污水处理厂工程设计案例分析

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摘要：随着镇区经济和人民生活水平的提高，镇区面临的水环境污染日趋严重，因此，兴建镇区污水处理厂是十分必要和紧迫的。依据污水处理厂工程服务范围，确定该工程污水处理近期规模为1800m3/d。因镇区管理水平不高，厂区用地面积有限，采用“A2/O+MBR”工艺作为污水处理主体工艺，设计出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A排放标准。本文介绍了该工程设计进出水质、技术路线、厂区平面设计、工艺设计、工程投资和经济分析，为镇区污水处理厂工程设计提供一定参考。

关键词：乡镇污水；污水处理厂；工艺设计；A2/O+MBR

水资源短缺是当今世界面临的一个严重问题，特别是中国，人均可用水资源还不足世界平均水平的四分之一，已成为世界上最缺水的12个国家之一[1]。因此，水污染控制对于治理中国环境问题具有关键性作用。近年来，尽管我国污水处理设施数量大幅度增加，但污水处理能力与改善水环境的总体社会需求之间仍存在较大差距[2]。特别是与城市相比，乡镇在污水处理方面的资金投入要少得多，大部分废水直接排入地表水体。甚至在大多数农村地区，仍缺少基础的污水收集和处理设施[3]。为了实施乡村振兴战略，改善乡镇人居环境，福建省人民政府出台了《福建省水污染防治行动计划工作方案》，该方案提出以县级为单元，实行乡镇污水处理统一规划、统一建设、统一管理，逐渐实现全省农村污水处理设施全覆盖。因此，兴建福州市某镇区污水处理厂是符合城市发展要求的，是十分必要和紧迫的。

1工程概况

某镇区污水处理厂位于福建省福州市某镇区北侧，场地东、西、北面为菜地和荒地，西侧紧挨G324国道，场地内地势较为平坦，交通便利。厂区总建设用地10.20亩（6802.54m2），总处理规模为3600m3/d，近期规模为1800m3/d。污水厂采用“A2/O+MBR”工艺作为污水处理主体工艺，采用紫外线消毒作为消毒工艺。污水厂尾水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A类排放标准后排至旁边沟渠，最终流入迳江流域。

2工程规模及设计进出水质

2.1污水处理规模镇区污水处理量与镇区规模、性质、人口、居民的生活水平、工业化水平、工业发展速度等诸多因素密切相关，为了更准确、合理地预测镇区污水量，本文采用分项指标法[4]进行污水量预测。根据现状调查数据，镇区污水主要由生活污水、工业废水和其他污水组成。分项指标法是以城镇生活污水量和工业废水量为基础，而对其他污水量按一定比例预测的一种方法。考虑到某镇区污水收集系统尚不完善，以及污水收集过程中存在渗、漏等问题，该镇区确定污水处理近期规模为1800m3/d，远期规模为3600m3/d。2.2设计进出水质从污水产生因素看，某镇区污水水质指标主要受当地居民生活及用水习惯、工业性质以及污水排放量等因素影响。从镇区污水组成看，其水质主要受生活污水和工业园区废水中污染物浓度的影响。本文根据当地实际情况，并参照省内其他县市乡镇污水处理厂设计资料，从而确定污水处理厂设计进水水质。由于污水处理厂污水经处理后最终的受纳水体为迳江，根据当地规划要求出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A类排放标准。进出水情况及各污染物的去除率见表1所示。

3技术路线

污水技术路线的选择应根据设计进出水质、处理程度要求、用地面积和工程规模等诸多因素进行综合考虑，并视具体情况而定。由于某镇区污水处理厂厂区建设用地紧张，污水厂管理水平有限，进水水量波动较大，出水对总氮、总磷要求较高，因此，该工程污水处理采用“A2/O+MBR”处理工艺，消毒工艺采用“紫外线消毒”杀菌方式[5]。污水处理厂工艺技术路线如图1所示。

4厂区平面设计

4.1平面布置某镇区污水处理厂主要分为四个区域：厂前区、预处理区、污水处理区和污泥处理区，各区域通过厂内道路隔离开来。厂区南侧为规划道路，将主入口设置在厂区东南侧，与规划道路相邻。从主入口进入厂区，厂区东部由南向北依次为综合楼、综合机房和储泥池。综合楼西侧即整个厂区中部，由南向北分布有“A2/O+MBR+紫外消毒”一体化污水处理设备基础和除臭设备基础，厂区西部区域由南向北分布有格栅及提升泵房、旋流沉砂池基础、气浮设备基础、调节池、出水监测井、在线监测房。整个厂区分区合理，布置紧凑，考虑到厂区南侧有村庄居民楼，因此在厂区内部设置了除臭装置，同时在厂区南侧与规划道路相邻一侧设置绿化带并种植桂花树，以减少污水、污泥处理过程中臭气对周边居民的影响。4.2厂区道路设计为了便于交通运输和设备的安装、维修，厂区内主要道路宽为4m，主车道内转弯半径为9m。道路布置成环状，采用混凝土路面，路边设侧石。路面外侧设置1.5m宽的绿化带，道路纵坡一般采用0.2%，以便雨水排除。4.3厂区给水设计厂区给水主要用于生活、构筑物及设备冲洗、绿化及消防等，本工程给水依托现有厂区给水管网及设施，给水管网上设室外地上式消火栓和洒水栓，原消防用水量为15L/s，火灾持续时间为两小时，消防水压为0.2MPa。本次增加1个室外消火栓。4.4厂区排水设计厂区排水采用雨污分流制。雨水经厂区雨水管网收集后就近排放至附近河流。厂区生活污水、生产污水、构筑物放空水、清洗水池污水、沥液等经厂内污水管网收集后回流至污水提升泵房的集水井与进厂污水一并处理。4.5厂区竖向设计某镇区污水处理厂设计地面标高为6.80m（1985国家基准高程）。本工程尾水最终排入迳江流域。本工程尾水可确保由尾水排放管直接自流排放，厂内构筑物总水头损失为3.22m。厂区格栅出水水面标高2.95m；旋流沉砂池设备水面标高10.12m；气浮池设备水面标高9.50m；调节池水面标高9.30m；“A2/O+MBR+紫外消毒”一体化污水处理设备出水水面标高9.80m；出水监测井出水水面标高6.90m。

5工艺设计

某镇区污水处理厂预处理单元及污泥处置单元按照远期3600m3/d规模建设，设备按照1800m3/d规模配套。主要内容包括：①按照远期3600m3/d处理规模建设格栅及进水泵房、旋流沉砂池设备、气浮设备、调节池、“A2/O+MBR+紫外消毒”一体化污水处理设备、出水监测井等污水处理构筑物，按照近期1800m3/d处理规模配置设备；②按照远期3600m3/d处理规模建设储泥池、综合机房等污泥处理构筑物；③按照远期3600吨/日处理规模建设在线监测房、综合楼等辅助建筑物。（1）格栅：一座，净空尺寸为L×B×H=6.4×1.7×5.0m，分两组。主要设备：FH-500型机械格栅1道，栅条间隙宽为5mm，N=0.55kW。（2）提升泵房：一座，设计扬程为12m，泵房净空尺寸为L×B=7.0×3.3m，H=7.0m，采用钢筋砼结构。主要设备：近期配备潜污泵3台（2用1备），单台性能：Q=70m3/h，H=12m，N=5.5kW；设置进水pH、COD、TP、TN和氨氮在线检测仪。（3）旋流沉砂池：设备基础一座，净空尺寸为L×B=5.0×5.0×0.5m，沉砂池最高时流量的停留时间为69s，有效水深为1.1m。主要设备：旋流沉砂池设备2台，近期1用1备，单台处理规模为1800m3/d，直径D=1830mm；砂水分离器1台，砂水分离器参数：Q=5~12L/s，P=0.37kW。（4）气浮设备：设备基础一座，净空尺寸为L×B×H=11.4×8.8×0.5m。单台气浮机主要设备：空压机1台，设备参数：Q=0.3m3/min，P=0.8MPa，N=2.2kW；回流水泵1台，设备参数：Q=40m3/h，H=46.5m，N=11kW；混合搅拌机1台，设备参数：转速50rpm，N=1.5KW；絮凝搅拌机1台，设备参数：转速25rpm，N=1.1kW。（5）调节池：一座，净空尺寸为L×B×H=16.0×8.25×5.7m，有效水深为5.0m，有效容积：660m3。主要设备：低速推进器2套，直径1400mm，功率N=2.2kw；潜污泵3台（2用1备），单台性能：Q=80m3/h，H=6.5m，N=3kW。（6）“A2/O+MBR+紫外消毒”一体化污水处理设备：本系统作为整个污水处理流程中的主体和关键单元，对于实现出水的达标排放至关重要。设备基础一座，土建尺寸为L×B×H=50.00×21.50×0.5m，总有效池容V＝376.02m3，HRT=15.04h，A/A/O池内回流比：100~200%（好氧池回流至缺氧段）。MBR段的设计回流比为100~200%，混合液回流量约25m3/h，MBR池内污泥浓度为8000mg/L。单套设备设计处理量为600m3/d，共3套，运行荷载500t，装机功率39.88kW，运行功率20.74kW，其中包含厌氧段、缺氧段、好氧段、MBR段、紫外消毒器及加药系统的配套设备。（7）储泥池：一座，直径为4.6m，有效水深为4m，总高度为4.95m。主要设备：折浆搅拌机1台，功率为5.5kW。（8）综合机房：平面尺寸为25.40×14.20m，S=334.02m2，一层框架结构。主要设备：叠螺式污泥脱水机2套，1用1备，N=0.8kW；一体化加药机2套，1用1备，N=3.0KW，P=0.7MPa。（9）出水监测井：净空尺寸为L×B×H=11.7×0.96×2.15m，钢筋混凝土结构，采用巴氏计量槽进行测量，测量范围0.08~0.9m3/s。主要设备：超声波液位仪1台，测量范围0.5~3m；在出水槽设置pH、COD、TP、TN和氨氮在线检测仪对尾水进行在线监测。

6技术经济指标

6.1工程投资污水处理厂厂区占地10.20亩，工程总投资为2769.49万元，其中直接工程费用为2252.39万元、基本预备费为80.43万元、铺底流动资金为8.04万元。6.2运行费用该污水处理厂年经营成本为160.81万元，吨水处理成本为2.45元/吨，年经营成本包含了修理维护费、电费、水费、药剂费、污泥处置费、人员工资、管理费及其他。

7结语

综上，某镇区污水处理厂工程总规模为3600m3/d，其中近期规模为1800m3/d。污水处理工艺采用脱氮除磷效果好的“A2/O+MBR+紫外消毒”污水处理工艺，经处理达标后尾水排放至迳江流域。本文详细介绍了该工程设计进出水水质、技术路线、厂区平面设计、工艺设计、工程投资和经济分析，这将为其他类似的镇区污水处理厂设计提供了可靠思路。此外，该污水处理厂建设的同时，建议加快建设配套污水收集系统和输送系统，使工程尽快发挥效益，有效地改善该镇区人居环境，促进各项产业的发展。

作者：李小龙 黄芳 叶秀清 单位：福建省环境保护设计院有限公司