北方某新型乡镇污水处理工程设计

姜永青

摘要：本文阐述了某污水处理工程的设计内容，文章对水质、水量的预测，处理工艺的比选进行论述，最终采用了“预处理+A/A/O+高效沉淀+活性砂过滤+消毒的处理工艺”，本文对该工程所采用的工艺进行了详细描述，包括构筑物单体结构及尺寸、设备选型及参数，各个工艺单体的设计条件等。本文对北方污水处理厂，特别是乡镇、工业区污水厂的设计具有很好的参考价值。

关键词：乡镇污水处理，流砂过滤，生活污水，污泥

1 工程概述

该乡镇位于山东省西南部，济宁市域东部，是加工工业、仓储物流和商贸、居住相结合的产业园区。

2 设计参数

本工程设计规模4万m³/d，其中生活污水和工业污水各占50%，变化系数Kz=1.40。生活水进水水质根据定额并结合典型生活水水质进行确定，工业水水质通过调查管线沿途现有工矿企业[1]，并对两者加权平均确定。本污水处理厂需执行《城镇污水厂污染物排放标准》（GB18918）中的一级A标准。最终确定的设计进出水水质如表1所示。

3 工艺方案选择

A/A/O生物除磷脱氮活性污泥法工艺不但能去除含碳有机污染物，还能在好氧区完成较彻底的硝化，在缺氧区内完成较彻底的反硝化，具有较高的生物脱氮功能[2]。并且投资节省，运行费用和维护难度较低，占地面积适中的特点，非常适合县域和乡镇地区建设[3]。

结合“高效沉淀+活性砂过滤+消毒”的深度处理工艺，能在节省占地的同时，保证出水稳定达标。

4 工程设计

4.1 工艺流程

污水进入提升泵站前，由粗格栅将水中较大杂质去除，细格栅可以去除较小的悬浮固体物质，曝气沉砂池可以将水中被有机物包裹的沙石去除，经过水解酸化后，可生化性得到提高，在A2/O  生化池中，污水经过反复好氧、厌氧，有机物、总磷、总氮得到有效去除[4]，最后经过高密度沉淀池，进行絮凝沉淀反应，污水经高效沉淀池进一步去除污水中的悬浮物之后进入连续流沙滤池进一步过滤，而后污水进入消毒池，出水经巴氏计量槽计量最终排入受纳水体，工艺流程简图如图1所示。

二沉池的回流污泥部分回流至厌氧池，其余剩余污泥通过污泥回流泵站进入污泥储池;污泥在储池中混匀并加入污泥脱水药剂后进入脱水机脱水，脱水后的污泥外运处置[5]。

4.2 工艺设计

4.2.1 粗格栅渠

主要功能为拦截污水中较大的悬浮物，防止水泵机组的堵塞。结构类型为地下钢混直壁平行渠道，几何尺寸为10.20m×2.60m×1.30m，渠数为2条，设计流量Qmax=2336.4m³/h，渠道宽度B=1000mm（2条），设置为回转式格栅除污机，过栅流速（v）为0.70m/s，栅缝（b）为20mm，过栅损失（Δh）为200mm，数量为2台

4.2.2 提升泵房

主要功能为提升污水满足后续处理设施水利要求。结构类型为地下钢混矩形结构，几何尺寸为7.8m×7.3m×9.0m，池数为1座，设计流量（Qmax）为2336.4m3/h，集水容积（V）为120m3。设置污水提升泵：Q=1200m³/h，扬程H=15m，3台。

4.2.3 细格栅渠

主要功能为进一步去除污水中细小悬浮物，降低生物处理负荷。结构类型为地上高架钢混直壁平行渠道，几何尺寸为11.20m×3.60m×1.30m，渠数为2条，渠道宽度（B）为1500mm。设置回转式格栅除污机，过栅流速（v）为0.60m/s，栅缝（b）为5mm，栅前水深（h）为=800m，过栅损失（Δh）为200mm，数量为2套;无轴螺旋输送压榨机1套。

4.2.4 曝气沉砂池

结构类型为地上直壁钢混矩形结构几何尺寸为15.85m×5.9 m×2.65m，池数为1座，分2格，停留时间（HRT）为5.0min，水平流速（v）为0.05m/s，池长（L）为15.0m，单格池宽（B）为2.60m，气水比（q）为0.15：1。主要设备为：桁车式吸砂机1套;提砂泵，流量Q=22m3/h，扬程H=7m，设备套数为2套;砂水分离器，处理量Q=18～43 m3/h，分离率P=98%。设备数量为1套。

4.2.5 水解酸化池

主要功能为利用兼性细菌分解水中的难降解有机物，酸化水解，将进水中难生物降解的有机大分子转化为易于生物降解的小分子物质，提高废水的可生化性。结构类型为钢筋混凝土结构，几何尺寸为80m×24m×7.50m（超高0.5m），数量为1 座，分12池，停留时间（HRTave）为8h，有效容积（V）为13440m3，溶解氧（DO）为0～0.5mg/L，污泥回流比（R）为50～80%。池内设置脉冲布水器。

4.2.6 A/A/O反应池

经过预处理后的污水进入反应池进水渠道，通过进水调节堰门流入不同反应格[2]。结构类型为半地下钢混矩形结构，几何尺寸为80m×30m×6.2m，停留时间（HRT）为7.5h，厌氧时间（HRT）为1.5h，缺氧时间（HRT）为6.0h，有效容积（V）为13200m³。好氧池几何尺寸为80m×50m×6.2m，设计流量为（Qave）=1667m³/h，停留時间（HRT）为13h，有效容积（V）为22000m³，泥龄（θ）为13d，污泥浓度（MLSS）为3000mg/L，污泥负荷NV=0.08kgBOD/kgMLSS.d，出口DO≥2 mg/L。

A/A/O反应池内如下主要设备：中速潜水搅拌器（厌氧缺氧池），设备为转速n为740r/min，直径D为560mm，设备数量为9台，仓库备用1台。曝气系统类型为微气泡曝气器，空气流量（q）为2～3m³/m·h，氧转移效率（E）为16%～20%。设备数量为5600套。好氧混合液回流泵，设备类型为潜水叶轮泵，设备流量（Q）为930L/s，扬程（H）为1.0m，回流比（R）为1.5～4.0。设备数量为3台。空气悬浮鼓风机，设备风量（Q）为190m³/min，风压（ΔP）为67 kPa。设备数量为2台（1用1备）

4.2.7 二沉池

主要功能为将生化池出水进行固液分离，污泥回流结构类型为钢砼结构，几何尺寸为D×H=ø36.00m×4.50m，池数为2座，单座设计流量为Qmax为1667m3/h，设计表面负荷qmax=1.23m3/m2·h。设置中心传动单管吸泥机，设备数量为2套。

4.2.8 污泥回流泵站

主要功能为二沉池污泥进入污泥回流泵站，回流污泥回流至厌氧池，剩余污泥送往污泥储池。结构类型为半地下钢混矩形结构，几何尺寸为5.00m×6.00m×8.00m，池数为1座，总容积（V）为158m³。配套污泥回流泵3台，剩余污泥泵2台。

4.2.9 高效沉淀池

主要功能为机械混合、絮凝、澄清和高效混合于一体，去除二级处理后污水中的COD、P、SS等。利用絮凝剂的絮凝作用，沉淀去除水中悬浮物。消毒剂在高密度沉淀池前同絮凝剂加入。

高效沉淀池结构类型为地上钢混矩形结构，分为机械絮凝池和斜管沉淀池。几何尺寸为24.2m×19.1m×7m，池数为1座，分2池，混合池单池：设计水量Qmax=2336.4/2=1168m3/h，设计尺寸为2.8m×2.4m×3.5m，有效容积（V）为20m3。其中，机械絮凝池单池有效容积（V）为390m3，机械絮凝反应时间（t）为20min。设置絮凝搅拌机2台。

斜管沉淀池单座2池，单池尺寸13m×8m×7m，单池有效容积（V）为630m3，表面负荷（qmax）为11.23m3/m2·h，qave为8.01m3/m2·h，钢丝绳刮泥机2台。斜管倾角（θ）为60°，长度（L）为1.0m，单格数量（S）为120m2，总计数量（S）为240m2。凸轮泵，流量（Q）为80m3/h，扬程（H）为30m。设备套数为6台，四用二备。

4.2.10 连续流砂滤池

功能为为了进一步提高处理后污水的达标率，还需进行深度处理，连续流砂滤池将会进一步去除水中的SS，保证出水水质达标。

流砂过滤器单台过滤面积（S）为10.0m2，型号为DS3600B-AD，设备套数为18套，配套空压机（含储气罐、过滤器）流量（Q）为6.4m3/min，最大工作压力为（P）为7.5bar，设备数量为2 套（一用一备）。

4.2.11 接触消毒池

本设计采用二氧化氯消毒，最大投加量为6.0mg/L。加氯间中制备污水消毒所需要的二氧化氯，并通过水射器的抽吸使二氧化氯与水混合形成一定浓度的二氧化氯溶液，并投加到接触消毒池中。设计巴氏计量槽1座，可以满足出水计量需要，尾水通过排放管排入厂外排水管道。

结构类型为钢砼结构，几何尺寸为20.00m×8.00m×5.80m（超高0.5m），池数为1座，分2格，设计流量（Qave）为1667m³/h，停留时间为30min。

4.2.12 污泥储池

主要功能为作为生化池剩余污泥及絮凝沉淀池污泥的浓缩场所。结构类型为半地上钢混矩形结构，几何尺寸为9m×9m×4.70m，池数为1座。设置中速潜水搅拌器（厌氧缺氧池），设备转速（n）为960r/min，直径（D）为280mm，设备数量为1台。

4.2.13 污泥脱水机房

主要功能为污泥脱水并装卸外运。结构类型为地上框架结构单层厂房，几何尺寸为29.50m×16.00m×5.10m，数量为1座。

脱水机房内设置的主要设备如下。污泥脱水机：设备类型为一体化带式浓缩脱水机，干污泥总量（W）为6560KgDs/d，湿污泥总量（V）为656m³/d，进泥含水率（ρ1）为99～99.2%，出泥含水率（ρ2）为75～80%，工作时间（T）为16h，滤带有效宽度（B）为2000mm，单机处理量（W）为20～40m³/h，设备数量为1台。污泥投配泵：设备类型为偏心螺杆泵，设备流量（Q）为40m³/h，压力（P）为0.4MPa。设备数量为3台（2用1备）。冲洗水泵：类型为管道离心泵，设备流量（Q）为24m³/h，扬程（H）为60m。设备数量为2台（一用一备）。污泥输送机：设备类型为水平无轴螺旋输送机，设备长度（L）为9.5m，螺旋外径（R）为420mm。设备数量为1套（随带机配套）。PAM加药系统：絮凝剂（PAM）的投加量约为干污泥重的3‰，设备类型为自动PAM制备装置，设备制备能力2000L/h。设备数量为1套。

4.2.14 加氯加药间

二氧化氯发生器设备流量Q为15kg/h，投加量为6mg/L。PAM加药装置，设备类型为一体化加药装置，配置溶液浓度为1～3‰，投药能力为2～10kg/h。

5 结论

多模式A/A/O处理工艺结合深度处理可以应用于乡镇工业园区污水处理工程，出水能够达标排放，并且该工艺投资适中，运行稳定[6]  。本工程的建设能够有效的收集周边乡镇居民和工业污水进行处理，大大减少对周围环境的污染，能够有效改善周围环境，实现可持续发展。

参考文献

[1] 张滔，黄显怀，唐玉朝，等.某工业园区污水厂的工艺诊断及水质优化研究[J].工业用水与废水，2021（2）：34-38.

[2] 肖飛，董文明，王维红.基于响应面法优化污水厂脱氮工艺研究[J].广西师范大学学报：自然科学版，2021（5）： 210-221.

[3] 郑琬琳，史彦伟，高放，等.改良AAO工艺间歇曝气对微生物群落特征及运行效果影响[J].给水排水，2021，57（5）：34-39，44.

[4] 韦政，杨燕梅，翁蕊，等.高排放标准下我国城镇污水厂A2/O工艺升级改造研究进展[J]. 华东师范大学学报：自然科学版，2021（4）：55-63.

[5] 赵旭远，张露，冒小丹，等.堆存污泥深度脱水及其干化泥饼焚烧特性研究[J].环境科学研究，2021（4）：1015-1022.

[6] 钱林，薛哲骅，王首都.城市污水厂一级A排放标准提标改造工艺设计[J].净水技术，2020（4）：39-44.