分散式生活污水處理設施提標改造研究

陳向超

上海汀瀅環保科技有限公司 上海 201707

《上海市水污染防治行動計劃實施方案》提出到2030年，飲用水質量持續提升，水環境質量明顯改善，水生態系統功能全面恢復。分散式污水處理設施常用于城市郊區、農村、臨時居住點等人員稀疏區生活污水的處理，對這些地區的水環境質量提升起到了重要作用。但隨著水環境質量要求的提高、處理設施使用年限的增加以及污水出水標準的提高，部分設施出水水質已不能滿足當前要求，亟需開展分散式生活污水處理設施提標改造工作。

本文以上海市某區為例，對其分散式生活污水處理設施現狀及超標原因進行分析，并提出了提標改造方式，可為類似設施管理及研究提供參考。

1 分散式生活污水處理設施應用現狀

結合太湖流域水環境綜合治理、環保三年行動計劃、消除黑臭水體及消除劣V類水體等工作，上海市某區大力推進分散式生活污水處理設施建設，截止目前已有400余座設施投入使用。目前該地主要采用4種分散式生活污水處理工藝，分別為一體化膜法A2O（厭氧-缺氧-好氧法）、MBR（膜生物反應器）、組合工藝（生物濾池—人工濕地）、土壤滲濾[1]。2007年起試點引入土壤滲濾和組合工藝（生物濾池-人工濕地），其中，土壤滲濾2010年已停用，組合工藝沿用至2017年。2012年引入一體化膜法A2O和MBR（膜生物反應器），并沿用至今。

土壤滲濾工藝是將污水有控制地投配到經一定改造、具有良好擴散性能的土壤及濾料中，污水中的污染物被濾料中的微生物吸收降解。該工藝處理成本最低，日常養護工作量較小，但存在占地面積大、出水水質不穩定、濾料更換難度大等問題。組合工藝由生物濾池及人工濕地組成，污水經生物濾池凈化后，自流進入潛流濕地進行深度凈化。一體化膜法A2O工藝，通過缺氧池和好氧池內中懸浮生物填料上的微生物凈化污水。MBR（膜生物反應器）工藝利用平板膜或中空纖維膜截留的活性污泥來降解污水中的氨氮及溶解性有機質，通過投加的絮凝劑來去除總磷。該工藝出水水質最好，但由于設備組成較復雜，運行維護成本較高。

2021年，以上海市《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》（DB31/T1163-2019）作為評價標準（見表1），對該地分散式生活污水處理設施出水水質達標情況進行分析[2]。監測項目包括：pH值、化學需氧量（CODcr）、五日生化需氧量（BOD5）、懸浮物、氨氮、總磷、總氮、陰離子表面活性劑（LAS）、動植物油（僅針對含鄉村旅游廢水的處理設施）、糞大腸菌群（僅針對飲用水源保護區內的處理設施）。監測結果顯示，超標排放的分散式生活污水處理設施共19個，主要超標因子為氨氮和總磷，氨氮最高濃度為48.81mg/L，總磷最高濃度為7.48mg/L。

表1 水污染物排放標準限值

2 超標原因分析

(1)工藝先天缺陷

土壤滲濾工藝使用石塊，黃沙作為生物填料，長時間的運行會造成填料吸附飽和，并且在填料縫隙間形成污泥淤積堵塞（圖1）。土壤滲濾工藝采用自然增氧，當填料堵塞情況時，容易形成厭氧環境，造成出水發黑超標，而更換及清洗濾料工程量較大。此外，滲濾工藝的布管構造使運維中對管道的清洗存在一定難度，當布水管堵塞時，容易造成出水發黑，水質超標。

圖1 土壤滲濾工藝填料堵塞發黑

分散式污水設施進水存在水量變化大、污染負荷較低等特點，水力停留時間波動范圍大，因此難以保證A2O工藝中懸浮填料的掛膜效果，會造成填料流失、微生物量不足、生化效果差、富集的磷釋放等問題。

(2)養護問題

組合工藝存在濾池布水不均勻、濕地內管道堵塞、蚊蠅滋生、有異味等問題（圖2）。A2O工藝存在填料散漏、曝氣池及沉淀池污泥過多、管道堵塞等現象（圖3）。MBR工藝存在膜箱未定期清洗、加藥桶內藥劑未及時補充及部分儀表損壞等問題。這些問題均由于設施養護不到位造成，由于分散式生活污水處理設施數量多、間隔較遠、養護人員經驗不足、養護經費投入不足等原因，容易造成設施養護頻率低，不能及時發現并解決設備故障。

圖2 組合工藝濾池布水不均勻

圖3 A2O工藝填料漏出

(3)水量變動影響

現場發現部分處理水量超過設計水量，可能是隨著經濟發展，收水范圍內人口數量增加，造成設施收水量超過設施處理能力。上海為平原河網地區，地下水位較高，一旦由于前期施工不規范、管網被碾壓、被樹根刺穿等原因破損，雨水或地下水極易進入排水管網，從而進入處理設備，使系統超負荷運轉，造成出水水質降低。

3 提標改造模式研究

3.1 對工藝進行技術升級改造

3.1.1 土壤滲濾工藝

由于土壤滲濾工藝出水超標嚴重，改造難度大，且改造后仍難以達到最新出水標準要求，因此建議對土壤滲濾工藝處理站進行拆除重建，根據站點特征改建為可達到出水水質要求的A2O、MBR等其他工藝。

3.1.2 組合工藝

組合工藝可將原有集水池改造成復合厭氧池，通過增加彈性填料等方式，構造出適合厭氧細菌生存的環境。復合厭氧池不僅利用厭氧菌的作用，使有機物發生水解、酸化，甚至甲烷化，去除廢水中的有機物，提高污水的可生化性，有利于后續的好氧處理。

組合工藝容易存在布水系統堵塞的問題，為提高濾池的處理效率，可對原布水系統進行更換，增加系統布水的均勻性，減少死角，強化污水與生物膜、空氣的接觸。

可將組合工藝原有中間池一分為二，建造磚砌隔墻，改造成接觸氧化池和中間池。經過復合生物濾池處理過的污水流入到接觸氧化池內，池內的彈性填料上附著生物膜，底部設置曝氣頭，為微生物生長提供足夠的氧氣，強化硝化作用，在有限反應時間下提高有機物與氨氮處理能力。

組合工藝中磷的去除主要通過人工濕地中的除磷填料對磷的吸附及化學沉淀作用等實現，要使系統出水總磷達到一級A標準（TP＜1mg/L），可將濕地填料更換為改性凹凸棒、陶粒等除磷效果更好的填料。此外，在無預留用地的情況下，可通過加高原有濕地高度的方法，增加填料體積，提升處理效果，并解決好高程問題。

3.1.3 A2O工藝

可在A2O工藝基礎上增加MBR反應池和加藥除磷池，增加脫氮除磷效果，提升出水水質的效果及穩定性。

3.2 加強養護投入

正常的運行維護是確保處理設施發揮最大效益的必要條件。首先，應建立專職養護隊伍，定期請設備廠家對養護人員進行專業培訓，提高養護人員專業水平。其次，建立完善的養護制度，通過制定養護手冊，操作規程和工作制度，引導養護人員做好污水收集系統和處理系統日常運行、定期養護、應急維修和巡查檢查等工作。第三，加大養護投入，足額下撥養護經費，督促養護企業及時更換受損設備，并配備專業管網探摸工具，加強排水管網的養護檢修，維持長效處理效果。第四，注重群眾參與。完善村規民約，引導、督促新建房屋污水接入，組織村民自覺管理院內管網、化糞池，及時清理周邊環境衛生[3]。

3.3 利用信息化手段，加強考核監督

分散式生活污水處理設施存在面廣、量大、覆蓋范圍廣等特點，完全依靠人工巡檢、監測，難以確保及時發現設施出現的問題，可結合信息化手段，提升養護及監管效率。管理單位可牽頭建立信息化養護監管平臺，實現管網位置、設施運行狀態、養護問題預警及解決狀態、養護人員行動軌跡等一張圖顯示。養護單位可在設施進出水池加裝水量計及水質在線監測系統，對設備進出水水量及水質進行實時監測。也可在設施場地加裝遠程監控系統，及時發現出水冒溢等問題。此外，養護單位可利用管網上圖系統，將排水管網位置及走向顯示在地圖上，以幫助養護工人提高效率。

4 結論

由于工藝先天缺陷、養護不到位、收水范圍內水量變動等因素影響，分散式生活污水處理設施出水水質會存在超標現象，建議從工藝升級改造、加強養護，利用信息化手段，加強考核監督等方面，對分散式污水處理設施進行提標改造。