鄉鎮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.溫州醫科大學 公共衛生與管理學院，浙江 溫州 325035；2.浙南水科學研究院，浙江 溫州 325035；3.上海海庭環境工程有限公司，上海 200092)

改革開放以來，隨著我國鄉鎮企業的發展和農村生活水平的提高，鄉鎮生產生活污水量不斷增加，嚴重威脅原本山清水秀的農村環境。浙江地處我國東南沿海，經濟發達，鄉鎮經濟以家族企業占據主要，所以鄉鎮污水治理對于美麗浙江建設而言具有特殊的意義。

有許多專家學者都對鄉鎮污水的治理工藝進行了研究，目前應用于小城鎮的污水處理工藝中：A/O法占地規模大，工藝比較成熟，但產泥量大，需要后續處理[1]；生物接觸氧化法占地較小，工藝較為成熟，產泥較少，但也需要后續處理[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]；復合式生物滴濾池占地較小，工藝較為成熟，產泥量小，且不需后續處理，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]。本研究以浙江某鄉鎮污水處理廠為例，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，提出相應改造方案，并結合改造后的運行情況對改造效果進行分析，旨在為相關污水處理廠的設計、建造提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究概況

以某鄉鎮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，建設規模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變化，自2015年9月起，進站污水量劇增，原工藝處理后的水質產生明顯變化。目前，存在如下問題：(1)進站污水量遠大于設計污水量，污水站已不能滿足正常運行需求，亟須進行擴建改造；2)出水水質惡化，無法達到國家標準GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的一級A類要求，懸浮物(SS)劇增使得設備出現堵塞，嚴重影響了設備的可持續運行。

1.2 改進方法

經測算，該污水處理廠的實際來水中工業廢水比例相當高(30%以上)，因此，該鄉鎮污水處理廠的工藝設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)根據實際情況，調整部分工藝。因該鎮污水工業廢水比例較高且具有地方產業特點，增設初沉池以削弱SS和負荷，對后續工藝穩定也有良好效果。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。對人工濕地輔以微曝氣設計，緩解人工濕地易堵塞的問題。

2 結果與分析

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，不需要大功率鼓風曝氣。核心工藝為膜法，產泥低，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)，進水氨氮質量濃度平均值為12.26 mg·L-1，出水氨氮質量濃度平均值為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，出水氨氮質量濃度平均值均低于5 mg·L-1，穩定達標。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)，進水總磷質量濃度平均值為1.78 mg·L-1，出水總磷質量濃度平均值為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，但仍有超標的風險。升級改造后(2017年10月—2018年3月)，出水總磷質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，出水總磷質量濃度平均值均低于0.5 mg·L-1，穩定達標。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 總磷質量濃度變化曲線

2.3 化學需氧量去除效果

升級改造前、后進水、出水的化學需氧量(CODCr)質量濃度如圖3所示。在完成污水站升級改造前(2017年3—8月)，進水CODCr質量濃度平均值為121.72 mg·L-1，出水CODCr質量濃度平均值為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質量濃度均低于50 mg·L-1，穩定達標。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質量濃度變化曲線

3 小結

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