乡镇污水处理厂工艺提升的探讨

刘琪，鲍根莲，彭路菊，葛利云，邓欢欢,3*

(1.温州医科大学 公共卫生与管理学院，浙江 温州 325035；2.浙南水科学研究院，浙江 温州 325035；3.上海海庭环境工程有限公司，上海 200092)

改革开放以来，随着我国乡镇企业的发展和农村生活水平的提高，乡镇生产生活污水量不断增加，严重威胁原本山清水秀的农村环境。浙江地处我国东南沿海，经济发达，乡镇经济以家族企业占据主要，所以乡镇污水治理对于美丽浙江建设而言具有特殊的意义。

有许多专家学者都对乡镇污水的治理工艺进行了研究，目前应用于小城镇的污水处理工艺中：A/O法占地规模大，工艺比较成熟，但产泥量大，需要后续处理[1]；生物接触氧化法占地较小，工艺较为成熟，产泥较少，但也需要后续处理[2]；一体化氧化沟法虽然后期不需要维护，但还不是很成熟[3]；复合式生物滴滤池占地较小，工艺较为成熟，产泥量小，且不需后续处理，运行成本较低[4]；人工湿地工艺较为简单，维护容易，有较明显的N、P去除效果，且具有良好的绿化美观效果[5]。本研究以浙江某乡镇污水处理厂为例，对其处理效果差、出水无法达到国家标准GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准A类要求的问题进行分析，提出相应改造方案，并结合改造后的运行情况对改造效果进行分析，旨在为相关污水处理厂的设计、建造提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究概况

以某乡镇污水处理厂为例进行研究。该污水处理厂的一期工程于2014年开工建设，建设规模800 m3·d-1，2015年5月开始试运行，初期运行良好。随着时间推进及水质变化，自2015年9月起，进站污水量剧增，原工艺处理后的水质产生明显变化。目前，存在如下问题：(1)进站污水量远大于设计污水量，污水站已不能满足正常运行需求，亟须进行扩建改造；2)出水水质恶化，无法达到国家标准GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A类要求，悬浮物(SS)剧增使得设备出现堵塞，严重影响了设备的可持续运行。

1.2 改进方法

经测算，该污水处理厂的实际来水中工业废水比例相当高(30%以上)，因此，该乡镇污水处理厂的工艺设计不能简单照抄一般的城市生活污水处理工艺。改造方案，1)根据实际情况，调整部分工艺。因该镇污水工业废水比例较高且具有地方产业特点，增设初沉池以削弱SS和负荷，对后续工艺稳定也有良好效果。2)扩容水解酸化池，提高可生化性，降低后续工艺负荷。3)深度处理采用人工湿地工艺。该工艺的反硝化能力强，能强化N、P的去除，提升水质。对人工湿地辅以微曝气设计，缓解人工湿地易堵塞的问题。

2 结果与分析

目前，该污水处理厂已按照上述方案完成了二期改造。因为项目核心工艺采用低能耗的生物滴滤池和人工湿地，因此，不需要大功率鼓风曝气。核心工艺为膜法，产泥低，降低了污泥处理费用。工艺维护需求低，污水站常年驻守人员仅需2人。经过为期半年的实际运行，测算污水处理成本为0.18元·m-3。

2.1 氨氮去除效果

升级改造前、后进水、出水的氨氮质量浓度如图1所示。在完成污水站升级改造前(2017年3—8月)，进水氨氮质量浓度平均值为12.26 mg·L-1，出水氨氮质量浓度平均值为8.33 mg·L-1，平均氨氮去除率为30.43%，出水氨氮均高于国家标准GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A类不高于5 mg·L-1的要求。升级改造后(2017年10月—2018年3月)，出水氨氮质量浓度的平均值降低到2.73 mg·L-1，较升级改造前减少67.23%，效果明显，氨氮去除率平均值由30.43%提升到78.18%。出水氨氮质量浓度的最大值由12.09 mg·L-1下降到6.44 mg·L-1，出水氨氮质量浓度平均值均低于5 mg·L-1，稳定达标。说明按照所确定的方案改造、扩建污水处理厂，可以显著提升其去除氨氮的效果，确保出水氨氮达标。

月份依次为2017年3月至2018年3月，图2～3同。图1 氨氮质量浓度变化曲线

2.2 总磷去除效果

升级改造前、后进水、出水的总磷质量浓度如图2所示。在完成污水站升级改造前(2017年3—8月)，进水总磷质量浓度平均值为1.78 mg·L-1，出水总磷质量浓度平均值为0.34 mg·L-1，平均总磷去除率为80.41%，出水总磷含量虽然符合国家标准GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A类不高于0.5 mg·L-1的要求，但仍有超标的风险。升级改造后(2017年10月—2018年3月)，出水总磷质量浓度的平均值降低到0.21 mg·L-1，较升级改造前减少38.23%，效果明显，总磷去除率平均值由80.41%提升到87.92%。出水总磷质量浓度的最大值由0.69 mg·L-1下降到0.52 mg·L-1，出水总磷质量浓度平均值均低于0.5 mg·L-1，稳定达标。说明按照所确定的方案改造、扩建污水处理厂，可以显著提升其去除总磷的效果，确保出水总磷达标。

图2 总磷质量浓度变化曲线

2.3 化学需氧量去除效果

升级改造前、后进水、出水的化学需氧量(CODCr)质量浓度如图3所示。在完成污水站升级改造前(2017年3—8月)，进水CODCr质量浓度平均值为121.72 mg·L-1，出水CODCr质量浓度平均值为58.55 mg·L-1，平均CODCr去除率为52.03%，出水CODCr含量均高于国家标准GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A类不高于50 mg·L-1的要求。升级改造后(2017年10月—2018年3月)，出水CODCr质量浓度的平均值降低到20.70 mg·L-1，较升级改造前减少64.64%，效果明显，CODCr去除率平均值由52.03%提升到83.68%。出水CODCr质量浓度的最大值由88.21 mg·L-1下降到45.77 mg·L-1，出水CODCr质量浓度均低于50 mg·L-1，稳定达标。说明按照所确定的方案改造、扩建污水处理厂，可以显著提升其去除CODCr的效果，确保出水CODCr达标。

图3 CODCr质量浓度变化曲线

3 小结

基于所研究的污水处理厂前期运行中遇到的问题，进行技术改造。初沉池的建设，为后续工艺减轻了SS和负荷，使得污水站处理效果稳定，改善了之前易堵塞的情况。改造后，污水处理厂的出水水质稳定，2017年10月投运以来，全系统运转正常，氨氮、总磷、化学需氧量的去除效果均有明显提升，符合国家标准GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A类要求。