重慶某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠站提標(biāo)改造項目設(shè)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(guān)重要。以重慶某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠站提標(biāo)改造項目為實例，對設(shè)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(yù)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(diào)整為“Cwater-HＲB 生化 + 過濾 + 紫外消毒”工藝，經(jīng)工程驗證，該工藝不僅實現(xiàn)社會效益及經(jīng)濟效益的非常大化，還滿足當(dāng)前鄉(xiāng)鎮(zhèn)的區(qū)域特征，為類似工程設(shè)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(biāo)改造項目，現(xiàn)有污水處理廠站設(shè)計規(guī)模較小，采用“A2 /O 污水一體化”處理工藝，設(shè)計出水水質(zhì)達(dá)到 GB 18918—2002 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級 B 標(biāo)準(zhǔn); 一方面根據(jù)近期國內(nèi)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(zhì)的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)出水水質(zhì)不能正常達(dá)標(biāo)排放，具體監(jiān)測結(jié)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(biāo)改造，主要對部分構(gòu)建筑物進行拆除、新建等工程，使出水水質(zhì)達(dá)到 GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級A 標(biāo)準(zhǔn)，具體進出水質(zhì)詳見表 2。非常主要建設(shè)內(nèi)容包括新建格柵井、沉砂池、調(diào)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(shè)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(shè)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(shè)計關(guān)鍵，不僅影響處理廠站的處理效果、出水水質(zhì)，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(fù)雜程度、總占地面積大小、處理廠站人員指標(biāo)等各個方面。綜上，此次提標(biāo)改造設(shè)計工藝選擇原則如下: 1) 根據(jù)進、出水水質(zhì)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(yīng)積極考慮占地及投資費用，在總平面布置上緊湊合理，達(dá)到土方平衡; 在豎向布置上工藝流程順暢，污水處理設(shè)施考慮一次提升; 3) 為避免廠站人員指標(biāo)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(jīng)濟實用，進而提高管理水平;4) 污水處理工藝對水質(zhì)變化用性強、出水達(dá)標(biāo)穩(wěn)定性高、有足夠的設(shè)計及施工經(jīng)驗可以借鑒( 特別是采用經(jīng)實踐證明是行之有效的新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)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(yīng)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(zhì)成分的分析至為關(guān)鍵。

本項目進水水質(zhì) 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(zhì)波動較大等情況，故為使反硝化過程能夠順暢，達(dá)到預(yù)期的生化效果，建議投加碳源; BOD5 /TP ＞ 20，經(jīng)研究表明，BOD5 /TP 比值越大，生物除磷效果越明顯; 故本項目達(dá)到生物處理要求。

2． 3 預(yù)處理工藝

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

2． 4 二級處理工藝比選

經(jīng)國內(nèi)市場實踐調(diào)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(biāo)改造施工。

2) A2 /O 工藝: 對于小型污水處理廠站，工藝相對復(fù)雜，能耗較高。

3) Cwater-HＲB 工藝: 結(jié)構(gòu)簡單，無需單獨設(shè)置沉淀池，投資低; 設(shè)備少，能耗低，運行成本低; 單獨脫硝工藝，工藝調(diào)整靈活，確保水質(zhì)達(dá)標(biāo); 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(shè)備; 組裝運輸方便; 出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá) 標(biāo) 有保 障; 先 進 的 遠(yuǎn) 程 控 制 管 理 技 術(shù); 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(xué)藥劑除磷的城市污水，有可能因堿度的過度消耗而導(dǎo)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(shù)水平有較高的要求，由于一般采用鼓風(fēng)曝氣，需增設(shè)專門的鼓風(fēng)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(jù)本工程對污水處理程度的要求和污水水質(zhì)處理目標(biāo)及污染物去除的條件，并結(jié)合現(xiàn)有污水處理廠站已建現(xiàn)狀、提標(biāo)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(jié)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(jié)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(jīng)國內(nèi)市場實踐調(diào)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(shè)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(jīng)污水處理工藝處理后的污泥已基本得到穩(wěn)定，經(jīng)干化或脫水后含水率不大于 80% ，處理后的污泥委托當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)農(nóng)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(shè)計參數(shù)

3． 1 污水處理工藝

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

1。污水通過污水管網(wǎng)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(diào)節(jié)池內(nèi)，對進水水質(zhì)水量進行均勻混合處理，調(diào)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(yīng)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(jīng)沉淀后的上清液進入污水后置反硝化污水處理一體化設(shè)備，去除大部分 TN，經(jīng)該工藝段處理后的出水 COD，TN 等主要指標(biāo)達(dá)到 GB 18918—2002 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級 A 標(biāo)準(zhǔn)。

3． 2 主要處理單元及設(shè)計參數(shù)

主要處理單元及設(shè)計參數(shù)。

4 廠站內(nèi)配套管網(wǎng)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(shè)

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(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。

2) 在一般土壤區(qū)，管道應(yīng)鋪設(shè)在未經(jīng)擾動的原土上; 若管道鋪設(shè)在巖石、礫石等巖性地基上，應(yīng)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(yīng)鋪設(shè)在管道基礎(chǔ)上，若鋪設(shè)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(nèi)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(yīng)分層夯實，夯實密度應(yīng)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(xì)夯實。

4． 3 管道防腐

管道防腐應(yīng)嚴(yán)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(nèi)防腐采用 IPN8710。

5 運行效果分析

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

6、思考與建議

1) 鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施規(guī)模小、布局散、數(shù)量多，建設(shè)運行成本高且難度大，應(yīng)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(shè)計規(guī)模偏大: 一方面人均用水定額采用偏高，應(yīng)采 用 SL687—2014 村 鎮(zhèn) 供 水 工 程 設(shè) 計 規(guī) 范 中 的60 L /( 人·d) ～ 130 L /( 人·d) ，另一方面用水人口數(shù)量預(yù)測過高: 城鎮(zhèn)化越來越快，人口不增反減; 但部分區(qū)域應(yīng)因地制宜，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)污水濃度較大，無法堵截，及時調(diào)查，設(shè)計成分考慮，易影響整個管網(wǎng)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(wǎng)不完善，無遠(yuǎn)期規(guī)劃，只針對沿河區(qū)域或嚴(yán)重污染等區(qū)域進行規(guī)劃設(shè)計( 管網(wǎng)覆蓋度不夠、二三級管網(wǎng)不健全、管網(wǎng)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(wǎng)) ，易致使配套管網(wǎng)一直處于完善狀態(tài)( 可以分類定標(biāo)，適當(dāng)區(qū)域適當(dāng)降低排水標(biāo)準(zhǔn)，進而降低運行成本) ; 廠網(wǎng)一體，截污治污體系閉合運行。

7 結(jié)語

1) 以重慶某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠站提標(biāo)改造項目為實例，綜合影響鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠站建設(shè)、設(shè)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(yù)處理、二級處理、深化處理、消毒、污泥處置等進行設(shè)計工藝對比分析，非常終確定污水工藝調(diào)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(nèi)配套管網(wǎng)施工進行敘述，合理考慮所有污水處理廠站設(shè)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(jīng)濟效益的非常大化，還滿足當(dāng)前鄉(xiāng)鎮(zhèn)的區(qū)域特征，為類似工程設(shè)計提供一定借鑒。