宣城市某乡镇污水处理设计方案探讨

袁军成，杨 阳

（1.旌德县住房和城乡建设委员会，安徽 旌德 242600；2.安徽环境科技股份有限公司，合肥 230088）

随着乡镇经济的发展，乡镇生活污水处理问题日益凸显，许多乡镇没有建设系统的排水设施，部分地区雨污混流。为改善农村人居环境，提升农民生活品质，安徽省出台了《一体化推进农村垃圾污水厕所专项整治 加快改善农村人居环境实施方案》，该方案要求到2020年实现全省乡镇驻地生活污水处理设施全覆盖。宣城市某乡镇位于黄山东北麓，地处皖南山区，镇区人口约1 500 人。目前，排水多采用人工明渠、暗沟、水泥函管等方式，雨污混流。现有污水处理站采用微动力生物处理工艺，日处理规模只有25 m3，处理规模较小且仅有部分污水进入污水处理设备，其余通过管道排放至附近河流。

乡镇污水处理与城市污水处理具有不同的特点：处理规模较小，用地资源紧张，建设资金有限，专业运行人员缺乏等[1]。针对这些问题，本文以宣城市某乡镇为例，合理设计了污水管网排水方案和生活污水处理工艺。

1 设计进出水水质与污水量

1.1 设计进出水水质

乡镇污水处理对象主要为生活污水，根据当地经济发展水平和同类型乡镇污水处理厂进水水质确定进水浓度。依据排水受纳河流环境功能类别及水体环境容量，同时考虑地方污染防治政策的要求，确定污水排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A 标准。进出水情况如表1所示。

表1 设计进出水水质及处理程度

1.2 污水量

污水处理厂的处理规模与其直接相关的就是污水量。乡镇污水量的预测与乡镇规模、位置、人口、经济水平等因素有关。

该镇位于皖南山区，经济水平中等，镇区现有人口约1 500 人，居民用水定额取140 L/人·d，用水总量为210 m3/d[2]。污水排放量由下式确定：污水量= 用水总量×K×Z，其中K为污水排放系数，取0.8；Z为污水收集率，近期污水收集率取80%。根据公式推算污水量为134.4 m3/d。考虑污水量季节性因素的变化，该镇确定污水处理规模为150 m3/d。

2 污水厂站选址

污水处理厂站应靠近受纳水体，便于处理后的尾水就近排放；选址与规划居住区的卫生防护距离满足要求，位于镇区主导风向的下方；所在位置地势较低、地质条件较好，便于污水自流入厂内，但不应设在雨季易受洪涝灾害的低洼处；厂站建设应减少拆迁量，要与城镇总体规划相结合。

因此，该乡镇污水处理厂站选址位于镇区以北距离镇政府约200 m，河流以东，满足20年一遇设计洪水位要求。

3 配套管网设计

《室外排水设计规范》要求新建地区的排水系统应采用分流制，现有合流制排水系统，应按城镇排水规划的要求，实施雨污分流改造，本次镇区新建区域均采用雨污分流制[3]。

污水管网设计应根据地形地貌、水系分布，合理划分污水分区；便于管道的维护管理，污水干管设计应尽量沿现状或近期建设的道路敷设；充分利用地形的特点进行管道布置，应尽可能地减小管道的埋深和提升泵站的数量；通过水力计算优化排水管道设计，使污水管网布置合理；力求做到排水工程技术方案可行、经济合理；污水管道应尽量采用重力流的形式，避免提升，尽量减少与河道及各种地下构筑物的交叉，并充分考虑地质条件的影响；下游管段起端的水面和管底标高都不得高于上游管段终端的水面和管底标高。

根据该乡镇区域地形图，结合集镇村落居民点位置及高程合理划分污水汇水范围，该镇以河为分界线分为两大汇水区域。河以西居民点较少，汇水面积约为 5.66 hm2；河以东为镇区主城区，汇水面积约11.4 hm2。

3.1 污水管网平面设计

该镇区污水主管网管径取D300-D400，以河为界采用分区排水形式。河以东为镇中心排水区范围，本区域排水沿镇中心东西两侧外围敷设排水主管，并向北布置，在镇北侧汇合后接入污水处理站。河以西为村镇结合部，本区域沿河西侧沿岸布置截流管，南北两端中间汇合后排入污水处理站。

3.2 污水管网纵断面设计

根据镇区地形现状和高程分析，该工程主要采用重力流排水，污水管网埋深控制在1.5～2.5 m，其中管道穿越河道时采用倒虹吸方式。污水排水管道布置如图1所示。

4 污水处理工程设计

4.1 工艺流程

为保证污水处理厂站长期稳定运行，解决小城镇污水处理厂运行管理的难点，按照“工程费用省，运行费用低”的总体原则，设计污水处理工艺。该镇生活污水经管道收集后排入格栅渠，去除大颗粒的杂物，然后流入沉砂池区域，污水经沉砂池自流入调节池，污水在调节池内充分调节稳定后，通过提升泵提升至A3/O-MBBR 一体化设备中进行生物处理，出水经人工湿地深度处理后达标排放，剩余污泥定期送至县城市政污水处理厂协同处理。污水处理工艺流程如图2所示。

4.2 主要构筑物设计

4.2.1 格栅渠

污水汇集到格栅渠前端，用格栅去除尺寸较大的漂浮物，进而保护后续泵的正常工作。工艺尺寸为L×B×H=0.8 m×3.0 m×4.0 m。设置人工粗细格栅各一套，宽度为0.6 m，粗栅条间隙10 mm，细栅条间隙5 mm。

4.2.2 沉砂池

沉砂池用于去除水中相对密度2.65、粒径0.2 mm以上的砂粒，使无机砂粒与有机物分离开来，便于后续生物处理正常运行。工艺尺寸为L×B×H=5.45 m× 1.00 m×3.15 m。

图1 污水排水管道布置

图2 污水处理工艺流程

4.2.3 调节池

调节池用来调节水量和均化水质，保证后续工艺设备的连续稳定运行。调节池尺寸为L×B×H=5.45 m× 9.00 m×3.40 m，设计水深1.5 m，有效容积73.5 m3，配有两台潜水泵，泵参数为Q=4 m3/h，h=12 m，N=0.55 kW，并配有液位控制系统。

4.2.4 A3/O-MBBR 一体化设备

A3/O-MBBR 一体化设备采用预消化+厌氧+缺氧+移动生物膜好氧工艺技术，该工艺脱氮除磷效果好，运行稳定，剩余活性污泥少。一体化设备尺寸为L×B×H=14.7 m×2.9 m×2.9 m，采用高强度钢板拼接焊接而成，外表光滑并经防腐处理，设备基础采用地埋式钢筋混凝土结构。

（1）预硝化池。将活性污泥回流至预硝化池，在缺氧条件下充分去除回流活性污泥中硝酸盐。预硝化池有效容积4.44 m3，停留时间0.71 h。

（2）厌氧池。厌氧池的主要功能是与好氧池配合除磷。厌氧池有效容积7.94 m3，停留时间1.27 h。

（3）缺氧池。缺氧池的主要功能是反硝化脱氮。缺氧池有效容积24.38 m3，停留时间3.9 h。

（4）好氧池。好氧池的主要功能是氧化有机物和硝化氨氮。好氧池有效容积30 m3，停留时间4.8 h。

（5）沉淀池。污水经生化处理后流入沉淀池，实现泥水分离。同时，池内安装污泥回流系统，经池内的活性污泥部分回流至预硝化区，剩余污泥定期排入污泥池。沉淀池有效容积18.34 m3，停留时间2.93 h。

4.2.5 污泥池

污泥池主要用于存储一体化设备产生的剩余污泥，污泥定期由污泥车抽取，运至县城污泥干化场处理。污泥池尺寸为L×B×H=4.4 m×3.0 m×3.4 m，全地下式钢砼结构，有效容积为44.88 m3。

4.2.6 人工湿地池

处理出水由管道布水喷流系统均匀分布到人工湿地表面，对出水进行深度处理，进一步降低有机物、氮、磷及悬浮物的含量，使出水稳定达标排放。设置1 座垂直潜流人工湿地池，总湿地面积100 m2，湿地采用卵石填料，填料厚度0.5 m，种植美人蕉、鸢尾等水生植物。

5 技术经济指标

5.1 工程投资

该场站占地742 m2，总投资112 万元，其中土建部分投资35 万元，设备购置投资73 万元，包含工艺主体设备、电气、自控及监测仪表等，安装调试费用4万元。

5.2 运行费用

该污水处理水站平均处理成本为0.94 元/m3，其中电费为0.45 元/m3，4S 维护费为0.49 元/m3。

6 结语

该乡镇生活污水处理规模为150 m3/d，以河为界采用分区排水形式，最后汇合排入污水处理站。污水设计处理水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A 标准。采用预消化+厌氧+缺氧+移动生物膜（简称A3/O+MBBR）一体化处理工艺。该工艺将强化脱氮除磷的工艺，与传统流化床和生物接触氧化相结合的MBBR 工艺有机结合，运行稳定可靠，出水水质稳定，抗冲击负荷能力强，脱氮除磷效果好，剩余污泥量少、投资运行成本低。同时，设备占地面积小，基础设施配套简单，可远程监控及自动化控制，运营维护成本低，采用模块化设计，安装运输方便，后期升级改造容易。