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        城鎮(zhèn)污水處理工程方案設(shè)計(jì)

        2022-07-04 07:59:32龍其霖
        中國資源綜合利用 2022年6期
        關(guān)鍵詞:鎮(zhèn)區(qū)城鎮(zhèn)污水處理

        王 鵬,龍其霖

        (1.山東碧清檢測技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司;2.德州邦達(dá)工程咨詢有限公司,山東 德州 253000)

        某城鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)現(xiàn)狀人口約為5 000 人,區(qū)域內(nèi)無污水處理設(shè)施,現(xiàn)狀已建有路邊溝,但無完善的排水系統(tǒng)。居民生活污水沿路邊溝排入農(nóng)田或附近河道,對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染。糞便污水從各家的化糞池直接排入路邊溝或滲入附近土壤,或不經(jīng)化糞池直接外排至附近農(nóng)田、溝渠,最終流入河中,造成河道污染日趨嚴(yán)重,威脅河道下游及鎮(zhèn)區(qū)居民身體健康。

        該城鎮(zhèn)規(guī)劃新建1 座一體化污水處理站,近期處理規(guī)模為510 m3/d,遠(yuǎn)期處理規(guī)模為840 m3/d,推薦采用水解酸化池A1+厭氧池A2+缺氧池A3+活性污泥池O(簡稱A3/O)+移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(MBBR)一體化技術(shù),占地面積為2 100 m2,并新建污水管網(wǎng)18.5 km。該城鎮(zhèn)僅有排水溝覆蓋,規(guī)劃道路寬度為4 ~8 m,有條件修建污水管線,利用現(xiàn)狀排水溝作為雨水溝渠,不存在改造等實(shí)施難度較大的工程,故本設(shè)計(jì)中,城鎮(zhèn)排水體制確定為完全分流制。

        1 污水處理站選址和污水預(yù)處理工藝選擇

        該城鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)地處河邊,河道由西向東再向北圍繞現(xiàn)狀鎮(zhèn)區(qū),并穿越整個(gè)城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)。擬建污水處理站位于河道下游,處于城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)最低處,可保證整個(gè)城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)的污水實(shí)現(xiàn)重力匯流。該選址遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)中心區(qū),現(xiàn)狀為荒地,地質(zhì)條件較好,無地質(zhì)災(zāi)害,可就近從現(xiàn)狀鎮(zhèn)區(qū)供水、供電等。常用格柵機(jī)有臂式格柵機(jī)、鏈?zhǔn)礁駯艡C(jī)、鋼繩式格柵機(jī)和循環(huán)齒爬式格柵機(jī)等。但是,本次設(shè)計(jì)的污水處理站處理規(guī)模較小,垃圾量較少,推薦采用人工格柵。

        2 污水水質(zhì)特性分析

        該城鎮(zhèn)污水以生活污水為主,進(jìn)水水質(zhì)的主要監(jiān)測指標(biāo)有五日生化需氧量(BOD5)、化學(xué)需氧量(COD)、總氮(TN)和總磷(TP)。污水處理站進(jìn)水水質(zhì)要求如表1 所示,計(jì)算結(jié)果均處于參考值范圍內(nèi)。

        表1 進(jìn)水水質(zhì)要求

        一般認(rèn)為,BOD5/COD >0.3 的污水才適宜采用生化處理,該城鎮(zhèn)污水處理站的進(jìn)水BOD5/COD 為0.50,有機(jī)污染物可生化性較好[1]。BOD5/TN 是判斷生物脫氮性能的主要指標(biāo),生物脫氮的反硝化過程主要利用原水中的含碳有機(jī)物作為電子供體,該比值越大,碳源越充足,反硝化進(jìn)行得越徹底。理論上,BOD5/TN >3 時(shí)反硝化可以順利進(jìn)行,該城鎮(zhèn)污水處理站的進(jìn)水BOD5/TN 為4.0,生物脫氮時(shí)碳源能夠滿足要求,可不外加碳源。BOD5/TP >20 時(shí),生物除磷效果較好,隨著比值增大,除磷效果逐漸提升,該城鎮(zhèn)污水處理站的進(jìn)水BOD5/TP 基本達(dá)到除磷要求。因此,擬建污水處理站采用生物脫氮除磷工藝,合理分配碳源,滿足生物除磷的碳源需求,同時(shí)加強(qiáng)反硝化,以達(dá)到出水TN要求。

        3 生活污水處理工藝比選

        常用的生活污水處理工藝包括生物接觸氧化工藝、人工濕地以及A3/O+MBBR 一體化技術(shù)等,如表2 所示[2-4]。A3/O+MBBR 一體化技術(shù)將強(qiáng)化脫氮除磷的A3/O工藝和MBBR工藝有機(jī)結(jié)合,徹底解決出水氮、磷不能達(dá)標(biāo)問題。水質(zhì)指標(biāo)包括出水水質(zhì)和外界條件適應(yīng)性;設(shè)備指標(biāo)包括曝氣設(shè)備和回流設(shè)備;環(huán)境指標(biāo)包括對(duì)周圍環(huán)境的影響和污泥情況;運(yùn)行管理指標(biāo)包括運(yùn)轉(zhuǎn)操作和維修管理;工程實(shí)施指標(biāo)包括施工難易和建設(shè)周期;費(fèi)用指標(biāo)包括基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。比較發(fā)現(xiàn),三種工藝各有優(yōu)勢及劣勢,生物接觸氧化工藝屬于生物膜法,人工濕地屬于土地處理技術(shù)的范疇,A3/O+MBBR 一體化技術(shù)屬于集成式一體化處理裝備的應(yīng)用范疇。

        表2 A3/O+MBBR 一體化技術(shù)與其他常用工藝的綜合比較

        3.1 A3/O+MBBR 一體化技術(shù)與生物接觸氧化工藝的比較

        與生物接觸氧化工藝比較,A3/O+MBBR 一體化技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢。一是污水處理設(shè)施設(shè)備少,污泥回流設(shè)備采用汽提裝置,可大大簡化污水處理設(shè)施的維護(hù)和檢修工作,并節(jié)省投資及運(yùn)行費(fèi)用。二是具有環(huán)境優(yōu)越性,處理工藝產(chǎn)生的活性污泥量極少,在省去活性污泥處理費(fèi)用的同時(shí)不會(huì)因活性污泥處置不當(dāng)而引起二次污染。三是設(shè)施噪聲小,臭味少,對(duì)環(huán)境的影響小。四是投資費(fèi)用少,比生物接觸氧化工藝低15%~30%。五是運(yùn)行費(fèi)用少,比生物接觸氧化工藝低50%~80%。六是便于操作,易于管理和維護(hù),對(duì)操作人員的技術(shù)要求不高。七是抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),污水處理系統(tǒng)停止運(yùn)行后,MBBR 系統(tǒng)在3 ~5 d 即可迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。八是工程施工難度低,建設(shè)周期短,分步實(shí)施對(duì)出水無影響[5]。

        3.2 A3/O+MBBR 一體化技術(shù)與人工濕地的比較

        與人工濕地比較,A3/O+MBBR 一體化技術(shù)同樣具有比較明顯的優(yōu)勢。其工程投資略低于人工濕地。人工濕地需要進(jìn)行動(dòng)力污泥回流、大面積植物收割、濕地病蟲害防治等工作,其運(yùn)行成本較A3/O+MBBR一體化技術(shù)高。二者處理效果均能達(dá)到出水水質(zhì)要求,但A3/O+MBBR 一體化技術(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定性高,抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),其比人工濕地更具優(yōu)勢。人工濕地對(duì)水力負(fù)荷具有一定的抗沖擊能力,但植物必須用水養(yǎng)護(hù),一旦植物死亡,處理能力恢復(fù)較慢。相反,即便A3/O+MBBR 系統(tǒng)停止運(yùn)行較長時(shí)間,經(jīng)3 ~5 d 的保養(yǎng)即可恢復(fù)正常運(yùn)行,A3/O+MBBR 一體化技術(shù)對(duì)水質(zhì)和水量的適應(yīng)能力較人工濕地強(qiáng)。

        人工濕地的處理主體是濕地植物,因?yàn)橹参锷L受氣候、季節(jié)、病蟲害等影響較大,所以人工濕地日常維護(hù)要求較高。A3/O+MBBR 一體化技術(shù)的處理主體是微生物,其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)。因此,A3/O+MBBR 一體化技術(shù)較人工濕地穩(wěn)定性高。人工濕地和A3/O+MBBR 一體化技術(shù)在處理過程中均會(huì)產(chǎn)生一定的污泥和沙礫。人工濕地在收割過程中將產(chǎn)生大量植物殘?bào)w,而A3/O+MBBR 一體化技術(shù)的水解酸化池污泥產(chǎn)生量極少。綜合對(duì)比,A3/O+MBBR 一體化技術(shù)產(chǎn)生的污泥廢渣總量比人工濕 地少。人工濕地建設(shè)和運(yùn)行成本較低,但其占地面積大。A3/O+MBBR 一體化技術(shù)采用集成式一體化處理裝備,場地要求簡單,工藝流程短,結(jié)構(gòu)簡單,因此其占地面積比人工濕地小。

        3.3 比選結(jié)果

        相比其他兩種工藝,A3/O+MBBR 一體化技術(shù)具有較大優(yōu)勢,其造價(jià)低,運(yùn)行費(fèi)用不高,實(shí)施容易,建設(shè)周期短(1 ~3 個(gè)月)。系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng),占地面積較小,工藝構(gòu)筑物和一體化設(shè)備可因地形布設(shè),對(duì)地塊的適應(yīng)性強(qiáng)。因此,推薦采用 A3/O+MBBR一體化技術(shù)作為該污水處理站的主體工藝。

        4 消毒工藝

        結(jié)合本工程特點(diǎn),經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多方面比較,選擇最適合的消毒工藝。紫外線消毒能耗大,維護(hù)管理費(fèi)用較高,不適用于小型污水處理廠。自來水廠采用二氧化氯消毒,便于污水處理廠、自來水廠相互調(diào)用。對(duì)于技術(shù)水平不是很高的小城鎮(zhèn)來講,可采用二氧化氯消毒。二氧化氯可現(xiàn)場制備,材料運(yùn)輸方便。

        5 污泥處理與處置

        本工程污水處理規(guī)模小,污泥產(chǎn)生量不大,直接采用污泥脫水機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行減量化處理,比較簡便、實(shí)用。其基本工藝流程為:剩余污泥→活性污泥池→污泥脫水機(jī)→熱解。污泥脫水后須進(jìn)行處置,實(shí)現(xiàn)減量化、無害化和資源化。結(jié)合該城鎮(zhèn)垃圾處理現(xiàn)狀,確定污泥處置方案:該城鎮(zhèn)污水處理站的污泥運(yùn)往附近垃圾焚燒發(fā)電廠進(jìn)行處理。

        6 結(jié)論

        建設(shè)污水處理站可以改善城鎮(zhèn)面貌,健全城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施,增強(qiáng)城鎮(zhèn)發(fā)展后勁。污水處理站可收集和處理鎮(zhèn)區(qū)生活污水,減小生活污水對(duì)城鎮(zhèn)周邊環(huán)境的污染,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,最終實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。

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