合流制下的北方中小型污水廠的運行管理

邵 巧 霞

(太原市排水管理處，山西 太原 030021)

在國內的已成建制的中小城鎮，雨水管網和污水管網大部分采用的都是合流制體系，有些是對原有的直排河流的管網進行截污，修建截污干管，匯流進入污水處理廠。因此在國內的中小城鎮包括一些大城市的舊城區管網以雨污合流為主。由于雨污合流制管網的設計特殊性，對污水處理的終端——污水處理廠帶來了很大的問題。

北方相對于南方降雨量稀少，污水處理廠專門針對雨水的設計考慮的比較少，但是在實際運行中，雨季卻往往對中小型污水處理廠造成很大的影響。北方大城鎮污水處理廠由于本身的生活污水量大，雨水沖擊的相對影響較弱，對整體工藝影響較小，在雨季可以保持穩定運行。這里主要討論北方中小城鎮雨污合流制的污水處理廠的雨季運行管理。

1 合流制下雨水對城鎮污水處理廠的影響因素

1.1 雨水對進水濃度的稀釋

北方中小城鎮的污水處理廠普遍規模設計較小，大多數為日處理量1萬m3左右，小時進水量大約在400 m3～500 m3。北方城鎮的全年降雨期主要集中在7月份～9月份，3個月的降雨量占到全年降雨量的1/2以上，以華北區百年的年平均降水量450 mm計算(以下的計算以華北地區的中小城鎮為主)，雨季降雨量在250 mm左右，平均單月降雨量在80 mm左右，以10 km2的小城鎮匯水面積和降雨量來計算，Q雨=S匯水面積×h降雨量,Q雨=10×106×80×10-3,Q雨=800 000 m3,三個月的雨水匯流達到了80萬m3，考慮到雨水直排和污水廠溢流，實際流入污水廠水量大約在1.2萬t/d～1.3萬t/d?？捎嬎愠霰狈叫〕擎偽鬯畯S的進水量有1倍～1.3倍的增加比例。在雨季期間，旱季滿負荷運行的北方城鎮的污水廠的進水濃度有1倍～1.3倍的稀釋，如果污水廠在旱季沒有滿負荷，這個稀釋比例還會增大，有時甚至達到2倍～3倍左右的稀釋程度。在這樣的稀釋作用下，進水COD,BOD,氨氮，總磷等指標都下降到原來正常水質的1/2～1/3左右。

1.2 進水泥沙含量增加

在雨季期間雨水對于路面上的塵土、裸露地面的泥沙都有較強的沖刷作用，在降雨期間，這些塵土泥沙被雨水形成的地表徑流沖刷，有些城鎮的污水管網有大量的截污干管，一般采取就近敷設在河道內，很多干管在雨季河道泄洪期間，大量的山洪會涌入管網內，在降雨期間的雨水和污水量相互疊加作用下，泥沙、礫石在管網內沉積較少，大部分都涌入到污水廠內，極大的增加了污水內的無機顆粒泥砂的含量，對污水廠造成很大的無機負荷壓力。

1.3 污水廠水力負荷增加

小城鎮污水處理廠在日常運行中很少能夠滿負荷運行，大部分在70%～80%的負荷率運行。在雨季期間，由于大量雨水涌入到市政管網內，污水廠的提升水泵的集水井水位迅速上升，水泵的提升流量超過日常提升水量，實際進入到污水處理廠的雨污混合水量遠超過日常進水量。

1.4 進水的pH變化，DO變化，氮、磷等變化

有研究表明道路雨水徑流中的污染物主要來源于輪胎磨損、防凍劑使用、車輛的泄漏、殺蟲劑和肥料的使用、丟棄的廢物等，污染成分主要包括有機或無機化合物、氮、磷、金屬、油類等。這些道路雨水徑流對污水廠的入流水質也造成了很大的改變。

2 導致的危害

2.1 進水泥砂，懸浮雜質過多，對預處理段造成很大壓力

雨季期間，大量的污水攜帶大量雜物進入污水廠內，一些大型的漂浮物會堵塞在格柵的下部傳動輪上，使格柵傳動脫位，不能工作；有些質量較大的漂浮物，會撞壞格柵的耙齒和柵條；大量的浮渣突然涌入，也會對格柵后的柵渣處理運輸設備造成運行壓力；有些大型的樹枝會打壞水泵葉輪；大量的河水泥砂會把除砂設施填滿或者堵塞；在采取超越預處理構筑物以后的雨水中的雜質會進入到后續的處理構筑物內，造成曝氣池的泥砂淤積，二沉池虹吸管調節閥門的堵塞等等。

2.2 進水濃度過低，微生物無法正常維持

在雨季雨水量豐沛時，生活污水中的膠體物質被雨水稀釋，構成活性污泥絮凝體的膠體減少，導致活性污泥解絮現象嚴重，污泥絮凝體在經過一段時間的雨水沖擊以后，會出現絮凝體變小，從可見的顆粒狀的絮凝體解體到細碎的絮凝體，同時中小城鎮的曝氣設備較少考慮變頻控制，無法有效調低曝氣量，加速了活性污泥系統整體的老化速度，直至完全解體，曝氣池上泡沫轉為白色泡沫，整個活性污泥系統喪失生物處理能力。

2.3 水力負荷過高，對活性污泥系統沖擊很大

在二沉池進水負荷增加，沉淀時間縮短，解體的活性污泥沉降性能變差，在二沉池內沉降放緩，但是水量增大，水流的擾動性加強，導致活性污泥在二沉池內不能有效沉淀，隨上清液帶出二沉池，進入到后續處理環節，也降低了生化池內的活性污泥濃度。

大量的活性污泥和細碎的河砂進入到深度處理環節，加大了深度處理用藥量，過濾設備的固體負荷和水力負荷雙重加大，過濾設備頻繁沖洗啟動，對設備的損壞極為嚴重。

雨季期間，設有初沉池的污水廠，初沉池積存大量的泥砂，初沉污泥造成了污泥提升、脫水設備的磨損，原有的脫水藥劑也需要做相應的調整，以滿足無機質占主導的污泥的脫水要求，增加了運行成本。

2.4 高氨氮，低pH、高DO對微生物生存環境造成影響和改變

由于初期雨水對城鎮環境的沖洗作用，雨水中含有的各種有機污染物，和日常生活污水的有機污染物的成分和構成比例不一致?；钚晕勰嗟纳姝h境發生了改變，微生物的架構會發生改變，在短期沖擊下，改變幅度不會太大，但是在長期的沖擊下，很多微生物會出現與正常情況下不同的狀態，一些不常見特別的微生物會出現，代表了水質的變化，造成微生物系統的改變，比如有污水廠曾發現在長期雨水的進入下會出現三肢輪蟲等。

2.5 出水水質超標

在暴雨期間，水力負荷過大，出水的SS極易超標。雨水長期稀釋下，由于進水的有機物濃度被稀釋的很低，導致碳源不足，出水超標前期主要以氨氮，TP等營養元素超標為主，后期隨著整個活性污泥系統崩潰，各項指標全部超標。

3 工藝調整措施

總體來說北方的雨季集中在2個～3個月內，出現的各種情況以及后續的影響在3個～4個月基本消除，并恢復到正常水平，在這4個月期間，對污水處理廠內的工藝要做好一系列的調整措施，在雨水完全退去以后，工藝調整要恢復到正常工藝。

3.1 預先調整

由于雨季期間，進水濃度下降，有機碳源減少，微生物的食料缺乏，微生物在此期間處于一個饑餓和自我消化的階段，因此可以在雨季到來之前，適當的降低污泥濃度，使活性污泥系統在進水水質突然降低的情況下，受到的沖擊變小，整體的工藝可以平緩的度過水質波動期。

3.2 控制進水水量

在雨季期間，要通過切換污水提升泵或者調小提升泵出水閥門控制提升水量，使雨季的進水量與平時提升水量保持一致，多余水量通過溢流管路流出廠外。通過控制水量保證后續的構筑物在一個穩定的水力負荷下運行。要注意在雨季期間，由于集水井液位上升，水泵的提升能力提高，在沒有變換水泵的情況下，原有水泵的提升能力也大于日常提升能力，因此要根據進出水流量計準確進行控制，保證提升水量與平時水量持平。

3.3 改變工藝路線

由于進水水質被雨水稀釋，進水濃度下降，在進水量控制在正常水平的同時，污染物的當量減少，生化處理段的有機負荷下降。在有初沉池的污水廠可以采取超越初沉池的工藝運行路線，減少預處理段沉淀作用對有機物的消減，保證生化段的有機碳源，滿足微生物的生長需求。

在受雨季影響長期進水濃度低的情況下，生化處理段并行的兩條處理線，可以關閉或者關小一條處理線的進水水量和回流污泥量，使全部或者3/4以上的水量和回流污泥進入到一個生化線內，優先保證一條生化線的處理運行水平，以及污泥濃度和微生物量，另一條線可以作為水力通過池體，這樣在進水中雨水退去以后，以全進水的一條線為主體，恢復生化系統，調試恢復速度會很快。

3.4 減少曝氣池溶解氧量

在低濃度進水和自然消解后的低濃度活性污泥的情況下，生化段的曝氣量要相應的做出調整，降低曝氣量。通過減少曝氣機的開啟臺數或者變頻調節、間歇曝氣等手段，減少生化段的曝氣量?？刂粕蔚某鏊瓺O在2 mg/L左右，維持低濃度下的進水活性污泥不受到過氧曝氣的加速老化，導致污泥解體或崩潰。

3.5 調整回流

在雨季期間，由于進水的水質發生改變，有機物濃度降低，應適當調低外回流量，減緩活性污泥回到曝氣池內的老化速度。如果有內回流系統，也要調低內回流系統，因為雨水中的DO較高，進入到厭氧區和缺氧區污水含氧量高于日常運行的含氧量，同時由于碳源減少，反硝化段消耗大量的碳源后，好氧段碳源下降，不足以維持好氧微生物的生長、生存，導致活性污泥濃度下降，甚至崩潰。

3.6 補充營養

雨季導致進水濃度下降到原有濃度的1/3以下，并且持續兩周以上的時間時，要考慮投加碳源來補充活性污泥系統的營養需求。在經濟條件許可下，通用的可以考慮投加葡萄糖，甲醇，乙醇，面粉等；經濟條件差的情況下，可以考慮從城區的化糞池抽取糞便濃水，補充所需碳源。但是由于市政污水廠的規模都較大，碳源的補充量較大，費用較高，長期依靠補充營養運行壓力很大。

3.7 重新培養，恢復運行

北方地區近幾年來，受到氣候條件變化的影響，全年降雨量有所增加，雨季的降雨量提高，合流制的雨污管道系統對污水廠的運行造成了更大的沖擊作用，可能通過上述一系列的調整，仍舊無法保證活性污泥系統的平穩度汛，最終活性污泥系統崩潰，出水水質超標。在雨季結束，管網內的雨水完全退去以后，重新培養活性污泥。

另外，對于雨季對雨污合流管網污水廠造成影響和沖擊，以及進出水的變化數據，要做好進水水質情況的影像資料，最后形成報告文件，及時匯報給上級主管部門。積極協調住建部門對管網的漏水點排查，對環保監察部門的現場檢查，積極配合，并講明情況，在短期無法解決的雨污合流體制下，保證正常穩定的運行。

[1] 孫慧修.排水工程(上冊)[M].北京：中國建筑工業出版社，1996.

[2] 張自杰.排水工程(下冊)[M].北京：中國建筑工業出版社，2000.

[3] 顧夏聲.水處理微生物學基礎[M].北京：中國建筑工業出版社，1996.