山東省小城鎮(zhèn)典型污水處理廠設(shè)計(jì)

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(huán)境監(jiān)測。

摘要：小城鎮(zhèn)污水來源復(fù)雜，不僅涉及居民生活污水，還有商業(yè)、輕工業(yè)、公共服務(wù)業(yè)產(chǎn)生的污水，水質(zhì)與水量波動較大。本文以山東省某城鎮(zhèn)污水處理廠為例，結(jié)合設(shè)計(jì)處理規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)，合理設(shè)計(jì)污水處理工藝，并分析主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)，以減少污水處理廠的用地、能耗及運(yùn)行費(fèi)用，為類似小城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：小城鎮(zhèn)；污水處理廠；設(shè)計(jì)；生活污水；工業(yè)廢水

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)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(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，小城鎮(zhèn)污水排放量不斷增加。但是，小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施較為落后，導(dǎo)致周邊環(huán)境惡化。小城鎮(zhèn)污水來源復(fù)雜，不僅涉及居民生活污水，還有商業(yè)、輕工業(yè)、公共服務(wù)業(yè)產(chǎn)生的污水，水質(zhì)水量波動較大。因此，必須因地制宜，科學(xué)設(shè)計(jì)和建設(shè)配套污水處理設(shè)施[1]。山東省某城鎮(zhèn)污水處理廠服務(wù)范圍為鎮(zhèn)區(qū)及其產(chǎn)業(yè)園，處理的污水主要是生活污水及部分工業(yè)廢水，生化性較好。污水處理主體工藝為預(yù)處理+厭氧-缺氧-好氧（A2O）生物反應(yīng)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(biāo)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 設(shè)計(jì)處理規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)

1.1 設(shè)計(jì)處理規(guī)模

需水量預(yù)測涉及未來發(fā)展的諸多因素，規(guī)劃時(shí)難以準(zhǔn)確確定，一般采用多種方法相互校核。該鎮(zhèn)區(qū)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(shù)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(chǎn)污率取85%，則2025年鎮(zhèn)區(qū)污水量為0.32萬m3/d，2035年污水量為0.75萬m3/d。經(jīng)綜合分析，該鎮(zhèn)區(qū)污水處理廠近期設(shè)計(jì)處理規(guī)模為0.4萬m3/d，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)處理規(guī)模為0.8萬m3/d。

1.2 進(jìn)出水水質(zhì)

因暫無鎮(zhèn)區(qū)生活污水水質(zhì)資料，根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50014—2021），結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，確定生活污水進(jìn)水水質(zhì)[2]。主要監(jiān)測指標(biāo)有化學(xué)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(jù)規(guī)劃，鎮(zhèn)區(qū)產(chǎn)業(yè)園將打造以家居企業(yè)為主、上下游企業(yè)為輔，集家具原材料供應(yīng)、研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、展銷、文化旅游、物流配套服務(wù)為一體的產(chǎn)業(yè)集群。工業(yè)廢水含有毒有害物質(zhì)及不易生物降解物質(zhì)，SS濃度高，色度高，處理達(dá)標(biāo)后才能排入市政污水管網(wǎng)[3-4]。根據(jù)產(chǎn)業(yè)用地類型并參考同類產(chǎn)業(yè)園區(qū)，考慮排污企業(yè)的不確定性，確定工業(yè)廢水進(jìn)水水質(zhì)。污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。其中，設(shè)計(jì)出水糞大腸菌群數(shù)為1 000個(gè)/L。

污水處理后排入周邊河道，排入河道的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為Ⅳ類（地表水）。污水處理廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)如表1

所示，即CODCr、BOD5、氨氮和TP執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，其余指標(biāo)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》

（GB 18918—2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

2 污水處理工藝設(shè)計(jì)

經(jīng)設(shè)計(jì)，污水處理廠的總體工藝流程包括預(yù)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(xì)格柵+調(diào)節(jié)池+進(jìn)水泵房+旋流沉砂池+A2O生物反應(yīng)池+沉淀池+高密度沉淀池+活性砂濾池+臭氧催化氧化反應(yīng)池+接觸消毒池+巴氏計(jì)量槽，如圖1所示。污水經(jīng)粗細(xì)格柵初步過濾后排入調(diào)節(jié)池，進(jìn)行水量和水質(zhì)的調(diào)節(jié)，然后提升至旋流沉砂池，去除較小的漂浮物和砂粒。預(yù)處理出水進(jìn)入A2O生物反應(yīng)池。

2.1 二級生化處理工段

污水處理項(xiàng)目設(shè)計(jì)不僅要考慮工程投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、日常管理維護(hù)費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)因素，還要以項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模、進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)為基準(zhǔn)，做到經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)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(jī)物去除效果較為顯著，而且工藝流程較為靈活，可以根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、水量等變化進(jìn)行調(diào)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(zhì)達(dá)到Ⅳ類地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，即CODCr、BOD5、氨氮和TP滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，其余指標(biāo)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》

（GB 18918—2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃產(chǎn)業(yè)主要為家具生產(chǎn)及研發(fā)，污水處理廠進(jìn)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(yīng)池+接觸消毒池工藝。

3 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 預(yù)處理加藥間

按遠(yuǎn)期規(guī)模設(shè)計(jì)，粗格柵采用2條地下混凝土渠道，設(shè)計(jì)流量為0.15 m3/s。主要設(shè)備為回轉(zhuǎn)式機(jī)械格柵除污機(jī)。以可編程邏輯控制器（PLC）進(jìn)行自動控制，并配備定時(shí)和手動控制系統(tǒng)。按遠(yuǎn)期規(guī)模設(shè)計(jì)，細(xì)格柵采用2條地下鋼筋混凝土平行渠道，設(shè)計(jì)流量為

0.15 m3/s，主要設(shè)備為循環(huán)齒耙式細(xì)格柵。以PLC自動控制系統(tǒng)控制，并配備定時(shí)和手動控制系統(tǒng)。調(diào)節(jié)池及配套提升泵房用于調(diào)節(jié)水量，提升污水，以便進(jìn)行后續(xù)處理。調(diào)節(jié)池及提升泵房按遠(yuǎn)期規(guī)模設(shè)計(jì)，設(shè)備按近期規(guī)模安裝，池體為地下式鋼筋混凝土矩形水池，調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)時(shí)間為7.2 h。提升泵站采用潛水泵，根據(jù)調(diào)節(jié)池水位，采用PLC進(jìn)行自動控制，水泵按順序輪換運(yùn)行，同時(shí)設(shè)手動控制。本項(xiàng)目設(shè)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(yùn)。旋流沉砂池按照遠(yuǎn)期規(guī)模選型，設(shè)計(jì)流量為0.15 m3/s，表面負(fù)荷為80 m3/（m2·h），有效水深為

1.0 m，直徑為2.13 m，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為44 s。

3.2 A2O生物反應(yīng)池

A2O生物反應(yīng)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(jī)物、脫氮、除磷等，是污水處理廠的核心構(gòu)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(shè)計(jì)平均流量為4 000 m3/d，安全系數(shù)取1.2，總設(shè)計(jì)流量為

4 800 m3/d，最低水溫為12 ℃，單組設(shè)計(jì)流量為

2 400 m3/d，有效水深為6 m，污泥負(fù)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(yīng)池停留時(shí)間設(shè)計(jì)為2.0 h，缺氧池停留時(shí)間設(shè)計(jì)為6.2 h，好氧池停留時(shí)間設(shè)計(jì)為13.0 h，內(nèi)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(shè)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(jìn)行泥水分離。污泥經(jīng)管道及污水回流泵回流至前端生物反應(yīng)池，剩余污泥進(jìn)入脫水機(jī)房，脫水后外運(yùn)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(shè)計(jì)流量為0.06 m3/s，池?cái)?shù)為2格，直徑為12 m。表面負(fù)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(jī)（2臺），單臺設(shè)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(jié)構(gòu)，由混凝池、絮凝池等組成。高密度沉淀池設(shè)計(jì)流量為0.06 m3/s，

共計(jì)2座?；炷鼗旌蠒r(shí)間為1.95 min，池體規(guī)格為1.30 m×1.25 m×2.00 m。絮凝反應(yīng)池絮凝時(shí)間為18.75 min，池體規(guī)格為2.5 m×2.5 m×5.0 m。高密度沉淀池斜管表面負(fù)荷為8.45 m3/（m2·h），平面尺寸為3.7 m×1.6 m，配備攪拌機(jī)。

3.5 活性砂濾池

活性砂濾池用于進(jìn)一步去除進(jìn)水中的懸浮物。構(gòu)筑物采用鋼筋混凝土矩形水池，設(shè)計(jì)流量為0.6 m3/s，過濾面積為48 m2，設(shè)計(jì)濾速為4.2 m/h，過濾器為動態(tài)流砂過濾器，設(shè)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(jié)語

小城鎮(zhèn)污水來源復(fù)雜，不僅涉及居民生活污水，還有餐飲服務(wù)業(yè)、輕工業(yè)、公共服務(wù)設(shè)施等排放的污水，水量和水質(zhì)波動較大，生化性較好。目前，由于基建投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、缺乏技術(shù)管理人員等，小城鎮(zhèn)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(zhèn)水環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

1 唐 佳.典型小城鎮(zhèn)生活污水處理廠設(shè)計(jì)與分析[J].節(jié)能與環(huán)保，2022（9）：64-65.

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

3 梁 柱，李 洋，陳振振.某城鎮(zhèn)污水處理廠工程設(shè)計(jì)實(shí)例[J].工業(yè)用水與廢水，2022（6）：80-83.

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