山東省小城鎮典型污水處理廠設計

收稿日期：2023-11-06

作者簡介：楊越（1991—），女，山東德州人，碩士，工程師。研究方向：環境監測。

摘要：小城鎮污水來源復雜，不僅涉及居民生活污水，還有商業、輕工業、公共服務業產生的污水，水質與水量波動較大。本文以山東省某城鎮污水處理廠為例，結合設計處理規模及進出水水質，合理設計污水處理工藝，并分析主要構筑物的設計參數，以減少污水處理廠的用地、能耗及運行費用，為類似小城鎮污水處理廠設計提供參考。

關鍵詞：小城鎮；污水處理廠；設計；生活污水；工業廢水

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）01-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.051

Design of typical sewage treatment plants in small towns in

Shandong Province

YANG Yue

（Dezhou Ecological Environment Monitoring Center of Shandong Province， Dezhou 253000， China）

Abstract： The sources of sewage in small towns are complex， involving not only residential domestic sewage， but also sewage generated by commercial， light industrial， and public service industries， with significant fluctuations in water quality and quantity. Taking a sewage treatment plant in a certain town in Shandong Province as an example， combined with the designed treatment scale and inlet and outlet water quality， this paper reasonably designs the sewage treatment process and analyzes the design parameters of the main structures to reduce the land use， energy consumption， and operating costs of the sewage treatment plant， providing reference for the design of similar small town sewage treatment plants.

Keywords： small towns; sewage treatment plant; design; domestic sewage; industrial wastewater

隨著經濟的快速發展，小城鎮污水排放量不斷增加。但是，小城鎮污水處理設施較為落后，導致周邊環境惡化。小城鎮污水來源復雜，不僅涉及居民生活污水，還有商業、輕工業、公共服務業產生的污水，水質水量波動較大。因此，必須因地制宜，科學設計和建設配套污水處理設施[1]。山東省某城鎮污水處理廠服務范圍為鎮區及其產業園，處理的污水主要是生活污水及部分工業廢水，生化性較好。污水處理主體工藝為預處理+厭氧-缺氧-好氧（A2O）生物反應池+沉淀池+高密度沉淀池+活性砂濾池+臭氧催化氧化工藝，出水指標滿足相關標準要求。

1 設計處理規模及進出水水質

1.1 設計處理規模

需水量預測涉及未來發展的諸多因素，規劃時難以準確確定，一般采用多種方法相互校核。該鎮區2025年最高日需水量為0.52萬m3/d，2035年為

1.23萬m3/d。給水日變化系數取1.4，則2025年平均日用水量為0.37萬m3/d，2035年為0.88萬m3/d。產污率取85%，則2025年鎮區污水量為0.32萬m3/d，2035年污水量為0.75萬m3/d。經綜合分析，該鎮區污水處理廠近期設計處理規模為0.4萬m3/d，遠期設計處理規模為0.8萬m3/d。

1.2 進出水水質

因暫無鎮區生活污水水質資料，根據《室外排水設計標準》（GB 50014—2021），結合當地實際情況，確定生活污水進水水質[2]。主要監測指標有化學需氧量（CODCr）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-H）、總氮（TN）、懸浮物（SS）、總磷（TP）和pH。根據規劃，鎮區產業園將打造以家居企業為主、上下游企業為輔，集家具原材料供應、研發設計、生產、展銷、文化旅游、物流配套服務為一體的產業集群。工業廢水含有毒有害物質及不易生物降解物質，SS濃度高，色度高，處理達標后才能排入市政污水管網[3-4]。根據產業用地類型并參考同類產業園區，考慮排污企業的不確定性，確定工業廢水進水水質。污水處理廠設計進出水水質如表1所示。其中，設計出水糞大腸菌群數為1 000個/L。

污水處理后排入周邊河道，排入河道的水質標準為Ⅳ類（地表水）。污水處理廠設計出水水質如表1

所示，即CODCr、BOD5、氨氮和TP執行《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）的Ⅳ類水標準，其余指標執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》

（GB 18918—2002）的一級A標準。

2 污水處理工藝設計

經設計，污水處理廠的總體工藝流程包括預處理、二級生化處理、深度處理及除臭等工段。其工藝流程為粗格柵+細格柵+調節池+進水泵房+旋流沉砂池+A2O生物反應池+沉淀池+高密度沉淀池+活性砂濾池+臭氧催化氧化反應池+接觸消毒池+巴氏計量槽，如圖1所示。污水經粗細格柵初步過濾后排入調節池，進行水量和水質的調節，然后提升至旋流沉砂池，去除較小的漂浮物和砂粒。預處理出水進入A2O生物反應池。

2.1 二級生化處理工段

污水處理項目設計不僅要考慮工程投資費用、運行費用、日常管理維護費用等經濟因素，還要以項目建設規模、進水水質、出水水質為基準，做到經濟合理、技術先進可行。常見生化處理工藝的比較如表2

所示。A2O工藝脫氮除磷和有機物去除效果較為顯著，而且工藝流程較為靈活，可以根據進水水質、水量等變化進行調整。綜合考慮諸多因素，污水處理廠的二級生化處理工段采用A2O工藝作為核心工藝。

2.2 深度處理工段

污水處理廠出水水質達到Ⅳ類地表水水質標準，即CODCr、BOD5、氨氮和TP滿足《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）的Ⅳ類水標準，其余指標滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》

（GB 18918—2002）的一級A標準。產業園規劃產業主要為家具生產及研發，污水處理廠進水CODCr較高，波動性較大，而出水中懸浮物的多少直接影響出水污染物含量，因此深度處理采用混凝沉淀+活性砂濾池+臭氧催化氧化反應池+接觸消毒池工藝。

3 主要構筑物設計參數

3.1 預處理加藥間

按遠期規模設計，粗格柵采用2條地下混凝土渠道，設計流量為0.15 m3/s。主要設備為回轉式機械格柵除污機。以可編程邏輯控制器（PLC）進行自動控制，并配備定時和手動控制系統。按遠期規模設計，細格柵采用2條地下鋼筋混凝土平行渠道，設計流量為

0.15 m3/s，主要設備為循環齒耙式細格柵。以PLC自動控制系統控制，并配備定時和手動控制系統。調節池及配套提升泵房用于調節水量，提升污水，以便進行后續處理。調節池及提升泵房按遠期規模設計，設備按近期規模安裝，池體為地下式鋼筋混凝土矩形水池，調節池設計調節時間為7.2 h。提升泵站采用潛水泵，根據調節池水位，采用PLC進行自動控制，水泵按順序輪換運行，同時設手動控制。本項目設置2座

旋流沉砂池，用于分離提升后的砂水混合液，以便沉砂外運。旋流沉砂池按照遠期規模選型，設計流量為0.15 m3/s，表面負荷為80 m3/（m2·h），有效水深為

1.0 m，直徑為2.13 m，設計水力停留時間為44 s。

3.2 A2O生物反應池

A2O生物反應池分為厭氧、缺氧和好氧三部分，利用微生物的代謝作用降解有機物、脫氮、除磷等，是污水處理廠的核心構筑物。池體為地下式鋼筋混凝土矩形水池，分為2組，對稱布置。設計平均流量為4 000 m3/d，安全系數取1.2，總設計流量為

4 800 m3/d，最低水溫為12 ℃，單組設計流量為

2 400 m3/d，有效水深為6 m，污泥負荷為0.06 kg BOD5/（kg MLSS·d）。污泥濃度為4 000 mg/L，好氧泥齡為14.3 d，厭氧反應池停留時間設計為2.0 h，缺氧池停留時間設計為6.2 h，好氧池停留時間設計為13.0 h，內回流比為400%，污泥回流比為100%。曝氣采用盤式曝氣器（752臺），單臺設備曝氣量為2.6 m3/h。

3.3 沉淀池

沉淀池對生物處理后的污水進行泥水分離。污泥經管道及污水回流泵回流至前端生物反應池，剩余污泥進入脫水機房，脫水后外運處理。池體采用鋼筋混凝土圓形水池，沉淀池類型為輻流式沉淀池，設計流量為0.06 m3/s，池數為2格，直徑為12 m。表面負荷為0.88 m3/（m2·h），有效水深為4.5 m，沉淀池采用周邊傳動刮泥機（2臺），單臺設備功率為0.55 kW。

3.4 高密度沉淀池

高密度沉淀池為矩形鋼筋混凝土結構，由混凝池、絮凝池等組成。高密度沉淀池設計流量為0.06 m3/s，

共計2座。混凝池混合時間為1.95 min，池體規格為1.30 m×1.25 m×2.00 m。絮凝反應池絮凝時間為18.75 min，池體規格為2.5 m×2.5 m×5.0 m。高密度沉淀池斜管表面負荷為8.45 m3/（m2·h），平面尺寸為3.7 m×1.6 m，配備攪拌機。

3.5 活性砂濾池

活性砂濾池用于進一步去除進水中的懸浮物。構筑物采用鋼筋混凝土矩形水池，設計流量為0.6 m3/s，過濾面積為48 m2，設計濾速為4.2 m/h，過濾器為動態流砂過濾器，設備有8臺，單臺過濾面積為6 m2，有效濾床深度為2 000 mm。

4 結語

小城鎮污水來源復雜，不僅涉及居民生活污水，還有餐飲服務業、輕工業、公共服務設施等排放的污水，水量和水質波動較大，生化性較好。目前，由于基建投資大、運行費用高、缺乏技術管理人員等，小城鎮污水處理面臨較多困難。因此，要因地制宜，合理選用污水處理工藝，有效處理各類污水，從而改善小城鎮水環境。

參考文獻

1 唐 佳.典型小城鎮生活污水處理廠設計與分析[J].節能與環保，2022（9）：64-65.

2 鄧又寰，吳 坤，陽平堅，等.我國城鎮污水處理廠發展歷程及技術建議[J].工業用水與廢水，2021（4）：1-5．

3 梁 柱，李 洋，陳振振.某城鎮污水處理廠工程設計實例[J].工業用水與廢水，2022（6）：80-83.

4 朱明珠，古杏紅，張樹俊.城鎮污水處理廠工藝方案總體設計思路和方法[J].工業用水與廢水，2022（9）：142-146.