重慶某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠站提標改造項目設計案例分析

上海自動化儀表隨著對環(huán)保的要求越來越高，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠站的運營至關重要。以重慶某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠站提標改造項目為實例，對設計工藝進行對比分析，涵蓋現(xiàn)有污水處理全過程: 污水可生化分析、預處理、二級處理、深化處理、消毒、污泥處置等，非常終確定污水工藝調整為“Cwater-HＲB 生化 + 過濾 + 紫外消毒”工藝，經工程驗證，該工藝不僅實現(xiàn)社會效益及經濟效益的非常大化，還滿足當前鄉(xiāng)鎮(zhèn)的區(qū)域特征，為類似工程設計提供一定借鑒。

工程概況

本工程為鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠站提標改造項目，現(xiàn)有污水處理廠站設計規(guī)模較小，采用“A2 /O 污水一體化”處理工藝，設計出水水質達到 GB 18918—2002 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準一級 B 標準; 一方面根據近期國內對環(huán)保的要求越來越高［1，2］，另一方面通過對現(xiàn)有出水口水質的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)出水水質不能正常達標排放，具體監(jiān)測結果見表1。綜上所述，對現(xiàn)有各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠站進行提標改造，主要對部分構建筑物進行拆除、新建等工程，使出水水質達到 GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準一級A 標準，具體進出水質詳見表 2。非常主要建設內容包括新建格柵井、沉砂池、調節(jié)池、污泥池、Cwater-HＲB 生化一體化( 包括缺氧池、一級好氧池、二級好氧池、中間沉淀池、斜板沉淀池) 、纖維濾布濾池、出水渠、設備間、衛(wèi)生間、值班室; 新增 CODCr，NH3-N 在線監(jiān)測儀、后置反硝化一體化、管道式紫外線消毒等儀器、設備。

2 工藝選擇

2． 1 工藝選擇原則［3］

污水處理工藝的選擇是污水處理廠站的設計關鍵，不僅影響處理廠站的處理效果、出水水質，而且還影響處理廠站的 基 建投 資 大 小、運 行 的 可 靠 性、運 行 費 用 的 高低、管理操作的復雜程度、總占地面積大小、處理廠站人員指標等各個方面。綜上，此次提標改造設計工藝選擇原則如下: 1) 根據進、出水水質要求及水量等，選擇處理效果好，具有低基建費、運行可靠、低運行費、操作管理方便、低能耗、除磷脫氮工藝成熟的污水處理工藝; 2) 污水處理廠站應積極考慮占地及投資費用，在總平面布置上緊湊合理，達到土方平衡; 在豎向布置上工藝流程順暢，污水處理設施考慮一次提升; 3) 為避免廠站人員指標的浪費，對污水處理過程中選擇的自動控制，力求安全可靠、經濟實用，進而提高管理水平;4) 污水處理工藝對水質變化用性強、出水達標穩(wěn)定性高、有足夠的設計及施工經驗可以借鑒( 特別是采用經實踐證明是行之有效的新技術、新工藝、新材料和新設備) 。

2． 2 污水可生化性分析

污水生物處理是微生物利用污水中所含的污染物作為營養(yǎng)源進行相應的代謝作用，使得水中污染物被降解，進而使得污水得以凈化，因此對污水進水水質成分的分析至為關鍵。

本項目進水水質 BOD5 /CODCr = 0． 57，表明進水可生化性較好，適宜采用生化處理工藝; BOD5 /TN = 5，表明進水滿足生物脫氮要求，同時考慮進水為所收集區(qū)域的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水，在運營過程中可能出現(xiàn)水質波動較大等情況，故為使反硝化過程能夠順暢，達到預期的生化效果，建議投加碳源; BOD5 /TP ＞ 20，經研究表明，BOD5 /TP 比值越大，生物除磷效果越明顯; 故本項目達到生物處理要求。

2． 3 預處理工藝

采用“格柵 + 沉砂池 + 調節(jié)池”工藝，主要去除污水中的砂粒、懸浮物、漂浮物等雜質。

2． 4 二級處理工藝比選

經國內市場實踐調研及文獻查閱［5-8］，目前污水處理二級處理非常常用工藝如下( 具體工藝分析對比表見表 3) :

1) 厭氧 + 多級 A/O( 缺氧/好氧) 工藝: 占地面積較大，不適用于現(xiàn)有小型污水處理廠站提標改造施工。

2) A2 /O 工藝: 對于小型污水處理廠站，工藝相對復雜，能耗較高。

3) Cwater-HＲB 工藝: 結構簡單，無需單獨設置沉淀池，投資低; 設備少，能耗低，運行成本低; 單獨脫硝工藝，工藝調整靈活，確保水質達標; 污泥零分離，脫氮除磷效果好; 污泥回流路徑短且無需動力設備; 組裝運輸方便; 出水水質穩(wěn)定達 標 有保 障; 先 進 的 遠 程 控 制 管 理 技 術; 投 加 填 料 潛力大。

4) CASS 工藝: 系統(tǒng)總體運行脫氮效果較好而除磷較差，對需大量投加化學藥劑除磷的城市污水，有可能因堿度的過度消耗而導致系統(tǒng)失敗; 對自動化的依賴程度很高，對管理人員的技術水平有較高的要求，由于一般采用鼓風曝氣，需增設專門的鼓風機房; 變水位工作造成系統(tǒng)水頭損失大，易增加提升費用; 由于無法去除浮渣，衛(wèi)生觀感差。

綜上所述，根據本工程對污水處理程度的要求和污水水質處理目標及污染物去除的條件，并結合現(xiàn)有污水處理廠站已建現(xiàn)狀、提標改造要求、可用地較為緊張、操作管理自動化要求高、運行成本低等特點，采用 Cwater-HＲB 生化一體化工藝。結合工藝分析對比表( 見表 4) ，采用纖維濾布濾池過濾工藝。

2． 6 消毒工藝比選

結合工藝分析對比表( 見表 5) ，采用紫外線消毒工藝。

2． 7 污泥處理工藝比選

經國內市場實踐調研及文獻查閱［9］，目前污泥處理非常常用工藝如下: 1) 濃縮工藝: 采用污泥池進行重力濃縮。 2) 脫水工藝: 從使用效果、對環(huán)境的安全性、其建設及運行成本、維護費用等方面比較，同時考慮鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模大小及道路情況，通過疊螺脫水機對污泥進行處理。綜上所述，采用疊螺脫水機對污泥進行處理。

2． 8 污泥處置工藝

經污水處理工藝處理后的污泥已基本得到穩(wěn)定，經干化或脫水后含水率不大于 80% ，處理后的污泥委托當地生態(tài)農業(yè)專業(yè)合作社，用于培養(yǎng)種植苗木、魚類飼養(yǎng)等。 3 主要處理單元及設計參數

3． 1 污水處理工藝

本工 程 近 期 規(guī) 劃 年 限 為 2024 年，遠 期 規(guī) 劃 年 限 為2030 年; 本工程按近期規(guī)模設計，近期設計規(guī)模 200 m3/d，總變化系數 Kz = 2． 30; 確定污水工藝調整為“Cwater-HＲB生化 + 過濾 + 紫外消毒”工藝。

1。污水通過污水管網自流至格柵、沉砂池，將渣子和泥砂攔截下來，保證后續(xù)處理單元的正常運行，攔截的柵渣進行定期人工清理，然后沉砂池上清液自流進入調節(jié)池內，對進水水質水量進行均勻混合處理，調節(jié)池的污水通過提升泵進入 CwaterHBＲ 污水處理工藝。 Cwater-HBＲ 工藝: 由缺氧池、一級 OAS 池、二級 OAS 池、絮凝反應池、斜管沉淀池組成。功能:通過投加比表面積較大的懸浮生物填料，并接種硝化菌、反硝化菌和其他生物菌群，通過間歇曝氣，在曝氣區(qū)營造好氧、兼氧和厭氧環(huán)境，不同的微生物菌群在懸浮填料和活性污泥中生長繁殖，污水中的有機物作為生物菌群的營養(yǎng)源，在其生長繁殖過程中被硝化吸收，污水得以降解。同時在該池中加入絮凝劑，進一步去除水中 SS 及 BOD，COD，P 等污染物以及氧化池脫落的生物量。經沉淀后的上清液進入污水后置反硝化污水處理一體化設備，去除大部分 TN，經該工藝段處理后的出水 COD，TN 等主要指標達到 GB 18918—2002 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準一級 A 標準。

3． 2 主要處理單元及設計參數

主要處理單元及設計參數。

4 廠站內配套管網施工

4． 1 管材及接口

廠區(qū)壓力污水管、污泥管采用焊接鋼管，焊接或法蘭連接; 空氣管采用不銹鋼管，焊接或法蘭連接; 加藥管采用化工 PVCU，承插粘接; 給水管道用給水用聚氯乙烯 PE 管，熱熔連接; 污廢水管、雨水管采用 UPVC 雙壁波紋管，承插粘接。

4． 2 管道鋪設

1) 車行道下所有管道覆土深度不小于 700 mm，非車行道下則須滿足覆土深度不小于 400 mm; 管道交叉時，管道埋深在滿足上述條件下可根據現(xiàn)場實際情況進行調整。

2) 在一般土壤區(qū)，管道應鋪設在未經擾動的原土上; 若管道鋪設在巖石、礫石等巖性地基上，應作砂土墊層，其厚度為 100mm( 金屬管) 、150 mm ～ 200 mm( 非金屬管) ，并均勻夯實; 在淤泥層、流沙等松軟地區(qū)，給水排水管道應鋪設在管道基礎上，若鋪設在回填土上，原土以上部分分層夯實，夯實密度大于 95% ，管頂上部 500 mm 以內不得回填直徑大于 100mm 的塊石、凍土塊，500 mm 以上部分回填塊石或凍土不得集中，用機械回填不得在管溝上行走，管溝回填土應分層夯實，夯實密度應大于 95% 。機械夯實不大于300 mm; 人工夯實不大于 200 mm，管道接口坑的回填必須仔細夯實。

4． 3 管道防腐

管道防腐應嚴格按 GB 50268—97 給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范表面除銹后方可涂漆。埋地管道外防腐采用厚漿型環(huán)氧煤瀝青三油兩布加強防腐，埋地管道內防腐采用 IPN8710。

5 運行效果分析

確定污水工藝調整為“Cwater-HＲB 生化 + 過濾 + 紫外消毒”工藝，通過對提標改造前后數據進行分析發(fā)現(xiàn)，此次提標改造工藝對環(huán)境產生一定的正效應。

6、思考與建議

1) 鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設施規(guī)模小、布局散、數量多，建設運行成本高且難度大，應依靠集團化、規(guī)?；墓芾?，進而保證專業(yè)化、規(guī)范化的運行。

2) 污水收集難度大，居民思想程度不高，無法完全收集，易致使設計規(guī)模偏大: 一方面人均用水定額采用偏高，應采 用 SL687—2014 村 鎮(zhèn) 供 水 工 程 設 計 規(guī) 范 中 的60 L /( 人·d) ～ 130 L /( 人·d) ，另一方面用水人口數量預測過高: 城鎮(zhèn)化越來越快，人口不增反減; 但部分區(qū)域應因地制宜，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)污水濃度較大，無法堵截，及時調查，設計成分考慮，易影響整個管網體系運行。

3) 鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心一個中體量污水處理廠站，分散性大，且道路不通暢，致使后期運營維護、加藥等難度增大; 運行成本高，地方財政壓力較大; 可“污染者付費”，及時開征鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理費。

4) 配套管網不完善，無遠期規(guī)劃，只針對沿河區(qū)域或嚴重污染等區(qū)域進行規(guī)劃設計( 管網覆蓋度不夠、二三級管網不健全、管網老化損毀等; 合流制和混合制，雨季處理難度加大; 無化糞池，易堵塞管網) ，易致使配套管網一直處于完善狀態(tài)( 可以分類定標，適當區(qū)域適當降低排水標準，進而降低運行成本) ; 廠網一體，截污治污體系閉合運行。

7 結語

1) 以重慶某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠站提標改造項目為實例，綜合影響鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠站建設、設計與施工的各類因素，對涵蓋現(xiàn)有污水處理全過程: 污水可生化分析、預處理、二級處理、深化處理、消毒、污泥處置等進行設計工藝對比分析，非常終確定污水工藝調整為“Cwater-HＲB 生化 + 過濾 +紫外消毒”工藝。

2) 除對污水處理工藝選擇進行論述外，還對處理廠站內配套管網施工進行敘述，合理考慮所有污水處理廠站設計情況。

3) 上海自動化儀表通過建成后的運行效果分析，該工藝不僅實現(xiàn)社會效益及經濟效益的非常大化，還滿足當前鄉(xiāng)鎮(zhèn)的區(qū)域特征，為類似工程設計提供一定借鑒。