農(nóng)村集鎮(zhèn)污水處理技術(shù)

1.污水水量與水質(zhì)

本工程位于橫沙鄉(xiāng)新民鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)范圍內(nèi)污水來源主要是集鎮(zhèn)區(qū)居民的生活污水，無工業(yè)廢水。設(shè)計(jì)服務(wù)人口為3 000人，處理規(guī)模為350m3/d，處理后的污水排入新民港，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。污水處理站設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2 工藝選擇與流程

2．1 工藝選擇

結(jié)合橫沙鄉(xiāng)的總體規(guī)劃和發(fā)展理念，選擇以生物或生態(tài)方法為主體處理工藝，突出其生態(tài)效應(yīng)；具有良好的除磷、脫氮效果，運(yùn)行穩(wěn)定；工藝流程需簡捷流暢，以降低工程造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用，便于管理。綜合上述特點(diǎn)，該工程選擇具有去除有機(jī)物及脫氮除磷功能，且抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的生物接觸氧化與人工濕地組合工藝對(duì)集鎮(zhèn)生活污水進(jìn)行處理。

生物接觸氧化法是生物膜法的一種。在生物接觸氧化法中，微生物主要以生物膜的狀態(tài)附著在固體填料上，有部分生物絮體呈破碎生物膜狀懸浮于處理水中，生物接觸氧化法中有機(jī)物的去除主要靠生物膜（附著微生物）的作用來完成。生物接觸氧化法具有污泥濃度高，系統(tǒng)耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，污泥產(chǎn)量少，氧利用率高等特點(diǎn)。

由基質(zhì)、植物和微生物組成的人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，是一種生態(tài)化的污水處理方式，并具有良好的景觀效果。垂直潛流人工濕地作為人工濕地的一種類型，因其充分利用了濕地的空間，發(fā)揮了系統(tǒng)間的協(xié)同作用，使污水處理能力得到了大幅度提高，且占地面積相對(duì)較小，在污水處理中已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用，因而本處理工程中采用了垂直潛流人工濕地。

2．2 工藝流程

生物接觸氧化—人工濕地組合工藝流程見圖1。集鎮(zhèn)生活污水通過污水收集干管進(jìn)入本系統(tǒng)，首先進(jìn)入集水井，通過機(jī)械格柵去除污水中大顆粒懸浮物、飄浮雜物，避免阻塞管道，并去除部分有機(jī)污染物，后經(jīng)提升水泵提升進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，然后通過調(diào)節(jié)池提升泵進(jìn)入接觸氧化池進(jìn)行處理，去除大部分COD、BOD5、SS、氨氮等污染物，處理后出水進(jìn)入主體構(gòu)筑物人工濕地處理，進(jìn)一步降低以上指標(biāo)，并對(duì)TP予以吸收和降解，人工濕地處理后的尾水排放至新民港。污泥則從沉淀池氣提至儲(chǔ)泥池后經(jīng)微氧消化，通過環(huán)衛(wèi)車抽吸外運(yùn)方式或由農(nóng)家漚肥回填方式進(jìn)行污泥處置，整個(gè)工藝流程十分緊湊簡潔。

3 主要處理構(gòu)筑物與設(shè)備參數(shù)

3．1 集水井（含格柵）

集水井1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。按高峰流量設(shè)計(jì)，平面尺寸為4m×2．4m，深度3．9m，有效水深1．5m，有效容積14．4m3。集水井內(nèi)設(shè)潛污泵2臺(tái)，流量為40m3/h，揚(yáng)程為10m，功率為2．2kW，1用1備。泵前設(shè)機(jī)械格柵1套，格柵寬600mm，柵條間隙5mm，功率0．75kW，柵渣外運(yùn)處置。

3．2 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池1座，用于調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)和水量。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為半地下式，按平均流量設(shè)計(jì)，平面尺寸6．6m×6．5m，有效水深3．3m，調(diào)節(jié)時(shí)間9．7h。池內(nèi)安裝提升潛污泵2臺(tái)，流量為15m3/h，揚(yáng)程為10m，功率為1．5kW，1用1備。調(diào)節(jié)池底部安裝穿孔曝氣管，對(duì)調(diào)節(jié)池內(nèi)污水進(jìn)行曝氣攪拌，防止調(diào)節(jié)池底部污泥沉積以及污水厭氧發(fā)臭。

3．3 接觸氧化池

接觸氧化池1座，采用半地下式，由池體、填料、曝氣系統(tǒng)和回流裝置4部分組成。接觸氧化池體按平均流量設(shè)計(jì)，平面尺寸為10．4m×5．5m，池深4．2m，有效水深3．5m，分為缺氧段和好氧段，其中缺氧段水力停留時(shí)間3．2h，好氧段水力停留時(shí)間9．7h，好氧容積負(fù)荷0．46kg BOD5/（m3·d）。接觸氧化池內(nèi)安裝150×H80mm組合式填料，該填料由高分子聚合物（塑料片）和醛化維綸長絲組成，并加緊紡纖維繩固定連接。接觸氧化池底部安裝穿孔曝氣管，穿孔曝氣管采用UPVC管加工，每根UPVC管向下45°交錯(cuò)開￠5孔，孔中心間距200mm。在好氧段末端池底安裝回流泵2臺(tái)，用于將好氧段混合液回流至缺氧段，在缺氧段完成反硝化，回流泵流量為10m3/h，揚(yáng)程10m，功率為0．75kW，1用1備。

3．4 沉淀池

沉淀池1座，對(duì)反應(yīng)后的污水進(jìn)行泥水分離，以去除污水中大部分的SS和部分COD、BOD5及磷。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用半地下式，平面尺寸為6．4m×3．2m，深4．2m，表面負(fù)荷0．72m3/（m2·h），沉淀時(shí)間1．65h。沉淀池底部設(shè)置2格泥斗，泥斗高度為1．95m，角度為55°，采用氣提方式排泥。

3．5 儲(chǔ)泥池

儲(chǔ)泥池1座，采用半地下式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，平面尺寸為3．6m×3．2m，池深4．2m，有效水深3．5m，有效容積40．3m3。配置污泥泵1臺(tái)，流量為10m3/h，揚(yáng)程為10m，功率為0．75kW，用于將污泥定期抽送到糞車中外運(yùn)。

3．6 工程用房

工程用房1座，1層，建筑面積為26m2，層高2．7m。設(shè)置設(shè)備房和控制間。設(shè)備房安裝鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)，其中調(diào)節(jié)池鼓風(fēng)機(jī)1臺(tái)，供氣量為1．77m3/min，功率為2．2kW；接觸氧化池鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，供氣量4．22m3/min，功率5．5kW?？刂崎g設(shè)置配電柜一套。

3．7 自控系統(tǒng)

自控系統(tǒng)采用PLC控制方式，整個(gè)污水處理站實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化運(yùn)行。潛污泵采用自動(dòng)與手動(dòng)兩種方式運(yùn)行。自動(dòng)方式時(shí)由PLC控制，手動(dòng)方式時(shí)在就地控制箱上手動(dòng)操作。集水井、調(diào)節(jié)池設(shè)液位控制計(jì)，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，提升泵可根據(jù)不同的水位自動(dòng)開停；以上數(shù)據(jù)均傳送至中心控制室顯示、故障報(bào)警。

3．8 人工濕地

人工濕地為本處理工藝的主體構(gòu)筑物，用于去除污水中的有機(jī)污染物、氨氮和磷。人工濕地共設(shè)8塊，并聯(lián)運(yùn)行，單座濕地150m2，共1 200m2，濕地深1m。內(nèi)設(shè)防滲膜、基質(zhì)、布水系統(tǒng)、集水系統(tǒng)、植物等，人工濕地表面水力負(fù)荷為0．29m3/（m2·d）。

各子塊濕地的進(jìn)水量通過進(jìn)口的計(jì)量水表與閥門調(diào)控，各子塊濕地設(shè)置虹吸式排水裝置，實(shí)現(xiàn)人工濕地內(nèi)變浸潤面運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人工濕地內(nèi)微生物缺氧－好氧環(huán)境的序批式變化，大幅提高人工濕地對(duì)氮污染物的去除效率。

人工濕地基質(zhì)材質(zhì)的選擇綜合考慮水力條件、污染物降解與吸附等方面因素，包括礫石、瓜子片、粗砂、土壤等，同時(shí)本工程將高爐渣作為濕地基質(zhì)組成的一部分，高爐渣本身含有較多的鈣、鎂、鐵、鋁等金屬元素，使得溶解性磷酸根容易與這些金屬元素形成磷酸鹽沉淀；另外，高爐渣的多孔結(jié)構(gòu)有利于對(duì)磷酸鹽的吸附，從而加大對(duì)污水中磷素的有效去除。

4 總平面布置與景觀設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目污水處理站位于鎮(zhèn)區(qū)主街西端的南側(cè)，用地東西長約25m，南北寬約96m，占地約2 400m2。

污水處理站以濕地、喬木、草地、灌木林帶為主體景觀要素并在空間上依據(jù)斑塊＋廊道理論進(jìn)行空間機(jī)理的設(shè)計(jì)。以人工濕地為主體景觀，8塊濕地分別種植美人蕉、大花金雞菊、千屈菜、旱傘草、條穗苔草、美女櫻、黃金菊等植物，利用濕地植物為景觀要素，保證生態(tài)性；污水處理站內(nèi)種植草坪、夾竹桃、香樟等植物，由矮植物、灌木和高大喬木林帶形成的綠化結(jié)構(gòu)豐富的綠化層次，從而保證空間層次的多樣性；有不同常綠和開花植物的交替，使污水處理站四季常綠，三季有花。

5 運(yùn)行效果及經(jīng)濟(jì)效益分析

5．1 運(yùn)行效果

該工程主體已于2008年9月底完工，2008年11月完成調(diào)試投入試運(yùn)行后出水水質(zhì)穩(wěn)定。長期運(yùn)行監(jiān)測(cè)的平均進(jìn)、出水水質(zhì)如表2所示。

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，采用生物接觸氧化—人工濕地組合工藝處理集鎮(zhèn)生活污水，出水水質(zhì)可達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

5．2 經(jīng)濟(jì)效益

污水處理站工程投資約為190萬元，其中土建投資約為72萬元，設(shè)備材料、安裝調(diào)試及其他投資約為118萬元。處理規(guī)模為350m3/d。折合噸水投資費(fèi)用為5 430 元/m3，該項(xiàng)目實(shí)施后可削減COD 排放量約為37t/a。

污水處理運(yùn)行直接成本主要包括電費(fèi)和人工費(fèi)：電機(jī)等設(shè)備使用功率為11．5kW，電價(jià)為0．6元/（kW·h），電費(fèi)為0．47元/m3；污水處理站配備1名兼職操作工，工資為1 000元/月，人工費(fèi)為0．09元/m3，合計(jì)直接運(yùn)行成本為0．56元/m3。

6 結(jié)語

采用生物接觸氧化—人工濕地組合工藝，發(fā)揮了兩種工藝各自的優(yōu)點(diǎn)，組合工藝控制靈活、管理簡便、運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)到GB 18918—2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

本工程在進(jìn)行污水處理的同時(shí)，注重了生態(tài)景觀建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)平衡、人和自然的和諧統(tǒng)一，滿足國家生態(tài)文明建設(shè)的需要，具有較好的借鑒作用和示范效應(yīng)。