城鎮(zhèn)污水處理廠處理現(xiàn)狀評(píng)估及運(yùn)行效能分析

陳羿材

（1.廣東省環(huán)境科學(xué)研究院；2.廣東環(huán)科院環(huán)境科技有限公司，廣州 510045）

廣東省惠州市某城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)處理規(guī)模為2 000 m3/d，每日運(yùn)行20 h，單位時(shí)間處理量為100 m3/h。該污水處理廠采用“厭氧+人工濕地”的組合工藝，具體工藝流程為：格柵池→集水池→厭氧池1 →厭氧池2 →沉淀池→充氧池→人工濕地→排放槽→達(dá)標(biāo)排放。

1 污水處理廠歷史運(yùn)行情況

2019 年1 月至2022 年4 月，該污水處理廠污水處理量與負(fù)荷率如表1、表2 所示。每季度對(duì)進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)督性監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果顯示，進(jìn)水水質(zhì)總體偏低，未達(dá)到設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)要求；出水水質(zhì)基本達(dá)標(biāo)。

表2 2022 年1—4 月污水處理量與負(fù)荷率

2019 年，該污水處理廠總處理水量約為4.2 萬m3，平均負(fù)荷率為6%。其中，2019 年6 月14 日至10 月31 日，由于污水收集管網(wǎng)改造工程施工，該污水處理廠未正常運(yùn)行。2019 年3 月、6 月和12 月對(duì)進(jìn)水和出水化學(xué)需氧量（COD）、氨氮、總磷（TP）和生化需氧量（BOD）進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示，各指標(biāo)進(jìn)水平均濃度均低于污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水濃度，出水平均濃度可達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)。2020 年總處理水量約為7.83 萬m3/d，負(fù)荷率約為10%，1—8 月運(yùn)行較穩(wěn)定，但負(fù)荷率過低，9 月起污水處理量明顯降低，10 月處理量為0 m3/d。2020 年3 月、6 月、9 月和12 月對(duì)進(jìn)水和出水COD、氨氮、TP 和BOD 進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示，COD 進(jìn)水平均濃度明顯低于設(shè)計(jì)進(jìn)水濃度，其他指標(biāo)均未超過設(shè)計(jì)進(jìn)水濃度，出水平均濃度可達(dá)一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)。

2021 年1—11 月總處理水量約為6.33 萬m3，負(fù)荷率約為9%，污水處理廠運(yùn)行較穩(wěn)定，但實(shí)際污水處理量過低。2021 年3 月、6 月和7 月對(duì)進(jìn)水和出水水質(zhì)進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示，各出水指標(biāo)檢測濃度可達(dá)一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)，6 月和7 月進(jìn)水氨氮、TP 超過設(shè)計(jì)進(jìn)水濃度。2022 年1 月，由于泵故障，該廠未正常運(yùn)行。2 月該廠僅有4 d 正常運(yùn)行，共處理污水約0.06 萬m3，3 月該廠僅有13 d 正常運(yùn)行，共處理污水0.03 萬m3，4 月該廠共處理污水0.33 萬m3。1—4 月總處理水量約為0.42 萬m3。2022 年，由于水泵故障，該污水處理廠經(jīng)常處于維修狀態(tài)，進(jìn)一步導(dǎo)致污水處理量過低。

2 污水處理廠運(yùn)行現(xiàn)狀

2.1 污水泵站

原污水泵站由格柵池、集水池和泵房組成，由于高程問題，2019 年新建泵站代替原有泵站收集污水，再將其轉(zhuǎn)入污水處理廠進(jìn)行處理。污水壓力管接入?yún)捬醭厍霸O(shè)置電磁流量計(jì)。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，電磁流量計(jì)安裝存在部分問題。一是電磁流量計(jì)應(yīng)安裝在水平管道較低處和垂直向上處，避免安裝在管道的最高點(diǎn)和垂直向下處，而本項(xiàng)目電磁流量計(jì)安裝在水平管道的傾斜向下處，不符合安裝要求；二是電磁流量計(jì)前、后方管段長度均不夠；三是電磁流量計(jì)安裝時(shí)兩側(cè)管路應(yīng)對(duì)齊，而本項(xiàng)目電磁流量計(jì)安裝存在傾斜。以上問題可能造成電磁流量計(jì)計(jì)量不準(zhǔn)確[1-2]。

2.2 厭氧池

厭氧池1 規(guī)格為10.75 m（長）×7.50 m（寬）×5.00 m（高），厭氧池2規(guī)格為4.5 m（長）×7.5 m（寬）×5.0 m（高），有效水深為4.55 m。厭氧池1 有效容積為366.8 m3，厭氧池2 有效容積為153.6 m3，總有效容積為520.4 m3，有效水力停留時(shí)間為5.2 h。厭氧池容積基本滿足要求，但存在設(shè)備未按要求安裝現(xiàn)象，調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場沒有備用潛水?dāng)嚢铏C(jī)。污泥存在嚴(yán)重?zé)o機(jī)化問題，厭氧池中的污泥老化嚴(yán)重，基本失去生物活性，不具備生化處理能力。同時(shí)，運(yùn)維管理不善，池中存在垃圾和樹葉，未及時(shí)清理。

2.3 沉淀池

沉淀池規(guī)格為11.5 m（長）×7.5 m（寬）×5.0 m（高），表面負(fù)荷為1.2 m3/（m2·h），池內(nèi)水力停留時(shí)間為93.3 min，泥斗傾角為42°，池內(nèi)水力停留時(shí)間過長，泥斗傾角過小。設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不合理，沉淀池采用斜板沉淀工藝，一般池內(nèi)清水區(qū)水力停留時(shí)間應(yīng)不超過60 min，而該廠池內(nèi)水力停留時(shí)間為93.3 min。水力停留時(shí)間過長將可能導(dǎo)致藻類滋生、堵塞等問題。泥斗傾角通常取50°～60°，而該廠泥斗傾角不利于污泥排放，可能造成積泥現(xiàn)象[3]?，F(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，沉淀池未安裝斜板填料，沉淀效果差，出水含有較多的懸浮物。

2.4 充氧池

充氧池規(guī)格為3.8 m（長）×3.0 m（寬）×5.0 m（高），有效水深為4.0 m，有效容積為45.6 m3，有效水力停留時(shí)間為0.46 h。充氧池曾采用潛水曝氣機(jī)進(jìn)行充氧，但設(shè)備損壞后未進(jìn)行更換，目前僅為跌水充氧，充氧效果不佳。

2.5 人工濕地

潛流人工濕地規(guī)格為58.3 m（長）×50.0 m（寬）×1.7 m（深），水力負(fù)荷為0.69 m3/（m2·d），表流人工濕地規(guī)格為58.6 m（長）×17.2 m（寬）×1.5 m（深），水力負(fù)荷為2.29 m3/（m2·d），水力負(fù)荷過大。潛流人工濕地水力負(fù)荷為0.69 m3/（m2·d），高于《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 2005—2010）的限值；表流人工濕地水力負(fù)荷為2.29 m3/（m2·d），也高于標(biāo)準(zhǔn)限值。經(jīng)計(jì)算，將現(xiàn)有表流人工濕地改為水平潛流人工濕地后，水力負(fù)荷為0.53 m3/（m2·d），仍未滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。除了進(jìn)水閥外，人工濕地沒有其他可以控制水位和水量的裝置，無法根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)二者進(jìn)行調(diào)控。濕地填料已出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞，濕地積水嚴(yán)重，污水出現(xiàn)短流，直接從濕地表面通過，嚴(yán)重影響污水處理效果[5]。

3 運(yùn)行效能分析

對(duì)污水處理廠主要處理單元厭氧池、沉淀池和人工濕地進(jìn)行現(xiàn)場水質(zhì)采樣，分別檢測COD、總氮（TN）、TP 和氨氮，如表3 所示。檢測結(jié)果顯示，厭氧池、沉淀池和人工濕地中，4 個(gè)指標(biāo)濃度均較低。各單元處理效果均較差，但是該廠進(jìn)水濃度低，上述指標(biāo)出水濃度可達(dá)一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)。

表3 厭氧池、沉淀池和人工濕地的水樣檢測結(jié)果

4 存在的問題

該污水處理廠設(shè)計(jì)處理規(guī)模、處理工藝和部分工藝參數(shù)不合理，工藝設(shè)備安裝不當(dāng)。該污水處理廠污水收集量約為509.8 m3/d，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)規(guī)模2 000 m3/d。一是缺少沉砂工藝。二是氨氮降解能力不足。三是人工濕地設(shè)計(jì)負(fù)荷超過規(guī)定負(fù)荷，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，難以保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。四是缺少消毒工藝，無法保證出水糞大腸桿菌群數(shù)達(dá)標(biāo)。五是工藝操作性差，僅設(shè)置泵站閥門和人工濕地進(jìn)水閥門，沒有其他控制閥門，無法對(duì)各單元的水位、水量進(jìn)行控制。進(jìn)水電磁流量計(jì)安裝不規(guī)范，影響計(jì)量準(zhǔn)確性和設(shè)備壽命。由于相關(guān)工藝設(shè)備嚴(yán)重缺失，自2013 年試運(yùn)行以來，從未排放污泥。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，厭氧池污泥濃度較低，污泥已出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)o機(jī)化，基本失去活性，生化系統(tǒng)基本崩潰，處理效果差。

5 結(jié)論

該污水處理廠工藝設(shè)計(jì)不合理，工藝設(shè)備缺失嚴(yán)重，生化處理系統(tǒng)崩潰，運(yùn)營管理不到位，整體污染物去除效果差，在實(shí)際進(jìn)水水量、水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)、水量的情況下，無法滿足處理要求。目前，在低運(yùn)行負(fù)荷、進(jìn)水濃度低的情況下，出水基本能達(dá)到一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)。因此，要重新核實(shí)該污水處理廠納入范圍的污水量，并適當(dāng)考慮未來發(fā)展，合理確定處理規(guī)模。結(jié)合相關(guān)要求，對(duì)該污水處理廠進(jìn)行升級(jí)改造，完善處理工藝，合理設(shè)置工藝參數(shù)。完善工藝設(shè)備，確保污水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行。加強(qiáng)人員培訓(xùn)，建立完善的運(yùn)維管理機(jī)制，強(qiáng)化運(yùn)維管理，提高污水處理廠運(yùn)維管理水平。