任曉亮

摘 要：污水規(guī)模確定為500m3/d、1000m3/d、2000m3/d和3000m3/d。擬選工藝有百樂克、高負(fù)荷生物濾池、SBR、

一體化氧化溝和MBBR。通過五種工藝和四種規(guī)模的正交設(shè)計，得出相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)和設(shè)計圖紙。以期為鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理;設(shè)計參數(shù);設(shè)計圖紙;占地面積

0 引言

目前寧夏大中城市的生活污水采取了一定的治理措施，但鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理的情況不容樂觀。由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金的短缺，且從業(yè)人員的技術(shù)水平和管理水平較低[1]。為切實加強(qiáng)寧夏鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工作，為污水處理設(shè)計提供依據(jù)，改善全區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)環(huán)境狀況，加快解決鄉(xiāng)鎮(zhèn)突出環(huán)境問題，推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，作者提出了關(guān)于寧夏鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)計方案的研究課題。

1 處理規(guī)模的確定

根據(jù)《2016年寧夏城市、縣城和村鎮(zhèn)建設(shè)統(tǒng)計年報》[2]可知，2016年寧夏鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水人口數(shù)最少是0.7萬人，最多是4.4萬人。預(yù)測2024年鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水人口數(shù)最少是0.8萬人，最多是4.5萬人。人均用水指標(biāo)為100L/人·d，污水排放系數(shù)和收集系數(shù)均采用0.8。預(yù)測2024年寧夏鄉(xiāng)鎮(zhèn)排水量為495.1-2904.8m3/d。綜合以上理論計算和寧夏鄉(xiāng)鎮(zhèn)實際情況，現(xiàn)選定本研究污水規(guī)模為500m3/d、1000m3/d、2000m3/d和3000m3/d。

2 進(jìn)出水水質(zhì)及處理程度

2.1 進(jìn)水水質(zhì)確定

結(jié)合寧夏地區(qū)農(nóng)村生活污水水質(zhì)參考值及寧夏部分已建污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)確定本方案進(jìn)水水質(zhì)（單位：mg/L），COD為300，BOD5為180，SS為200，NH3-N為35，TN為

45，TP為5，pH為6.5-8.5。

2.2 污水處理廠出水水質(zhì)指標(biāo)

本方案的污水排放標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）及《鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)148-2010）中的相關(guān)規(guī)定，考慮本地經(jīng)濟(jì)技術(shù)和社會要求等因素，確定排放水質(zhì)（單位：mg/L），COD為100，BOD5為30，SS為30，NH3-N為25（30），TP為3。

3 工藝確定

從工程投資角度看，在10*104m3/d規(guī)模下，SBR和氧化溝系列的基建費用明顯低于傳統(tǒng)活性污泥法、A/O工藝和A2/O工藝，規(guī)模越小優(yōu)勢越明顯。BIOLAK（百樂克）工藝采用土工結(jié)構(gòu)，土建費用大為降低。目前，四川、云南采用SBR或氧化溝系列的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠較多，投資較低[3]。曝氣生物濾池（BAF）污水處理的單位基建投資略大，主要源于濾池土建費用較高;從污水處理成本看，活性污泥法存在明顯規(guī)模效應(yīng)，小型污水處理廠的單位處理費用要比中型污水處理廠高40%。處理廠的單位污水處理成本主要取決于能耗，SBR系列和氧化溝系列工藝流程簡潔，設(shè)備少，電耗一般較傳統(tǒng)活性污泥法、A/O工藝、A2/O工藝少。從污水處理成本而言，SBR系列、氧化溝系列工藝及BAF工藝適于鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠;從運行穩(wěn)定性和操作難度看，SBR和氧化溝系列工藝一般不設(shè)初沉池和污泥消化地，整個處理單元比常規(guī)活性污泥法少50%以上，操作管理大大簡化。而且，SBR和氧化溝系列工藝的抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)，有利于處理廠的穩(wěn)定運行。從占地面積看，SBR和氧化溝系列工藝不設(shè)初沉池和污泥消化池，占地較傳統(tǒng)活性污泥法、A/O、A2/O工藝少。其中，SBR系列工藝集進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排放和閑置于同一構(gòu)筑物，無二沉池和污泥回流，占地省。氧化溝可分為合建式和分建式兩類，分建式雖然要設(shè)單獨的二沉池，但因其一般采用轉(zhuǎn)碟曝氣，溝深較大，減少了占地。BAF工藝濾池高又無二沉池，占地少;寧夏冬季氣溫低，對氧化塘系列污水處理工藝運行影響特別大，處理效率明顯下降，同時，在寧夏已經(jīng)實施的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程中，采用氧化塘工藝的工程運行效果都不佳，尤其是冬季。因此寧夏鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)計方案擬選工藝有百樂克、SBR、高負(fù)荷生物濾池、一體化氧化溝和MBBR[4]。

4 工藝設(shè)計

污水規(guī)模為500m3/d、1000m3/d、2000m3/d和3000m3/d。設(shè)計方案擬選工藝有百樂克、高負(fù)荷生物濾池、SBR、一體化氧化溝和MBBR。通過五種工藝和四種規(guī)模的正交設(shè)計[5]，得出相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)和設(shè)計圖紙。以500m3/d為例，五種工藝格柵及提升泵站設(shè)計均為：流量46m3/h，柵前水深H=0.3m，構(gòu)筑物尺寸：格柵一道，柵條間隙5-10mm，柵

槽寬為B=0.4m，潛污泵兩臺，Q=50m3/h，H=12m，一用一備。調(diào)節(jié)池設(shè)計均為流量46m3/h，停留時間4h，凈尺寸：長×寬×高=10m×5m×4m。

對于生物反應(yīng)池，百樂克工藝污水總停留時間23h，曝氣池污水停留時間16h，MLSS=3000mg/L，污泥負(fù)荷0.087kg

BOD5/kgMLSS·d，總需氧量146kg/d，構(gòu)筑物尺寸：池頂長×寬=18m×17.2m，池底長×寬=12.8m×9m，池高4.5m，土池加膜結(jié)構(gòu);SBR工藝反應(yīng)池運行周期為6h，其中：進(jìn)水2h，曝氣2h，沉淀及潷水2h，MLSS=3000mg/L，總需氧量179kg/d，構(gòu)筑物尺寸：采用2座SBR反應(yīng)池，單座尺寸為長×寬×高=7m×4m×4.5m。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);高負(fù)荷生物濾池工藝污水停留時間9.9h，BOD面積負(fù)荷NA=1592gBOD5/（m2濾池面積·d），濾料厚3.5m，濾料體積198m3，構(gòu)筑物尺寸：2座濾池，單座尺寸：直徑6m，高5m。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);一體化氧化溝工藝污水停留時間12.6h，MLSS=3000mg/L，總需氧量138kg/d，構(gòu)筑物尺寸：外圈直徑15m，高4m;內(nèi)圈輔流式沉淀池，直徑10m，總高4.1m，泥斗高1.7m，表面負(fù)荷0.58m3/（m2·h）。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);MBBR工藝污水停留時間13.9h，MLSS=3000mg/L，填料填充率30%，填料體積80m3，構(gòu)筑物尺寸：外圈直徑11m;內(nèi)圈輻流式沉淀池，直徑6m，高6m，表面負(fù)荷0.96m3/（m2·h）。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

百樂克、SBR、一體化氧化溝、MBBR工藝均不單獨建設(shè)二沉池。高負(fù)荷生物濾池工藝二沉池表面負(fù)荷0.41m3/（m2·h），采用輻流式沉淀池，直徑8m，總高3.9m，泥斗高1.7m。

污泥池均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，百樂克、SBR、高負(fù)荷生物濾池、一體化氧化溝、MBBR工藝污泥池尺寸（長×寬×高）分別是2.5×2×3m、2.5×2.5×3m、2×2×3m、2×

2×3m、2×2×2m。巴氏流量渠做法一致，喉寬均為0.15m。設(shè)計圖紙如圖1。

根據(jù)以上設(shè)計，得出占地面積，如表1所示。

5 結(jié)論

本研究選定污水規(guī)模為500m3/d、1000m3/d、2000m3/d和3000m3/d。鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理擬選工藝建議采用百樂克、高負(fù)荷生物濾池、SBR、一體化氧化溝或MBBR。通過五種工藝和四種規(guī)模的正交設(shè)計，得出相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)和設(shè)計圖紙。為設(shè)計人員及政府實施規(guī)?；鬯幚硖峁?shù)據(jù)參考，以期為寧夏乃至全國鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用提供技術(shù)支持。

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