苏北某城镇污水处理厂工程设计案例分析

1 工程概况

1.1 建设背景与目标

随着城镇化进程加速，苏北某城市特定区域人口密度与生活污水排放量持续增长，现有污水系统因覆盖范围有限、处理负荷饱和，难以满足区域环境治理需求。因此启动本项目，核心目标包括：确保污水处理后出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB32/4440-2022）A 标准，污泥实现减量化、稳定化与资源化，臭气排放满足厂界二级标准，构建“污水-污泥-臭气”协同治理体系。

1.2 工程规模与选址

结合区域人口增长预测与污水产生量核算，污水处理厂设计规模确定为40000m³/d。

厂区选址远离核心居民区以降低环境影响，同时临近自然水体便于尾水排放与生态缓冲。总占地面积 4.96公顷（74.4 亩），统筹布局污水处理区、污泥处理区、除臭设施区及辅助管理用房，满足工艺流畅性与运维便利性需求。

1.3 设计进出水水质

本次工程出水执行江苏省地方标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB32/4440-2022）中A 标准，主要污染物设计进、出水水质标准要求见下表。

表1 设计进出水水质指标一览表

2 污水处理工艺设计

结合生活污水“有机物浓度高、氮磷污染突出”的水质特征，以及排放标准中对污染物的严格限值要求，本工程采用“预处理+生物处理+深度处理+消毒”的全流程工艺路线，各单元协同实现污染物阶梯式去除。

2.1 预处理单元

预处理单元以“拦截杂质、分离砂粒”为核心功能，为后续生物处理提供稳定进水条件：

粗格栅及进水泵房：粗格栅采用齿耙式格栅除污机，可有效拦截污水中塑料袋、树枝等大粒径悬浮物，避免后续泵体堵塞与设备磨损。进水泵房配置潜水泵组，采用变频控制技术，自动调节运行工况。

关键设计参数：栅隙20mm，栅前水深1.3m

细格栅及曝气沉砂池：细格栅选用机械回转式格栅，栅间隙缩减至5mm，进一步去除纤维、细小杂质等悬浮污染物，提升预处理精度。曝气沉砂池通过底部曝气形成旋流工况，实现砂水分离，同时可去除 15%-20%的有机物。

关键设计参数：栅隙3mm，栅前水深1.15m，过栅流速 0.6m/s ，曝气沉砂池水力停留时间11.4min，水平流速 0.06m/s。

2.2 生物处理单元

生物处理单元是污染物去除的核心环节，采用改良型AAO 工艺强化脱氮除磷效能：

改良型AAO 池：在传统AAO（厌氧-缺氧-好氧）工艺基础上，通过优化水力停留时间与污泥回流比例，显著提升脱氮除磷效果。污水依次经过厌氧区、缺氧区、好氧区，可实现COD、BOD₅、NH₃-N、TP 的有效去除。

关键设计参数：水力停留时间=18.5h，MLSS 4000mg/L，混合液回流比300%，污泥回流比100%。

二沉池：采用辐流式设计，主要功能是分离生物反应池出水中的活性污泥。澄清后的上清液进入深度处理单元，沉淀污泥部分回流至AAO 池维持微生物浓度，剩余污泥排入污泥处理系统。

关键设计参数：设计表面负荷 1.07m³. /（m²·h），沉淀时间 1.5h，固体通量 206kg/（m2·d）。

2.3 深度处理单元

针对生物处理后残留的微量污染物，设置深度处理单元保障出水达标：

中间提升泵房：因二沉池出水水位低于后续处理单元，设置中间提升泵房将污水加压至设计水位，确保污水自流通过深度处理流程。

磁混凝高效沉淀池：通过投加磁粉、聚合氯化铝与聚丙烯酰胺，使污水中悬浮物、胶体颗粒及剩余磷形成高密度絮体。经过处理TP 降至0. 3mg/L 以下，SS 去除率达到90%。

关键设计参数：设计水力负荷 14.27m/h ，磁粉投加量 5mg/L，混凝时间 1.91min，絮凝时间 3.8min。磁粉回收率超过99%。

深床反硝化滤池：采用粒径2-4mm 的石英砂作为滤料，一方面通过物理过滤去除残留悬浮物（使SS≤5mg/L），另一方面利用滤料表面附着的反硝化菌将硝酸盐氮还原为氮气，进一步降低TN 浓度至15mg/L 以下。

关键设计参数：滤床深度 1.83m，平均滤速 7.43m/h ，强制滤速 9. 28m/h ，反硝化容积负荷 0.29 kgNO3-N/（m3²d）。

2.4 消毒单元

采用次氯酸钠接触消毒工艺，消毒剂投加量根据出水粪大肠菌群数动态调整（通常为 5-10mg/L） 。通过氧化作用杀灭水中病原微生物，确保出水粪大肠菌群数 ≤ssapprox 1000 个/L，消毒后的尾水经在线监测达标后，可排放至周边水体。

关键设计参数：接触时间30min，投加量5mg/L。

3 污泥处理工艺设计

遵循“减量化-稳定化-资源化”的处理原则，结合国家对污泥处置的资源化导向要求，本工程采用“浓缩-脱水-建材利用”的污泥处理路线。

3.1 污泥浓缩池

来自二沉池的剩余活性污泥含水率高达99.2%-99.5%，采用辐流式浓缩池进行重力浓缩处理，排泥含水率能达到 。显著降低后续脱水处理负荷。浓缩过程产生的上清液回流至污水处理系统前端。

关键设计参数：污泥停留时间15h，进泥含水率99.2%，浓缩后污泥含水率降至97%。

3.2 污泥脱水单元

采用“叠螺脱水+高压带式脱水”二级脱水工艺。

叠螺污泥脱水机：作为一级脱水设备，利用螺旋轴的挤压作用将浓缩污泥脱水至含水率80%-85%。其结构紧凑、不易堵塞，适合处理含固量较低的活性污泥，可连续稳定运行，为深度脱水提供预处理保障。

高压带式脱水机：通过“预压-压榨-剪切”多级处理，将污泥含水率进一步降至60%以下。设备采用变频控制，可根据污泥性质调整滤带张力与运行速度，脱水后污泥呈固态饼状，便于运输与资源化利用。

关键设计参数：绝干泥量6.5t/d，进泥含水率97%，泥饼含水率60%。

3.3 污泥资源化利用

脱水后污泥经检测符合《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》（GB/T25031-2010）要求后，采用密闭车辆外运至指定建材企业制砖。不仅实现污泥无害化处置，还可替代部分天然原料，减少固体废物填埋量。

4 臭气处理工艺设计

依据排放标准中对大气污染物的控制要求，结合臭气源分布特征，采用“差异化收集+生物滤池处理+高空排放”的除臭体系。

4.1 生物滤池工艺

生物滤池作为核心除臭单元，设计处理风量 32500m³/h，滤床高度 1.8m，选用陶粒与木屑混合填料（体积比1：1），填料比表面积≥500m²/m³，为微生物提供充足附着空间。臭气经预湿（湿度控制在 70%）与除尘预处理后进入滤池，填料表面的微生物群落（主要包括假单胞菌、芽孢杆菌等 ）通过吸附、降解作用，将硫化氢、氨、有机硫化物等恶臭物质转化为二氧化碳、水、无机盐等无害物质。

该工艺对硫化氢去除率可达92%以上，氨去除率超过 90%，处理后臭气浓度降至800（无量纲，臭气浓度单位）以下，满足有组织排放限值要求。

4.2 尾气排放

经生物滤池处理后的达标尾气，通过1 座高度15m 的排气筒高空排放。排气筒选址于厂区主导风向下风向，远离周边敏感点，利用大气扩散作用进一步稀释尾气浓度，确保厂界氨、硫化氢、臭气浓度达标。

5 结论

苏北某污水处理厂工程通过科学工艺设计，构建了涵盖污水、污泥、臭气的全链条治理体系。采用的改良型 AAO+磁混凝+深床反硝化滤池工艺可稳定实现出水水质标；“浓缩-二级脱水-制砖利用”的污泥处理路线实现了污泥资源化；生物滤池除臭工艺有效控制了大气污染。工程实施后将显著改善区域环境质量，为城市污水处理设施建设提供“高效处理+资源循环+环境友好”的示范模式。

参考文献：

[1].新型内循环污泥浓缩消化（ICSTD）反应器处理污水厂污泥的试验研究，王详勇，硕士论文，2005;

[2]. 生物过滤法处理城市污水处理厂臭气，屈艳芬、叶锦韶、尹华，生态科学，2005 年1 期

岳艳利为本文通讯作者