配備2 臺，回流污泥泵配備2 臺，污泥回流到厭氧區。剩余污泥產生量為228 m3/d（含水率99.2%），干重為1 820 kg/d。

2.5 深度處理車間

深度處理車間由磁分離澄清池、纖維轉盤濾池、加藥間、水質分析間及鼓風機房等組成，平面尺寸為52.0 m×18.6 m。污水經二級處理后通過重力流進入磁分離澄清池。澄清池分為2 個系列，整個池體為鋼筋混凝土結構，設計流量為500 m3/h，包括反應池及沉淀池。纖維轉盤濾池設置2座，設計流量為500 m3/h，濾盤直徑為2.0 m，每組設計6 片，平均過濾速度不大于10 m/h，最大過濾速度不大于15 m/h。采用次氯酸鈉消毒，次氯酸鈉投加量按10 mg/L 計，每天投加量為100 kg。次氯酸鈉發生器配備2 臺，一用一備。次氯酸鈉制成液的存儲裝置配備1 套。變頻式隔膜防腐計量泵配備2 臺，一用一備，流量為380 L/h，壓力為0.4 MPa。鼓風機房采用鋼筋混凝土結構，與深度處理車間合建。鼓風機房內設3 臺懸浮鼓風機，向好氧池供氧。

2.6 污泥儲存池

從二沉池、深度處理車間排出的污泥進入污泥儲存池，設計含水率99.2%的濕污泥產生量為196.5 m3/d。污泥儲存池尺寸為6.6 m×3.6 m×4.0 m（長×寬×高）。池內設潛水攪拌機2 臺，葉輪直徑為320 mm，功率為2.2 kW。

2.7 污泥脫水機房

污泥脫水機房平面尺寸為36.0 m×13.8 m，內設污泥棚、污泥脫水間和除臭間。設備按近期規模5 000 m3/d 安裝，每天工作時間為8 h。遠期不再建污泥脫水機房，不增加設備，只是將污泥脫水機每天工作時間調整為16 h。

3 污水處理廠的節能減排措施

在污水處理廠中，最常見的損耗為能源損耗及水資源損耗。因此，實施節能減排措施，可以有效幫助污水處理廠降低能源消耗，提高水資源利用率，減少運營成本。

3.1 節能措施

一是安裝高效設備。采用高效設備替換老舊設備，可以在降低能源消耗的同時提高污水處理效率。二是優化設備運行方式。污水處理設備應按照最佳參數運行，以減少能源浪費。定期檢查和維護設備，確保其有效運行。三是完善處理流程。對污水處理流程進行優化，以減少能源消耗。例如，合理調整曝氣系統的運行時間和強度，減少能源浪費。四是使用可再生能源。污水處理廠可安裝太陽能電池板、風力發電機等設備，將太陽能、風能等可再生能源作為能源來源，以減少對傳統能源的依賴。五是加強能源監測和管理。安裝能源計量設備，定期監測能源消耗并進行能源管理。通過分析數據，識別潛在的節能機會，采取相應的措施來減少能源浪費。

3.2 減排措施

一是循環利用水資源。污水處理后可作為沖洗水、灌溉水或景觀水等進行循環利用。污水處理后進行回收利用，可以降低對清潔水的需求量，并減少能源消耗。二是優化處理工藝。優化處理工藝，可以提高水資源利用效率。采用先進的生物處理技術、膜分離技術等，可以減少廢水產生量，降低原水需求。三是加強泄漏檢測和修復。定期檢查管道、閥門和設備，及時發現和解決漏水問題，減少水資源浪費。四是落實水資源管理與監測。建立水資源管理制度，加強對水資源使用的監測數據分析。通過精確監控，找出潛在的水資源浪費點，并采取相應改進措施。

4 結語

在進行工藝設計時，城鎮污水處理廠應考慮工藝選擇、設備選型和結構布局等，以提高運行效率，確保項目環境友好。同時，要因地制宜，采取節能減排措施，減少能源消耗，提高水資源利用率，最終實現可持續發展。