村鎮污水處理系統運行管理研究

檀海洋 梅成喜 戴賢良 劉 英 毛先勇

1.中節能國禎環?？萍脊煞萦邢薰荆不?合肥 230093；2.安徽理工大學地球與環境學院，安徽 淮南 232001

0 引言

住房和城鄉建設部發布的歷年《中國城鄉建設統計年鑒》顯示，2015 年以來，我國農村地區對污水進行處理的建制鎮及鄉數量不斷增加。截至2020 年底，能夠對污水進行處理的建制鎮有12 300 個，占我國總建制鎮數量的65.35%；能夠對污水進行處理的鄉有3 095 個，占我國總建制鄉數量的34.87%；而村一級的污水治理率不到30%，處理能力較低。截至2020 年底，我國建制鎮及鄉污水處理廠數量分別為11 374 座和2 170 座，建制鎮及鄉污水日處理能力分別達到了2 157.36 萬m3/d 和104.80 萬m3/d［1］。2021 年11月，中共中央、國務院印發的《關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》明確提出，到2025 年農村生活污水治理率達到40%［2］。目前，我國村鎮污水處理具有點多、面廣、分散的特點，服務千村萬戶；管網和廠站一起建設管理，千村千股水，出戶和收集水質差異大，波動變化大?；谖覈彐偽鬯幚憩F狀，筆者以中節能國禎環?？萍脊煞萦邢薰具\行管理的山東省青島市即墨區農村污水治理一期項目和安徽省肥東縣美麗鄉村污水處理項目為例進行研究。

1 村鎮污水的來源

村鎮污水主要來源有以下幾種：居民生活污水，包括廚房用水、洗漱洗滌用水和沖廁廢水等，此類污水含有大量的有機物、油脂等，污染物濃度較高，易于處理；餐飲廢水，多為飯店、賓館、食堂等餐飲行業排放的含油泔水，具有水量大、油脂和鹽分含量高等特點［3］；畜禽養殖廢水，部分農戶飼養家禽家畜，會產生混有牲畜糞便的污水［4］；企業、作坊廢水，多為食品加工、機械加工、木材等原料加工等小型作坊或企業制造的廢水，此類廢水中氮、磷等濃度較高。

2 村鎮污水水量和水質特點

我國絕大部分鄉鎮基礎設施不完善、污水管網配套差、雨污分流不到位，加之受村鎮居民生活用水量時變化，以及學校、鄉鎮企業間歇性外排廢水和外出務工人員流動、降水等因素影響，村鎮污水處理存在進水水量不連續、不均衡及水質波動大等特點。村鎮污水特點具體表現為夏季污水量較大但污染物濃度偏低，冬季污水量較小但污染物濃度偏大［5］；非節假日污水量較小、污染物濃度偏低，節假日污水量較高、污染物濃度偏高；晴天污水量較小、污染物濃度偏大，雨天污水量較大但污染物濃度偏低。污水排放高峰通常集中于早晨、中午和晚上的一段時間內，夜間尤其是午夜后，污水量小，甚至可能斷流。中節能國禎環?？萍脊煞萦邢薰具\行管理的村鎮污水處理項目運行數據如表1所示。

表1 2021年中節能國禎環保科技股份有限公司運營村鎮污水處理項目水量負荷及進水污染物濃度數據

基于水量、水質特點分析，結合現有運行生產數據，發現村鎮污水處理設施處理水量負荷偏低，難以達到設計規模，進水化學需氧量濃度遠低于設計標準（300 mg/L），碳/氮比（2.10～4.14）達不到反硝化脫氮條件（碳/氮>4～6）［6］，對污水處理系統的穩定運行造成較大影響。

3 村鎮污水處理系統控制措施

依據2013 年原環境保護部發布的《農村生活污水處理項目建設與投資指南》，污水處理規模為10～5 000 m3/d，常采用傳統活性污泥法、A/O 法、A2/O 法、氧化溝法、生物接觸氧化法、SBR法、MBR法及人工濕地法等處理工藝；分散式污水處理設施，規模小于10 m3/d，通常采用小型人工濕地、穩定塘、土地處理、凈化沼氣池、小型一體化污水處理裝置［7］。即墨區農村污水處理一期項目采用A2/O、SBR 工藝，肥東縣美麗鄉村污水處理項目采用FMBR 工藝，現場進水提升泵采用液位控制進行啟停運行，控制措施相對簡單；推流器、污泥回流系統、曝氣系統采用PLC進行自動化控制，推流器每天設置運行時間為24 h，確?；钚晕勰嘞到y保持懸浮混合狀態；污泥回流系統根據進水水質、水量和出水標準選取回流比控制回流量，污泥泵每天設置運行時間為12 h，確保系統活性污泥混合均勻且生化性能穩定；曝氣系統調控依據主要有水質、水量、活性污泥系統性能、出水氨氮濃度、溶解氧濃度等，相對復雜，但鑒于活性污泥系統性能低，一般設置為24 h 運行。日常根據溶解氧濃度指示調整曝氣量，確?；钚晕勰嘞到y穩定和出水水質穩定達標；過濾反洗裝置采用PLC進行控制，運行經驗成熟，調控簡單。

村鎮污水處理系統中的活性污泥系統調控空間相對狹窄，其關鍵工作在于充分利用收水管網和泵站空間與污水處理設施聯動運行調衡進水水量、水質，優化生產運行環境；其核心工作為活性污泥系統性能監測，采用多種措施確保系統穩定運行；其重點工作為曝氣系統的調控，在保證出水水質達標的同時兼顧對活性污泥的影響。

3.1 泵站聯動，提升管網運行效率

工作人員通過廠內提升泵、污水泵站聯動，保障污水收集管網日常低液位運行，通過提高管網內部流速，降低管網淤積發生率。同時，管網低水位運行有利于日常管網巡查、滲漏堵塞探查、管網檢測等工作的開展，可有效防范污水溢流等問題。

3.2 聯合調度，平衡水量

村鎮污水處理廠通過對廠內提升泵、污水泵站、管網的綜合調度，保障日常（非雨天）污水進水水量時均衡、日均衡，降低水量波動引起的運行工藝波動，保障系統穩定運行、水質達標排放；同時，通過三者聯動，在雨天發揮廠區最大處理能力，減少管網冒溢及污水溢流問題。

3.3 水量調控，優化運行系統

村鎮污水處理廠根據管網來水水質、水量的時變化，利用調節池的水量、水質調節功能，均衡來水水質、水量，通過合理調度廠（站）內提升泵調節處理水量，保障污水處理設施連續穩定運行，避免因來水水量較少或斷流現象導致廠（站）間歇運行。當來水水量較大、污染物濃度較低時，村鎮污水處理廠加大處理水量，同時調整曝氣量和藥劑投加量，保障出水水質達標排放；當來水水量較少、污染物濃度較高時，減少處理水量，同時相應調整曝氣量和藥劑投加量，保障出水水質達標排放。

3.4 保證活性污泥穩定性，提升活性污泥系統抗沖擊能力

采用活性污泥法污水處理工藝時，雨季受進水水量沖擊負荷、水質負荷低影響，活性污泥系統濃度偏低，無機揮發分占比高于80%，穩定性較差，嚴重影響污水處理系統穩定運行［8］。工作人員應通過巡查檢測污泥系統沉降性能和定期向生化系統投加污泥的措施，保證、提升活性污泥系統穩定性，促進系統穩定運行。旱季、冬季，受進水水量負荷低、水質沖擊負荷、低溫影響，活性污泥系統抗沖擊負荷能力低，污泥活性隨溫度降低而受抑制，嚴重影響污水處理系統處理水量和生產能耗。此時，工作人員應通過巡查檢測污泥系統沉降性能、溶解氧濃度變化和定期向生化系統投加污泥等措施，防止污泥系統曝氣過量，提升活性污泥系統抗沖擊負荷能力，促進系統穩定運行，同時降低生產能耗。

3.5 加大曝氣量，保持活性污泥活性

根據污水處理系統運行實際，當出水氨氮濃度超過1.00 mg/L 時，活性污泥系統將發生較大波動，短時間內出水氨氮可超5.00 mg/L，甚至有超標風險，并且重新恢復活性污泥系統硝化性能需要采取加強曝氣或悶曝措施，且活性污泥系統污泥性狀差、內源呼吸加強［9］。因此，為保證系統穩定運行，需要加大曝氣量，以提升好氧池溶解氧濃度，保持活性污泥活性。

4 村鎮污水處理系統運行管理措施

村鎮污水處理設施受規模小、數量多、分布廣、水量負荷低、沖擊負荷等因素影響，運行管理難度較大。中節能國禎環?？萍脊煞萦邢薰窘涍^多年探索和實踐檢驗，總結了如下運行管理經驗。

4.1 采取“集中共管”生產管理模式，降低運營成本

相關部門可建立“運管中心+片區”組織架構，運管中心設置在規模最大廠區內，人員配置標準建議為運營負責人1 名，工藝技術負責人、化驗員各1 名（18個站點），中控運行工4 名，維修工3 名（18 個站點），污泥轉運工1 名（36 個站點），綜合管理人員根據需要進行配置；片區按照廠站數量、地域分布、巡檢里程劃分，一般4～6 個站點或往返里程為80～100 km 劃分為1個片區；巡檢工建議按照18個站點配置3名；現場保潔和綠化養護可采取外包模式管理。運管中心負責集中控制、集中檢修、集中水質檢測、集中污泥處置、集中綜合管理，實現人力資源、設施設備配備、物資采購、工藝管控和現場管理的集約化、精簡化、高性價比化、穩定化；片區按照運管中心調度要求負責廠區巡檢、藥劑物資補給、現場保潔、綠化養護、水樣采集，達到降低人工成本和高效利用資源的目的，提升市場競爭力。

4.2 采取“集中調度+巡回管理”生產運行模式，提升村鎮污水處理設施價值

相關部門可建立“互聯網+遠程監控”系統，實現運行數據采集、運行工況分析、遠程操作調控，設施設備故障上報、維修內容填報、保養內容填報，水質化驗檢測數據和污泥處理數據填報，現場工況、數據和監控畫面顯示，打印生產運行報表等功能；同時，應用明牛App 和向日葵App 連接手機與“互聯網+遠程監控”系統，實現手機查看數據、操作調控、上報信息、接收報警等功能，從而滿足“集中調度”條件。片區巡檢工按照生產指令進行定期巡回管理，檢測污泥系統沉降性能，查看運行數據，維護儀表，及時發現進水異常、設備運行異常并上報。村鎮污水處理廠通過“集中調度+巡回管理”生產運行模式，可保證工藝運行穩定、出水水質穩定達標排放，實現運行管理規范化，提升村鎮污水處理設施價值。

5 結語

村鎮污水處理設施進水水量受季節、節假日、居民生活習慣、天氣影響較大，污染物濃度也會隨之變化，且往往進水化學需氧量濃度偏低、總氮偏高、碳/氮比失衡，造成系統穩定運行難度大。相關部門可利用管網和泵站調節能力平衡進水水量和水質，優化活性污泥活性和曝氣系統關鍵運行參數，保證出水水質穩定達標排放；采取“集中共管”“集中調度+巡回管理”的運行模式和信息化手段，降低人工成本，優化管理技術措施。