降雨量對污水處理一體化設(shè)施運(yùn)行效果的影響研究

池麗萍

（廣東省環(huán)境科學(xué)研究院，廣州 510045）

傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)存在較多的處理單元，各處理單元分別設(shè)置，其基建設(shè)備的占地面積和投資較大。污水處理一體化工藝可以對各單元構(gòu)筑物進(jìn)行有效組建，實(shí)現(xiàn)成本和占地面積均降低的效果。當(dāng)前，污水處理一體化工藝已有廣泛應(yīng)用，如序批式活性污泥法（SBR）、厭氧-缺氧-好氧法（AAO）、膜生物反應(yīng)器（MBR）等[1]，污水處理一體化設(shè)施在農(nóng)村[2]或臨時性污水處理[3]中具有廣泛的適應(yīng)性和應(yīng)用性。污水處理一體化設(shè)施作為污水處理的終端，運(yùn)行的穩(wěn)定性受到前端設(shè)備的影響，雨污合流管網(wǎng)下，雨水帶來的沖擊使污水處理設(shè)施在雨季運(yùn)行難度加大?，F(xiàn)有研究大多關(guān)注污水處理一體化設(shè)施的設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用場景拓展[2-4]，對實(shí)際運(yùn)行效果的影響因素研究較少。因此，本文以2021年10月至2022年12月為研究期，分析不同降雨情況下23 座污水處理一體化設(shè)施的進(jìn)水水量水質(zhì)及運(yùn)行效果變化，探索降雨量對一體化設(shè)施運(yùn)行的影響規(guī)律。

1 數(shù)據(jù)與方法

廣東省某城市雨污分流尚不完善，其通過建設(shè)23 座一體化設(shè)施對城區(qū)污水處理能力進(jìn)行有效補(bǔ)充。23 座污水處理一體化設(shè)施的設(shè)計處理規(guī)模介于0.01～2.00 萬t/d，總處理能力為10.64 萬t/d，主要處理工藝為AAO 和MBR，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)》（GB 18918—2002）的一級A 標(biāo)準(zhǔn)及《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）的第二時段一級標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)值。

降雨量數(shù)據(jù)來自當(dāng)?shù)貧庀笳?。根?jù)《降水量等級》（GB/T 28592—2012），不同強(qiáng)度的雨日降雨量（P）存在差異。若0.1 mm ≤P＜10.0 mm，則雨日為小雨日；若10.0 mm ≤P＜25 mm，則雨日為中雨日；若25.0 mm ≤P＜50.0 mm，則雨日為大雨日；若50.0 mm ≤P＜100.0 mm，則雨日為暴雨日；若100.0 mm ≤P＜250.0 mm，則雨日為大暴雨日；若P≥250.0 mm，則雨日為特大暴雨日。本研究定義月降雨量小于30 mm 的為降雨較少月份（簡稱雨少月），月降雨量大于300 mm 為降雨較多月份（簡稱雨多月）。根據(jù)氣象站數(shù)據(jù)，2021年10月至2022年12月的月降雨量（共15 個月）依次為346.0 mm、0.0 mm、42.5 mm、24.0 mm、224.0 mm、102.5 mm、26.0 mm、374.0 mm、344.5.0 mm、226.0 mm、222.5 mm、38.0 mm、8.0 mm、101.5 mm 和21.5 mm，則2022年1月、4月、10月、12月和2021年11月為雨少月，2022年5月、6月和2021年10月為雨多月。

分析2021年10月至2022年12月不同降雨量下污水處理設(shè)施的進(jìn)水處理負(fù)荷、進(jìn)水CODCr和進(jìn)水氨氮濃度，探究降雨對污水處理設(shè)施運(yùn)行帶來的沖擊，討論不同降雨情況下污水處理設(shè)施的出水CODCr、出水氨氮濃度、CODCr削減量和氨氮削減量，研究降雨量對污水處理一體化設(shè)施運(yùn)行效果的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 進(jìn)水處理負(fù)荷與降雨量的關(guān)系分析

23 座污水處理一體化設(shè)施進(jìn)水處理負(fù)荷的變化趨勢與降雨量變化趨勢趨同，如圖1所示。2022年5—7月降雨較為豐沛時，23 座污水處理一體化設(shè)施的進(jìn)水負(fù)荷均值為106.6%，2021年11月、2022年9月、2022年12月降雨較為稀少時，進(jìn)水負(fù)荷均值為86.0%。雨多月進(jìn)水處理負(fù)荷較雨少月高10.3%。降雨量與進(jìn)水處理負(fù)荷呈正相關(guān)，原因可能是雨水通過雨污合流管網(wǎng)進(jìn)入污水處理設(shè)施[5]。

2.2 進(jìn)出水濃度與降雨量的關(guān)系分析

23 座污水處理一體化設(shè)施進(jìn)水CODCr和氨氮濃度的變化趨勢與降雨量變化趨勢趨同，如圖2、圖3所示。2022年5—8月降雨量較大，污水處理設(shè)施進(jìn)水CODCr和氨氮濃度較大（CODCr均值156 mg/L，氨氮均值23.6 mg/L）；2021年11月至2022年1月的降雨量較少，污水處理設(shè)施進(jìn)水CODCr和氨氮濃度較低（CODCr143 mg/L，氨氮22.4 mg/L）。雨多月進(jìn)水CODCr和氨氮濃度分別較雨少月高10 mg/L、0.4 mg/L，即降雨量豐沛時，污水處理一體化設(shè)施進(jìn)水CODCr和氨氮濃度更高。

圖2 進(jìn)出水CODCr 濃度與降雨量變化趨勢

圖3 進(jìn)出水氨氮濃度與降雨量變化趨勢

23 座污水處理一體化設(shè)施出水CODCr和氨氮濃度的變化趨勢與降雨量變化趨勢相關(guān)性不明顯。如圖2 和圖3所示，2021年10月至2022年12月，23 座污水處理一體化設(shè)施出水CODCr月均值范圍為21 mg/L±1 mg/L，出水氨氮濃度月均值范圍為0.98 mg/L±0.15 mg/L，可見出水CODCr和氨氮濃度較為穩(wěn)定且均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，即降雨量對出水CODCr和氨氮的影響較小。降雨量與污水處理一體化設(shè)施進(jìn)水CODCr和氨氮濃度變化趨勢呈正相關(guān)，原因可能是雨水徑流沖刷、聚集地面污染物質(zhì)并通過排水系統(tǒng)進(jìn)入污水處理設(shè)施，降雨促使雨污合流污水管網(wǎng)流速增大，沖刷管內(nèi)沉積淤泥，導(dǎo)致污水濃度進(jìn)一步增大。

2.3 CODCr 和氨氮削減量分析

23 座污水處理一體化設(shè)施的CODCr削減量、氨氮削減量的變化趨勢與降雨量變化趨勢趨同，如圖4所示。2022年5—8月降雨量較為豐沛時，23 座污水處理一體化設(shè)施的CODCr削減量均值為0.74 t/d，2021年11月至2022年4月降雨較為稀少時，CODCr削減量均值為0.63 t/d，雨多月CODCr和氨氮削減量均值分別較雨少月高0.09 t/d、0.02 t/d。降雨豐沛時，污水處理設(shè)施的CODCr和氨氮削減量較高，處理效能更高。

圖4 CODCr 和氨氮處理效能與降雨量變化趨勢

3 結(jié)論

污水處理一體化設(shè)施的進(jìn)水水質(zhì)水量及處理效能與降雨量呈正相關(guān)。水量方面，23 座污水處理一體化設(shè)施進(jìn)水處理負(fù)荷的變化趨勢與降雨量變化趨勢趨同。進(jìn)水水質(zhì)方面，23 座污水處理一體化設(shè)施進(jìn)水CODCr和氨氮濃度的變化趨勢與降雨量變化趨勢一致。處理效果方面，23 座污水處理一體化設(shè)施出水的CODCr和氨氮濃度受降雨量影響較小，污水處理一體化設(shè)施的CODCr削減量、氨氮削減量與降雨量呈正相關(guān)，降雨量較大時，污水處理一體化設(shè)施的減排效益更高。