變電站生活污水生態(tài)化處理工藝

蔡興初，張 捷

(1.江蘇省電力設計院，江蘇 南京 211102；2.中機國能電力工程有限公司，上海 200061)

隨著變電站自動化水平的提高，變電站值班人員越來越少，傳統(tǒng)的變電站生活污水處理方式處理效果較差，利用率較低，已不能達到保護環(huán)境和節(jié)約投資的目的。借鑒新農(nóng)村生活污水治理經(jīng)驗，設計出一種因地制宜、抗沖擊負荷能力強、管理方便、操作簡單、低造價、低能耗或無能耗的污水處理工藝，應用于變電站生活污水處理。

1 變電站生活污水特點

生活污水是變電站的主要水污染因子，其主要是由人糞尿、洗滌廢水、洗浴廢水、廚用后廢水等組成，其特點與農(nóng)村生活污水較為接近，主要有：排放量較小且污水量隨值班人員的減少而逐步減少，間歇排放波動大，每天不同時段的水質水量變化較大，且較集中。

2 變電站生活污水處理現(xiàn)狀及問題

早期建設的變電站大多采用化糞池。化糞池可去除生活污水中可沉淀和懸浮的污物，具有一定的有機物去除能力，但其出水無法達到排放標準。因此化糞池目前只作為一種預處理設施，僅適用于周邊有市政污水處理廠或市政管網(wǎng)的變電站。

目前，變電站生活污水處理比較普遍的是采用有動力埋地式污水處理設備，污水經(jīng)過處理后復用或外排。埋地式污水處理設備在處理變電站生活污水方面曾起到積極作用，但隨著變電站操控方式的改變，也暴露了一些缺點。根據(jù)2007年江蘇省變電站生活污水處理情況調研分析報告，江蘇省內變電站現(xiàn)有的埋地式生活污水處理裝置運行效果較差，利用率低。究其原因，主要是因為隨著變電站自動化程度的提高，變電站運行人員逐漸減少，相應的生活污水量減少、排污不連續(xù)，導致生物膜沒有充足的養(yǎng)分，影響了處理效果。此外，埋地式污水處理設備建設費用也較高。

3 變電站生活污水生態(tài)化處理工藝

“集中監(jiān)控、少人值守或無人值守”是變電站的發(fā)展趨勢，如于2009年、2010年完成的江蘇省變電站標準化設計均以“無人值班、有人值守(門衛(wèi)崗)”設計。隨著變電站值班人員越來越少，傳統(tǒng)的變電站生活污水處理方式已經(jīng)與當前變電站的發(fā)展趨勢不相適應。

鑒于變電站生活污水特點與農(nóng)村生活污水較為接近，借鑒新農(nóng)村生活污水處理工藝的經(jīng)驗，設計出一種“生物+生態(tài)”新的組合技術來處理變電站生活污水，該技術具有處理效果穩(wěn)定、運行維護簡便、低造價、低能耗或無能耗、生態(tài)化等優(yōu)點。

3.1 新農(nóng)村生活污水處理工藝

目前，新農(nóng)村生活污水處理工藝種類較多，主要包括：厭氧+好氧的一體化污水處理裝置，土地處理(包括地下滲濾和人工濕地)，穩(wěn)定塘，生物濾池以及不同搭配的組合工藝。隨著生活污水的出水日益嚴格的氮、磷排放標準，本著節(jié)能、無動力的原則，選擇“生物＋生態(tài)”組合模式，前段生物處理主要去除有機物和一部分營養(yǎng)物質，后續(xù)生態(tài)處理則是對前序單元出水的進一步脫氮除磷。其出水水質均優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》確定的一級B或二級標準。

3.2 變電站生活污水生態(tài)化處理工藝分析

“生物＋生態(tài)”組合工藝主要有：“厭氧池－跌水充氧接觸氧化－人工濕地”、“厭氧池－脈沖滴濾－人工濕地”、“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”、“厭氧濾池－氧化塘－生態(tài)渠”等。

3.2.1 “生物＋生態(tài)”組合工藝簡介

(1)“厭氧池－跌水充氧接觸氧化－人工濕地”組合工藝

該組合工藝由厭氧池、跌水充氧接觸氧化池和人工濕地三個處理單元組成。污水經(jīng)過厭氧池降低有機物濃度后，由水泵提升、逐級跌落自然充氧，跌水池出水部分回流及反硝化處理，提高氮的去除率，其余流入人工濕地進行后續(xù)處理，去除氮磷。

(2)“厭氧池－脈沖滴濾－人工濕地”組合工藝

該組合工藝由厭氧池、脈沖濾池和潛流人工濕地三個處理單元組成。污水經(jīng)過厭氧池降低有機物濃度后，由泵提升至脈沖滴濾池，與濾料上的微生物充分接觸，進一步降解有機物，同時可自然充氧，濾后水部分回流反硝化處理，提高氮的去除率，其余流入人工濕地或生態(tài)凈化塘進行后續(xù)處理，去除氮磷。

(3)“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”組合工藝

“厭氧池－人工濕地”組合工藝由二級厭氧池和潛流人工濕地三個處理單元組成。該技術利用二級厭氧池對污水中的有機污染物進行消化沉淀后進入人工濕地，污染物在人工濕地經(jīng)過濾、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除。“厭氧池－接觸氧化池－人工濕地”技術是在“厭氧池－人工濕地”技術進行的改進，通過在厭氧池后增加接觸氧化工藝段，提高有機物的去除率。

(4)“厭氧濾池－氧化塘－生態(tài)渠”組合工藝

該組合工藝由厭氧濾池、氧化塘和生態(tài)渠三個處理單元組成。污水經(jīng)過厭氧濾池截流大部分有機物，并在厭氧發(fā)酵作用下，被分解成穩(wěn)定的沉渣；厭氧濾池出水進入氧化塘，通過自然充氧補充溶解氧，氧化分解水中有機物；生態(tài)渠利用水生植物的生長，吸收氮磷，進一步降低有機物含量。

3.2.2 組合工藝適用性分析

“厭氧池－跌水充氧接觸氧化－人工濕地”、“厭氧池－脈沖滴濾－人工濕地”和“厭氧濾池－氧化塘－生態(tài)渠”組合工藝出水在常溫下能達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B標準，低溫下達到二級標準；“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”組合工藝出水能整體優(yōu)于二級標準。上述組合工藝出水水質均滿足站內復用和農(nóng)田灌溉要求。

但“厭氧池－跌水充氧接觸氧化－人工濕地”和“厭氧池－脈沖滴濾－人工濕地”組合工藝均需在厭氧池后設提升設備或利用較大的地勢落差，其景觀性較差，占地較多，能耗較高，建設費用較高。“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”和“厭氧濾池－氧化塘－生態(tài)渠”組合工藝建設費用較低，占地較小，運行簡單，無能耗，對景觀影響小。

綜上所述，“厭氧濾池－氧化塘－生態(tài)渠”和“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”工藝較適合在變電站內應用，尤其適合在南方地區(qū)的變電站應用。鑒于“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”技術已有標準圖集《厭氧與人工濕地圖集》(蘇CS05-2006)，在工程建設中有一定的指導意義，因此該技術是相對較為成熟的，筆者認為是變電站生活污水處理首選方案。

3.3 變電站生活污水生態(tài)化處理工藝方案設計

江蘇中部某“少人值班”變電站設計值班人員5人，24h工作制，全站生活污水最高日水量約為1.2m3/d。該工程采用“厭氧池+人工濕地”技術作為生活污水處理方案，出水復用于站區(qū)綠化，多余部分用于農(nóng)田灌溉。其工藝流程如下：

生活污水→一級厭氧池→二級厭氧池→人工濕地→草地綠化(尾水排入灌溉渠)

該項目設置1座一級厭氧池、1座二級厭氧池、1塊人工濕地。其中，一級厭氧池按水力停留時間按40h設計，厭氧池設計有效容積為2m3，磚砌結構。污水在一級厭氧池分離出可沉降固體垃圾，并進行部分厭氧消化。

二級厭氧池按水力停留時間按30h設計，厭氧池設計有效容積為1.5m3，磚砌結構，池內底部填裝0.4m厚的生物陶粒。二級厭氧池分為三格，每格間設置不同的吸水深度和排水深度的連通管，避免微生物相互摻混，以保持不同的菌態(tài)。

人工濕地設計水力負荷取0.4m3/m2.d，人工濕地面積為12m2，磚砌結構，潛流式，濕地內種植香蒲、睡蓮、荷花等具有一定景觀價值的本地植物，并保證在不同季節(jié)交替生長。為便于污水復用，人工濕地尾部隔出一格，用于存儲處理后的尾水，其有效容積為2m3。

該方案具有工藝設計簡單，項目施工速度快等特點。

3.4 效益分析

與傳統(tǒng)的變電站生活污水處理工藝(有動力埋地式污水一體化設備)相比，“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”的生態(tài)組合工藝具有生態(tài)化、景觀化、低造價、無動力、管理簡單等特點，適合處理變電站的生活污水，尤其適應變電站 “集中監(jiān)控、少人值守或無人值守”的發(fā)展趨勢。以 “少人值班”變電站工程(設計值班人員為5人)為例，采用生態(tài)組合工藝法處理變電站生活污水比傳統(tǒng)的生活污水處理工藝在一次投資上節(jié)省約18萬元，運行費用相當，經(jīng)濟效益可觀。其兩種方案的經(jīng)濟比較見表1。

表1 兩種污水處理方案經(jīng)濟比較

4 結論

借鑒新農(nóng)村生活污水治理經(jīng)驗，采用“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”的生態(tài)化組合工藝處理變電站生活污水可適應變電站 “集中監(jiān)控、少人值守或無人值守” 的發(fā)展趨勢。該工藝具有抗沖擊負荷能力強、管理方便、操作簡單、低造價、無能耗、生態(tài)化等優(yōu)點，具有一定的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，可以在南方地區(qū)“無人值班”、“少人值班”變電站中推廣應用。該組合工藝的推廣、應用，對變電站生活污水處理具有重要的意義，為“無人值班”、“少人值班”變電站開創(chuàng)了一種新的生活污水處理工藝。同時，該工藝也為地處偏遠的燃機電廠生活污水處理提供了一個新思路。

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