典型生活污水深度处理及回用工程设计

高文彪

（陵城区生态环境监控中心，山东 德州 253500）

作为新型旅游城镇，某乡镇新建一座规模3 000 m3/d 的生活污水处理厂，从出水指标来看，总氮（TN）含量不大于10 mg/L，总磷（TP）含量不大于0.2 mg/L，其余指标均达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的Ⅲ类水质标准。本工程建设总投资约为4 000 万元，单位制水成本与经营成本分别为5.10 元/m3、3.60 元/m3。

该污水处理厂服务范围内，远期需水量为0.371 万m3/d。排污系数取0.8，污水管网收集率取90%，经预测，2035年当地污水排放量为0.27 万m3/d。目前，该地区人口约为1.3 万人，现状污水排放量约为0.15 万m3/d。在旅游高峰期，旅游人数接近1 万人次/d，其污水排放量按100 L/（人·d）计算，为0.1 万m3/d，则总污水排放量为0.25 万m3/d。为满足现状及远期污水处理需求，本着留有余量的原则，本项目设计规模确定为0.3 万m3/d。

本工程出水通过人工湿地净化，最终用作市政杂用水和景观用水，设计进出水水质如表1所示。主要监测项目有五日生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（CODCr）、悬浮物（SS）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）和总磷（TP）。

表1 设计进出水水质

2.1 BOD5/CODCr

本工程设计进水BOD5/CODCr为0.5。这说明污水处理厂进水可生化性较好，适宜进行生化处理。

2.2 BOD5/TN

本工程设计进水BOD5/TN 为2.86。这说明只依靠污水处理厂进水有机碳源难以稳定地保证生物脱氮效果，工艺设计要充分考虑这一实际情况，采用抗冲击能力强、运行灵活可靠的污水处理工艺，并设置备用碳源投加装置。当进水有机碳源较为充足时，灵活调整工艺运行模式，尽量在脱氮期合理分配碳源，使其达到最佳脱氮率，减少投加备用碳源的运行费用；
当进水有机碳源不足时，应启动备用碳源投加装置，确保出水TN 达标。本工程出水要求TN 含量不大于10 mg/L，由于进水有机碳源略有不足，生物脱氮是本工程的处理难点。

2.3 BOD5/TP

本工程设计进水BOD5/TP 为40，远大于20，其适合采用生物除磷。生物脱氮是本工程的处理难点，工艺设计应在保证生物脱氮效果的前提下合理分配碳源，提高生物除磷效果，减少后续化学除磷的药剂投加费用。

2.4 控制性指标

根据设计进出水水质，受近期河道截流和雨季雨污混流影响，本工程进水BOD5/CODCr、BOD5/TN、BOD5/TP 的比值将小于设计值。进水SS、TP 等污染物均可通过药剂投加、过滤等手段去除，而TN 只有通过强化生物处理去除。为了确保出水TN 达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A 标准，要合理利用碳源，并设置备用碳源投加装置来提高生物脱氮效果。污水处理工艺可不建初沉池，以减少碳源损失，并合理分配碳源，以促进生物脱氮[1-3]。污水水质各项控制指标的优先级和处理方式如表2所示。

表2 污水水质各项控制指标的优先级和处理方式

本工程污水处理工艺流程如图1所示。污水先进入粗格栅和细格栅去除大块浮渣，后进入旋流沉砂池去除泥沙，再通过精细格栅去除微小的悬浮物，之后进入厌氧-缺氧-好氧（A2O）+MBR 组合反应池。出水进入臭氧催化氧化池进行深度处理，然后外排。A2O+MBR 组合反应池为本工程的主体构筑物，分为厌氧池、缺氧池、好氧池和MBR 膜池[4-5]。厌氧池预处理后的来水与旋流沉砂池的回流污泥混合，水力停留时间约为2 h；
污水在缺氧段完成脱氮；
在好氧池中，有机物进一步分解。MBR 膜池进行泥水分离，同时去除SS 与CODCr。出水进入臭氧催化氧化池，其中难降解有机物被充分降解，使污水达标排放[3]。

图1 污水处理工艺流程

3.1 预处理

预处理设施主要有粗格栅、细格栅、调节池、旋流沉砂池和精细格栅。其中，粗格栅设计流量为0.064 m3/s，包含回转式机械格栅除污机、螺旋输送机和渠道闸门，除污机1 用1 备，功率为1.1 kW，格栅渠道宽度为400 mm。细格栅设计流量为0.064 m3/s，包含循环式齿耙格栅除污机、栅渣压实设备和渠道闸门，除污机1 用1 备，栅渣压实设备配备1 台螺旋压榨机，渠道闸门有4 套。调节池设计流量为0.064 m3/s，包含搅拌器、可提升式污水泵及提升设备，平面尺寸为17.3 m×10.0 m，有效水深为4.5 m，设计水力停留时间为6.2 h。旋流沉砂池设计流量为0.064 m3/s，1 用1 备，有效水深为1 m，表面负荷为87 m3/（m2·h），设计水力停留时间为40 s。精细格栅1 用1 备，包含1 套冲洗装置（1台高压冲洗泵、1 台中压冲洗泵）与1 台栅渣压榨机，转鼓直径为1 000 mm，栅条间隙为1 mm，过栅水深为0.6 m，过栅流速为0.9 m/s，功率为1.1 kW。

3.2 二级处理

二级处理设施主要有A2O+MBR 组合反应池、加药间、风机房、污泥均质池和射流泵房。其中，A2O+MBR 组合反应池有2 组，单组设计流量为0.019 m3/s，设计参数如表3所示。加药间设有4 套加药系统，分别投加聚合氯化铝（PAC）、乙酸钠、氯酸钠及柠檬酸。风机房的总供气量为13 m3/min，配有空气悬浮鼓风机和电动葫芦。污泥均质池配有搅拌器1 套、污泥泵3 台（2 用1 冷备）。射流泵房为溶解臭氧提供射流，配有3 台卧式离心泵（2 用1 冷备）。

表3 A2O+MBR 组合反应池设计参数

3.3 三级处理

三级处理设施为臭氧催化氧化池（1 座），设计流量为0.042 m3/s，其分为6 格，单格平面尺寸为3.2 m×2.4 m×8.0 m，反应时间为60 min。臭氧催化氧化池主要包含6 种设备，即高效臭氧溶气装置、二次混合设备、呼吸器、鹅卵石填料、Y 形过滤器和巴氏计量槽。臭氧发生间配有2 台臭氧发生器（1 用1 备），臭氧额定发生量为3 kg/h，单机装机功率为27.25 kW。

污水深度处理后回用，不仅可以减少污染物排放量，减轻水体污染，还能有效提高水资源利用率，缓解用水危机。该污水处理厂设计规模为3 000 m3/d，采用“预处理+MBR+臭氧催化氧化”的深度处理工艺，出水达标后回用，可以作为市政杂用水和景观用水。

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