1 工程概况
周宁县属宁德地区, 位于福建省东北山区。周宁县城由狮城镇和浦源镇组成, 城区处于河谷盆地之中, 东洋溪蜿蜒穿过, 城区现状总人口为4.4 7万人。随着周宁县各项事业的发展, 人民生活水平的日益提高, 污水排放量的不断增大。
该污水处理厂是周宁县的第一座污水处理厂, 它的建成将改变周宁县城生活污水和工业企业废水未经处理即直接超标排入东洋溪的历史。
厂址位于周宁县仙溪村织女桥边, 东洋溪北岸。该区域地势较低, 且距尾水接纳水体东洋溪很近。因此, 既可以接纳城镇区服务范围内的全部污水, 也有利于污水处理厂尾水和厂区雨水的排放, 同时距离中心城区较远, 对周围居民的影响较小。
污水处理厂近期工程规模为0.50万m3/d, 远期规模为2.00万m3/d, 近期征地35.2亩。服务范围主要为周宁县老城区、鲤鱼旅游度假区、龙潭新区沿狮浦公路两侧的部分地域以及部分工业区, 服务面积为5 4 1.5公顷。
2 设计进出水水质
考虑到厂外收集系统, 部分为合流制, 部分为分流制, 同时按工业污水和生活污水水量比例, 通过加权平均计算, 确定污水处理厂的进水水质。出水指标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002) 一级B标准。设计进出水水质见表1。
3 工艺流程
综合考虑周宁县目前的经济发展水平, 水污染现状与处理要求, 采用预曝气+人工湿地工艺对污水进行处理。工艺流程如图1所示。
4 工程设计
4.1 粗格栅及进水泵房
粗格栅与进水泵站合建。土建按远期规模一次建成, 设备按近期规模安装。
本工程设两条进水渠, 每渠设格栅一道。渠道宽1.0 m, 有效栅宽0.9 m, 栅条宽10mm, 栅条间隙15mm, 格栅倾角为75度。格栅间尺寸:9.5 0×3.8 0 m。
进水泵房由集水井与泵房间两部分组成。其设计如下。
(1) 集水井容积按满足泵房间内最大一台水泵连续运行5min考虑, 计算得V=30m3, 有效水深1.5 m。
(2) 泵房间平面尺寸为5.8×8.3m, 半地下式结构, 深8.0 5 m。泵房内潜污泵按近期规模安装, 设有:WQ2260-429型潜污泵2台 (1用1备) , 单泵参数为Q=3 3 0 m 3/h, H=10.0m, N=15kw;WQ2260-425型潜污泵1台, 单泵参数为Q=2 0 0 m 3/h, H=1 0.0 m, N=11kw。
4.2 细格栅及曝气沉砂池
本工程细格栅、曝气沉砂池考虑合建, 土建按远期规模一次建成, 设备按近期规模安装。
4.2.1 细格栅
采用机械旋转细格栅一道, 渠道宽0.9m, 有效栅宽0.8 m, 配套电机功率0.7 5 k w, 远期增加一道。
4.2.2 曝气沉砂池
曝气沉砂池设计为矩形, 池底一侧有0.1～0.5的坡度, 坡向另一侧的集砂槽。曝气装置设在集砂槽侧。曝气池总有效容积为42m3, 长×宽=1 2×1.3 8 m, 深2.5 m。
4.3 沉淀池
近期设辐流式中心驱动沉淀池1座, 中心进水, 周边出水。池子直径为16.7m, 池周高度为3.35m, 池底为斜坡, 坡度i=0.05, 泥斗高0.75m, 池总高度5.70m, 沉淀池出水采用环形集水槽, 单侧溢流堰出水, 最大堰上负荷为1.9 9 L/s.m。沉淀时间为1.5 h。
沉淀池内设1台半桥式中心驱动刮泥机, 功率为0.5 5 k w, 刮泥机桥架上附带有刮除表面浮渣的刮板, 随着桥的移动, 将池表面的浮渣刮至排渣斗内。
4.4 人工湿地
4.4.1 湿地单元
本项目采用复合垂直流人工湿地。湿地平均长度约为126.7m, 平均宽度约为58.7m, 总面积为7303.8m2。人工湿地共分为六块, 湿地1、2、3均为下行流湿地, 并联运行;湿地4、5、6均为上行流湿地, 并联运行。湿地设计深度为1.5 m, 水力负荷为0.6 8 m 3/ (m2d) 。
4.4.2 水位控制
在各湿地单元围堰处设置D N 3 0 0混凝土管, 连接布水渠和下一级湿地。各湿地单元的水位高程随水流方向以5cm高度递减。
4.4.3 填料选择
在本湿地中, 主要采用的填料为砾石、沸石以及石灰石和粘土等, 填料的深度为9 0 c m。湿地从下至上依次填充粒径1cm～5cm, 20cm厚的砾石、60cm厚的沸石和石灰石、粒径1mm～5mm, 10cm厚的砂土;表面和底部均铺设多孔P V C管, 以保证布水、集水均匀[1]。湿地四周采用土质围坝, 内衬采用HDPE (高密度聚乙烯) 防渗膜。
4.4.4 植物的选择
植物是湿地中最重要的去污成分之一。首先, 其发达的根系与基质交错成网为微生物附着提供保障, 易于形成生物膜, 促进污染物被微生物降解利用;同时, 光合生成的O2可通过茎根输向水体与基质, 使根区周围依次形成多个好氧、缺氧与厌氧小区, 为好氧、兼性厌氧及厌氧微生物生存提供良好生境, 利于硝化与反硝化作用[2]。
本工程选择美人蕉、芦苇、香蒲为湿地主体植物。上述植物在人工湿地中栽种时, 由湿地边缘到中心, 植株逐渐增高, 形成高低错落的植物带, 并通过搭配香根草、凤眼莲等植物[3]。
4.4.5 运行方式
人工湿地整体采用间歇运行方式, 两级湿地及各级中的3组湿地可根据水质状况、系统维护等情况单独运行其中某一级或者某一单元, 以保证整个系统长期、高效、灵活的运行。水流完全采用梯级自流形式。湿地系统运行无需电耗, 整体形成低能耗综合处理系统。
4.5 紫外消毒池
紫外消毒池土建按远期规模一次建成, 设备按近期规模安装。其平面尺寸为1 1.5×3.5 5 m, 有效水深1.5 5 m。内设规模为0.5 0万m3/d的紫外模块成套定型设备一套, 远期增设设备。
4.6 尾水排放
污水处理厂位于东洋溪边, 污水通过以上工艺处理后可自流排入东洋溪。
5 结语
(1) 本工程结合周宁县实际情况采用人工湿地污水处理生态系统工艺, 与当地的自然生态环境相结合, 将污水处理工程建成一个生态景观, 与周宁县的城市形象保持一致。
(2) 复合垂直流人工湿地是污水治理生态系统工程中的重要组成部分, 该处理工艺具有设计新颖, 结构合理, 能耗低, 处理效果好于一般的二级生物处理工艺等特点。
摘要：周宁县污水处理厂的设计规模近期为5000m3/d, 远期为2万m3/d, 其污水处理工艺采用复合垂直流人工湿地工艺。文中着重介绍了处理工艺流程、工程设计参数及其设计特点。
关键词：污水处理,复合垂直流人工湿地,工艺设计
参考文献
[1] 詹德昊, 吴振斌, 徐光来.复合垂直流构建湿地中有机物积累与基质堵塞[J].中国环境科学, 2003, 23 (5) :457～461.
[2] 吴振斌, 成水平, 贺锋, 等.垂直流人工湿地的设计及净化功能初探[J].应用生态学报, 2002, 13 (6) :715～718.
[3] 张翔凌, 张晟, 付贵萍, 等.复合垂直流人工湿地用于滨湖型校园湖泊水体修复[J].中国给水排水, 2008, 24 (4) :62～65.