王红涛 陈宏平
(太原理工大学环境科学与工程学院，山西太原 030024)
1 城市排水概况
闻喜县位于山西省西南部，运城市北端，运城盆地与临汾盆地的交界处，地理坐标为东经 110°59′33″～111°37′29″、北纬 35°9′38″～35°34′11″之间。
闻喜县县城自20世纪60年代至今一直使用盖板沟排水，排水体制为合流制。闻喜县城现状没有污水处理厂，污水经盖板沟收集后，经东排污渠、西排洪渠，最终排入涑水河。根据闻喜县地形较平坦，地势西北高东南低的情况，排水规划原则确定为“雨污分流，分区排水，污水集中处理;雨水分散排放，就近排河”。根据该区地形及竖向规划，污水管采用低边式布置，污水收集至西湖北(南)路的污水总干管，污水由西北向东南送至污水处理厂，处理后排放。工业污水必须处理达到排放标准后，方可排入城区污水管道系统。
2 总体设计
闻喜县县城是政治、经济、文化、商贸中心，也是周边地区重要的物质集散地和交通运输的重要枢纽。规划末期(2020年)县城人口为11.0万人，居民生活用水定额取为120L/(cap·d)。污水定额一般为生活用水定额的80%～90%，则近期(2020年)城区生活污水量为10560m3/d，根据设计资料，工厂污水排放量为2968.8m3/d，未预见水量为 1352.88m3/d，所以城区污水的总量为1.5万 m3/d。污水厂在城区涑水河下游，设计规模为1.5万 m3/d。
根据当地环保部门要求，确定污水处理厂出水水质满足GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级A标准，污水处理厂处理进、出水水质标准及各主要污染物去除率见表1。
表1 进、出水水质标准及污染物去除率
3 工艺设计
根据闻喜县城污水处理厂的设计规模，进水水质、出水水质的特点，综合考虑运行、管理等方面的因素，本工程污水处理工艺仍采用奥贝尔氧化沟+微絮凝过滤工艺，具体工艺流程图如图1所示。
图1 工艺流程图
4 工程设计
闻喜县城2020年最高日污水流量15000m3/d，平均时流量为625m3/h;时变化系数为1.60，最大时流量为Qmax=1000m3/h，设计考虑到污水处理工艺的安全性，主要污水处理构筑物分为两组，并预留远期用地。
各个构筑物流量计算见表2。
表2 各个构筑物流量计算表
主要工艺设计为:
1)粗格栅提升泵房。
粗格栅设计流量为1000m3/h，设回转式格栅除污机2台，每台格栅宽1.000m，栅条间隙20mm，配用电机功率1.1kW，过栅流速0.5m/s，栅前水深0.6m。提升泵房与集水池合建，集水池用于耦合安装潜污提升泵，其有效容积按不小于最大1台工作泵5min的出水量确定，污水提升泵选用自动搅均潜污泵，污水泵共设4台，2用2备，泵的参数为:Q=610m3/h，H=18m，N=45kW。为使水泵适应来水量变化并节约能耗，设变频调速装置1套。
粗格栅间平面尺寸为:L×B×h(层高)=(9.0×7.5×4.9)m，砖混结构。
2)细格栅、旋流沉砂池。
细格栅设计流量1000m3/h，采用循环齿耙式细格栅除污机两套，栅条间隙5mm，每台格栅宽B=1.2m，配用电机功率0.75kW。设计过栅流速 0.7m/s，栅前水深 1.25m，安装角度 75°。
旋流沉砂池设计流量:Qmax=1000m3/h，设置两座，每座直径3.05m，池深(砂斗以上部分)2.4m，砂斗直径 1.50m，砂斗深度2.2m。水力表面负荷:124.10m3/(m2·h)。水力停留时间31.54s，有效水深1.2m，旋流沉砂池采用封闭设计。
3)厌氧池。
厌氧池要用于除磷，设在氧化沟前可起到生物选择的作用，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善活性污泥的沉降性能，并能减轻后续氧化沟工艺的负荷。厌氧池设计两座，单座设计流量5000m3/h，水力停留时间1.8h。
4)奥贝尔氧化沟。
沟道设计成具有三个不同断面的同心沟道，三沟的容积分配为:外沟(第一沟)约占总池容的51%，中沟(第二沟)约占总池容的33%，内沟(第三沟)约占总池容的16%。奥贝尔氧化沟设计参数见表3。
表3 奥贝尔氧化沟设计参数
设计选用φ=1500mm转碟，单碟充氧能力按2.0kgO2/(h·ds)考虑，则奥贝尔氧化沟系统共需选用23片/套A型转蝶8套，功率30.0kW;(12+9)片/套 B 型转蝶 8套，功率 22.0kW，潜水推进器20台，水推力为2365N，功率3.0kW。
5)二次沉淀池。
辐流式沉淀池2座，单座设计流量为500m3/h，设计流量时表面水力负荷q=0.7m3/(m2·h)，单池直径D=30m，有效水深2.5m，水力停留时间4.0h。二沉池采用中心进水、周边出水辐流式，二次沉淀池的出水采用环形集水槽，双侧溢流堰出水。每座沉淀池内设1台周边传动的全桥式刮吸泥机，周边线速度2m/min，驱动装置功率0.55kW。
6)深度处理。
工程设深度处理，其工艺流程主要包括中间提升水池、机械絮凝池、活性砂滤池以及消毒水池，设计规模为15000m3/d，变化系数为 1.6。
a.净水车间。
由于建设工程所处地区冬季温度低，为保证冬季的正常运行，设计净水车间一座，结构为砖混结构，屋顶采用轻钢结构，平面尺寸30.00×42.00。
b.混合设备。
中间提升水池一座，平面尺寸10.00m×7.5m，容积270m3，钢筋混凝土结构。主要设备:潜水排污泵3台，2用1备。水泵参数:流量:630m3/h，扬程:18m，功率:45kW。
c.折板絮凝池。
根据进水水质设计在进水管处投加PAC及PAM，为了使投加的絮凝剂能同水均匀地混合，设计可以采用管式静态微涡混合器，混合时间3s。静态混合器是利用在管道内设置多节固定式分流板使水流成对分流，同时又有交叉入旋涡反向旋转，以达到混合效果。
絮凝池设计水量15000m3/d，絮凝时间20min，分两系列，单系列絮凝池处理能力6000m3/d。水力分级为三级，每级设搅拌设备。搅拌机的功率分别为N1=0.8kW，N2=0.28kW，N3=0.09kW。G值分别为 65s-1，38s-1，19s-1。
d.活性砂滤池。
设计采用活性砂过滤池一座，分为2组，单组平面尺寸14.4m×4.9m，有效水深3.80m，内设活性砂布水布砂设备12套。
单套技术参数:处理水量45m3/h，过滤面积6.0m2，滤速7.5m/h，砂床高度1500mm，反洗空气消耗量150L/min。
滤料选择:采用天然淘洗的、均质的、表面饱满、含硅石量高的天然优质石英砂，其主要性能参数如下:粒径范围0.9mm～1.2mm，有效粒径(D10)0.9mm ± 0.05mm，不均匀系数(D60/D10)小于 1.5，堆积密度 1.6t/m3～1.8t/m3。
7)接触消毒池。
消毒水池作为用水单位与污水处理厂之间的调节构筑物，同时兼具消毒接触池的作用，水池容积按照消毒接触时间45min计算，所需容积为760m3，平面尺寸20m×10m，有效水深3.8m。
5 成本费用核算及结论
闻喜县城污水处理与回用工程概算总投资8059.19万元，其中土建工程费1741.07万元、安装工程费2420.88万元、设备购置费1565.83万元、其他建设费用2331.41万元。
［1］GB 50014-20011，室外排水设计规范［S］.
［2］张自杰.排水工程(下册)［M］.第4版.北京:中国建筑工业出版社，2000.
［3］张 勤，张建高.水工程经济［M］.北京:中国建筑工业出版社，2002.
［4］崔玉川.城市污水厂处理设施设计计算［M］.北京:化学工业出版社，2004.
［5］刘 斌，杨云龙.奥贝尔氧化沟在县城污水厂的应用［J］.山西建筑，2012，38(11):126-127.
