東城牛山生活污水應急處理站的設計與運行

袁劍文，劉惠成

(1.東莞市中南環保科技有限公司，廣東 東莞 523000；2.東莞市東城牛山污水處理服務有限公司，廣東 東莞 523128)

1 工程概況

東莞老圍河是一條沒有源頭的排水渠，被定義為省重點整治河涌。老圍河旁邊是一座已運行多年的日處理3萬t生活污水的東城牛山污水廠。東城牛山污水廠一期的污水處理量遠少于管網的污水量，每天大約有2萬t污水無法處理，從管網溢流到老圍河，從而污染了老圍河。東莞市政府計劃擴建牛山污水廠二期工程，但由于土地權屬和建設周期長等問題，老圍河每天被管網溢流的污水污染，成為黑臭水體。東城水務局為了整治老圍河的黑臭水體，耗巨資于2018年5月在牛山污水廠旁邊建設一套日處理1萬噸的生活污水處理應急設施，減少管網的污水溢流到老圍河，并于2018年12月開始投入運行。該應急污水處理設施的出水排入老圍河，作為老圍河的生態補水，要求達到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B的標準。該廠處理流程圖見圖1，進出水標準見表1，主要構筑物見表2，設備見表3。

圖1 牛山生活污水應急處理站流程圖

表2 主要構筑物

表3 主要設備

2 污水處理工藝分析

管網的污水流入調節池。污水中垃圾被粉碎式格柵壓碎后，與污水一起被水泵送到淺層氣浮機，進行混凝氣浮處理。往氣浮機的入水管加聚合氯化鋁和陰離子的聚丙烯酰銨藥劑，使污水里的絮體變大，在氣浮機里進行固液分離。氣浮機分離出來的泥渣流入污泥池，最后經污泥泵，流入疊螺機進行污泥脫水。淺層氣浮機高約1 m，水力停留時間約為17min，比普通氣浮機具有占地面積少，出水清的優點。氣浮機的出水很清澈，流入生物接觸氧化池進行生化反應。污水中氨氮在生物接觸氧化池進行硝化反應。硝化反應效果主要與好氧池的停留時間長短和溶解氧濃度相關。由于本項目的選址可用地方極少和生活污水氨氮濃度較低，因此生物接觸氧化池有效容積較少，硝化反應時間較短。好氧區，污水主要進行硝化反應，其反應式：(1) NH4++1.5O2→NO3-+2H++H2O (2)NO2-+0.5O2在→NO3-在厭氧區內，污水主要進行反硝化反應，即脫氮反應，其反應式：(1)NO2-+3H→0.5N2+OH-+H2O (2)NO3-+5H→0.5N2+OH-+H2O。由于此工藝無厭氧池，所以反硝化脫氮效果差，總氮去除率低。污水的磷去除方法主要是生物除磷和化學除磷。生物在污水中除磷原理：微生物除磷主要通過厭氧-好氧環境交替進行，在單純的厭氧或好氧環境中都不能有效去除磷。聚磷菌在厭氧池內通過水解反應把污水中的有機磷和高分子磷分解而釋放出來，在隨后的好氧池中，聚磷菌從污水中攝取磷，將磷以聚磷酸鹽的形式貯存在菌體內而形成高磷污泥[1]。化學除磷就是往污水投加化學藥劑，如氯化鋁，使污水中部分溶解于水和不溶于水的磷與聚合氯化鋁進行混凝反應后，變成絮體，在氣浮池中被去除。生物接觸氧化池的出水流入曝氣濾池進行生化反應和過濾，可進一步去除污水中污染物，也可節省地方進行固液分離。污水經曝氣濾池處理后，就能達標放，流入老圍河。

3 工程調試和運行效果

工程調試分為三個階段：污泥馴化培養期、負荷提高期和滿負荷運轉[2]。在培養菌種初期，共往生化池投了5t菌種。污泥馴化培養期，處理少量污水，設備間歇運行。培菌一周后，可以加大污水處理量，進入負荷提高期。再培菌一周后，可以滿負荷運轉。淺層氣浮機的調試：啟動空氣壓縮機和回用水泵，使溶氣罐的壓力達到0.42 MPa，使氣浮池產生乳白色溶汽水，然后再啟動進水泵和加聚合氯化鋁藥劑。污水與聚合氯化鋁進行混凝反應，產生絮體。絮體在乳白色溶汽水作用下上浮到池面，形成厚的污泥層，被刮到污泥池。由于污水中氨氮不高，所以生物接觸氧化池DO=2 mg/L。氣浮機的出水有較高溶解氧，因此第一個生物接觸氧化池的污水溶解氧不低，可進行少風量曝氣。細菌培養大約一個月后，填料上的菌種長物特別大，出水也清澈。由于該生化系統水力停留時間短，硝化效果較差，所以當出水泡沫較多時，要投加消泡劑，消除表面活性物質。該廢水處理系統2018年12月開始調試，2019年1月生化調試完成，運行1個月后，運行情況穩定，并通過當地環保局的監測，運行效果見表1。雖然該處理工藝節省土地和投資，能保證出水達標排放，但運行中也遇到問題。

污水中布條、小木條等雜物雖然經過粉碎式格柵處理，但并不變為細小雜物，經過氣浮處理后變成浮渣流入疊螺機，容易損壞疊螺機。因此在氣浮機的出泥管應安裝一個穿孔濾桶，便于截留布條、小木條等雜物。粉碎式格柵設備不宜用在提升泵前，應用齒耙式或抓斗式格柵去除污水中垃圾。

該污水處理工藝的優點：能處理異常濃度的污水，生化系統抗負荷強，化學除磷效果佳。氣浮作為生化工藝的預處理設施，能有效去除污水中農貿市場的羽毛、泥渣和部分有害物質，降低污染物的濃度，總磷去除率約90%，保證生化效果，使出水達標排放。

該污水處理工藝的缺點：氨氮等溶于水的污染物生化去除率低。雖然有氣浮作為預處理，能去除泥渣等不溶于水的物質，但不能去除溶于水中的污染物，如氨氮。由于該系統生化池停留時間短，所以生化效果差，只能處理低濃度(氨氮≤15 mg/L)的生活污水，無法令氨氮>15 mg/L的污水達標排放。

4 工程技術經濟

該工程總投資：600萬元。每天處理1萬噸水，噸水電耗是0.08 kWh/m3，電費是0.9元/ kWh，噸水處理電費是0.072元。本工程自動運行，只需4名工人，人工費共2萬元/月，噸水處理人工費用是0.067 元/ m3[水]。包括 PAC、PAM，消泡劑等常規藥劑，藥劑費用是0.15 元/ m3[水]。污泥處置費：該廠把脫水后的污泥，以每噸350元運到污泥處理廠進行處置，污泥處置費用0.15 元/t。維修費是0.04元/ m3水。該工程生活污水處理成本是0.479 元/ m3[水]。 總占地面積：500 m2，噸水處理占地是0.05 m2/m3。

5 結論和建議

(1)淺層氣浮+生物接觸氧化+曝氣濾池的污水處理工藝能使生活污水基本達到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B的標準，可廣泛應用。

(2)該工藝具有占地少，除磷效果佳，建設周期短、運行和投資成本低，污水抗沖擊能力強等優點，也有氨氮和總氮去除

率低的缺點。