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摘要：本文笔者结合长沙县乡镇污水的特点，选择适合于乡镇污水的处理工艺，以供参考。
关键词：乡镇污水；污水处理厂；生物膜法；生物转盘；滤布滤池
1引言
长沙县位于湖南省东部偏北湘江下游东岸，省会长沙市的东郊，毗邻株洲市、湘潭市、浏阳市、汩罗县、平江县等市县。湘江从其西境流过；京广铁路纵贯南北，107国道、319国道、京珠高速公路、长永高速公路从其境内通过；黄花国际机场坐落于该县黄花鎮。长沙县地理坐标为北纬28o02’-28o40’，东经112o56’-113o30’，南北最长82.5km，东西最宽48km，县城设在星沙镇，至2007年底，县城人口规模已达到5.6万人，县城规划区60km2，已建城区38km2。全县总面积1997km2，其中耕地74.06万亩，林地135万亩，水面14.2万亩。全县辖20个乡镇，228个行政村，41个居委会，总人口78.8万。
长沙县除星沙镇、暮云镇、榔梨镇、金井镇、北山镇等建设有污水处理厂及相应配套管网外，其它乡镇均未建设污水处理厂，污水经现状沟渠排入水体。
2长沙县乡镇污水排放与处理的特点
长沙县乡镇污水排放与处理存在以下特点：
（1） 排水管网不健全。从现场踏勘结果来看，各乡镇排水管网状况相差不
多，多数为明沟暗渠排水或者地表漫流，且很多沟渠兼有灌溉作用；已经完成的管网多数为合流制，无截流主干管，各干管污水直接排入水体；管径普遍偏小，遇上雨天就会满城积水，低洼地带还会导致住宅进水，并给人们出行造成很多不便。
（2） 基本没有污水处理设施。除个别乡镇已建污水处理厂外，大多数乡镇
均无污水处理设施，污水全部直流排放至河流，汇入捞刀河和浏阳河。
（3）各乡镇分布较广且分散，对于这些乡镇既要处理污水，又不可能把许多乡镇的污水都收集到一起来建设大型污水处理厂，故只能单独处理比较现实可行。
（4）各乡镇人口较少，水量少。远期规模除黄花镇达20000 m3/d外，大部分乡镇污水处理规模为3000 m3/d以下。污水主要是生活污水，CODcr＜200 mg/L，BOD5＜100 mg/L，PH值6.5~7.5，SS＜200 mg/L，含有一定的氮和磷，可生化性好，且水质水量的波动较大。
（5）各乡镇经济力量薄弱，因此乡镇污水处理力求做到建造费用低、运行费少、节约能源。处理设施应力求运行管理简单、维护方便、效果稳定。
（6）乡镇污水处理厂的维护管理技术人员及运行管理经验都严重缺乏，一般不宜采用检修环节多，检修频率高的处理工艺，应尽量减少水处理构筑物的数目，减少机械设备的使用，尽量避免使用进口设备。
3推荐污水处理工艺
3.1 工艺选择原则
3.1.1 总体原则
小城镇污水处理应以科学发展观为指导，以“建得起，用得起”为总原则，因地制宜地采取切实可行，行之有效的工艺和技术满足可持续发展的要求。
3.1.2 具体原则
（1）工艺具有稳定可靠性；
（2）技术具有适用性；
（3）建设运营具有经济性；
（4）地域具有代表性；
（5）实际操作具有简便性。
3.2 污水处理工艺选择
基于以上考虑长沙县乡镇污水处理工程各乡镇污水处理厂建设规模均较小，经综合技术经济比较，本工程推荐采用占地少、工艺流程简捷、运行稳定、操作简单、可模块化组合的生物膜法工艺。设计拟采用“生物转盘+滤布滤池”新型实用专利技术（专利号：201020269239.6）作为污水处理厂的基本水处理工艺。这两项技术的特点如下：
（1）“生物转盘+滤布滤池”工艺
生物转盘（rotating biological disk ）工艺是生物膜法污水处理技术的一种，是污水灌溉和土地处理的人工强化，这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育，形成膜状生物性污泥－－生物膜。污水经沉淀池初级处理后与生物膜接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物作为营养，使污水得到净化。
生物转盘的主要优点：
1）与活性污泥法对比，微生物浓度高，种类多，生物相分级，有利于微生物生长和有机物降解 ，运行效果更稳定。
2）耐冲击负荷：盘片上较好的微生物生长及分级保证了对来水的水质水量变化有极大的适应力，不会发生污泥膨胀。
3）生化处理单元占地面积小，结构紧凑合理。
4）根据实际污水量大小，可模块化组合，方便灵活。
生物转盘的主要组成部分由转动轴、转盘、废水处理槽和驱动装置等组成。
该技术在传统生物转盘技术上进行了升级更新，碳钢材质方形转动轴有FRP衬层，拥有优越的耐腐蚀性能；转盘采用高密度聚乙烯制作而成，具有卓越的耐冲击性、耐药性和耐腐蚀性，使用寿命长（10年以上），结构上采用立体凹槽形式，具有极大的比表面积（约为国内普通工艺制造的2倍）、强大的空气供给能力、高度的接触效率，易于挂膜及新老生物膜的更替；采用通气兼保温性能良好的玻璃钢封罩，使装置美观、环保，防止转盘遭受风吹雨打和日光曝晒，在寒冷地区还有良好的保温作用，可降低外界温差对生化反应的影响。
滤布滤池（纤维转盘滤池）是目前世界上最先进的过滤器之一，目前在全世界已经有700个污水厂采用该项技术。滤布转盘过滤器的处理效果好，出水水质高，设备运行稳定。滤布滤池运行由过滤、反洗、排泥等三个过程组成。
滤布滤池与常规滤池相比的特点：
1）出水水质好并且稳定。滤布转盘过滤器是采用滤盘外包滤布来代替传统滤池的砂滤料，滤布孔径很小，可截留粒径为几微米(μm)的微小颗粒，因此出水水质及出水稳定性都优于粒料滤池。而常规滤池冲洗前因穿透问题水质较差，冲洗后会因滤层中残存的清洗水对出水有影响。另外过滤的水量也随阻力的变化而变化。
2）设计新颖，耐冲击负荷。滤布转盘过滤器相当于是滤池及沉淀池的结合，具有排泥的功能。颗粒大的污泥直接沉淀到斗形池底，不会堵塞滤布，即不像普通滤池：所有的悬浮物(SS)都必须经过滤料。因此过滤周期长，清洗间隔长，而且可承受的水力负荷及污泥负荷也远远大于常规砂滤池，悬浮物(SS)负荷相当于普通砂滤池的1.5倍，滤速比普通滤池增加50％。因此滤布转盘过滤器更耐高悬浮物浓度和大颗粒悬浮物的冲击。
3）设备简单紧凑，附属设备少，整个过滤系统的投资低。滤布转盘过滤器清洗时可连续过滤。而砂滤池反冲洗时不能连续过滤，为保证连续，需要在砂滤池前设中间储水池或采用多台滤池交替工作。滤布转盘过滤器采用小型水泵负压抽吸滤后水自动清洗，省去许多传统滤池需要的反冲洗水池、水塔等。传统滤池因反冲洗强度大，气水反冲不仅需要大功率水泵、鼓风机，还有气水两套较大直径的管阀系统。整套系统多而杂，投资高。自动控制系统极为庞大复杂。
4）设备闲置率低，总装机功率低。由于滤布较薄，非常容易冲洗干净，清洗非常高效，清洗时，清洗滤盘的面积只相当于整个滤盘面积的1％。清洗的特点是频繁但清洗历时短(1次/60-120分，1分钟/次)。总体的清洗水量也较少。反冲洗耗水量约是砂滤的1/2。而传统滤池的气水反冲洗水泵和鼓风机的设备多、自动阀门大而多、功率大，且闲置率高。装机功率约是砂滤的1/10-1/15。
5）运行自动化，因而运行和维护简单、方便。过滤过程由计算机控制，可调整负压抽吸清洗过程及排泥过程的间隔时间及过程历时。基本不需专人维护管理。 滤布转盘过滤器的检修量小。滤布转盘过滤器机械设备较少，泵及电机间歇运行，滤布磨损较小，滤布易于更换，假如由于某些原因造成滤布堵塞，可轻易更换滤布。对于砂滤池而言，若滤料堵塞，则需要很大的清洗工作量。而且砂滤更换滤料非常困难。
6）水头损失比砂滤池小很多。滤布转盘过滤器滤池内一般为0.3m，而砂滤池的水头损失一般为1.5m多。砂滤罐的水头损失则高于5m，能量损失大，增加运行费用。
7）占地面积比其他滤池小很多。由于滤盘垂直中空管设计，使小的占地面积可保证大的过滤面积，从而减少了池容，减少了材料量及土方量，显著降低了工程造价。日处理1万吨的滤池，占地面积不大于15平方米,高度3.3m。对于技术改造，可以解决空间不够的困难。
8）滤布转盘过滤器比粒料滤池易于安装。现场连接管配件及电气设备之后，即可投入使用。而粒料滤池则往往需要进行滤料安装。
9）设计周期和施工周期短。滤布转盘过滤器整体设备化，可整体装运，设计和施工方便并快捷；而且扩建容易。
10）运行费用低，运行费用低于0.005元/吨水。
该专利技术对滤布滤池进行了创新：
1）滤布根据不同水质选择不同过滤精度的纤维滤布，纤维滤布根据技术参数指定专业的滤布厂研制而成。
2）滤盘支撑设计为高强度工程塑料一次注塑成型，具有高强度、高刚性、耐磨、耐腐蚀、重量轻、安装方便等优点。
3）反洗装置磨损低、反洗效果好。
4）采用PLC自动控制，触摸屏显示运行状态及时间，操作方便，可选择手动或自动方式。
“生物轉盘+滤布滤池”整体工艺特点：
1）运行费用低。只需传统方法60%的动力，运行成本大幅降低，生化单元不需要使用消耗大量动力的曝气鼓风机，因此只要提供维持盘片低速旋转的最小动力即可。
2）管理方便，操作简单。整体工艺简单，流程短，操作点少。无需专门技术管理人员，运行管理轻松简单：预处理部分除水泵外无过多动设备；生化单元不需要进行调整回流污泥量和送风量等复杂操作；滤布滤池全自动运行。即使没有高超的运行管理技术和专业知识，也可轻松的实现运行管理。
3）易于增容改造。模块化设计，易于改造、提标及增容处理。适用于城镇进行分散处理，尤其适用于快速发展的小城镇污水处理，适合中国国情。
4）污泥产量少。与活性污泥法相比，生物转盘的食物链更长，剩余污泥的产生量仅为活性污泥法的1/2以下，另外通过综合预处理池的厌氧消化作用进一步降低了污泥产量，最大程度了后期污泥处理的工作量。对于水量较小城镇污水处理装置可以不单设污泥处理单元，实行统一的集中式污泥处理。
5）处理效果好。根据目前国内状况，大部分小城镇污水的排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002）中的一级标准，常规工艺处理出水总磷及SS通常无法满足标准中的要求，生物转盘+纤维滤布滤池的合理组合很好地解决了这个问题，出水可以达到回用水的标准，如果原水总磷过高可在滤池进水端增加絮凝剂投加装置。
3.3 污水处理工艺流程
图2-1工艺流程图
4结语
“生物转盘+滤布滤池”工艺具有运行费用低、管理方便，操作简单、易于增容改造、处理效果好的优点，是适合于乡镇污水处理的一
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：乡镇污水；污水处理厂；生物膜法；生物转盘；滤布滤池
1引言
长沙县位于湖南省东部偏北湘江下游东岸，省会长沙市的东郊，毗邻株洲市、湘潭市、浏阳市、汩罗县、平江县等市县。湘江从其西境流过；京广铁路纵贯南北，107国道、319国道、京珠高速公路、长永高速公路从其境内通过；黄花国际机场坐落于该县黄花鎮。长沙县地理坐标为北纬28o02’-28o40’，东经112o56’-113o30’，南北最长82.5km，东西最宽48km，县城设在星沙镇，至2007年底，县城人口规模已达到5.6万人，县城规划区60km2，已建城区38km2。全县总面积1997km2，其中耕地74.06万亩，林地135万亩，水面14.2万亩。全县辖20个乡镇，228个行政村，41个居委会，总人口78.8万。
长沙县除星沙镇、暮云镇、榔梨镇、金井镇、北山镇等建设有污水处理厂及相应配套管网外，其它乡镇均未建设污水处理厂，污水经现状沟渠排入水体。
2长沙县乡镇污水排放与处理的特点
长沙县乡镇污水排放与处理存在以下特点：
（1） 排水管网不健全。从现场踏勘结果来看，各乡镇排水管网状况相差不
多，多数为明沟暗渠排水或者地表漫流，且很多沟渠兼有灌溉作用；已经完成的管网多数为合流制，无截流主干管，各干管污水直接排入水体；管径普遍偏小，遇上雨天就会满城积水，低洼地带还会导致住宅进水，并给人们出行造成很多不便。
（2） 基本没有污水处理设施。除个别乡镇已建污水处理厂外，大多数乡镇
均无污水处理设施，污水全部直流排放至河流，汇入捞刀河和浏阳河。
（3）各乡镇分布较广且分散，对于这些乡镇既要处理污水，又不可能把许多乡镇的污水都收集到一起来建设大型污水处理厂，故只能单独处理比较现实可行。
（4）各乡镇人口较少，水量少。远期规模除黄花镇达20000 m3/d外，大部分乡镇污水处理规模为3000 m3/d以下。污水主要是生活污水，CODcr＜200 mg/L，BOD5＜100 mg/L，PH值6.5~7.5，SS＜200 mg/L，含有一定的氮和磷，可生化性好，且水质水量的波动较大。
（5）各乡镇经济力量薄弱，因此乡镇污水处理力求做到建造费用低、运行费少、节约能源。处理设施应力求运行管理简单、维护方便、效果稳定。
（6）乡镇污水处理厂的维护管理技术人员及运行管理经验都严重缺乏，一般不宜采用检修环节多，检修频率高的处理工艺，应尽量减少水处理构筑物的数目，减少机械设备的使用，尽量避免使用进口设备。
3推荐污水处理工艺
3.1 工艺选择原则
3.1.1 总体原则
小城镇污水处理应以科学发展观为指导，以“建得起，用得起”为总原则，因地制宜地采取切实可行，行之有效的工艺和技术满足可持续发展的要求。
3.1.2 具体原则
（1）工艺具有稳定可靠性；
（2）技术具有适用性；
（3）建设运营具有经济性；
（4）地域具有代表性；
（5）实际操作具有简便性。
3.2 污水处理工艺选择
基于以上考虑长沙县乡镇污水处理工程各乡镇污水处理厂建设规模均较小，经综合技术经济比较，本工程推荐采用占地少、工艺流程简捷、运行稳定、操作简单、可模块化组合的生物膜法工艺。设计拟采用“生物转盘+滤布滤池”新型实用专利技术（专利号：201020269239.6）作为污水处理厂的基本水处理工艺。这两项技术的特点如下：
（1）“生物转盘+滤布滤池”工艺
生物转盘（rotating biological disk ）工艺是生物膜法污水处理技术的一种，是污水灌溉和土地处理的人工强化，这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育，形成膜状生物性污泥－－生物膜。污水经沉淀池初级处理后与生物膜接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物作为营养，使污水得到净化。
生物转盘的主要优点：
1）与活性污泥法对比，微生物浓度高，种类多，生物相分级，有利于微生物生长和有机物降解 ，运行效果更稳定。
2）耐冲击负荷：盘片上较好的微生物生长及分级保证了对来水的水质水量变化有极大的适应力，不会发生污泥膨胀。
3）生化处理单元占地面积小，结构紧凑合理。
4）根据实际污水量大小，可模块化组合，方便灵活。
生物转盘的主要组成部分由转动轴、转盘、废水处理槽和驱动装置等组成。
该技术在传统生物转盘技术上进行了升级更新，碳钢材质方形转动轴有FRP衬层，拥有优越的耐腐蚀性能；转盘采用高密度聚乙烯制作而成，具有卓越的耐冲击性、耐药性和耐腐蚀性，使用寿命长（10年以上），结构上采用立体凹槽形式，具有极大的比表面积（约为国内普通工艺制造的2倍）、强大的空气供给能力、高度的接触效率，易于挂膜及新老生物膜的更替；采用通气兼保温性能良好的玻璃钢封罩，使装置美观、环保，防止转盘遭受风吹雨打和日光曝晒，在寒冷地区还有良好的保温作用，可降低外界温差对生化反应的影响。
滤布滤池（纤维转盘滤池）是目前世界上最先进的过滤器之一，目前在全世界已经有700个污水厂采用该项技术。滤布转盘过滤器的处理效果好，出水水质高，设备运行稳定。滤布滤池运行由过滤、反洗、排泥等三个过程组成。
滤布滤池与常规滤池相比的特点：
1）出水水质好并且稳定。滤布转盘过滤器是采用滤盘外包滤布来代替传统滤池的砂滤料，滤布孔径很小，可截留粒径为几微米(μm)的微小颗粒，因此出水水质及出水稳定性都优于粒料滤池。而常规滤池冲洗前因穿透问题水质较差，冲洗后会因滤层中残存的清洗水对出水有影响。另外过滤的水量也随阻力的变化而变化。
2）设计新颖，耐冲击负荷。滤布转盘过滤器相当于是滤池及沉淀池的结合，具有排泥的功能。颗粒大的污泥直接沉淀到斗形池底，不会堵塞滤布，即不像普通滤池：所有的悬浮物(SS)都必须经过滤料。因此过滤周期长，清洗间隔长，而且可承受的水力负荷及污泥负荷也远远大于常规砂滤池，悬浮物(SS)负荷相当于普通砂滤池的1.5倍，滤速比普通滤池增加50％。因此滤布转盘过滤器更耐高悬浮物浓度和大颗粒悬浮物的冲击。
3）设备简单紧凑，附属设备少，整个过滤系统的投资低。滤布转盘过滤器清洗时可连续过滤。而砂滤池反冲洗时不能连续过滤，为保证连续，需要在砂滤池前设中间储水池或采用多台滤池交替工作。滤布转盘过滤器采用小型水泵负压抽吸滤后水自动清洗，省去许多传统滤池需要的反冲洗水池、水塔等。传统滤池因反冲洗强度大，气水反冲不仅需要大功率水泵、鼓风机，还有气水两套较大直径的管阀系统。整套系统多而杂，投资高。自动控制系统极为庞大复杂。
4）设备闲置率低，总装机功率低。由于滤布较薄，非常容易冲洗干净，清洗非常高效，清洗时，清洗滤盘的面积只相当于整个滤盘面积的1％。清洗的特点是频繁但清洗历时短(1次/60-120分，1分钟/次)。总体的清洗水量也较少。反冲洗耗水量约是砂滤的1/2。而传统滤池的气水反冲洗水泵和鼓风机的设备多、自动阀门大而多、功率大，且闲置率高。装机功率约是砂滤的1/10-1/15。
5）运行自动化，因而运行和维护简单、方便。过滤过程由计算机控制，可调整负压抽吸清洗过程及排泥过程的间隔时间及过程历时。基本不需专人维护管理。 滤布转盘过滤器的检修量小。滤布转盘过滤器机械设备较少，泵及电机间歇运行，滤布磨损较小，滤布易于更换，假如由于某些原因造成滤布堵塞，可轻易更换滤布。对于砂滤池而言，若滤料堵塞，则需要很大的清洗工作量。而且砂滤更换滤料非常困难。
6）水头损失比砂滤池小很多。滤布转盘过滤器滤池内一般为0.3m，而砂滤池的水头损失一般为1.5m多。砂滤罐的水头损失则高于5m，能量损失大，增加运行费用。
7）占地面积比其他滤池小很多。由于滤盘垂直中空管设计，使小的占地面积可保证大的过滤面积，从而减少了池容，减少了材料量及土方量，显著降低了工程造价。日处理1万吨的滤池，占地面积不大于15平方米,高度3.3m。对于技术改造，可以解决空间不够的困难。
8）滤布转盘过滤器比粒料滤池易于安装。现场连接管配件及电气设备之后，即可投入使用。而粒料滤池则往往需要进行滤料安装。
9）设计周期和施工周期短。滤布转盘过滤器整体设备化，可整体装运，设计和施工方便并快捷；而且扩建容易。
10）运行费用低，运行费用低于0.005元/吨水。
该专利技术对滤布滤池进行了创新：
1）滤布根据不同水质选择不同过滤精度的纤维滤布，纤维滤布根据技术参数指定专业的滤布厂研制而成。
2）滤盘支撑设计为高强度工程塑料一次注塑成型，具有高强度、高刚性、耐磨、耐腐蚀、重量轻、安装方便等优点。
3）反洗装置磨损低、反洗效果好。
4）采用PLC自动控制，触摸屏显示运行状态及时间，操作方便，可选择手动或自动方式。
“生物轉盘+滤布滤池”整体工艺特点：
1）运行费用低。只需传统方法60%的动力，运行成本大幅降低，生化单元不需要使用消耗大量动力的曝气鼓风机，因此只要提供维持盘片低速旋转的最小动力即可。
2）管理方便，操作简单。整体工艺简单，流程短，操作点少。无需专门技术管理人员，运行管理轻松简单：预处理部分除水泵外无过多动设备；生化单元不需要进行调整回流污泥量和送风量等复杂操作；滤布滤池全自动运行。即使没有高超的运行管理技术和专业知识，也可轻松的实现运行管理。
3）易于增容改造。模块化设计，易于改造、提标及增容处理。适用于城镇进行分散处理，尤其适用于快速发展的小城镇污水处理，适合中国国情。
4）污泥产量少。与活性污泥法相比，生物转盘的食物链更长，剩余污泥的产生量仅为活性污泥法的1/2以下，另外通过综合预处理池的厌氧消化作用进一步降低了污泥产量，最大程度了后期污泥处理的工作量。对于水量较小城镇污水处理装置可以不单设污泥处理单元，实行统一的集中式污泥处理。
5）处理效果好。根据目前国内状况，大部分小城镇污水的排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002）中的一级标准，常规工艺处理出水总磷及SS通常无法满足标准中的要求，生物转盘+纤维滤布滤池的合理组合很好地解决了这个问题，出水可以达到回用水的标准，如果原水总磷过高可在滤池进水端增加絮凝剂投加装置。
3.3 污水处理工艺流程
图2-1工艺流程图
4结语
“生物转盘+滤布滤池”工艺具有运行费用低、管理方便，操作简单、易于增容改造、处理效果好的优点，是适合于乡镇污水处理的一
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。