某小型污水處理站改造運(yùn)行與研究

趙飛立

（安徽北控水務(wù)環(huán)境產(chǎn)業(yè)有限公司 安徽合肥 340001）

引言

為貫徹落實(shí)《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國(guó)水污染防治法》、《安徽省水污染防治條例》等法律法規(guī)，防治農(nóng)村水環(huán)境污染，改善農(nóng)村水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，提升農(nóng)村人居環(huán)境，結(jié)合安徽省實(shí)際情況，制定《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 34/ 3527—2019）[1]。新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施對(duì)現(xiàn)狀農(nóng)村污水處理站的運(yùn)行提出新的要求。

余波等[2]在小城鎮(zhèn)污水處理應(yīng)用CASS 工藝，劉微微[3]，陶昱明[4]將人工濕地和其他工藝組合處理農(nóng)村生活污水；胡潔等[5]通過(guò)潛流人工濕地和表面流人工濕地的組合人工濕地進(jìn)行深度處理出水達(dá)到達(dá)到GB 3838-2002 的IV 類水質(zhì)。

本文以安徽某小型污水處理站為研究對(duì)象，根據(jù)提標(biāo)改造的目標(biāo)，分析現(xiàn)狀運(yùn)行存在的問(wèn)題，提出改造思路，并對(duì)改造內(nèi)容做出深入分析和說(shuō)明，將現(xiàn)狀運(yùn)行工藝改造為“CASS-人工濕地”工藝，改造、運(yùn)行簡(jiǎn)單，水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，成本低，兼有生化處理工藝和生態(tài)處理工藝的優(yōu)點(diǎn)，為今后小型污水處理站的改造運(yùn)行提供參考。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

位于安徽的某污水處理站項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模300t/d，污水處理站收水范圍為新農(nóng)村建設(shè)小區(qū)內(nèi)戶籍人口3180 人，常住人口約18500 人，另外因其它村拆遷，外來(lái)租房人口約810 人，該村配套建設(shè)了幼兒園、超市、文化活動(dòng)廣場(chǎng)、農(nóng)民樂(lè)園和社區(qū)辦公服務(wù)場(chǎng)所。該村已完成雨污分流工作，并實(shí)現(xiàn)污水全收集?，F(xiàn)狀污水處理站的處理工藝為“厭氧-缺氧-好氧-人工濕地”，污水站初始采用太陽(yáng)能微動(dòng)力，后改為市電供電，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002》一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）組合生化池

結(jié)構(gòu)形式為地埋式混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為7.5m×12.5m×3.5m，厭氧區(qū)停留時(shí)間為2.7h，缺氧區(qū)停留時(shí)間為2.7h，好氧區(qū)停留時(shí)間為4.9h，平流沉淀池停留時(shí)間為1.5h。主要設(shè)備有：

設(shè)備類型為回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)，設(shè)備數(shù)量為2 臺(tái)，風(fēng)量Q=0.42-0.38m3/min，壓力P=0.1-0.5kgf/cm2，功率N=0.75kw。

（2）人工濕地

濕地類型為表面流人工濕地，濕地尺寸為21m×14.5m，種植植物為水蔥。

（3）出水標(biāo)準(zhǔn)

原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)執(zhí)行 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中規(guī)定的一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)。出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)表

1.3 存在的問(wèn)題

（1）進(jìn)水端無(wú)粗、細(xì)格柵、沉砂池，無(wú)法對(duì)原水中較大的固體污染物進(jìn)行攔截，導(dǎo)致后端設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中易出故障。

（2）無(wú)調(diào)節(jié)池。進(jìn)水水質(zhì)水量不穩(wěn)定，造成水量最大時(shí)和水質(zhì)高濃度運(yùn)行不達(dá)標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。

（3）生化池停留時(shí)間不足。經(jīng)核算，原設(shè)計(jì)厭氧池、缺氧池停留時(shí)間均為2.7 小時(shí)，好氧池停留時(shí)間4.9 個(gè)小時(shí)。彈性填料老化，隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間增加，填料使用年限將近，填料老化明顯。

（4）厭氧池、缺氧池?zé)o攪拌設(shè)備，導(dǎo)致回流污泥在厭氧池、缺氧池沉積，好氧池?zé)o法保證正常污泥的濃度。

（5）沉淀池?zé)o泥斗，污泥無(wú)法正常沉淀并沉積到一個(gè)區(qū)域，保證回流污泥泵將污泥回流至厭氧區(qū)。

（6）回流污泥回流至好氧池，厭、缺氧池?zé)o法保證污泥濃度。

（7）無(wú)進(jìn)出水流量計(jì)、污泥濃度計(jì)、溶解氧儀等在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，不能對(duì)廠內(nèi)運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行即時(shí)監(jiān)控。

（8）濕地植物殘?bào)w長(zhǎng)期累積，濕地內(nèi)上層污泥淤積嚴(yán)重，內(nèi)源污染嚴(yán)重，填料堵塞，水力流態(tài)差，濕地水力表面負(fù)荷大于設(shè)計(jì)負(fù)荷，無(wú)法達(dá)到深度處理的作用，反而會(huì)降低處理后的水質(zhì)。

2 改造目標(biāo)

本項(xiàng)目處理后出水水質(zhì)滿足 《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB34/3527-2019）一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。

表2 改造后進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)（mg/L）

3 改造內(nèi)容

3.1 改造思路

鑒于污水站的現(xiàn)況以及面臨的問(wèn)題，為保證污水站可以穩(wěn)定運(yùn)行以及達(dá)標(biāo)排放，擬對(duì)污水站進(jìn)行改造。結(jié)合污水站的特點(diǎn)，擬采用CASS 工藝替代原有的A2O 工藝，并完善相關(guān)處置單位，系統(tǒng)改造措施包括：

（1）利用現(xiàn)有濕地空間新建進(jìn)水調(diào)節(jié)池，將濕地部分改造為調(diào)節(jié)池，減少水量波動(dòng)對(duì)污水處理系統(tǒng)的影響。

（2）對(duì)現(xiàn)有生化系統(tǒng)及污泥池進(jìn)行改造，利用現(xiàn)有設(shè)施，將原有的AAO 工藝改造為CASS 工藝，并改造回流系統(tǒng)。

（3）對(duì)原有池體進(jìn)行清理，去除池體內(nèi)的雜物及垃圾。

（4）增加預(yù)處理，防止垃圾進(jìn)入污水處理設(shè)施堵塞設(shè)備。

（5）改造現(xiàn)有污水池曝氣系統(tǒng)，增加曝氣效率。

（6）增加化學(xué)除磷系統(tǒng)，提升系統(tǒng)除磷效果。

圖1 原工藝流程圖

圖2 改造后工藝流程圖

3.2 改造形式

生活污水排放至污水站，首先通過(guò)格柵去除較大的漂浮物，后進(jìn)入調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量，通過(guò)水泵提升進(jìn)入CASS 生化池；CASS 生化池采用間歇運(yùn)行，運(yùn)行過(guò)程包括進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、待機(jī)五個(gè)工序組成；進(jìn)水時(shí)，回流污泥與進(jìn)水同時(shí)進(jìn)入到缺氧段，污泥快速與污水中有機(jī)物混合并吸附；曝氣反應(yīng)時(shí)，好氧段回流液回流至污水缺氧段，在缺氧段實(shí)現(xiàn)脫氮，好氧段則通過(guò)好氧微生物降解有機(jī)物，同時(shí)與投加的化學(xué)除磷劑快速混合，以去除污水中磷；沉淀時(shí)，污泥快速沉淀，實(shí)現(xiàn)泥水分離；排水時(shí)，上清液由泵輸送至濕地，經(jīng)濕地后排放，待降低至指定液位后，排水停止，進(jìn)入到下一個(gè)環(huán)節(jié)。CASS 生化池剩余污泥定期由泵車抽走至中心鎮(zhèn)區(qū)污水處理廠進(jìn)行集中處置。

利用現(xiàn)有濕地進(jìn)行改造，補(bǔ)種美人蕉、香蒲等水生植物，提高濕地處理的生物多樣性，提高污染負(fù)荷耐沖擊能力。

3.3 改造參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）集水井

主要功能為去除較大懸浮物，避免水泵和后續(xù)工藝設(shè)備的堵塞。

設(shè)計(jì)流量為28.75m3/h，直徑1000mm，有效水深1.5m，設(shè)置人工提籃格柵一套，格柵間隙5mm，材質(zhì)為不銹鋼。

（2）調(diào)節(jié)池

主要功能為儲(chǔ)存生活污水，對(duì)污水水量及水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證后續(xù)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

設(shè)計(jì)流量12.5m3/h，有效水深1.7m，有效池容91.8m3，設(shè)計(jì)尺寸L×B×H=12.0m×4.5m×2.0m，停留時(shí)間7.3h。

設(shè)置潛污泵2 臺(tái)（1 用1 備），水泵流量Q=50m3/h，揚(yáng)程H=8m，功率N=0.75kW；設(shè)置潛水?dāng)嚢杵? 臺(tái)，功率0.85kW。

（3）CASS 生化池

主要功能為創(chuàng)造好氧、厭氧、缺氧環(huán)境去除COD、氮、磷等有機(jī)物。

設(shè)計(jì)周期CASS 池周期：6.0h，其中進(jìn)水時(shí)間1.5h，反應(yīng)時(shí)間2.5h，沉淀時(shí)間：1h，排水時(shí)間：1.5h，回流比：24%，每天運(yùn)行4 個(gè)周期。

有效水深3.0m，有效池容281.25m3容，設(shè)計(jì)尺寸L×B×H=7.5m×12.5m×3.5m，停留時(shí)間22.5h，BOD 負(fù)荷0.1 kgBOD5/（kgMLSS·d），充水比0.267，污泥濃度4g/L，BOD/COD=150/250，氣水比6.9。

設(shè)置污泥回流泵2 臺(tái)（潛污泵，1 用1 備），水泵流量Q=12m3/h，揚(yáng)程H=4m，功率N=0.75kW；設(shè)置潛水?dāng)嚢杵? 臺(tái)，功率0.85kW；另外設(shè)置風(fēng)機(jī)2 臺(tái)（1用1 備），Q=1.44m3/min，P=3kPa，N=2.2kW；不設(shè)置潷水器，采用閥門控制排水。

（4）化學(xué)除磷系統(tǒng)

主要功能為投加除磷藥劑，滿足除磷要求，使出水TP 達(dá)標(biāo)排放。

除磷藥劑使用固態(tài)PAC 現(xiàn)場(chǎng)制備，投加濃度10%，加藥罐2 組（φ×H=1.5m×1.5m），采用重力投加，球閥控制投加流量，加藥點(diǎn)為CASS 生化池進(jìn)水口。

（5）人工濕地

主要功能為公園濕地，美化同時(shí)兼有水質(zhì)凈化功能。

工程措施：清理濕地內(nèi)雜物，將原濕地剩余部分改造成公園濕地，主要種植水生植物。

濕地尺寸：L×B=21m×14.5m。

補(bǔ)種植物：補(bǔ)種美人蕉、香蒲等水生植物，種植密度10 株/m2,植物之間間隔種植。

4 改造后效果

該項(xiàng)目改造投資30 萬(wàn)元，改造后運(yùn)行費(fèi)用由原先的1.3 元/ m3水降至1.1 元/ m3水，運(yùn)行費(fèi)用降低19%，1.37 年可回收改造投資成本。

該項(xiàng)目改造后，2020 年3 月～2020 年8 月 運(yùn)行數(shù)據(jù)如表3 所示，出水均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表3 改造后運(yùn)行水質(zhì)

結(jié)語(yǔ)

改造后的“CASS-人工濕地”工藝，改造簡(jiǎn)單、運(yùn)行簡(jiǎn)單，水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，成本低，兼有生化處理工藝和生態(tài)處理工藝的優(yōu)點(diǎn)，既滿足農(nóng)村污水處理的的水質(zhì)要求，又具有生態(tài)，美化環(huán)境。該工程提標(biāo)改造項(xiàng)目的應(yīng)用，可為今后農(nóng)村污水處理工程提供借鑒。