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農村集鎮污水處理技術

1.污水水量與水質

本工程位于橫沙鄉新民鎮，設計范圍內污水來源主要是集鎮區居民的生活污水，無工業廢水。設計服務人口為3 000人，處理規模為350m3/d，處理后的污水排入新民港，出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B標準。污水處理站設計進水水質及排放標準見表1。

2 工藝選擇與流程

2．1 工藝選擇

結合橫沙鄉的總體規劃和發展理念，選擇以生物或生態方法為主體處理工藝，突出其生態效應；具有良好的除磷、脫氮效果，運行穩定；工藝流程需簡捷流暢，以降低工程造價及運行費用，便于管理。綜合上述特點，該工程選擇具有去除有機物及脫氮除磷功能，且抗沖擊負荷能力強的生物接觸氧化與人工濕地組合工藝對集鎮生活污水進行處理。

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，系統耐沖擊負荷能力強，污泥產量少，氧利用率高等特點。

由基質、植物和微生物組成的人工濕地生態系統，是一種生態化的污水處理方式，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，發揮了系統間的協同作用，使污水處理能力得到了大幅度提高，且占地面積相對較小，在污水處理中已經得到了廣泛地應用，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。集鎮生活污水通過污水收集干管進入本系統，首先進入集水井，通過機械格柵去除污水中大顆粒懸浮物、飄浮雜物，避免阻塞管道，并去除部分有機污染物，后經提升水泵提升進入調節池，調節水質水量，然后通過調節池提升泵進入接觸氧化池進行處理，去除大部分COD、BOD5、SS、氨氮等污染物，處理后出水進入主體構筑物人工濕地處理，進一步降低以上指標，并對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泥池后經微氧消化，通過環衛車抽吸外運方式或由農家漚肥回填方式進行污泥處置，整個工藝流程十分緊湊簡潔。

3 主要處理構筑物與設備參數

3．1 集水井（含格柵）

集水井1座，鋼筋混凝土結構。按高峰流量設計，平面尺寸為4m×2．4m，深度3．9m，有效水深1．5m，有效容積14．4m3。集水井內設潛污泵2臺，流量為40m3/h，揚程為10m，功率為2．2kW，1用1備。泵前設機械格柵1套，格柵寬600mm，柵條間隙5mm，功率0．75kW，柵渣外運處置。

3．2 調節池

調節池1座，用于調節污水的水質和水量。鋼筋混凝土結構，為半地下式，按平均流量設計，平面尺寸6．6m×6．5m，有效水深3．3m，調節時間9．7h。池內安裝提升潛污泵2臺，流量為15m3/h，揚程為10m，功率為1．5kW，1用1備。調節池底部安裝穿孔曝氣管，對調節池內污水進行曝氣攪拌，防止調節池底部污泥沉積以及污水厭氧發臭。

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、曝氣系統和回流裝置4部分組成。接觸氧化池體按平均流量設計，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間3．2h，好氧段水力停留時間9．7h，好氧容積負荷0．46kg BOD5/（m3·d）。接觸氧化池內安裝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°交錯開￠5孔，孔中心間距200mm。在好氧段末端池底安裝回流泵2臺，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，揚程10m，功率為0．75kW，1用1備。

3．4 沉淀池

沉淀池1座，對反應后的污水進行泥水分離，以去除污水中大部分的SS和部分COD、BOD5及磷。鋼筋混凝土結構，采用半地下式，平面尺寸為6．4m×3．2m，深4．2m，表面負荷0．72m3/（m2·h），沉淀時間1．65h。沉淀池底部設置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 儲泥池

儲泥池1座，采用半地下式，鋼筋混凝土結構，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，流量為10m3/h，揚程為10m，功率為0．75kW，用于將污泥定期抽送到糞車中外運。

3．6 工程用房

工程用房1座，1層，建筑面積為26m2，層高2．7m。設置設備房和控制間。設備房安裝鼓風機3臺，其中調節池鼓風機1臺，供氣量為1．77m3/min，功率為2．2kW；接觸氧化池鼓風機2臺，供氣量4．22m3/min，功率5．5kW。控制間設置配電柜一套。

3．7 自控系統

自控系統采用PLC控制方式，整個污水處理站實現半自動化運行。潛污泵采用自動與手動兩種方式運行。自動方式時由PLC控制，手動方式時在就地控制箱上手動操作。集水井、調節池設液位控制計，自動運行時，提升泵可根據不同的水位自動開停；以上數據均傳送至中心控制室顯示、故障報警。

3．8 人工濕地

人工濕地為本處理工藝的主體構筑物，用于去除污水中的有機污染物、氨氮和磷。人工濕地共設8塊，并聯運行，單座濕地150m2，共1 200m2，濕地深1m。內設防滲膜、基質、布水系統、集水系統、植物等，人工濕地表面水力負荷為0．29m3/（m2·d）。

各子塊濕地的進水量通過進口的計量水表與閥門調控，各子塊濕地設置虹吸式排水裝置，實現人工濕地內變浸潤面運行，進而實現人工濕地內微生物缺氧－好氧環境的序批式變化，大幅提高人工濕地對氮污染物的去除效率。

人工濕地基質材質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，同時本工程將高爐渣作為濕地基質組成的一部分，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，高爐渣的多孔結構有利于對磷酸鹽的吸附，從而加大對污水中磷素的有效去除。

4 總平面布置與景觀設計

本項目污水處理站位于鎮區主街西端的南側，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斑塊＋廊道理論進行空間機理的設計。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，保證生態性；污水處理站內種植草坪、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構豐富的綠化層次，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 運行效果及經濟效益分析

5．1 運行效果

該工程主體已于2008年9月底完工，2008年11月完成調試投入試運行后出水水質穩定。長期運行監測的平均進、出水水質如表2所示。

監測結果表明，采用生物接觸氧化—人工濕地組合工藝處理集鎮生活污水，出水水質可達《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B標準。

5．2 經濟效益

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，設備材料、安裝調試及其他投資約為118萬元。處理規模為350m3/d。折合噸水投資費用為5 430 元/m3，該項目實施后可削減COD 排放量約為37t/a。

污水處理運行直接成本主要包括電費和人工費：電機等設備使用功率為11．5kW，電價為0．6元/（kW·h），電費為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，人工費為0．09元/m3，合計直接運行成本為0．56元/m3。

6 結語

采用生物接觸氧化—人工濕地組合工藝，發揮了兩種工藝各自的優點，組合工藝控制靈活、管理簡便、運行穩定，出水水質達到GB 18918—2002一級B標準。

本工程在進行污水處理的同時，注重了生態景觀建設，實現了生態平衡、人和自然的和諧統一，滿足國家生態文明建設的需要，具有較好的借鑒作用和示范效應。