河北省某乡镇污水厂工艺设计实例

河北省某乡镇污水厂工艺设计实例

姜佳玉 ,王丽娜 ,李 ,婧

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摘要：河北某乡镇根据规划保留现状污水处理厂并新建一座3.5万 m3/d 的污水处理厂。本文介绍了该污水处理厂的设计进水水质指标、主要构筑物的工艺选择与参数设计。该污水处理厂采用一级处理工艺+生物处理工艺+深度处理的组合处理工艺。生物处理采用A2/O 工艺，深度处理采用高密度沉淀池+活性砂滤池+臭氧脱色，消毒采用次氯酸钠消毒。尤其从设计进出水水质的确定方法和适应水质特征的工艺设计两方面，介绍了本工程设计特点，为乡镇污水厂设计提供借鉴。

1工程概况

根据当地相关规划，该地将保留现状污水厂，根据未来污水量对现状污水厂进行扩容。其中某镇保留现状污水处理厂3万m3/d，随着经济建设的高速发展和人口的不断增加，污水排放量逐年增加，现有水厂已不能满足要求。为防止对周边环境造成污染，新建本工程污水处理厂。结合远近期污水量处理缺口，本工程新建污水处理厂工程规模确定为3.5万m3/d，远期规模暂估为2.5万m3/d。

2设计参数

2.1 设计进水水质

本次设计根据某镇现状污水厂实测进水水质进行频率分析后汇总如表1。

表1 设计进水水质

根据水质报告可知：①进水氨氮及总氮比较稳定，且部分时段已满足一级B标准；②进水总磷、SS 也比较稳定；③进水 COD 很不稳定，这可能是部分时段企业污水集中排放的缘故；④根据现场了解，乡镇污水厂主要以生活污水为主，BOD5 进行过采样检测，结果基本在 40 左右，BOD/COD 的比值基本在 0.4-0.5，因此可生化性较好。通过多方查找资料并结合镇区水厂设计经验[1]，得出本工程设计进水水质如表1。

2.2 设计出水水质

新建污水厂尾水排放出水水质执行河北省《大清河流域水污染物排放标准》中的重点控制区标准。

3主要构筑物及参数设计

本工程新建一座规模为3.5万m3/d 的污水处理厂，采用一级处理工艺+AAO工艺+深度处理的组合处理工艺，工艺流程如图 1 所示。

图1工艺流程图

3.1 粗格栅及提升泵

本工程进水配水井、粗格栅与提升泵房合建 1 座，本单体土建工程按远期设计，设备按照近期安装，土建总尺寸为21.7×14.5×5m。

格栅渠近远期设计各分 2 组运行，每组分别设置 1 道回转式格栅除污机及粗格栅渠道。设 2 台回转式格栅除污机，2 台同时运行。每台格栅前设 1 台B×H=500×500手电两用闸门用作检修和切换闸门。

进水提升泵采用4台提升泵，3用1备，单台参数： Q=700m3/h，H=13m，P=45kW。

3.2 细格栅及曝气沉砂池

本工程细格栅与曝气沉砂池合建，土建及设备按照近期设计及安装。

3.2.1 细格栅

本工程设计细格栅井 1 座，土建尺寸为9.50×5.10×1.25m，分 2 组独立运行，每组分别设置细格栅渠道。设 2 台回转式格栅除污机，2 台同时运行，栅条间隙：5mm，栅条宽 10mm。

3.2.2 曝气沉砂池

曝气沉砂池可以有效去除污水中粒径大于 0.1-0.3mm 的砂粒，保护后续水处理设备，防止管道淤塞，减少污泥中的砂粒。本工程曝气沉砂池尺寸为34.10×7.70×5.60m，设置 2 格，同时运行 2格。旋流沉砂池配套砂水分离器1台，处理量12-20L/s，N=0.37kW。经砂水分离器处理，分离后的干砂外运。

3.3 平流初沉池

平流初沉池可去除污水中的部分悬浮物。本工程平流初沉池土建及设备按照近期设计及安装。尺寸为46.8×8.0×6.4m。设置两个系列，同时运行两个系列。各配套链板式刮泥机1台。设置污泥泵2台，1用1备，单台参数：Q=10m3/h，H=10m，N=0.75kW。

3.4 AAO生化池

AAO生化池利用厌氧、缺氧和好氧区的不同功能，以氧化氨氮为主，进行生物脱氮除磷，同时去除 COD、BOD5。本工程AAO生化池土建及设备按照近期设计及安装。生化池设置 1 座分 2系列运行，平面尺寸 40.9×27.2m，池深 7.2m。

厌氧池在厌氧条件下，聚磷菌分解小分子有机物，完成释磷过程。单系列尺寸34.0×5.5×7.0m，水力停留时间1.5h。在每系列厌氧池内设 1台潜水推进器。

在缺氧池中，部分进水与好氧池回流混合液混合，反硝化菌利用污水中的有机物和回流混合液中的硝酸盐进行反硝化脱氮。单系列尺寸34.0×22.0×7.0m，水力停留时间6h。在每系列缺氧池内设 2台潜水推进器。

好氧池中，利用好氧微生物菌群降解和去除水中的污染物。污水中的污染物在好氧过程中得到最大程度的去除。好氧池单系列尺寸34.0×33.85×7.0m，水力停留时间9h，污泥龄20d。在好氧池与缺氧池之间安装混合液回流泵，以控制调节内回流比，混合液回流比取 300%，每系列设2台，1用1备，单台 Q=810L/s，H=0.6m，N=10kW。

生化池运行时要保持厌氧池、缺氧池推进器连续运转，使污泥处于悬浮状态。并且，好氧池溶解氧通过调节鼓风机的送风量，控制在2.0mg/L左右。

3.5 二沉池

二沉池实现混合液固液分离，确保污水厂出水 SS 和BOD5等达到所要求的排放标准。本工程土建及设备按照近期设计及安装。二沉池与AAO池合建，设计采用两系列矩形沉淀池，每系列尺寸为32.0×22.0×6.0m。每系列二沉池内设 1台行车式吸泥机，行进速度1m/min，N=0.75kW，成品配套工作桥等。利用池内污泥渠将沉淀污泥回流至生化池厌氧区，剩余污泥排入排泥井内，然后由剩余污泥泵排至污泥脱水机房贮泥池。

本工程设计二沉池出水采用指形集水槽，双侧溢流堰出水，最大堰上负荷为 1.63L/s·m。

3.6 二次提升泵站及高密度沉淀池

本工程二次提升泵房与高密度沉淀池合建，设计1座，分2系列运行，土建及设备按照近期设计及安装，单系列平面尺寸为22.40×25.70×7.30m。

二次提升泵房内共设置4台泵位，2用2备，进水泵采用轴流泵，单台水泵参数为：Q=730m3/h，H=3.60m，N=22kW。

高密度沉淀池将二沉池出水悬浮物颗粒絮凝，以利于后续滤池运行。高密度沉淀池分为混合段、絮凝段、斜管沉淀段。其每个系列中，混合池中设置一台快速混合搅拌器，设置停留时间为2.75min；絮凝池中设置一台慢速搅拌器，停留时间为12.70min，絮凝池导流筒内流速为0.6m/s，导流筒外流速为0.1m/s，絮凝池出口流速为0.05m/s；沉淀池表面负荷为7.29m，斜管区表面负荷为：10.86m3/(m2·h)；污泥回流比为5%，污泥浓缩时间为8h，污泥浓缩区高度为：2.92m。排泥方式为机械排泥，排泥次数为3次/d，排泥间隔时间为8h，排泥持续时间约为15-20min。

3.6 连续活性砂滤池

连续活性砂滤池可将高效沉淀池出水进行过滤。本工程设计 1座连续活性砂滤池，土建及设备按照近期设计及安装，尺寸为21.60×21.90×3.30m，分 2 系列独立运行。

活性砂单套过滤面积6.00m2，总过滤面积288.00m2，砂床高度2000mm，平均过滤速度5.06m/h，运行方式为重力上升流移动床，活性砂滤料为天然石英砂海砂，粒径1.2-2.0mm。配套空气控制柜8台，反洗方式为连续压缩空气提升反洗。

3.7 综合接触池及出水泵房

某乡镇位于白洋淀淀区上游，临近临近雄安新区，为增强处理厂出水的感官性，对出水辅以臭氧脱色处理，臭氧的强氧化性可以破坏发色集团，从而使污水脱色，反应迅速，没有二次污染。本工程中臭氧发生系统设计在臭氧发生器间内，从臭氧发生器间接触臭氧管至臭氧接触池上方，确保脱色效果。

在污水处理过程中，水中的致病微生物会粘附在悬浮的固体颗粒上，通过沉淀等过程，能去除一部分，若最终处理水未经消毒而排放，会引起卫生问题。根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的规定，污水处理厂出水必须进行消毒处理。次氯酸钠消毒价格便宜，技术成熟，应用较多，有后续消毒作用。本工程中次氯酸钠投加系统设计在加药间内，从加药间接出加药管至次氯酸钠接触池进水管上方，确保混合效果。

本工程将臭氧接触池与次氯酸钠接触池合建，设计综合接触池 1 座，各分2个系列独立运行，土建及设备按照近期设计及安装。臭氧接触池尺寸为 17.9×9.3×7.35m，有效水深设计为5.55m，停留时间为0.45h。次氯酸钠接触池尺寸为6.9×17.9×7.35m，有效水深设计为5.55m，停留时间为0.4h。

3.8 泥处理构筑物

3.8.1 污泥贮泥池

污泥贮泥池通过储存一定量污泥，保证浓缩脱水装置正常运行。

本工程设计贮泥池为矩形，平面尺寸8.1×3.6×3.85m。贮泥池内设推流式搅拌机，功率15kW。

3.8.2 污泥脱水机房

本工程中，污泥排放量约为25.5m3/d，含水率为：98.0%。排放污泥的干基量约为510kg/d，脱水后污泥量含水率要小于80%。本工程污泥脱水系统作为整套系统供应，包括污泥浓缩脱水一体机、污泥进料泵、冲洗水泵、絮凝剂制备投加系统、螺旋输送机。

本工程设计安装3台带式压滤机，单台带式机处理能力40-55m3/h，带宽2000mm，滤机功率0.75kW，设备运行时间12h，分 2 班运行。脱水后的污泥通过螺旋输送机输送至污泥料仓，装车后外运。其中，污泥料仓设计有效容积为 20m3。设计有效容积为5m3。压榨车间布置进泥泵4台，3用1备，单泵性能参数Q=40-60m3/h，H=20m，N=7.5kW；冲洗水泵4台，3用1备，单泵性能参数Q=18m3/h，H=90m，N=7.5kW。为了安装、维护需要，还设有电动起重机，并设有轴流风机改善环境。

4 厂区平面布置

厂区构筑物按工艺流程布置预处理区、二级处理区、深度处理区、气泥处理区及加药区，并布置有生活办公区及预留用地。

预处理区布置在厂区西北角，预处理内布置有粗格栅及提升泵房、细格栅及曝气沉砂池、平流沉淀池等。二级处理区布置在厂区中部，包含有生化池、二沉池。深度处理区布置在厂区东南部，根据深度处理工艺流程分别布置二次提升泵房、高密度沉淀池、连续活性砂滤池、综合接触池及出水泵房。气泥处理区布置在厂区的西南部，根据流程布置贮泥池、污泥浓缩池、污泥脱水机房，同时在污泥脱水机房西侧设置除臭装置。生活办公区布置在厂区的东北角，主导风向的上风向，主要设置办公楼及食堂各一座。预留用地位于厂区西南部，用于远期增加建构筑物（图 2）。

图2厂区功能分区图

5 工艺设计特点

5.1 设计进水水质确定方法

通过分析该镇区实测水质情况，发现该污水水质情况基本为生活污水。本工程通过多方调研，结合该地区现有污水处理厂进水水质与河北省类似乡镇以生活污水为主的污水厂设计进水水质，得出本工程设计进水水质如表 2 所示。

5.2 适应水质特征的水处理工艺

本工程 BOD5/CODCr=0.30，污水可生化，可以采用生化处理工艺。本工程进水 BOD5/TN=3.33，基本可以进行有效脱氮，进行生物脱氮时，部分时间不可避免地存在碳源不足的问题，本工程通过投加乙酸钠补充碳源。另外，本工程进水BOD5/TP=30，可以采用生物除磷工艺[2]。

综上所述，考虑到本工程进水属可生化污水，而出水水质要求高，尤其是CODcr要求达到30mg/L以下，仅采用常规污水处理工艺难以达到设计要求，结合河北省内污水工程运行经验，本次设计需采用一级处理工艺+生物处理工艺+深度处理的组合处理工艺，以保证出水水质达到设计要求[3]。如图3。

6 结语

在《水污染防治行动计划》出台后，全市建设了一大批排水设施，但部分农村排水设施仍然缺乏。为满足未来发展需求，该地污水采取保留现状污水厂，新建污水厂以满足未来发展需求，这是城市基础建设的重要内容。本工程新建污水厂采用一级处理工艺+生物处理工艺+深度处理的组合处理工艺，工艺贯彻节能降耗的原则，选用技术先进、经济合理、处理效果稳定、运行经验丰富的成熟工艺。尾水排放出水水质执行河北省地方标准《大清河流域水污染物排放标准》中的重点控制区标准，提高河、湖的水体质量，有效改善水环境，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 张帅，陈奕希. 浙江省某污水处理厂工艺设计[J].广东化工，2021，48（09）：186-187.

[2] 周传庭,唐建国,王寅. 改良A2/O+MBBR为主体的污水厂工艺设计及运行[J]. 中国给水排水,2021,37(6):76-80.

[3] 刘丽，姚雨，肖江 . 改良 AAO/ 高效沉淀 / 精密过滤工艺用于污水厂提标扩建［ J］. 中国给水排水，2020，36（20）：156-159，166.