北京通州区农村生活污水处理站工艺设计分析

摘 要：【目的】为满足北京通州区治理农村污水的需求，对一体化污水处理站在农村生活污水处理中的应用进行工艺设计分析。【方法】通过工程实例，分析通州地区农村污水的水量水质，比选污水处理工艺及生物处理单元结构形式。确定采用A3/O＋MBBR＋生物过滤＋消毒的污水处理工艺的一体化装置，实现农村污水全流程处理。【结果】经污水处理站处理后水质能够满足北京市新（改、扩）建农村生活污水处理设施水污染排放二级A标准的要求。【结论】采用A3/O＋MBBR＋生物过滤＋消毒工艺的一体化污水处理站在农村生活污水处理中应用集成度高，安装快速、简便，运行维护简单，可为北方地区农村污水处理设计提供参考。

关键词：农村污水；工艺比选；MBBR

中图分类号：X703" " " 文献标志码：A" " "文章编号：1003-5168（2024）13-0107-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.13.022

Process Design and Analysis of Rural Domestic Sewage Treatment

Station in Tongzhou District of Beijing

WU Xuan ZHANG Yuanyuan

（BDG Water Design ＆ Research Institute Co.， Ltd.， Beijing 100068，China）

Abstract： [Purposes] In order to meet the demand of rural sewage treatment in Tongzhou District， Beijing， the application of integrated sewage treatment station in rural domestic sewage treatment was studied. [Methods] Through engineering examples， the quantity and quality of rural sewage in Tongzhou area were analyzed，and the sewage treatment technology and the structure form of biological treatment unit were compared.The use of A3/O+MBBR+ biological filtration + disinfection of sewage treatment process integrated device was determined to achieve the whole process of rural sewage treatment. [Findings] The water quality treated by the sewage treatment station can meet the requirements of the secondary， which is newly built （reformed and expanded） in Beijing. [Conclusions] The integrated sewage treatment station using A3/O+MBBR+ biological filtration + disinfection process has advantages like high degree of application integration in rural domestic sewage treatment， rapid installation， simple operation and maintenance， and provides a reference for rural sewage treatment design in northern China.

Keywords： rural sewage; process comparison; MBBR

0 引言

近些年来，随着通州区的快速发展，各村镇人口数量激增，村镇内生活污水总量增大。为满足通州区治理农村污水的需求，部分村镇的多座污水处理站需进行新建或改扩建［1］。现有的农村污水处理站以一体化设备形式为主，具有集成度高，安装快速、简便等特点，且采用智能控制系统，运行维护简单，人员成本低。本研究根据北京通州地区农村污水特点，通过对比分析确定了A3/O＋MBBR＋生物过滤工艺，为同类农村污水处理工程设计提供借鉴和参考。

1 工程设计

1.1 总体设计

1.1.1 设计进出水水质。农村生活日渐城市化，生活污水主要来自农家的厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、淋浴排水及其他排水等［2］。根据华北地区农村居民生物污水水质指标，考虑本地居民的生活、饮食习惯、生活污水中其他污染物比例，以及人口和污水量，综合考虑确定本工程的设计进水水质。设计出水水质按照北京市《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB 11/1612—2019）新（改、扩）建农村生活污水处理设施水污染排放二级A标准，见表1。

1.1.2 设计规模。本项目污水主要来自各农村污水管网系统收集的区域内的生活污水排水，包括住宅和其他公共场所等排出污水，根据当地政府确认，本项目各村均无工业废水汇入。

①用水定额的确认。污水处理规模受气候条件、经济状况及生活习惯等因素的影响，不同地区的农村污水排放量相差较大，农村污水排放量根据实地调查统计数据确定。通过调研发现，大部分村庄是打井取水，不需上交水费，村民用水量较大。同时，考虑到该片区村庄距离副中心较近，村民的生活质量逐渐提高，大部分村民家的淋浴等用水器具齐全，有些村民在自家院子里洗车、冲洒道路［3］。根据CJJ/T 246—2016《镇（乡）村给水工程规划规范》，结合对该片区村庄用水量的调研及对排污口的实测结果，人均综合用水量指标按 120 L/（人·d）计。

②工业废水确认 。本工程污水收集处理工程无工业废水排入。

③截污系数和产污系数。截污系数由建筑内部给排水设施水平和排水系统的普及程度等因素决定。一般情况下可按当地用水定额的80%～90%计算，本方案按照100%计算。产污系数按照80%计算。

④未预见水量。根据本项目用水习惯，预见水量按照平均日综合生活污水量的10%计算。

⑤地下水渗漏系数。本地区地下水水位较浅，管网运营过程中不可避免地会造成部分地下水渗入到管道系统中，地下水渗漏系数取值5%。

本项目污水量预测指标见表2。

污水处理站占地360 m2，村常住人口1 491人，流动人口312人。拟新建污水处理站设计规模为200 t/日，变化系数取Kz=2.3（按24小时计），最大时流量为Q=19.17 m³/h。

1.1.3 污水处理厂尾水排放。本项目出水消毒经在线监测水质后排入附近沟渠。

1.1.4" 污水处理厂污泥出路。本工程污泥排入调节池内，由吸泥车定期抽吸外运，由通州区统一安排处治。

1.2" 生物处理工艺结构方案比选

1.2.1 生物处理结构形式。农村污水处理工艺一般在A2/O工艺、MBR工艺、SBR及其变形工艺等3类活性污泥法中选择。目前，国内小型污水处理站选用装配式结构较多，主要是考虑到设备占地面积小、管理方便等，大型污水处理厂基本为传统处理构筑物，设施结构包括装配式结构和钢砼结构.两种不同结构形式的对比见表3、表4。

通过以上技术经济指标进行比较，水量在50～500 m3/d污水处理厂采用装配式结构在吨水工程费用低于钢砼结构，施工周期上少于钢砼结构，并且在小城镇污水站中装配式结构运用广泛，比较成熟，本工程设计规模为200 m3/d，建议采用一体化装配式结构作为污水站生化段结构形式。

1.2.2 生物处理工艺比选。污水处理工艺选择应充分考虑污水量、污水水质，以及经济条件和管理水平，优先选用技术合理先进、安全可靠、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟工艺。

AAO、SBR［4］、MBR为常见的农村污水处理工艺，结合国内外工程实例，本项目选取以下3种工艺方案进行比选（见表5）。

针对本次项目所涉及的场站，膜生物反应器（MBR）［5］优点为占地面积小，但MBR工艺缺点也比较明显，如设备种类较多，操作复杂；运行成本高；运营期间MBR膜需定期清洗，维护困难，需要操作技能高的技术人员才能完成；MBR膜通量衰减速度及膜寿命受进水水质影响大，需要定期更换膜组件。SBR+膜过滤工艺自控要求高，变水位运行，电耗高，污泥体积大。而A3/O+MBBR+生物过滤工艺在好氧区投加大比表面积MBBR悬浮填料，作为微生物的活性载体，依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用而处于流化状态。通过悬浮填料上挂膜，实现短程硝化反硝化，同步硝化反硝化，增加对总氮的去除效果［6］。该处理工艺吸收了传统流化床和生物接触氧化法两种工艺的优点，具有良好的脱氮除磷效果，抗冲击载荷能力强，投资费用低，安装简单，运营成本更低，运行过程中基本无臭味，剩余污泥产量小。

通过上述比较，A3/O+MBBR+生物过滤工艺一次投资成本低，总体以一体化设备形式为主，具有集成度高，安装快速、简便等特点，且采用智能控制系统，运行维护简单，人员成本低。因此，一体化装置生物处理单元最终推荐采用A3/O+MBBR+生物过滤工艺。

1.3 污水处理工艺流程和平面布置

本污水处理工程采用提篮格栅+调节池+A3/O+MBBR+生物过滤+消毒工艺。污水处理工艺流程如图1所示。

来水经提篮格栅截留较大的悬浮物或漂浮物，进入调节池进行水质水量的调节，调节池出水提升进入生化池。本方案选用A3/O生化池，污水在厌氧区内与沉淀区回流的污泥充分混合，聚磷菌在厌氧的环境下充分释磷，为好氧区的生物除磷奠定基础，聚磷菌在好氧条件下过量吸磷，降低污水中总磷含量；厌氧区混合液与来自好氧区回流的硝化液在缺氧区混合，反硝化细菌在缺氧条件下成为优势菌种、充分生长繁殖，从而实现缺氧区高效的生物脱氮。整个生化池可保障出水CODCr、BOD5、氨氮、TN达到排放标准，TP出水指标较低。

经过好氧区后的含污泥混合液，进入沉淀区沉淀并分离出上清液和污泥，其中，上清液进入软性固定填料过滤区进一步过滤去除SS，部分污泥从沉淀区回流至预脱硝区，维持系统污泥浓度，剩余污泥外排至调节池。经软性固定填料过滤后的清水进入清水区，消毒后达标回用或排放。

根据规划要求，本工程设计平面布置按200 m3/d规模考虑。根据矢量图上污水处理站占地面积360 m2，长度为24 m，宽度为15 m，现污水站按矢量图上占地面积进行设计。拟建的污水处理站位于西集马坊村南。污水处理站按照工艺流程，依次有调节池（含格栅）、MBBR生物反应器、设备间等。为节约用地，各构筑物在保证工艺流程顺畅性和合理性的条件下应尽量紧凑布置，平面布置如图2所示。

2 主要建构筑物及设备

2.1 调节池

来水经提升后首先进入调节池，调节水质水量，池内前端设置提篮格栅，用来截流大粒径固体物，提篮格栅应定期人工清捞。调节池内设2台提升泵（1用1备），将污水提升至一体化设备内。提升泵采用潜水泵，设计规格：Q=10 m3/h，H=10 m，N=0.75 kW。将污水均匀提升至后续生物池。

主要技术参数：设计规模：200 m3/d，总变化系数Kz=2.3，调节池尺寸：13.2 m×3.5 m×3.72 m，平均时停留时间：12 h。

2.2 生物池

经调节池调节水质水量后，污水首先进入预脱硝区，利用原水中的有机物与从沉淀区回流至预脱硝区的污泥中的硝态氮进行反硝化反应；在预脱硝区反硝化后的含污泥混合液，进入厌氧区进行生物释磷反应；经过厌氧区释磷后的含污泥混合液，进入缺氧区与从好氧区回流至缺氧区的硝化液进行反硝化反应；在缺氧区反硝化后的含污泥混合液，进入好氧区进行硝化反应，同时部分硝化液从好氧区回流至缺氧区；经过好氧区后的含污泥混合液，进入沉淀区沉淀并分离出上清液和污泥。其中，上清液进入软性固定填料过滤区进一步过滤去除SS，部分污泥从沉淀区回流至预脱硝区，维持系统污泥浓度，剩余污泥外排至污泥池，实现生物除磷效果。经软性固定填料过滤后的清水进入清水区，消毒后达标回用或排放。工艺原理如图3所示。

A3/O+MBBR+生物过滤一体化污水处理装置设置1套，预脱硝区停留时间0.6 h，厌氧段停留时间1.0 h，缺氧段停留时间4.0 h，好氧段停留时间5.1 h，沉淀区停留时间2.5 h，生物过滤区停留时间0.9 h，总停留时间14.1 h。污水处理装置采用集装箱式，处理量200 m³/d，规格尺寸为19.5 m×3.0 m×2.9 m。

2.3 加药间

为确保本工程出水水质稳定达标，工艺设计中设置有PAC投加系统及乙酸钠投加系统，根据运行需要选择投加。设置加药间1座，规格尺寸为2.9 m×2.3 m×2.2 m。

2.4 投资控制

本工程总投资为309.22万元。工程费合计256.08万元，工程建设其他费38.41万元，预备费14.72万元。单位投资为1.2万元/m³。

3 结语

本研究针对农村污水的水质和水量变化波动较大的特点，采用A3/O＋MBBR＋生物过滤＋消毒工艺，处理后水质能够满足北京市《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB 11/ 1612—2019）新（改、扩）建农村生活污水处理设施水污染排放二级A标准的要求。主体处理单元采用一体化设备形式，具有集成度高，安装快速、简便等特点，且采用智能控制系统，运行维护简单，人员成本低。

参考文献：

［1］庞文，李振灵，冯成洪，等 . 北京农村污水处理工艺演变历程与现状解析［J］. 给水排水，2021，57 （S2）：146-152.

［2］贺玉晓， 杨璐， 任玉芬，等. 农村生活污水治理存在问题及对策［J］.市政技术，2023，41（10）：7-15.

［3］任朝斌，于磊， 顾华，等. 京郊生活污水处理设施运行现状调研与分析［J］.中国给水排水，2013，29（14）：5-8.

［4］张鼎强， 蔡天洲， 杨帆，等. 改良SBR工艺处理分散式农村生活污水效能研究［J］. 工业水处理，2023，43（11）：167-172.

［5］李健，吴娜，李海溪，等.MBR工艺在农村生活污水处理中的应用［J］. 市政技术，2023，41（10）：43-49，56.

［6］岳鹏，白冰，于洋洋，等.A3/O+MBBR污水处理站在我国北方农村的工程应用研究［J］. 中国资源综合利用， 2023，41（2）：185-190.