鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠工藝提升的探討

劉琪，鮑根蓮，彭路菊，葛利云，鄧歡歡,3*

(1.溫州醫(yī)科大學(xué) 公共衛(wèi)生與管理學(xué)院，浙江 溫州 325035；2.浙南水科學(xué)研究院，浙江 溫州 325035；3.上海海庭環(huán)境工程有限公司，上海 200092)

改革開放以來，隨著我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展和農(nóng)村生活水平的提高，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生產(chǎn)生活污水量不斷增加，嚴重威脅原本山清水秀的農(nóng)村環(huán)境。浙江地處我國東南沿海，經(jīng)濟發(fā)達，鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟以家族企業(yè)占據(jù)主要，所以鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水治理對于美麗浙江建設(shè)而言具有特殊的意義。

有許多專家學(xué)者都對鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水的治理工藝進行了研究，目前應(yīng)用于小城鎮(zhèn)的污水處理工藝中：A/O法占地規(guī)模大，工藝比較成熟，但產(chǎn)泥量大，需要后續(xù)處理[1]；生物接觸氧化法占地較小，工藝較為成熟，產(chǎn)泥較少，但也需要后續(xù)處理[2]；一體化氧化溝法雖然后期不需要維護，但還不是很成熟[3]；復(fù)合式生物滴濾池占地較小，工藝較為成熟，產(chǎn)泥量小，且不需后續(xù)處理，運行成本較低[4]；人工濕地工藝較為簡單，維護容易，有較明顯的N、P去除效果，且具有良好的綠化美觀效果[5]。本研究以浙江某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠為例，對其處理效果差、出水無法達到國家標準GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級標準A類要求的問題進行分析，提出相應(yīng)改造方案，并結(jié)合改造后的運行情況對改造效果進行分析，旨在為相關(guān)污水處理廠的設(shè)計、建造提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究概況

以某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠為例進行研究。該污水處理廠的一期工程于2014年開工建設(shè)，建設(shè)規(guī)模800 m3·d-1，2015年5月開始試運行，初期運行良好。隨著時間推進及水質(zhì)變化，自2015年9月起，進站污水量劇增，原工藝處理后的水質(zhì)產(chǎn)生明顯變化。目前，存在如下問題：(1)進站污水量遠大于設(shè)計污水量，污水站已不能滿足正常運行需求，亟須進行擴建改造；2)出水水質(zhì)惡化，無法達到國家標準GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的一級A類要求，懸浮物(SS)劇增使得設(shè)備出現(xiàn)堵塞，嚴重影響了設(shè)備的可持續(xù)運行。

1.2 改進方法

經(jīng)測算，該污水處理廠的實際來水中工業(yè)廢水比例相當高(30%以上)，因此，該鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的工藝設(shè)計不能簡單照抄一般的城市生活污水處理工藝。改造方案，1)根據(jù)實際情況，調(diào)整部分工藝。因該鎮(zhèn)污水工業(yè)廢水比例較高且具有地方產(chǎn)業(yè)特點，增設(shè)初沉池以削弱SS和負荷，對后續(xù)工藝穩(wěn)定也有良好效果。2)擴容水解酸化池，提高可生化性，降低后續(xù)工藝負荷。3)深度處理采用人工濕地工藝。該工藝的反硝化能力強，能強化N、P的去除，提升水質(zhì)。對人工濕地輔以微曝氣設(shè)計，緩解人工濕地易堵塞的問題。

2 結(jié)果與分析

目前，該污水處理廠已按照上述方案完成了二期改造。因為項目核心工藝采用低能耗的生物滴濾池和人工濕地，因此，不需要大功率鼓風(fēng)曝氣。核心工藝為膜法，產(chǎn)泥低，降低了污泥處理費用。工藝維護需求低，污水站常年駐守人員僅需2人。經(jīng)過為期半年的實際運行，測算污水處理成本為0.18元·m-3。

2.1 氨氮去除效果

升級改造前、后進水、出水的氨氮質(zhì)量濃度如圖1所示。在完成污水站升級改造前(2017年3—8月)，進水氨氮質(zhì)量濃度平均值為12.26 mg·L-1，出水氨氮質(zhì)量濃度平均值為8.33 mg·L-1，平均氨氮去除率為30.43%，出水氨氮均高于國家標準GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的一級A類不高于5 mg·L-1的要求。升級改造后(2017年10月—2018年3月)，出水氨氮質(zhì)量濃度的平均值降低到2.73 mg·L-1，較升級改造前減少67.23%，效果明顯，氨氮去除率平均值由30.43%提升到78.18%。出水氨氮質(zhì)量濃度的最大值由12.09 mg·L-1下降到6.44 mg·L-1，出水氨氮質(zhì)量濃度平均值均低于5 mg·L-1，穩(wěn)定達標。說明按照所確定的方案改造、擴建污水處理廠，可以顯著提升其去除氨氮的效果，確保出水氨氮達標。

月份依次為2017年3月至2018年3月，圖2～3同。圖1 氨氮質(zhì)量濃度變化曲線

2.2 總磷去除效果

升級改造前、后進水、出水的總磷質(zhì)量濃度如圖2所示。在完成污水站升級改造前(2017年3—8月)，進水總磷質(zhì)量濃度平均值為1.78 mg·L-1，出水總磷質(zhì)量濃度平均值為0.34 mg·L-1，平均總磷去除率為80.41%，出水總磷含量雖然符合國家標準GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的一級A類不高于0.5 mg·L-1的要求，但仍有超標的風(fēng)險。升級改造后(2017年10月—2018年3月)，出水總磷質(zhì)量濃度的平均值降低到0.21 mg·L-1，較升級改造前減少38.23%，效果明顯，總磷去除率平均值由80.41%提升到87.92%。出水總磷質(zhì)量濃度的最大值由0.69 mg·L-1下降到0.52 mg·L-1，出水總磷質(zhì)量濃度平均值均低于0.5 mg·L-1，穩(wěn)定達標。說明按照所確定的方案改造、擴建污水處理廠，可以顯著提升其去除總磷的效果，確保出水總磷達標。

圖2 總磷質(zhì)量濃度變化曲線

2.3 化學(xué)需氧量去除效果

升級改造前、后進水、出水的化學(xué)需氧量(CODCr)質(zhì)量濃度如圖3所示。在完成污水站升級改造前(2017年3—8月)，進水CODCr質(zhì)量濃度平均值為121.72 mg·L-1，出水CODCr質(zhì)量濃度平均值為58.55 mg·L-1，平均CODCr去除率為52.03%，出水CODCr含量均高于國家標準GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的一級A類不高于50 mg·L-1的要求。升級改造后(2017年10月—2018年3月)，出水CODCr質(zhì)量濃度的平均值降低到20.70 mg·L-1，較升級改造前減少64.64%，效果明顯，CODCr去除率平均值由52.03%提升到83.68%。出水CODCr質(zhì)量濃度的最大值由88.21 mg·L-1下降到45.77 mg·L-1，出水CODCr質(zhì)量濃度均低于50 mg·L-1，穩(wěn)定達標。說明按照所確定的方案改造、擴建污水處理廠，可以顯著提升其去除CODCr的效果，確保出水CODCr達標。

圖3 CODCr質(zhì)量濃度變化曲線

3 小結(jié)

基于所研究的污水處理廠前期運行中遇到的問題，進行技術(shù)改造。初沉池的建設(shè)，為后續(xù)工藝減輕了SS和負荷，使得污水站處理效果穩(wěn)定，改善了之前易堵塞的情況。改造后，污水處理廠的出水水質(zhì)穩(wěn)定，2017年10月投運以來，全系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常，氨氮、總磷、化學(xué)需氧量的去除效果均有明顯提升，符合國家標準GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的一級A類要求。