乡镇污水处理设施超低负荷运行问题调控案例及分析
龙海洋1，黄康1，谢长春1
（1.重庆市奉节排水有限公司，重庆 40000）
摘要：当前，国家为推进生态文明建设和实施乡村振兴战略，针对乡镇建设了一批污水处理设施，但因常住人口减少和污水收集管网不完善等原因，导致乡镇污水处理设施运行效果较差，超低进水负荷运行成为管控难题。通过剖析乡镇生活污水处理设施运行中存在的问题，查找原因并有针对性的提出相应的解决措施，通过低成本的简单有效改造，使出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准，为类似普遍问题提供了参考。
基金项目：无
关键词：乡镇污水处理；超低负荷；污水处置
中图分类号：TQ 文献标识码：B 文章编号：
Analysis and Regulation of Low Load Operation of Town Sewage Treatment Plant
LONG Haiyang1，HUANG Kang1，XIE ChangChun1
（1.Chongqing Fengjie drainage Co., Ltd，Chongqing 40000，China）
Abstract：At present, in order to promote the construction of ecological civilization and the implementation of Rural Revitalization Strategy, a number of sewage treatment facilities have been built in villages and towns. However, due to the reduction of permanent population and the imperfect sewage collection network, the operation effect of sewage treatment facilities in villages and towns is poor, and the operation of ultra-low influent load has become a control problem. This paper analyzes the problems existing in the operation of domestic sewage treatment facilities in villages and towns, finds out the reasons, and puts forward corresponding solutions. Through simple and effective transformation with low cost, the effluent quality is stable, reaching the first class A standard of GB 18918-2002 discharge standard of pollutants for urban sewage treatment plants, which provides a reference for similar common problems.
Keywors：Township sewage treatment; Ultra low load; Sewage treatment
Foundation item：No
作者简介：龙海洋（1990-），男（汉族），重庆奉节人，重庆市奉节排水有限公司助理安全工程师，获学士学位，主要从事排水生产运营管理工作，电话：18523485265，E-mail:157912902@qq.com。
1.项目概况
该案例污水处理设施采用改良A/O+滤布滤池+紫外消毒工艺，设计处理能力为150 m3/d。主要处理乡镇生活污水，出水指标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标。
1.1工艺流程
改造前后的污水处理工艺流程如图1所示。
图1 工艺流程图
1.2工艺特点和运行参数
该装置采用一体化结构设计，将不同处理功能的单元集中到同一反应池中，自动化程度较高，各工艺设备可自动运行，实现无人值守。生化系统设计停留时间为12.5 h，其中兼氧区4.5 h，好氧区8.0 h。曝气方式为有：（1）自曝气三相生物膜系统，设计曝气量为1.56 m3/min，可变频；（2）底部曝气系统，设计曝气量为0.66 m3/min。配备除磷和碳源投加装置，加药罐容量均为1000 L，采用PLC控制隔膜计量泵启停和进水泵延时联动。为确保出水水质能稳定达标排放，出水采用一体化纤维滤布滤池设备进行深度处理，设计处理量300 m3/d。考虑紫外光消毒具有快捷，不污染水质等优点，所以该厂采用紫外光进行消毒，设计处理能力300 m3/d。
1.3设计值与实际值对比
表1内容为2020年1-11月进水实验数据与设计进水数据的对比，实际进水量平均值20 m3/d，进水CODCr平均值为378.63 mg/L,BOD5平均值为198.21 mg/L。实际进水水质情况远低于设计值。
表1 进水设计值与实际值对比
项目 | 水量 /（m3/d） | CODCr | BOD5 | SS | NH3-N | TP | TN | 负荷率/(%) |
设计值 | 150 | 500 | 300 | 290 | 36 | 5 | 48 | 100.00 |
实际进水 | 20 | 378.63 | 198.21 | 184.17 | 34.91 | 5.4 | 44.06 | 13.30 |
循环进水 | 100 | 63.59 | 32.84 | 52.86 | 12.78 | 2.33 | 18.24 | 66.70 |
2.存在的问题及分析
2.1进水水量问题
由于该服务片区内一大桥建设滞后以及城镇规划调整等原因，致使该区域内常驻人口呈逐年下降趋势，加上污水收集管网不完善和高程因素等影响，最终导致该区域内日均污水量约为20 m3/d，远低于设计值150 m3/d。同时，乡镇生活污水排放时间较为集中，水量瞬时变化明显，对污水处理设施造成较大的冲击负荷。因出水量小且不能连续出水，导致紫外消毒器不能有效运行，导致出水中粪大肠不能稳定达标。
2.2 微生物活性问题
实际进水有机物总量远低于设计值，可生化性较差，不利于活性污泥微生物培养，导致污泥活性较差，存在污泥解絮现象，严重影响各出水指标。且因微生物活性较差，污泥外排量极少，总磷去除量低。
2.3曝气系统问题
自曝气三相生物膜反应器运行时，污泥均化效果差，导致大量污泥下沉，大量污泥未得到曝气，好氧池出现溶解氧虚高的现象。运行一段时间后，出水氨氮指标快速上升，污泥逐步发黑，出水有臭味。
表2 曝气周期内溶氧情况（单位：mg/L）
底部曝气运行 | 底部曝气停止 | ||||||||||||||
时间 | 14:00 | 14:10 | 14:20 | 14:30 | 14:40 | 14:50 | 15:00 | 15:10 | 15:20 | 15:30 | 15:40 | 16:00 | 16:10 | 16:40 | 17:00 |
9月21日 | 1.85 | 1.44 | 2.18 | 2.66 | 3.41 | 3.96 | 4.01 | 3.82 | 3.68 | 3.26 | 2.91 | 2.53 | 2.18 | 1.95 | 1.78 |
9月22日 | 1.76 | 1.32 | 2.23 | 2.63 | 3.34 | 4.04 | 4.04 | 3.78 | 3.42 | 3.18 | 2.72 | 2.43 | 2.05 | 1.87 | 1.83 |
9月23日 | 2.09 | 1.38 | 2.16 | 2.57 | 3.47 | 3.82 | 3.97 | 3.83 | 3.51 | 3.09 | 2.86 | 2.59 | 2.26 | 2.17 | 1.96 |
9月24日 | 1.82 | 1.43 | 2.33 | 2.86 | 3.53 | 3.78 | 3.89 | 3.75 | 3.58 | 3.14 | 2.89 | 2.47 | 2.29 | 2.18 | 1.82 |
9月25日 | 2.17 | 1.52 | 2.46 | 3.01 | 3.49 | 3.81 | 3.98 | 3.86 | 3.62 | 3.39 | 2.88 | 2.53 | 2.21 | 2.04 | 1.91 |
图2 溶氧值变化趋势
3.解决措施
3.1利用回水确保水量
在出水流量计前端增设阀门，将原有废水调节池有效容积扩容至110 m3，已处理的污水暂不直接排放至受纳水体，而是通过阀门返回到厂区废水调节池。同时对进入一体化处理装置的进水流量控制在约4 m3/h，确保每日进水量达到设计处理负荷150 m3/d的64%左右，确保进入一体化处理装置的污水持续、均匀、稳定，避免设备频繁启停，便于设备运行管控，有效延长各处理段的水力停留时间，便于对后期运行参数进行校核。
3.2合理控制污泥浓度
因进水浓度偏低，通过不断摸索尝试，采用低污泥浓度运行模式，按进水VSS为650 mg/L，NH3-N为19 mg/L，BOD5为120 mg/L（外加碳源后）,TN为25 mg/L，将污泥浓度控制在1300 mg/L左右，此时污泥负荷为0.13 kg/kg.d，严格控制排泥量，保持污泥浓度。
3.3给微生物补充营养
为确保微生物活性，维持系统正常运转，采取了投加葡萄糖和鸡粪两种方式进行氮磷等物质的补充。（1）按照日进水100 m3计算，在外加葡萄糖25 kg时，进水C/N比约为7左右，能够满足设计需求；（2）采取补充鸡粪为微生物提供所需要氮磷等各种营养物质[2]。基于本项目所处乡镇，较易收集，成本低廉，经试验该方法有效，本案例采用此方法。
3.4科学调控曝气系统
根据实际运行情况，对曝气系统进行调整，将自曝气三相生物膜系统由主曝气改为辅助曝气并兼具搅拌器作用，运行方式仍为连续运行，但频率调整为10 Hz，日供气量约449 m3；将底部曝气系统由辅助曝气改为主曝气，运行方式调整为运行40 min，停80 min，日供气量约316 m3，此时汽水比为7：1。
3.5调整污泥回流方式
在低负荷运行状态下，内回流液中含有大量溶解氧，回流至缺氧池破坏缺氧环境，同时消耗碳源，影响反硝化速率[3]。因此将内回流泵（额定流量30 m3/h）运行模式调整为运行40 min，停止80 min，其回流比为240%，满足设计值（100%-300%）；将外回流泵（额定流量12.5 m3/h）运行模式调整为运行10 min，停止30 min，其回流比为72%，满足设计值（20%-100%）。
3.6总磷和粪大肠问题
采取集中出水，将出水与除磷剂投加和紫外线消毒联动运行，计划出水时，调整进水阀，关闭循环水阀，处理水全部外排，不进入循环，同时投加除磷剂和开启紫外消毒。同时，为确保出水粪大肠稳定达标，增加了一套小型的消毒粉辅助装置，与出水联动运行[4]。
4 改造后运行效果及分析
通过低成本的简单有效改造，出水水质稳定达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，如图3。本案例成功的原因主要有：（1）通过对原有曝气方式进行变更，有效调控了生化池内的溶解氧水平，从而改善污泥老化问题；（2）通过调整污泥浓度时污泥负荷相对提高，污泥系统实现问题运行；（3）通过调整回流方式和额外补充碳源，确保出水TN能稳定达标；（4）通过将连续出水改为间歇式集中出水，出水时除磷剂投加和紫外线消毒联动运行，有效解决出水TP和粪大肠超标问题。
图3 出水各项指标变化情况
5结语
针对乡镇污水处理的实际特点，采用低成本的的简单有效改造，有效解决了进水水量、微生物活性、生物池溶解氧问题，使出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准。本案例为乡镇污水处理厂超低进水负荷情况下如何实现稳定达标运行提供了相当的参考和借鉴价值。
参考文献
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[2]毕学军,张波,丁曰堂,高廷耀.长期低负荷运行对污水生物除磷的影响[J].中国给水排水,2002(07):83-85.
[3]孙水利，李鹏峰，隋克俭，等.内回流混合液DO对缺氧池脱氮的影响及控制方法[J].中国给水排水，2015，31（21）：81-84.
[4]方佩珍，徐旭东，徐正启.某污水处理厂低负荷运行问题的分析于调控措施[J].净水技术，2018，37（1）：77-81.
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