預(yù)曝調(diào)節(jié)+SBR工藝在北方地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理工程中的應(yīng)用

謝新立

(上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司 濟(jì)南分公司，山東濟(jì)南250014)

目前我國(guó)正在大力發(fā)展美麗鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)，但城鎮(zhèn)污水大部分不經(jīng)處理直接排放，嚴(yán)重污染了水環(huán)境，制約了城鎮(zhèn)的發(fā)展，城鎮(zhèn)污水處理已成為擺在環(huán)保工作者面前的一大難題[1]。城鎮(zhèn)污水由于其水量小，水質(zhì)單一，不能完全照搬市政污水處理工藝，應(yīng)結(jié)合其自身特點(diǎn)和城鎮(zhèn)現(xiàn)狀選擇合適的處理工藝[2]。

北方地區(qū)某城鎮(zhèn)污水主要組成為該區(qū)內(nèi)部分食品廠生產(chǎn)廢水、廠區(qū)生活污水、少量機(jī)械加工廢水以及城鎮(zhèn)居民生活污水，排放量約為500 t/d。污水總水量較小，間歇排放，水質(zhì)可生化性較好，主要含有總氮、有機(jī)物等污染類物質(zhì)。

1 工程概況

從該鎮(zhèn)的實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合水質(zhì)特點(diǎn)，本著經(jīng)濟(jì)、有效的原則，依照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)B類標(biāo)準(zhǔn)[3]對(duì)該城鎮(zhèn)排放的污水進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)取樣檢測(cè)并結(jié)合類似污水處理經(jīng)驗(yàn)，確定其進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 設(shè)計(jì)水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Design quality and discharge standard

2 處理工藝與構(gòu)筑物

2.1 工藝流程

污水處理工藝的選擇主要由污水性質(zhì)決定，由于該城鎮(zhèn)廢水具有水量小、水質(zhì)波動(dòng)較大、有機(jī)物濃度高、氨氮含量較高、可生化性好等特點(diǎn)，因此處理重點(diǎn)為去除氨氮和有機(jī)物。再結(jié)合目前小城鎮(zhèn)污水常用的處理工藝，初步對(duì)該污水進(jìn)行模擬試驗(yàn)。通過(guò)控制藥劑添加對(duì)工藝進(jìn)行類比分析，確定工程采用靈活運(yùn)行的間歇式活性污泥法，即預(yù)曝調(diào)節(jié)+SBR的污水處理工藝[4]，處理流程見圖1。

圖1 污水處理工藝流程Fig.1 Flow chart of wastewater treatment process

污水首先進(jìn)入格柵，其中的漂浮物、較大的懸浮物和固體雜物被格柵進(jìn)行物理攔截處理，以免進(jìn)入調(diào)節(jié)池，影響污水泵和曝氣設(shè)備的效能。預(yù)曝調(diào)節(jié)池主要用于儲(chǔ)存污水，調(diào)節(jié)進(jìn)水水質(zhì)、水量，防止波動(dòng)太大對(duì)后續(xù)處理產(chǎn)生沖擊。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)穿孔管對(duì)污水進(jìn)行充氧曝氣，可降低BOD、COD濃度，避免污水處于厭氧環(huán)境，出水提升至SBR池進(jìn)行生物處理。

SBR池采用懸浮生長(zhǎng)活性污泥型的好氧生物法，同時(shí)通過(guò)合理控制運(yùn)行方式，達(dá)到脫除氨氮的目的。在SBR池中，完成有機(jī)污染物的降解和泥水分離過(guò)程。在污水處理過(guò)程中隨著微生物的新陳代謝，污水中原有的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為剩余活性污泥排出。剩余活性污泥經(jīng)重力濃縮和加藥調(diào)質(zhì)后，進(jìn)入廂式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，處理后的濾液回流至調(diào)節(jié)池，泥餅外運(yùn)填埋。

2.2 構(gòu)筑物與設(shè)備參數(shù)

2.2.1 格柵井

去除水中固體雜物、漂浮物和部分纖維雜質(zhì)，1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為2.0 m×0.6 m×0.8 m，內(nèi)設(shè)B600D5型不銹鋼回轉(zhuǎn)式鋼格柵1臺(tái)。

2.2.2 預(yù)曝調(diào)節(jié)池

曝氣、混合、均衡水質(zhì)和防止活性污泥沉淀，1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為9.5 m×6.6 m×4.2 m，內(nèi)設(shè)CT57.5-100型污水提升泵2臺(tái)，1用1備，Q=100 m3/h，H=15 m，N=7.5 kW。池底安裝UPVC穿孔曝氣管55 m2，配置SSR-65型鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，1用1備，Q=2.02 m3/min，風(fēng)壓=39.2 kPa，N=3 kW。

2.2.3 SBR池

實(shí)現(xiàn)污水中有機(jī)污染物的去除與氨氮的硝化，1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為24.7 m×9.5 m×4.5 m，分2格，內(nèi)設(shè)SH-215型散流曝氣器520套。SSR-125型鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)， 1用1備，Q=8.85 m3/min，風(fēng)壓為44.1kPa，N=11kW；XB-100型潷水器2臺(tái)，Q=100 m3/h，N=0.37 kW，1用1備。

2.2.4 污泥濃縮池

濃縮活性污泥，1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸3.0 m×3.0 m×4.5 m。

2.2.5 污泥處理系統(tǒng)

設(shè)G25-1型單螺桿泵1臺(tái)，Q=2.6 m3/h，H=60 m，N=1.5 kW，將污泥送至廂式壓濾機(jī)并保持壓力。XAYJ30/800-UB型廂式壓濾機(jī)1臺(tái)，過(guò)濾面積為30 m2，濾室容積為0.48 m3，N=1.5 kW，對(duì)污泥進(jìn)行機(jī)械脫水，泥餅外運(yùn)填埋處理。

2.2.6 加藥系統(tǒng)

投加藥劑對(duì)污水進(jìn)行還原處理及堿度調(diào)整，對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。設(shè)1套，PVC材質(zhì)，N=0.37 kW。

2.2.7 設(shè)備用房

1座，尺寸為11.5 m×6.5 m，內(nèi)置鼓風(fēng)機(jī)、加藥系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)、化驗(yàn)室及電控系統(tǒng)等。

3 工程調(diào)試與運(yùn)行

3.1 工程調(diào)試

該工程2019年1月通過(guò)施工竣工驗(yàn)收，2019年3月開始調(diào)試運(yùn)行。項(xiàng)目主要調(diào)試工作為活性污泥的接種和馴化，由于進(jìn)水主要為生活污水，BOD5/COD約為0.47，可生化性較好，活性污泥較易馴化，因此采用培養(yǎng)和馴化同時(shí)進(jìn)行的馴化方式。

為節(jié)省工期，縮短培養(yǎng)馴化時(shí)間，接種污泥取自該市污水處理廠的生污泥(含水率為99.5%)。采用間歇培養(yǎng)方法，培養(yǎng)馴化過(guò)程中適當(dāng)投加無(wú)機(jī)鹽補(bǔ)充氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素，通過(guò)調(diào)節(jié)SBR反應(yīng)池的曝氣時(shí)間抑制絲狀菌的過(guò)度繁殖和生長(zhǎng)，控制污泥膨脹發(fā)生。如此反復(fù)運(yùn)行7 d左右時(shí)系統(tǒng)開始表現(xiàn)出脫氮效果，COD和氨氮的去除率分別為37.2%和11.6%。此次啟動(dòng)過(guò)程中由于該鎮(zhèn)電網(wǎng)改造，白天斷電，夜間間歇性供電，造成系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行失敗。

在此之后該污水處理站新增備用發(fā)電機(jī)組1臺(tái)，并于2019年3月底開始重新調(diào)試，反復(fù)運(yùn)行14 d后系統(tǒng)基本可以按照設(shè)計(jì)參數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行15 d后取樣檢測(cè)，出水水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，MLSS為3 000～4 000 mg/L，污泥有土腥氣味，呈黃褐色絮絨狀顆粒，SV為20%左右，鏡檢觀察發(fā)現(xiàn)有大量的鐘蟲、線蟲和少量輪蟲，認(rèn)為培養(yǎng)馴化結(jié)束。

3.2 運(yùn)行效果

該工程于2019年5月初通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)部門的竣工監(jiān)測(cè)驗(yàn)收，運(yùn)行一年來(lái)處理效果始終保持穩(wěn)定。其中2020年3月至6月，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)、出水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。

表2 污水處理效果Tab.2 Treatment effect of the wastewater

由表2可以看出，采用預(yù)曝調(diào)節(jié)+SBR工藝處理該城鎮(zhèn)污水的效果較好，對(duì)COD、BOD5、SS和氨氮的平均去除率分別為92.3%、95.6%、92.8%和86.0%。工藝對(duì)各污染因子都取得了較好的去除效果，處理后出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)，滿足排放要求。

3.3 處理效果分析

① 針對(duì)該城鎮(zhèn)污水的水質(zhì)特點(diǎn)，在生化池前段增加預(yù)曝調(diào)節(jié)池，不但可以調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)、水量，而且對(duì)提高污泥活性也能發(fā)揮一定的作用。通過(guò)對(duì)池內(nèi)污水不斷地曝氣攪拌，使池內(nèi)的活性污泥處于懸浮狀態(tài)，與池內(nèi)污水充分接觸，最大程度去除污水中的溶解性有機(jī)物，預(yù)曝調(diào)節(jié)池的曝氣也對(duì)后續(xù)的泥水分離、提高活性污泥的沉淀率發(fā)揮了重要作用[5]。實(shí)際運(yùn)行情況表明，預(yù)曝調(diào)節(jié)的選擇對(duì)該工程有重要的影響，可有效去除污水中的部分污染因子，對(duì)COD的去除率為40%左右，為后續(xù)處理單元高效、穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了良好的水質(zhì)條件。

② 主體采用SBR工藝，將進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置等工序集于一體，既無(wú)混合液回流也無(wú)污泥回流。在一個(gè)運(yùn)行周期中，各個(gè)工序的運(yùn)行時(shí)間、反應(yīng)池內(nèi)混合液體積的變化以及運(yùn)行狀況都可根據(jù)具體的污水性質(zhì)、出水水質(zhì)和運(yùn)行功能等要求靈活控制。在實(shí)際工程中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的曝氣量使池內(nèi)污水處于厭氧、缺氧和好氧狀態(tài)，達(dá)到去除污水中氮磷的目的，使工藝操作方便、運(yùn)行簡(jiǎn)潔。SBR系統(tǒng)適于生長(zhǎng)速率高、適應(yīng)性強(qiáng)的微生物生長(zhǎng)，池內(nèi)生長(zhǎng)大量的好氧及兼性的微生物(包括細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物)，是對(duì)有機(jī)物能取得較高的去除率的原因所在。通過(guò)調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)微生物的生長(zhǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物的優(yōu)勝劣汰，使其更適宜于SBR系統(tǒng)的運(yùn)行方式，從而獲得較好的去除效果[6]。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4.1 工程投資

該工程位于城鎮(zhèn)西北側(cè)，占地約600 m2，其中土建部分投資為40.73萬(wàn)元，設(shè)備部分投資為54.11萬(wàn)元，其它部分投資為11.47萬(wàn)元，工程總造價(jià)為106.31萬(wàn)元。

4.2 運(yùn)行費(fèi)用

電費(fèi)：總裝機(jī)容量為48.11 kW，常用負(fù)荷為21.50 kW，按當(dāng)?shù)仉妰r(jià)0.5元/kW·h計(jì)，則每日電費(fèi)為258.0元，折合噸水電費(fèi)為0.52元。

藥劑費(fèi)：陽(yáng)離子PAM投加量為0.000 1 kg/m3，日消耗量為0.05 kg，藥劑單價(jià)按50元/kg計(jì)算，則每日藥費(fèi)為2.5元，折合噸水藥費(fèi)為0.005元。

人工費(fèi)：該操作站設(shè)操作管理人員1人，每日人工費(fèi)為100元，折合噸水人工費(fèi)為0.20元。

綜合計(jì)算得出，噸水處理成本總費(fèi)用為0.72元，其中運(yùn)行費(fèi)用主要為電費(fèi)。

5 結(jié)論

采用“預(yù)曝調(diào)節(jié)+SBR”工藝處理城鎮(zhèn)污水，具有工藝簡(jiǎn)單、處理流程短、操作靈活、抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)行實(shí)踐表明，該工藝用于城鎮(zhèn)廢水處理具有可行性，能獲得優(yōu)質(zhì)而穩(wěn)定的出水，對(duì)COD、BOD5、SS和氨氮的平均去除率達(dá)到92.3%、95.6%、92.8%和86.0%。工藝出水水質(zhì)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于目前城鎮(zhèn)污水的處理是一種較為理想的選擇。