河南省某農(nóng)村生活污水處理工程典型設(shè)計(jì)實(shí)例

易亞杰 李鵬

（湖南中集環(huán)境投資有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410002）

1 引言

一體化設(shè)備擁有施工周期短、占地小、節(jié)約投資、運(yùn)營(yíng)成本低等優(yōu)點(diǎn)，且地埋式不影響原地形地貌，因此根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)單位的要求，認(rèn)真分析污水水質(zhì)后，推廣了地埋式一體化設(shè)備“三件套”，主要包括格柵設(shè)備、水解酸化設(shè)備、SBR＋斜板沉淀設(shè)備，使環(huán)境效益最大化，污水達(dá)標(biāo)排放。

2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)、水量及排放標(biāo)準(zhǔn)

河南省某農(nóng)村基本都是旱廁，人均用水量較少，根據(jù)調(diào)研情況，目前人均排水量約30 L/d，但考慮旱廁改造需求，設(shè)計(jì)水量每人為50 L/d。經(jīng)過(guò)計(jì)算，本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)規(guī)模為100 m3/d，項(xiàng)目的最終受納水體為項(xiàng)目附近排水渠，排水要求為滿足GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 進(jìn)出水水質(zhì) mg/L

2.2 主體工藝

生活污水主要來(lái)源于廚房、廁所（旱廁）、洗浴等生活設(shè)施的排水。本項(xiàng)目污染因子BOD5與CODCr之比為0.5，大于0.35，污水可生化性較好，而污水中BOD5與TN 之比等于3，一般若BOD5與TN 之比小于3.5 時(shí)，脫氮效果較差，因此應(yīng)設(shè)法在不補(bǔ)充碳源的情況下提高污水碳氮比［1］，進(jìn)入格柵渠后對(duì)污水進(jìn)行水解酸化處理，降低進(jìn)水的CODCr百分含量，提高碳氮比，不需要補(bǔ)充碳源，可降低運(yùn)行成本［2］。

水解酸化工藝提高了碳氮比，也進(jìn)一步提高了污水的可生化性。在進(jìn)入主體生化階段后，本項(xiàng)目主要依靠剩余污泥除磷，依靠“SBR＋斜板沉淀設(shè)備”為主的自回流的方式同步硝化反硝化脫氮。

懸浮物的主體是活性污泥絮體，其本身的有機(jī)成分就很高，因此較高的出水SS 含量會(huì)使得出水的BOD5、CODCr、氨氮、TP 均增加，因此出水采用砂濾工藝降低的SS 指標(biāo)。

2.3 污水處理流程與平面布置

生活污水通過(guò)新建管網(wǎng)匯集至項(xiàng)目污水處理廠，污水首先經(jīng)過(guò)提籃格柵過(guò)濾較大漂浮物或沉淀物之后自流進(jìn)入水解酸化池。水解酸化池與污泥區(qū)采用一體化設(shè)計(jì)，水解酸化池通過(guò)污水重力形成一定流速后，在池底形成水解酸化污泥層，通過(guò)污泥層后，CODCr分解成更易分解的生化因子，通過(guò)污水提升泵提升至地埋一體化設(shè)備進(jìn)入“SBR＋斜板沉淀設(shè)備”單元，在此完成污水脫氮、除磷深度處理，后續(xù)通過(guò)三角堰板，自流進(jìn)入砂濾池、紫外消毒池。

剩余污泥的處理：污泥池與水解酸化池合并，待剩余污泥儲(chǔ)存一定時(shí)間后，定期由市政吸糞車運(yùn)送至污泥處置場(chǎng)所集中處理。

根據(jù)項(xiàng)目用地及對(duì)周邊環(huán)境的影響要求，所有設(shè)備均采用地埋式設(shè)計(jì)。其中，“SBR＋斜板沉淀設(shè)備”高程位于地表30 cm 左右，覆蓋了人工綠植。廠區(qū)綠地面積達(dá)95%以上，屬花園式污水處理廠。工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

平面布置見圖2。

圖2 平面布置圖

2.4 主要建構(gòu)筑物及參數(shù)

2.4.1 格柵設(shè)備

格柵設(shè)備由格柵筒、格柵提籃、進(jìn)出水口、格柵蛟龍組成。格柵筒材質(zhì)為碳鋼，方形裝置，碳鋼壁厚8 mm，防腐油漆厚度為300 μm，格柵筒內(nèi)置格柵提籃，格柵提籃上部為圓筒形，下部為錐形布置，楔形柵條，筒型內(nèi)窄外寬布置，柵條間隙2 mm，材質(zhì)為304SS，格柵提籃四周呈90°布置吊耳，穿鋼絲繩與格柵蛟龍相連接，根據(jù)污水污染因子判斷每隔10 d 定期對(duì)柵渣進(jìn)行一次清理，由柵渣小車送往垃圾站處理。

計(jì)算格柵設(shè)計(jì)過(guò)柵流速v＝0.4 m/s，格柵間距2 mm，格柵的平面尺寸為：B×L×H＝1.0 m×1.0 m×2.0 m，配手動(dòng)蛟龍起吊。格柵提籃設(shè)備的應(yīng)用可節(jié)省污水站對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備如粗格柵、細(xì)格柵的投資，且后期運(yùn)行維護(hù)方便。

2.4.2 水解酸化設(shè)備

水解酸化設(shè)備是本項(xiàng)目的重要設(shè)計(jì)單元，水解酸化設(shè)備兼顧調(diào)節(jié)池、水解酸化池以及污泥儲(chǔ)存池的作用，水解酸化池平面尺寸為：B×L×H＝8.9 m×2.9 m×2.9 m，其中有1.0 m×2.9 m×2.9 m 作為污泥池使用，污泥池上部設(shè)置DN300 圓孔與水解酸化池相接，用于剩余污泥大量回流或者突發(fā)事故污泥池存儲(chǔ)空間不夠的應(yīng)急處理［3］。

水解酸化池的有效水深2 m，停留時(shí)間12 h，潛污泵：Q＝6 m3/h，H＝13 m，N＝1.1 kW，2 臺(tái)（1 用1備），內(nèi)置操作、檢修平臺(tái)，焊接安裝，由于格柵井通過(guò)重力自流入水解酸化設(shè)備，因此離地高度約6 m，其內(nèi)部設(shè)置護(hù)籠爬梯，保證操作安全；不配備潛水?dāng)嚢铏C(jī)，水解酸化池由重力流速形成水解酸化污泥層，節(jié)約運(yùn)行能耗成本。

2.4.3 SBR＋斜板沉淀設(shè)備

SBR＋斜板沉淀設(shè)備1 臺(tái)，每臺(tái)尺寸11.7 m×2.9 m×2.9 m，處理能力100 m3/d。設(shè)備為碳鋼結(jié)構(gòu)，厚度10 mm，由于在地面所以防腐要求較高，防腐油漆厚度300 μm，設(shè)備管材、砂濾填料、紫外消毒等成套供應(yīng)。內(nèi)置環(huán)形曝氣主支管、微孔曝氣盤Φ215 mm，內(nèi)部加裝MBBR 填料，填料體積占比30%，填料密度接近于1 t/m3。

斜板沉淀單元設(shè)置于SBR 區(qū)兩側(cè)，由防腐玻璃鋼板分隔，并設(shè)置了三相分離器，斜板的長(zhǎng)度為1 m，60°傾角布置，因此設(shè)備內(nèi)部斜板高度為0.866 m，斜板的材質(zhì)為ABS 塑料材質(zhì)，需長(zhǎng)期浸泡于水中。污水通過(guò)斜板沉淀后進(jìn)入砂濾池［4］，砂濾池設(shè)置于SBR＋斜板沉淀設(shè)備后部，過(guò)濾SS。

設(shè)備的生化停留時(shí)間為14 h，斜板沉淀區(qū)停留時(shí)間為4 h，設(shè)置砂濾池為慢濾池。設(shè)備內(nèi)部還包含了鼓風(fēng)機(jī)、硝化液回流汽提裝置、反洗水箱、反洗水泵等，其中鼓風(fēng)機(jī)、反洗水泵設(shè)置于地面操作間。

2.4.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)

根據(jù)項(xiàng)目要求，污水廠的自控系統(tǒng)采用集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，由可編程序控制器（PLC）及自動(dòng)化儀表組成的檢測(cè)控制系統(tǒng)——現(xiàn)場(chǎng)控制站對(duì)污水處理廠各水解酸化過(guò)程、生化過(guò)程及砂濾過(guò)程進(jìn)行控制，再由通訊系統(tǒng)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和投影儀組成的中央控制系統(tǒng)——中央控制室與鎮(zhèn)區(qū)、市區(qū)的其他農(nóng)村污水廠共同實(shí)行集中管理。各分控站與中央控制室之間由工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信?，F(xiàn)場(chǎng)控制站與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表之間由開放式現(xiàn)場(chǎng)總線連接。

中央控制系統(tǒng)是由1 套工作站、1 臺(tái)24 寸液晶彩顯、1 臺(tái)打印機(jī)服務(wù)器、電源及UPS 等組成，用于監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)控制站的運(yùn)行情況，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、記錄、儲(chǔ)存，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制站下達(dá)指令，打印運(yùn)行數(shù)據(jù)，提供運(yùn)行事故報(bào)警。本項(xiàng)目自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制。

水解酸化池中污水提升泵站設(shè)2 臺(tái)泵，運(yùn)行工況為1 用1 備運(yùn)行，平均負(fù)荷時(shí)2 臺(tái)運(yùn)行；進(jìn)水BOD5、CODCr、氨氮、TP、進(jìn)水流量等在線測(cè)量值通過(guò)PLC 現(xiàn)場(chǎng)控制站采集傳送到中控室，系統(tǒng)進(jìn)行分析指導(dǎo)設(shè)定、調(diào)整SBR 工藝設(shè)備的運(yùn)行工況；DO 值檢測(cè)（DO 值檢測(cè)儀1 套）溶氧，進(jìn)而控制曝氣器的運(yùn)行。

2.4.5 附屬建構(gòu)筑物

附屬建筑物包括操作間，包含控制面板、鼓風(fēng)機(jī)、反洗水泵等，構(gòu)筑物包含廠內(nèi)人行道、圍欄、大門、照明等。

3 運(yùn)行與維護(hù)

項(xiàng)目處理成本主要為人力成本及電費(fèi)等，由于自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，僅需人工定期清理格柵，半個(gè)月1 次，因此污水站的運(yùn)營(yíng)成本主要由電費(fèi)、濾料費(fèi)組成。雖然河南生活污水濃度普遍較高，基本為南方生活污水濃度的2 倍，但噸水成本仍可控制在0.65 元，其中，噸水耗電量0.7 kW·h，約0.42 元。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)河南省某農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)，采用“水解酸化＋SBR＋斜板沉淀＋砂濾＋紫外消毒”工藝進(jìn)行處理，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。主體單元采用一體化設(shè)備，施工快捷、占地面積小、運(yùn)行成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單方便，可在河南農(nóng)村生活污水處理中廣泛應(yīng)用與推廣。