本工程实施前，崇明县横沙乡集镇区内无任何污水截流、处理设施，生活污水未经任何处理直接排入河道，导致水体污染和水质恶化，影响人民生活，也影响城镇景观、镇区环境和对外形象。为解决集镇区生活污水的出路问题，保护横沙岛生态环境，促进乡镇的可持续发展，本工程新建集镇污水处理站。
1 污水水量与水质
本工程位于横沙乡新民镇，设计范围内污水来源主要是集镇区居民的生活污水，无工业废水。设计服务人口为3 000人，处理规模为350m3/d，处理后的污水排入新民港，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准。污水处理站设计进水水质及排放标准见表1。
2 工艺选择与流程
2．1 工艺选择
结合横沙乡的总体规划和发展理念，选择以生物或生态方法为主体处理工艺，突出其生态效应；具有良好的除磷、脱氮效果，运行稳定；工艺流程需简捷流畅，以降低工程造价及运行费用，便于管理。综合上述特点，该工程选择具有去除有机物及脱氮除磷功能，且抗冲击负荷能力强的生物接触氧化与人工湿地组合工艺对集镇生活污水进行处理。
生物接触氧化法是生物膜法的一种。在生物接触氧化法中，微生物主要以生物膜的状态附着在固体填料上，有部分生物絮体呈破碎生物膜状悬浮于处理水中，生物接触氧化法中有机物的去除主要靠生物膜（附着微生物）的作用来完成。生物接触氧化法具有污泥浓度高，系统耐冲击负荷能力强，污泥产量少，氧利用率高等特点。
由基质、植物和微生物组成的人工湿地生态系统，是一种生态化的污水处理方式，并具有良好的景观效果。垂直潜流人工湿地作为人工湿地的一种类型，因其充分利用了湿地的空间，发挥了系统间的协同作用，使污水处理能力得到了大幅度提高，且占地面积相对较小，在污水处理中已经得到了广泛地应用，因而本处理工程中采用了垂直潜流人工湿地。
2．2 工艺流程
生物接触氧化—人工湿地组合工艺流程见图1。集镇生活污水通过污水收集干管进入本系统，首先进入集水井，通过机械格栅去除污水中大颗粒悬浮物、飘浮杂物，避免阻塞管道，并去除部分有机污染物，后经提升水泵提升进入调节池，调节水质水量，然后通过调节池提升泵进入接触氧化池进行处理，去除大部分COD、BOD5、SS、氨氮等污染物，处理后出水进入主体构筑物人工湿地处理，进一步降低以上指标，并对TP予以吸收和降解，人工湿地处理后的尾水排放至新民港。污泥则从沉淀池气提至储泥池后经微氧消化，通过环卫车抽吸外运方式或由农家沤肥回填方式进行污泥处置，整个工艺流程十分紧凑简洁。
3 主要处理构筑物与设备参数
3．1 集水井（含格栅）
集水井1座，钢筋混凝土结构。按高峰流量设计，平面尺寸为4m×2．4m，深度3．9m，有效水深1．5m，有效容积14．4m3。集水井内设潜污泵2台，流量为40m3/h，扬程为10m，功率为2．2kW，1用1备。泵前设机械格栅1套，格栅宽600mm，栅条间隙5mm，功率0．75kW，栅渣外运处置。
3．2 调节池
调节池1座，用于调节污水的水质和水量。钢筋混凝土结构，为半地下式，按平均流量设计，平面尺寸6．6m×6．5m，有效水深3．3m，调节时间9．7h。池内安装提升潜污泵2台，流量为15m3/h，扬程为10m，功率为1．5kW，1用1备。调节池底部安装穿孔曝气管，对调节池内污水进行曝气搅拌，防止调节池底部污泥沉积以及污水厌氧发臭。
3．3 接触氧化池
接触氧化池1座，采用半地下式，由池体、填料、曝气系统和回流装置4部分组成。接触氧化池体按平均流量设计，平面尺寸为10．4m×5．5m，池深4．2m，有效水深3．5m，分为缺氧段和好氧段，其中缺氧段水力停留时间3．2h，好氧段水力停留时间9．7h，好氧容积负荷0．46kg BOD5/（m3·d）。接触氧化池内安装150×H80mm组合式填料，该填料由高分子聚合物（塑料片）和醛化维纶长丝组成，并加紧纺纤维绳固定连接。接触氧化池底部安装穿孔曝气管，穿孔曝气管采用UPVC管加工，每根UPVC管向下45°交错开￠5孔，孔中心间距200mm。在好氧段末端池底安装回流泵2台，用于将好氧段混合液回流至缺氧段，在缺氧段完成反硝化，回流泵流量为10m3/h，扬程10m，功率为0．75kW，1用1备。
3．4 沉淀池
沉淀池1座，对反应后的污水进行泥水分离，以去除污水中大部分的SS和部分COD、BOD5及磷。钢筋混凝土结构，采用半地下式，平面尺寸为6．4m×3．2m，深4．2m，表面负荷0．72m3/（m2·h），沉淀时间1．65h。沉淀池底部设置2格泥斗，泥斗高度为1．95m，角度为55°，采用气提方式排泥。
3．5 储泥池
储泥池1座，采用半地下式，钢筋混凝土结构，平面尺寸为3．6m×3．2m，池深4．2m，有效水深3．5m，有效容积40．3m3。配置污泥泵1台，流量为10m3/h，扬程为10m，功率为0．75kW，用于将污泥定期抽送到粪车中外运。
3．6 工程用房
工程用房1座，1层，建筑面积为26m2，层高2．7m。设置设备房和控制间。设备房安装鼓风机3台，其中调节池鼓风机1台，供气量为1．77m3/min，功率为2．2kW；接触氧化池鼓风机2台，供气量4．22m3/min，功率5．5kW。控制间设置配电柜一套。
3．7 自控系统
自控系统采用PLC控制方式，整个污水处理站实现半自动化运行。潜污泵采用自动与手动两种方式运行。自动方式时由PLC控制，手动方式时在就地控制箱上手动操作。集水井、调节池设液位控制计，自动运行时，提升泵可根据不同的水位自动开停；以上数据均传送至中心控制室显示、故障报警。
3．8 人工湿地
人工湿地为本处理工艺的主体构筑物，用于去除污水中的有机污染物、氨氮和磷。人工湿地共设8块，并联运行，单座湿地150m2，共1 200m2，湿地深1m。内设防渗膜、基质、布水系统、集水系统、植物等，人工湿地表面水力负荷为0．29m3/（m2·d）。
各子块湿地的进水量通过进口的计量水表与阀门调控，各子块湿地设置虹吸式排水装置，实现人工湿地内变浸润面运行，进而实现人工湿地内微生物缺氧－好氧环境的序批式变化，大幅提高人工湿地对氮污染物的去除效率。
人工湿地基质材质的选择综合考虑水力条件、污染物降解与吸附等方面因素，包括砾石、瓜子片、粗砂、土壤等，同时本工程将高炉渣作为湿地基质组成的一部分，高炉渣本身含有较多的钙、镁、铁、铝等金属元素，使得溶解性磷酸根容易与这些金属元素形成磷酸盐沉淀；另外，高炉渣的多孔结构有利于对磷酸盐的吸附，从而加大对污水中磷素的有效去除。
4 总平面布置与景观设计
本项目污水处理站位于镇区主街西端的南侧，用地东西长约25m，南北宽约96m，占地约2 400m2。
污水处理站以湿地、乔木、草地、灌木林带为主体景观要素并在空间上依据斑块＋廊道理论进行空间机理的设计。以人工湿地为主体景观，8块湿地分别种植美人蕉、大花金鸡菊、千屈菜、旱伞草、条穗苔草、美女樱、黄金菊等植物，利用湿地植物为景观要素，保证生态性；污水处理站内种植草坪、夹竹桃、香樟等植物，由矮植物、灌木和高大乔木林带形成的绿化结构丰富的绿化层次，从而保证空间层次的多样性；有不同常绿和开花植物的交替，使污水处理站四季常绿，三季有花。
5 运行效果及经济效益分析
5．1 运行效果
该工程主体已于2008年9月底完工，2008年11月完成调试投入试运行后出水水质稳定。长期运行监测的平均进、出水水质如表2所示。
监测结果表明，采用生物接触氧化—人工湿地组合工艺处理集镇生活污水，出水水质可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准。。
5．2 经济效益
污水处理站工程投资约为190万元，其中土建投资约为72万元，设备材料、安装调试及其他投资约为118万元。处理规模为350m3/d。折合吨水投资费用为5 430 元/m3，该项目实施后可削减COD 排放量约为37t/a。
污水处理运行直接成本主要包括电费和人工费：电机等设备使用功率为11．5kW，电价为0．6元/（kW·h），电费为0．47元/m3；污水处理站配备1名兼职操作工，工资为1 000元/月，人工费为0．09元/m3，合计直接运行成本为0．56元/m3。
6 结语
采用生物接触氧化—人工湿地组合工艺，发挥了两种工艺各自的优点，组合工艺控制灵活、管理简便、运行稳定，出水水质达到GB 18918—2002一级B标准。
本工程在进行污水处理的同时，注重了生态景观建设，实现了生态平衡、人和自然的和谐统一，满足国家生态文明建设的需要，具有较好的借鉴作用和示范效应。
