城镇污水处理工程方案设计

王 鹏，龙其霖

（1.山东碧清检测技术咨询服务有限公司；2.德州邦达工程咨询有限公司，山东 德州 253000）

某城镇镇区现状人口约为5 000 人，区域内无污水处理设施，现状已建有路边沟，但无完善的排水系统。居民生活污水沿路边沟排入农田或附近河道，对周边环境造成严重污染。粪便污水从各家的化粪池直接排入路边沟或渗入附近土壤，或不经化粪池直接外排至附近农田、沟渠，最终流入河中，造成河道污染日趋严重，威胁河道下游及镇区居民身体健康。

该城镇规划新建1 座一体化污水处理站，近期处理规模为510 m3/d，远期处理规模为840 m3/d，推荐采用水解酸化池A1+厌氧池A2+缺氧池A3+活性污泥池O（简称A3/O）+移动床生物膜反应器（MBBR）一体化技术，占地面积为2 100 m2，并新建污水管网18.5 km。该城镇仅有排水沟覆盖，规划道路宽度为4 ～8 m，有条件修建污水管线，利用现状排水沟作为雨水沟渠，不存在改造等实施难度较大的工程，故本设计中，城镇排水体制确定为完全分流制。

1 污水处理站选址和污水预处理工艺选择

该城镇镇区地处河边，河道由西向东再向北围绕现状镇区，并穿越整个城镇规划区。拟建污水处理站位于河道下游，处于城镇规划区范围内最低处，可保证整个城镇规划区的污水实现重力汇流。该选址远离城镇中心区，现状为荒地，地质条件较好，无地质灾害，可就近从现状镇区供水、供电等。常用格栅机有臂式格栅机、链式格栅机、钢绳式格栅机和循环齿爬式格栅机等。但是，本次设计的污水处理站处理规模较小，垃圾量较少，推荐采用人工格栅。

2 污水水质特性分析

该城镇污水以生活污水为主，进水水质的主要监测指标有五日生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（COD）、总氮（TN）和总磷（TP）。污水处理站进水水质要求如表1 所示，计算结果均处于参考值范围内。

表1 进水水质要求

一般认为，BOD5/COD ＞0.3 的污水才适宜采用生化处理，该城镇污水处理站的进水BOD5/COD 为0.50，有机污染物可生化性较好[1]。BOD5/TN 是判断生物脱氮性能的主要指标，生物脱氮的反硝化过程主要利用原水中的含碳有机物作为电子供体，该比值越大，碳源越充足，反硝化进行得越彻底。理论上，BOD5/TN ＞3 时反硝化可以顺利进行，该城镇污水处理站的进水BOD5/TN 为4.0，生物脱氮时碳源能够满足要求，可不外加碳源。BOD5/TP ＞20 时，生物除磷效果较好，随着比值增大，除磷效果逐渐提升，该城镇污水处理站的进水BOD5/TP 基本达到除磷要求。因此，拟建污水处理站采用生物脱氮除磷工艺，合理分配碳源，满足生物除磷的碳源需求，同时加强反硝化，以达到出水TN要求。

3 生活污水处理工艺比选

常用的生活污水处理工艺包括生物接触氧化工艺、人工湿地以及A3/O+MBBR 一体化技术等，如表2 所示[2-4]。A3/O+MBBR 一体化技术将强化脱氮除磷的A3/O工艺和MBBR工艺有机结合，彻底解决出水氮、磷不能达标问题。水质指标包括出水水质和外界条件适应性；设备指标包括曝气设备和回流设备；环境指标包括对周围环境的影响和污泥情况；运行管理指标包括运转操作和维修管理；工程实施指标包括施工难易和建设周期；费用指标包括基建投资和运行费用。比较发现，三种工艺各有优势及劣势，生物接触氧化工艺属于生物膜法，人工湿地属于土地处理技术的范畴，A3/O+MBBR 一体化技术属于集成式一体化处理装备的应用范畴。

表2 A3/O+MBBR 一体化技术与其他常用工艺的综合比较

3.1 A3/O+MBBR 一体化技术与生物接触氧化工艺的比较

与生物接触氧化工艺比较，A3/O+MBBR 一体化技术具有十分明显的优势。一是污水处理设施设备少，污泥回流设备采用汽提装置，可大大简化污水处理设施的维护和检修工作，并节省投资及运行费用。二是具有环境优越性，处理工艺产生的活性污泥量极少，在省去活性污泥处理费用的同时不会因活性污泥处置不当而引起二次污染。三是设施噪声小，臭味少，对环境的影响小。四是投资费用少，比生物接触氧化工艺低15%～30%。五是运行费用少，比生物接触氧化工艺低50%～80%。六是便于操作，易于管理和维护，对操作人员的技术要求不高。七是抗冲击负荷能力强，污水处理系统停止运行后，MBBR 系统在3 ～5 d 即可迅速恢复正常运行。八是工程施工难度低，建设周期短，分步实施对出水无影响[5]。

3.2 A3/O+MBBR 一体化技术与人工湿地的比较

与人工湿地比较，A3/O+MBBR 一体化技术同样具有比较明显的优势。其工程投资略低于人工湿地。人工湿地需要进行动力污泥回流、大面积植物收割、湿地病虫害防治等工作，其运行成本较A3/O+MBBR一体化技术高。二者处理效果均能达到出水水质要求，但A3/O+MBBR 一体化技术系统稳定性高，抗冲击负荷能力强，其比人工湿地更具优势。人工湿地对水力负荷具有一定的抗冲击能力，但植物必须用水养护，一旦植物死亡，处理能力恢复较慢。相反，即便A3/O+MBBR 系统停止运行较长时间，经3 ～5 d 的保养即可恢复正常运行，A3/O+MBBR 一体化技术对水质和水量的适应能力较人工湿地强。

人工湿地的处理主体是湿地植物，因为植物生长受气候、季节、病虫害等影响较大，所以人工湿地日常维护要求较高。A3/O+MBBR 一体化技术的处理主体是微生物，其对环境的适应能力较强。因此，A3/O+MBBR 一体化技术较人工湿地稳定性高。人工湿地和A3/O+MBBR 一体化技术在处理过程中均会产生一定的污泥和沙砾。人工湿地在收割过程中将产生大量植物残体，而A3/O+MBBR 一体化技术的水解酸化池污泥产生量极少。综合对比，A3/O+MBBR 一体化技术产生的污泥废渣总量比人工湿 地少。人工湿地建设和运行成本较低，但其占地面积大。A3/O+MBBR 一体化技术采用集成式一体化处理装备，场地要求简单，工艺流程短，结构简单，因此其占地面积比人工湿地小。

3.3 比选结果

相比其他两种工艺，A3/O+MBBR 一体化技术具有较大优势，其造价低，运行费用不高，实施容易，建设周期短（1 ～3 个月）。系统稳定性和抗冲击负荷能力较强，占地面积较小，工艺构筑物和一体化设备可因地形布设，对地块的适应性强。因此，推荐采用 A3/O+MBBR一体化技术作为该污水处理站的主体工艺。

4 消毒工艺

结合本工程特点，经过技术、经济等多方面比较，选择最适合的消毒工艺。紫外线消毒能耗大，维护管理费用较高，不适用于小型污水处理厂。自来水厂采用二氧化氯消毒，便于污水处理厂、自来水厂相互调用。对于技术水平不是很高的小城镇来讲，可采用二氧化氯消毒。二氧化氯可现场制备，材料运输方便。

5 污泥处理与处置

本工程污水处理规模小，污泥产生量不大，直接采用污泥脱水机对污泥进行减量化处理，比较简便、实用。其基本工艺流程为：剩余污泥→活性污泥池→污泥脱水机→热解。污泥脱水后须进行处置，实现减量化、无害化和资源化。结合该城镇垃圾处理现状，确定污泥处置方案：该城镇污水处理站的污泥运往附近垃圾焚烧发电厂进行处理。

6 结论

建设污水处理站可以改善城镇面貌，健全城镇基础设施，增强城镇发展后劲。污水处理站可收集和处理镇区生活污水，减小生活污水对城镇周边环境的污染，保护生态环境，最终实现绿色发展。