合肥工业大学设计院（集团）有限公司
摘要：农村生活污水未经处理而直接排放造成了地表水体和地下水等环境污染，同时也严重影响了村镇容貌和农村人居环境，对居民的健康构成了潜在的危害。小型固定式生活污水净化槽是一个独立处理厨房、洗澡、洗涤和冲洗厕所等生活污水的系统。本工程设计为蜀山区小庙镇将军社区农村生活污水处理工程设计，进水为生活污水，日处理量约100m3，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中一级A标。污水处理工艺采用多功能水解池+A-O-A-O串并联净化槽+生态单元设计，运行控制方便，工艺流程简单，出水水质好。
关键词：生活污水；净化槽；污水处理工艺
Abstract：The direct discharge of rural domestic sewage without treatment has caused environmental pollution such as surface water and groundwater，and it has also seriously affected the appearance of villages and villages and the rural human settlement environment，posing a potential hazard to residents' health. The small fixed domestic sewage septic tank is a system that treats domestic sewage such as kitchen，bath，washing and flushing toilets independently. The project is designed for the rural domestic sewage treatment project of the general community of Xiaomiao Town，Laoshan District. The influent is domestic sewage. The daily treatment capacity is about 100m3，and the effluent quality reaches the “Emission Standard for Pollutants in Urban Sewage Treatment Plants” GB18918-2002. Standard. The sewage treatment process adopts multi-functional hydrolysis tank + A-O-A-O series parallel purification tank + ecological unit design，convenient operation control，simple process flow and good effluent quality.
Keywords：Domestic sewage；purification tank；sewage treatment process
1. 前言
近年来，由于将军社区污水处理设施建设及厕所整治工作尚不完善，当地河道水系等环境污染问题较为严重，生活污水未经处理与雨水合流就近排入河道，河道基本成了纳污河道，水体受到严重污染。
我国研究并应用较多的农村污水处理工艺有：浓缩型传统污水处理厂工艺、人工快渗处理工艺、MBR膜处理工艺、净化槽+生态单元处理工艺等。
小型固定式生活污水净化槽是一个独立处理厨房、洗澡、洗涤和冲洗厕所等生活污水的系统，是利用物理作用和生物作用，通过二步厌氧和一步好氧生物膜法降解污水的一种高效生物反应器。它具有很好的处理性能，净化出水高于国家一级排放标准，其中BOD去除率在90%以上，出水BOD在20mg/L以下，由于采用自流形式，动力消耗少，只使用一台小气泵；设置净化槽的费用远低于铺设公共下水道的费用；安装工期短，投资见效快；不受地形影响；充分利用水体自净能力，确保水体清洁。
2. 工程概况
2.1 设计规模
1）将军社区产生污水量如下：
污水量=近期人口数×人均综合用水量×排放系数×收集系数/变化系数
=2850×0.09×0.85×0.9/1.6
=122.6m3/d
2.2 设计进出水水质及处理程度
表1 将军社区生活污水处理设施处理效率
图3-1 浓缩型传统污水处理厂处理工艺流程图
此类农村生活污水工艺属于人工强化型污水处理技术，如SBR、氧化沟、A2/O等[1]，基本都是大型污水处理厂工艺的缩小版，麻雀虽小五脏俱全，工艺流程长，构筑物多。
优点：工艺节点可控，运行稳定，出水效果好。
缺点：工艺土建投资大，操作复杂，且需要排放大量有机剩余污泥和专业人员维护，对于污泥处理设施薄弱和专业人员缺乏的农村来说，很难长效稳定运行。
3.2 人工快渗处理工艺
图3-3 MBR膜处理工艺流程图
MBR（膜生物反应器）[3]是把生物处理与膜分离相结合的一种组合工艺，其核心是基于浸入式高强中空纤维膜分离和生物反应技术，将悬浮生长生物反应器与超滤膜分离系统一体化。
优点：占地面积小，用膜分离方法替代了传统活性污泥处理系统中的二沉池和砂滤系统；处理水水质好，悬浮固体、CODcr、NH3-N、BOD5 和浊度很低，可直接回用作杂用水；污泥产量少，耐负荷冲击性强。
缺点：膜比较贵，投资费用高；需定期进行膜清洗，运行维护成本高；不适合处理规模太小的农村分散处理。
FH+MBR复合生物膜反应器采用复合微生物与MBR膜生物处理模块一体化组合工艺，耐负荷冲击性强、处理效率高且剩余污泥量少。
净化槽：在A/O/A/O工艺的基础上，叠加生物膜技术，开发的以净化槽为单元的多台串并联处理工艺。
净化槽技术起源于日本[5]，净化槽在日本的普及率高达84%，使用人口约为1500万人，早在1983年，日本就通过了净化槽相关法律，保障、推广净化槽的普及，日本农村污水处理的如此之好很大程度上得益于净化槽。
目前由A2O工艺发展成为A/O/A/O工艺已在先进国家以及我国部分地区应用。根据A/O/A/O工艺除磷脱氮节能减排的优点，在A/O/A/O工艺的基础上，叠加生物膜技术，单体净化槽[6]是一个高效的生物反应器，壳体内部采用平推流和全混流模式，大大地抑制了过程的短路或不必要的返混，由于生物膜的使用，不仅可以起到过滤的作用，而且还起到了吸附和生物降解的作用，有效地降低了污泥的发生，提高了生物处理的效率。
图3-5 净化槽处理工艺流程图
净化槽污水处理技术具有以下特点：
a. 可分散式处理（单户、多户和楼宇），也可集中式处理（集中村落式），四种不同的处理模式可以完美地应对当今中国各农村的基本现状。
b. 分散式处理模式很好的解决了农村管网铺设难、投资大的问题，极大的减小了投资费用。
c. 工艺成熟，处理过程稳定，适合农村污水的水质、水量波动范围大等特点。
d. 安装不受地形的影响，时间短，见效快。全地埋式安装，运行不受北方冬季低气温影响，上部可绿化、可硬化，美观大方。
e. 出水水质达标，处理完的洁净水不排走，可良好维持生活小区周边水量，可直接用于灌溉。
f. 建得起：设备构造简易、占地面积小，价格低廉。
g. 管得起：工艺抗负荷能力强、出水水质好、无污泥产生、傻瓜式操作、无人值守、方便管理。
h. 用得起：耗电功率小，运行费用低；维护费用低，设备寿命长达30年。
生态单元对污水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。生态系统稳定以后，填料表明和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，SS被填料和植物根系阻挡截留。有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。生态系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次呈现好氧、缺氧和厌氧状态，保证了废水中氮、磷不仅能被植物和微生物作为营养成分而直接吸收，而且可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用将其从废水中去除，可用于污水的直接处理或深度处理。
生态单元是一个综合的生态处理系统，是对净化槽出水的深度处理，通过植物的吸收、生物的生化和填料的吸附、过滤和接触沉淀作用对污水进行进一步净化，达到净化废水与改善生态环境的目的。生态单元上部种植柳树类苗木，采用垂直流设置方式，保证北方冬季的正常运行。
生态单元特点：
a. 生态系统最大的特点是基本不用能耗，具有高效率、低投资、低运行费用、低能耗，维护简单，处理量灵活，处理效果好等优点；
b. 生态单元不仅可以有效而经济地净化水质，还可以绿化并改善环境，建立良好的生态环境；
c. 处理废水效果稳定，耐污及水力负荷强，抗冲击负荷性能好。
d. 生态单元上部种植柳树类苗木，且采用垂直流设置方式，保证冬季的正常运行。
3.5 工艺选择[7]
通过以上比较可以看出，对于农村生活污水处理，净化槽+生态单元处理工艺最好，MBR膜处理工艺次之。因此，将军社区农村生活污水处理优先选用净化槽+生态单元处理工艺。
3.6 工艺流程图
图3-6 工艺流程图
3.7 工艺说明
根据污水的特点，本工艺将收集于农户家的生活污水，采用“多功能水解池+A-O-A-O串并联净化槽+生态单元”工艺的进行处理。该污水处理过程具有运行稳定、操作简单、维护方便的特点；充分借助地势，在污染物集中排放的渠道上选取相对于受纳水体具有落差优势的地点建设此设施，使得构筑物中[7]一般不用使用泵、电机等动力设备，实现污水全自流，微动力要求（若场地无法满足全自流运行，则需在格栅沉渣池与调节池之间添置一台提升泵）、无运行费用压力、免值守维护。
根据以往的项目经验，由于个别站点进水总磷比常规生活污水高、碳源不足会导致出水总氮总磷不达标，为了保证此类站点出水达标，公司可配备应急保温加药系统，保证加药系统全年正常运行。
3.7.1 多功能水解池
多功能水解池污水平均停留时间达到12h以上，完全可以使水质水量均衡。加上所处的厌氧环境，污水能够得到充分的水解，如可以将悬浮性有机物和大分子物质（碳水化合物、脂肪和脂类等）通过微生物胞外酶水解成小分子，小分子有机物在酸化菌作用下转化成挥发性脂肪酸，同时可以将悬浮性固体水解为溶解性有机物、将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，极大程度的提高生活污水的可生化性，有效地降低后续处理的负荷，实现后续净化槽串并联工艺的长期和稳定运行。
3.7.2 A-O-A-O串并联净化槽工艺
净化槽技术起源于日本，净化槽在日本的普及率高达84%，使用人口约为1500万人，早在1983年，日本就通过了净化槽相关法律，保障、推广净化槽的普及，日本农村污水处理的如此之好很大程度上得益于净化槽。
在2003年，我公司开始自主研发符合国情的净化槽技术，该技术与日本的净化槽技术一脉相承，出水水质更好，运行费用更低，可稳定运行30年，更适合处理中国农村的生活污水。并在2008年和天津市农委合作建立了许多示范工程，并多次获奖。目前净化槽运行最长的有7年，中途没有出现任何事故，出水水质持续达标，群众反响良好。
目前由A2O工艺发展成为A/O/A/O工艺已在先进国家以及我国部分地区应用。根据A/O/A/O工艺除磷脱氮节能减排的优点，本公司结合自主的知识产权，在A/O/A/O工艺的基础上，叠加了生物膜技术，减少处理过程污泥的发生，开发了以净化槽为单元的多台串并联的处理工艺，单体净化槽是一个高效的生物反应器，壳体内部采用平推流和全混流模式，大大地抑制了过程的短路或不必要的返混，由于生物膜的使用，不仅可以起到过滤的作用，而且还起到了吸附和生物降解的作用，有效地降低了污泥的发生，提高了生物处理的效率。
净化槽可以根据需要相对改建，可以使体内全部曝气，也可以根据需求部分曝气，实现A/O/A/O工艺，可以根据处理量，采用多台串联，或采用多台串联再加并联。特别适用于集镇和乡村以及农家乐的生活污水处理。
3.8.3生态单元
示范工程上获得的经验和数据显示净化槽末端的出水水质部分指标已经优于排放标准，但出水磷含量不能稳定达标。为了使出水各项指标完全达到一级A排放标准，在净化槽的末端设计一座生态单元，这样既解决了污水达标问题，也使其他污染物浓度进一步降低，达到甚至优于一级A标准，整座生态单元与周围环境相融，实用又美观。
4. 设计计算
4.1 多功能水解池设计计算[8]
污水经污水井收集后通过自流进入（在场地无法满足自流的情况下用提升泵提升）水解池[6]，水解池池中的平均停留时间12小时。
4.5主要池体一览表
5. 经济指标
5.1建站费用
①设备费用
设备成本主要包括购买净化槽、气泵、提升泵、气泵柜、生态单元填料及配管等其他配件费用，最终核算设备费用为52万元。
②土建费用
根据现场地质情况和当地定额核算，以后期预算清单为准。
5.2直接运行费用
①电费
污水处理站装机功率为1.2kw，日耗电量为28kw·h，按0.58元/度算，则吨水耗电量为：28×0.58/100=0.17元/吨水。
②药剂费
正常情况下无需投加药剂，为预防个别站点突发情况，备有应急加药系统及药剂，比常规处理工艺药剂费用低。
6.结论
根据生活污水的特点及排放标准，以及通过工艺的比较，本次设计选择采用“多功能水解池+A-O-A-O串并联净化槽+生态单元”工艺的进行处理。该污水处理过程具有运行稳定、操作简单、维护方便的特点；充分借助地势，在污染物集中排放的渠道上选取相对于受纳水体具有落差优势的地点建设此设施，使得构筑物中一般不用使用泵、电机等动力设备，实现污水全自流，微动力要求（若场地无法满足全自流运行，则需在格栅沉渣池与调节池之间添置一台提升泵）、无运行费用压力、免值守维护。
（1）因地制宜、运用灵活，且产品技术可靠，经济合理，实施可行性强，运行管理投入低，环境影响低。既很好地解决了民众生活污水的集中处理，又满足了人与自然和谐共生的要求。
（2）在当今水资源短缺的情况下，迫切需要建设污水处理厂来解决污水排放的问题。
（3）通过本工程的实施，可减少污水的排放量，减少对河流的污染，对水资源循环利用和节能减排也有很大贡献。
希望能改进生产技术，生产出适合我国水质的先进设备，不断改进净化槽工艺的不足使其能进一步减少投资，更好地发挥作用。
参考文献
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论文作者:阮学锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/14
标签：工艺论文; 污水论文; 污水处理论文; 单元论文; 生物论文; 生态论文; 串并联论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;