共抓大保護下推廣格柵沉砂池替代化糞池的可行性探究

羅成明，王 彤

(三峽基地發(fā)展有限公司烏東德分公司，云南 昆明 651500)

1 引言

目前，無論是大城市還是小城鎮(zhèn)，新城還是舊城，南方還是北方，鋪設(shè)城市下水道截污、集中興建市政污水處理廠處理城市污水已成趨勢[ 1]。在2018年6月30日湖北省政府發(fā)布的《關(guān)于成立湖北長江大保護十大標(biāo)志性戰(zhàn)役指揮部和十五個專項戰(zhàn)役指揮部的通知》中可知，黑臭水體和城鄉(xiāng)污水排放治理成了當(dāng)前共抓大保護的標(biāo)志性戰(zhàn)役。

2 化糞池現(xiàn)狀

2.1 化糞池現(xiàn)狀及問題

建設(shè)化糞池是城市排污系統(tǒng)不完善情況下的一種必要選擇，化糞池作為環(huán)境保護的基本措施之一，雖然在消除病原體、減少污染等方面曾發(fā)揮了重要作用。但是，目前化糞池運行管理薄弱，清理不及時，帶來了一系列問題[1]。

營區(qū)管理混亂定期清掏形同虛設(shè)，有的甚至從不清掏，糞便溢漏不經(jīng)任何處理就排入下水道。厭氧過程產(chǎn)生惡臭氣體，造成周圍空氣質(zhì)量惡化，影響周圍居民舒適性。運輸過程中產(chǎn)生二次污染。吸糞車保養(yǎng)不當(dāng)，滴灑泄漏現(xiàn)象存在。司機素質(zhì)不高，沒有環(huán)保意識。如果糞渣無出路，會發(fā)生清掏者隨意傾倒，污染環(huán)境。糞便在消化處理過程中，產(chǎn)生有毒有害氣體。在清理化糞池時有可能發(fā)生中毒、爆炸等安全事故。經(jīng)化糞池發(fā)酵的污水出水呈酸性，會對鋼制污水管道造成腐蝕。

2.2 化糞池對脫氮除磷的影響

化糞池對污水的簡易處理主要是發(fā)揮截留、沉淀、厭氧分解等物理與生化過程作用。正常情況下，固體懸浮物去除率約60%～70%；BOD5去除率約20%～30%；對氮、磷的去除則微不足道。集中式污水處理廠采用二級或三級深度處理工藝；二級處理的污水處理廠對有機物(BOD5)去除率高達90%以上；三級處理的污水處理廠對氮、磷的去除亦可高達95%以上。相較而言，化糞池凈化污水的作用則顯得微不足道。在興建集中式城市污水處理廠的情況下再設(shè)置化糞池對脫氮除磷反而起了副作用造成污水處理廠脫氮除磷所需碳源不足[2]。碳是微生物生長需要量最大的營養(yǎng)元素，在脫氮除磷系統(tǒng)中， 碳源大致上消耗于釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌正常代謝等方面，其中釋磷和反硝化的反應(yīng)速率與進水碳源中的易降解部分，尤其是揮發(fā)性有機脂肪酸(VFA)的數(shù)量關(guān)系很大[3]。

3 格柵沉砂池替代化糞池的系統(tǒng)研究

3.1 化糞池使用情況

化糞池使用情況通常有兩種：該服務(wù)區(qū)未建立集中污水式污水處理廠；該服務(wù)區(qū)集中式污水處理廠正在興建但周邊小區(qū)已形成，化糞池作為過渡階段。

對于有集中式污水處理廠的，取消化糞池是大勢所趨，但為了保護集中式污水處理廠的設(shè)備、管道不受固體雜物影響，應(yīng)該在收集口設(shè)置格柵沉砂井。四川的排水主管部門要求即便在市政污水處理廠的服務(wù)范圍內(nèi)，小區(qū)污水也不能直接排入市政污水管網(wǎng)，需用格柵沉砂池代替化糞池，在污水接入市政管網(wǎng)之前起到清除大的雜物、防止堵塞的預(yù)處理作用，而污水的可生化性并不受到影響。以烏東德分公司的實際運行為例，自來水經(jīng)過使用排放主要包括宿舍生活污水排放：淋浴排水、衛(wèi)生間排水、洗臉/洗衣盆排水，食堂排水：洗碗池排水、洗菜池排水、地面沖洗排水等；化驗室排水：廢酸、廢堿排水。在考慮設(shè)置格柵沉砂井的前端應(yīng)結(jié)合實際設(shè)置油水分離器、酸堿中和池，流程如圖1所示。

為避免食堂含油脂、動物碎骨、植物根莖等雜質(zhì)的生活廢水直接進入收集管網(wǎng)，需對食堂廢水進行隔油除渣預(yù)處理。目前烏東德水電站食堂分散水量較小時常采用隔油池。隔油池是針對食堂產(chǎn)生的餐飲廢水進行預(yù)處理的設(shè)施，主要作用是分離污水中的油脂[4]。為避免化驗室的酸性、堿性或其他腐蝕性廢液直接排放對環(huán)境造成危廢污染，實驗室后設(shè)置酸堿中和池，洗滌使用后廢水經(jīng)酸堿中和池后排放。

隔油池和酸堿中和池目前均有成熟的經(jīng)驗，并在不斷的優(yōu)化。目前國家還沒有出臺格柵沉砂池另外格柵沉砂井布置要求，尺寸也存在爭議，給后續(xù)推進格柵尺寸選型造成了一定的難度，本文對其展開討論研究。

圖1 污水收集流程示意

3.2 格柵沉砂井構(gòu)造及布置

格柵沉砂井根據(jù)其功能要求分為兩部分：沉砂部及格柵部，設(shè)置在居民小區(qū)污水出口處，并由池壁、進水管、出水管、沉砂部、格柵部組成。為實現(xiàn)沉砂與雜物攔擋功能，進水管、沉砂部、格柵部、出水管依次設(shè)置。進水管應(yīng)采用高進，沉砂部有足夠的沉砂空間，格柵板充分考慮介質(zhì)屬性及過渣尺寸設(shè)置(圖2)。

圖2 沉砂格柵井圖示

格柵沉砂井尺寸應(yīng)根據(jù)處理量、來水水質(zhì)確定，針對常規(guī)施工項目外部尺寸可參照國標(biāo)圖集的化糞池尺寸。井底應(yīng)充分夯實，密實度95%以上，鋪設(shè)10 cm碎石或c15墊層提高基礎(chǔ)承載力。不同管材分別采用不同的連接處防水處理，水泥管應(yīng)鑿毛，1∶2膨脹砂漿等處理工藝進行防水。進水管道應(yīng)略高于出水管道1倍管徑以上，避免污水回流。當(dāng)?shù)匦纹露炔辉试S時根據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)整。圖示中沉砂格柵井共用一室，但分區(qū)明顯。污水在遷移、流動和匯集過程中不可避免會混入泥砂。

污水中的砂如果不預(yù)先沉降分離去除，則會影響后續(xù)處理設(shè)備的運行。最主要的是磨損機泵、堵塞管網(wǎng)，干擾甚至破壞生化處理工藝過程。沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于0.2 mm，密度大于2.65 t/m3的砂粒，以保護管道、閥門等設(shè)施免受磨損和阻塞。其工作原理是以重力分離為基礎(chǔ)，故在統(tǒng)一設(shè)計沉砂池尺寸時應(yīng)適當(dāng)考慮過流速度，使得比重大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒能夠隨水流帶走。圖中右半部分為沉砂部分，主要去除水中砂礫，固體廢棄物，可自然沉降的固體有機物。

格柵室處理的對象則主要是可能堵塞水泵葉輪和管道閥門及增加后續(xù)處理單元負(fù)荷的雜物，格柵是污水泵站中最主要的輔助設(shè)備。本次提供格柵沉砂池中的格柵板由一組平行的柵條組成，斜置于井室出口，傾斜角度建議采用60～80°。其中污水的腐蝕性是影響格柵壽命的主要原因，腐蝕是由氫的去極化反應(yīng)和硫化物引起的。在格柵材料選型中應(yīng)選擇耐腐蝕、抗壓強度高、質(zhì)量小的材質(zhì)。目前用于污水格柵的輕便的復(fù)合材料因制造工藝標(biāo)準(zhǔn)不一，質(zhì)量參差不齊。建議使用耐腐蝕、強度高的不銹鋼片。格柵應(yīng)可拆卸，在修建格柵沉砂井時可制作滑軌，便于拆卸清洗。

3.3 管道堵塞原因分析

管道堵塞可分為慢性阻塞：管道內(nèi)流體物質(zhì)經(jīng)年累月因管道自身和別的物質(zhì)發(fā)作化學(xué)反應(yīng)地漸漸的附著在管道壁上的雜物使管道通量逐步變小，最后導(dǎo)致阻塞管路；異物阻塞：異物阻塞是因雜物掉入污水排放口、檢查井等敞口導(dǎo)致污水管網(wǎng)堵塞狀態(tài)。在生活污水管網(wǎng)施工時有的施工隊不夠資質(zhì)不按操作規(guī)程施工。管道枕基不實而塌陷、坡度不均、甚至反坡、管道材質(zhì)低劣。掉在檢查井和管道里東西的未清理。渣土木棍、鋼筋、工具等，如房頂施工掉進管口的木棍卡在地下橫管彎處就會給排水造成終身隱患，而施工人員并不向領(lǐng)導(dǎo)匯報等多種施工管理不善也會造成污水管網(wǎng)堵塞。管道阻塞的緣由還有許多，并且往往是多種要素相互作用的成果，因而其修理辦法不盡相同。

3.4 格柵沉砂井布置形式

集中式污水處理廠運行過程中，污泥提升泵、曝氣孔、回流泵、中間水池提升泵、過濾器等過水設(shè)備是受污水影響最大的設(shè)備。烏東德水電站7座污水處理站運行歷年檢修原因表明，施工雜物、運行過程中的雜物是導(dǎo)致污水處理設(shè)備損壞的主要原因。水泵在運行過程中吸入雜物會導(dǎo)致葉片受損，過流面積變小，軸功率增加，振動變大，產(chǎn)生異響等原因。輕則葉片受損，重則電機燒毀。在后續(xù)污水處理站收集管網(wǎng)設(shè)置中應(yīng)合理設(shè)置格柵沉沙井，格柵機等布置形式，為后續(xù)設(shè)備提供良好的作業(yè)環(huán)境。在針對烏東德水電站新村污水處理站收集管網(wǎng)布置情況中，從18號樓收集口處布置一個格柵沉沙井，其格柵孔徑為100～200 mm，主要是為了攔擋大的雜物，如礦泉水瓶、塑料袋等大型生活垃圾。布置示意圖如圖3，在相距3～5個井段后再設(shè)置一個格柵沉沙井，其格柵孔徑為50～100 mm，去除較小的固體垃圾，其功能主要是分擔(dān)一級格柵沉砂池負(fù)荷，占地面積受限等。

圖3 格柵沉砂井布置圖示例

3.5 配套格柵機

在烏東德水電站污水處理站管網(wǎng)堵塞情況嚴(yán)重的情況下，結(jié)合分析了新村營地污水處理站、金坪子1#污水處理站運行情況，每日對格柵井清掏率。得出兩座污水處理站來水量較大，雜物較多，格柵容易造成堵塞，格柵井溢流情況頻發(fā)。經(jīng)討論研究，在電站運行期人口較多的三個營區(qū)污水處理站既金坪子1#污水處理站、新村污水處理站、海子尾巴污水處理站加裝格柵機，保障水流通暢，避免出現(xiàn)溢流。方案擬采用回轉(zhuǎn)式機械格柵，其最大的優(yōu)點是自動化程度高、分離效率高、動力消耗小、無噪音、耐腐蝕性能好，在無人看管的情況下保證連續(xù)工作，符合烏東德現(xiàn)場實際。格柵機選用了HF300-3600型，安裝角度為75°，掉渣高度為1.5 m。統(tǒng)一采用內(nèi)寬0.5 m，深1.5 m的溝槽，溝槽底部使用C10素混凝土墊層10 cm，底部0.053 m磚砌體，側(cè)壁使用0.024 m磚砌體，溝槽內(nèi)做20 mm防水砂漿。配置100 m長10平方3芯電纜線，在操作間就近取電。格柵機安裝后取得了較好的效果，保障了污水處理站的設(shè)備安全。

4 結(jié)語

為了防治氮磷污染及水體富營養(yǎng)化問題，污水排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978 -1996)及《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918-2002)》均對污水處理廠出水的氮磷指標(biāo)提出了較嚴(yán)格的要求。在今后的規(guī)劃設(shè)計中，集中式污水處理廠均需合理布置脫氮除磷工藝，目前較為成熟的生物脫氮除磷受碳源影響大，故取消化糞池是大勢所趨，也是科學(xué)發(fā)展的必然結(jié)局。污水處理是民生工程，“共抓大保護，不搞大開發(fā)”是長江經(jīng)濟帶的戰(zhàn)略發(fā)展方向，規(guī)范污水處理，做到“污水全收集，收集全處理，處理全達標(biāo)”是山水林田湖生態(tài)保護修復(fù)工程的重中之重。統(tǒng)一清理排查化糞池現(xiàn)狀，廢除糞池、合理布置格柵沉砂井，對推進長江大保護工作有積極的意義。另外，脫氮除磷還存在大量尚待研究的領(lǐng)域，進一步挖掘并做到穩(wěn)定經(jīng)濟脫氮除磷是必要的。