设计案例 | 皖南某乡镇污水处理工程项目设计案例
本项目设计范围为皖南某县，具体涉及8个乡镇驻地的污水处理设施建设。工程根据各乡镇规划期限内污水量预测，结合乡镇区域位置分布情况，新建污水处理厂6座，新建污水处理厂总规模3 300 m3/d，包括A镇污水处理厂500 m3/d、B乡污水处理厂300 m3/d、C镇污水处理厂1 200 m3/d、D镇污水处理厂500 m3/d、E镇污水处理厂500 m3/d和F乡污水处理厂300 m3/d。项目净用地面积为14 417 m2(其中A镇为2 152 m2，B乡为2 151 m2，C镇为2 905 m2，D镇为2 152 m2，E镇为2 905 m2，F乡为2 152 m2)。
生活污水水量具有不均匀、间歇排放的特点，瞬时变化较大。第一时段主要是洗漱用水、厨房用水等，耗水量较小；第二时段主要是厨房用水、洗衣用水等，耗水量最大；第三时段主要是厨房用水和洗浴用水等，耗水量居中。该种类污水属于低浓度有机污水，其中pH值为6.4～7.6，SS为80～120 mg/L，CODCr为80～150 mg/L，TN为15～25 mg/L，TP为0.5～3.0 mg/L。
城镇污水处理厂进水污染物浓度的高低决定污水处理工艺流程的选择，与污水厂的基建投资和运行费用密切相关。然而，污水厂进水水质又与居民生活水平、生活用水量、工业用水量以及污水收集方式等关联，要准确预测污水厂建成后服务期内的水质，难度较大，本项目选取类比法进行污水水质论证，设计进水水质如表1所示。
考虑到国家节能减排政策等因素，同时考虑到未来升级改造，预留升级改造的工艺空间，设计出水水质如表2所示。本工程近期采用就近排放水体或灌溉渠的处置方式。
注：括弧外数值为水温>12 ℃时的控制指标，括弧内数值为水温≤12 ℃时的控制指标
本项目各乡镇污水厂数量多、规模小、地域分散、水量和水质波动大，不利于生物处理设备正常发挥其净化功能。为保护水泵的正常运转，去除大尺寸的漂浮物和悬浮物，设计采用回转式格栅除污机；为保证生物处理单元的稳定良好运行，应在污水处理系统之前，设置均化调节池，用以进行调节水量和均化水质。
考虑农村生活污水排放无组织、无污水管网、污水量小、间断排放的特点，根据规模，本工程调节池设计停留时间如下：(1)当Q<1 000 m3/d时，停留时间为8～10 h；(2)当Q≥1 000 m3/d时，停留时间为6 h。
2.2.1 生化可行性分析
污水生物处理是以污水中所含污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物被降解，污水得以净化。因此，对污水成分的分析以及判断污水能否采用生物处理是设计污水生物处理工程的前提。
本项目预测进水水质BOD5/CODCr=150/300=0.5，即污水可生物处理性好。
本项目预测进水NH3-N浓度为30 mg/L，TN浓度为40 mg/L，则BOD5/TN=3.75，属于碳源较为丰富，采用生物脱氮时，可保证反硝化的顺利进行。
本项目预测进水水质BOD5/TP=50，该BOD负荷可以取得较好的除磷效果，可采用生物除磷工艺。
2.2.2 生化处理工艺的选择
本项目小城镇污水处理厂有以下特点：(1)处理规模小，水质水量波动大；(2)区域特点对污水处理要求差异大；(3)运行操作维护水平要求低；(4)单位规模投资运营成本高；(5)出水水质标准高。考虑到本项目集约化运营，所以在工艺选择上尽可能选择运营维护简单的工艺，选用相同的处理工艺，实现污水处理工艺设计系列化、标准化，便于运行管理。综合考虑，本项目生化段采用生物脱氮除磷工艺为方案一(AAO工艺)，由于建设规模偏小，其设计建造形式分2种，具体如下：(1)当Q<1 000 m3/d时，采用一体化AAO成套设备工艺；(2)当Q≥1 000 m3/d时，采用组合式AAO组合池工艺。
根据国内已建污水厂实际运行经验，在正常运转情况下，出水SS值难以稳定达到10 mg/L的要求值，且组成出水悬浮物的主要成分是活性污泥絮体，其本身的有机成份较高，并含有一定比例的磷，较高的出水悬浮物含量会使得出水的BOD、COD和TP增加。
本项目深度处理设计采用混凝过滤强化工艺，以保证达到出水水质(GB 18918—2002)一级A标准的要求。
综上所述，本工程乡镇污水处理厂的工艺流程如图1所示。
图1 污水处理厂工艺流程图
本污水处理工程建设规模小，设计利用现状规模化污水厂，于中心厂设污泥浓缩脱水设备，通过移动污泥车运输至十字镇中心污水厂后，集中进行处理。考虑到实际情况，设计近期各乡镇污水处理厂污泥采用土地利用方式，还用于农田或提供给城市园林、绿化和苗圃使用；远期集中收集后纳入该县周边填埋场进行卫生填埋处置。
设计近期规模500 t/d，预处理和附属设施土建工程按照远期1 200 t/d建设，设备按照近期规模安装，主体工艺按照近期规模建设。
(1)格栅井：1座(1条渠道)，地下式钢筋砼结构，尺寸为8.0 m×0.6 m×8.5 m。主要设备：格栅除污机，1台，过栅流量Qmax=102 m3/h，栅条间隙为15 mm，过栅流速为0.6～1.0 m/s，栅渠宽为0.6 m，安装角度为75°；圆闸门(含启闭机)，1台，Φ500铸铁镶铜圆闸门。
(2)调节池：1座，钢筋砼结构，尺寸为14.0 m×8.0 m×8.5 m。主要设备：污水提升泵，2台(1用1备)，Q=21 m3/h，H=15 m，N=3.8 kW；潜水搅拌器，1台，碳钢防腐，叶桨直径为710 mm，转速为301 r/min，N=2.2 kW；圆闸门(含启闭机)，1台，Φ500铸铁镶铜圆闸门。
(3)AAO一体化设备：1座，钢筋砼结构，尺寸为18.0 m×15.0 m(不含远期设备位置)。主要设备：AAO一体化设备及配套设备，3套，单套处理量Q=170 m3/d，配套设备包括填料、曝气器、气体装置等。
(4)中间水池：1座，尺寸为3.0 m×4.3 m×3.5 m。主要设备：污水提升泵，2台(1用1备)，Q=21 m3/h，H=11 m，N=2.9 kW。
(5)絮凝过滤一体化设备：1座，钢筋砼结构，尺寸为10.6 m×8.3 m(不含远期设备位置)。主要设备：絮凝过滤一体化设备及配套设备，3套，单套处理量Q=170 m3/d，水力停留时间HRT=5 min，过滤滤速V=8 m/h。
(2)调节池：1座，钢筋砼结构，尺寸为27.1 m×7.4 m×5.75 m。主要设备：污水提升泵，2台(1用1备)，Q=50 m3/h，H=12 m，N=4.0 kW；潜水搅拌器，2台，碳钢防腐，叶桨直径400 mm，转速740 r/min，N=2.5 kW；圆闸门(含启闭机)，1台，Φ500铸铁镶铜圆闸门。
设计近期规模为300 t/d，预处理和附属设施土建工程按照远期1 200 t/d建设，设备按照近期规模安装，主体工艺按照近期规模建设。
(1)格栅井：1座(1条渠道)，地下式钢筋砼结构，尺寸为11.0 m×0.6 m×6.5 m。主要设备：格栅除污机，1台，过栅流量Qmax=102 m3/h，栅条间隙为15 mm，过栅流速为0.6～1.0 m/s，栅渠宽为0.6 m，安装角度为75°；圆闸门(含启闭机)，1台，Φ500铸铁镶铜圆闸门。
(2)调节池：1座，钢筋砼结构，尺寸为11.0 m×13.3 m×5.9 m。主要设备：污水提升泵，2台(1用1备)，Q=15 m3/h，H=10 m，N=2.2 kW；潜水搅拌器，1台，碳钢防腐，叶桨直径为710 mm，转速为301 r/min，N=2.2 kW；圆闸门(含启闭机)，1台，Φ500铸铁镶铜圆闸门。
(3)AAO一体化设备：1座，钢筋砼结构，尺寸为17.0 m×8.0 m(不含远期设备位置)。主要设备：AAO一体化设备及配套设备，2套，单套处理量为Q=170 m3/d，配套设备包括填料、曝气器、气体装置等。
(4)中间水池：1座，HRT=0.5 h，尺寸为4.0 m×1.5 m×1.6 m。主要设备：污水提升泵，3台(2用1备)，Q=15 m3/h，H=10 m，N=2.2 kW。
(5)絮凝过滤一体化设备：1座，钢筋砼结构，尺寸为8.4 m×5.2 m(不含远期设备位置)。主要设备：絮凝过滤一体化设备及配套设备，2套，单套处理量Q=170 m3/d，水力停留时间HRT=5 min，过滤滤速V=8 m/h。
(6)紫外线消毒装置：1套，消毒水量为12.5 m3/h，设备功率为0.30 kW，紫外线有效剂量为24～30 mJ/cm2。
(7)出水池：1座，HRT=30 min，钢筋砼结构，尺寸为4.0 m×2.0 m×2.1 m。主要设备为污水提升泵，2台(1用1备)，Q=15 m3/h，H=60 m，N=11 kW。
设计近期规模为1 200 t/d，预处理和附属设施土建工程按照远期3 000 t/d建设，设备按照近期规模安装，主体工艺按照近期规模建设。
(1)格栅井：1座(1条渠道)，地下式钢筋砼结构，尺寸为7.4 m×0.6 m×3.6 m。主要设备为格栅除污机，1台，过栅流量Qmax=230.25 m3/h，栅条间隙为15 mm，过栅流速为0.6～1.0 m/s，栅渠宽为0.6 m，安装角度为75°；圆闸门(含启闭机)，1台，Φ500铸铁镶铜圆闸门。
医疗设备是医院影像科管理的重点，如CT影像设备、超声影像设备、腹腔镜等医疗设备等，随着现代医疗卫生条件的进步，这些医疗设备的精密程度以及造价也不断提高，因此，加强对设备的管理与维护，延长设备的使用寿命，是保证临床治疗效果，控制医院运行成本的关键。随着现代信息技术的不断发展，其在医院影像科医疗设备管理中的运用也得到了普及，因此，如何打造系统、完善的信息管理模式，推动影像科医疗设备的管理与维护是当前医院管理工作的重要内容。
(3)AAO组合池：1座，半地下式钢筋混凝土池，生物池由预缺氧池、厌氧池、缺氧池、好氧池组成，其中，预缺氧池及厌氧池共设2组，尺寸为4.5 m×4.0 m×5.5 m；缺氧池共设2组，尺寸为6.0 m×4.0 m×5.5 m；好氧池共设2组，尺寸为11.0 m×6.0 m×6.0 m；二沉池共设2组，尺寸为6.0 m×6.0 m×5.3 m；污泥池共设1组，尺寸为12.3 m×3.0 m×4.3 m。
设计参数：设计流量Qavg=50 m3/h，水力停留时间HRT=18.86 h，(其中预缺氧池1.0 h，厌氧2.0 h，缺氧4.8 h，好氧12.48 h)，污泥浓度MLSS=4.0 g/L，总污泥龄为20.44 d，混合液回流比Ri=150%～300%，污泥回流比R=60%～150%，污泥负荷为0.062 kg BOD5/(kg MLSS·d)，供气量GSmax=8.21 m3/min，供氧量SORmax=411 kg/d，表面负荷为1.0 m3/(h·m2)。
主要设备：潜水搅拌器，4台，直径φ=260 mm，N=1.5 kW，其中预缺氧池2台、厌氧池2台；潜水推流器(缺氧池)，2台，直径φ=1 100 mm，N=1.5 kW；微孔曝气器，128根，单根长度L=1.0 m，通气量为3～12 m3/(h·m2)；内回流泵，4台(2用2备)，Q=21.0 L/s，H=0.8 m，N=2.2 kW；污泥回流泵(污泥池)，3台，Q=37.5 m3/h，H=8 m，N=2.2 kW。
(4)中间水池：1座，尺寸为5.0 m×2.0 m×2.6 m。主要设备：污水提升泵，3台(2用1备)，Q=25 m3/h，H=8 m，N=3.0 kW。
(5)絮凝过滤一体化设备：1座，钢筋砼结构，尺寸为11.5 m×7.5 m(不含远期设备位置)。主要设备：絮凝过滤一体化设备及配套设备，2套，单套处理量Q=600 m3/d，水力停留时间HRT=5 min，过滤滤速V=8 m/h。
(6)紫外线消毒装置：1套，消毒水量为50 m3/h，设备功率为0.96 kW，紫外线有效剂量为24～30 mJ/cm2。
(7)出水池：1座，HRT=30 min，钢筋砼结构，尺寸为5.0 m×2.0 m×2.6 m。
设计近期规模为500 t/d，预处理和附属设施土建工程及设备按照近期500 t/d建设，远期另行择址。
(1)格栅井：1座(1条渠道)，地下式钢筋砼结构，尺寸为6.0 m×0.6 m×6.6 m。主要设备：格栅除污机，1台，过栅流量Qmax=47.42 m3/h，栅条间隙为15 mm，过栅流速为0.6～1.0 m/s，栅渠宽为0.6 m，安装角度为75°；圆闸门(含启闭机)，1台，Φ500铸铁镶铜圆闸门。
(2)调节池：1座，钢筋砼结构，尺寸为14.5 m×6.0 m×6.1 m。主要设备：污水提升泵，2台(1用1备)，Q=21 m3/h，H=14 m，N=2.9 kW；潜水搅拌器，1台，碳钢防腐，叶桨直径为710 mm，转速为301 r/min，N=2.2 kW；圆闸门(含启闭机)，1台，Φ500铸铁镶铜圆闸门。
(3)AAO一体化设备：1座，钢筋砼结构，尺寸为17.2 m×12.0 m(不含远期设备位置)。主要设备：AAO一体化设备及配套设备，3套，单套处理量Q=170 m3/d，配套设备包括填料、曝气器、气体装置等。
(4)中间水池：1座，HRT=0.5 h，尺寸为3.0 m×2.0 m×3.0 m。主要设备：污水提升泵，2台(1用1备)，Q=21 m3/h，H=11 m，N=2.9 kW。
(5)絮凝过滤一体化设备：1座，钢筋砼结构，尺寸为7.3 m×3.6 m(不含远期设备位置)。主要设备：絮凝过滤一体化设备及配套设备，3套，单套处理量Q=170 m3/d，水力停留时间HRT=5 min，过滤滤速V=8 m/h。
(6)紫外线消毒装置：1套，消毒水量为20.80 m3/h，设备功率为0.60 kW，紫外线有效剂量为24～30 mJ/cm2。
设计近期规模为500 t/d，预处理和附属设施土建工程按照远期1 000 t/d建设，设备按照近期规模安装，主体工艺按照近期规模建设。
(1)格栅井：1座(1条渠道)，地下式钢筋砼结构，尺寸为8.0 m×0.6 m×7.0 m。主要设备：格栅除污机，1台，过栅流量Qmax=88 m3/h，栅条间隙为15 mm，过栅流速为0.6～1.0 m/s，栅渠宽为0.6 m，安装角度为75°；圆闸门(含启闭机)，1台，Φ500铸铁镶铜圆闸门。
(2)调节池：1座，钢筋砼结构，尺寸为14.0 m×8.0 m×7.0 m。主要设备：污水提升泵，2台(1用1备)，Q=21 m3/h，H=14 m，N=2.9 kW；潜水搅拌器，1台，碳钢防腐，叶桨直径为710 mm，转速为301 r/min，N=2.2 kW；圆闸门(含启闭机)，1台，Φ500铸铁镶铜圆闸门。
(3)AAO一体化设备：1座，钢筋砼结构，尺寸为17.2 m×12.0 m(不含远期设备位置)。主要设备：AAO一体化设备及配套设备，3套，单套处理量Q=170 m3/d，配套设备包括填料、曝气器、气体装置等。
(4)中间水池：1座，尺寸为3.0 m×2.0 m×4.0 m。主要设备：污水提升泵，2台(1用1备)，Q=21 m3/h，H=11 m，N=2.9 kW。
(5)絮凝过滤一体化设备：1座，钢筋砼结构，尺寸为10.6 m×8.3 m(不含远期设备位置)。主要设备：絮凝过滤一体化设备及配套设备，3套，单套处理量Q=170 m3/d，水力停留时间HRT=5 min，过滤滤速V=8 m/h。
(6)紫外线消毒装置：1套，消毒水量为20.80 m3/h，设备功率为0.60 kW，紫外线有效剂量为24～30 mJ/cm2。
设计近期规模为300 t/d，预处理和附属设施土建工程按照远期800 t/d建设，设备按照近期规模安装，主体工艺按照近期规模建设。
(1)格栅井：1座(1条渠道)，地下式钢筋砼结构，尺寸为11.0 m×0.6 m×6.5 m。主要设备：格栅除污机，1台，过栅流量Qmax=72.4 m3/h，栅条间隙为15 mm，过栅流速为0.6～1.0 m/s，栅渠宽为0.6 m，安装角度为75°；圆闸门(含启闭机)，1台，Φ500铸铁镶铜圆闸门。
(2)调节池：1座，钢筋砼结构，尺寸为11.0 m×13.3 m×5.6 m。主要设备：污水提升泵，2台(1用1备)，Q=15 m3/h，H=10 m，N=2.2 kW；潜水搅拌器，1台，碳钢防腐，叶桨直径为710 mm，转速301 r/min，N=2.2 kW；圆闸门(含启闭机)，1台，Φ500铸铁镶铜圆闸门。
(3)AAO一体化设备：1座，钢筋砼结构，尺寸为17.0 m×8.0 m(不含远期设备位置)。主要设备：AAO一体化设备及配套设备，2套，单套处理量Q=170 m3/d，配套设备包括填料、曝气器、气体装置等。
(4)中间水池：1座，尺寸为4.0 m×1.5 m×1.6 m。主要设备：污水提升泵，2台(1用1备)，Q=15 m3/h，H=10 m，N=2.2 kW。
(5)絮凝过滤一体化设备：1座，钢筋砼结构，尺寸为8.4 m×5.2 m(不含远期设备位置)。主要设备：絮凝过滤一体化设备及配套设备，2套，单套处理量Q=170 m3/d，水力停留时间HRT=5 min，过滤滤速V=8 m/h。
(6)紫外线消毒装置：1套，消毒水量12.5 m3/h，设备功率为0.30 kW，紫外线有效剂量为24～30 mJ/cm2。
2017年6月污水处理厂新建完工并投入使用，运行稳定后污水处理系统日平均出水水质数据如表3所示。
由表3可知，采用预处理+生化处理+深度处理组合工艺，各乡镇新建污水处理厂出水水质均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级标准的A标准，污水可达标排放，且出水水质波动范围小，可平稳运行。污水经处理后采用就近排放水体和灌溉农田的处置方式。
本工程总投资为18 407万元，其中：建设投资为18 077万元(建筑工程为1 320.29万元，设备工程为3 749.88万元，安装工程为10 042.76万元，其他费用为1 624.63万元，预备费为1 339.00万元)，建设期利息为310.02万元，铺底流动资金为20.04万元。项目投产后，满负荷运行，年总成本为815.00万元，年经营成本为267.23万元。年平均单位总成本为6.77元/t，年平均单位经营成本为2.22元/t，其中，外购动力费为82.02万元/a、外购原材料费为15.03万元/a、工资福利为40万元/a、日常维护费为87.15万元/a、污泥运输及处置费为16.43万元/a、管理费为22.77万元/a、折旧费为290.49万元/a、财务费用为69.83万元/a、维持运营投资为187.45万元/a。
(1)本设计规模1 000 m3/d以下集中采用一体化设备，规模1 000 m3/d以上采用土建一体化池，既保证了管理运营的便利性，同时能够保证尾水达标排放。
(2)本项目建成投入使用后，运行情况稳定可靠、出水能够稳定达标且污泥量少。
(3)为减少后期运维管理工作量，确保出水达标，消毒工艺可采用紫外线消毒为主，辅以投加氯片或次氯酸钠消毒。