海口市鎮域污水處理廠的運行管理難點及對策

海口市水務集團 羅妤

鎮域污水處理廠是指位于市縣轄區的鎮級行政區范圍內的污水處理設施。與人口密集、商業經濟較發達、工業生產活動密集的主城區不同，鎮域人口相對較分散和稀少、經濟欠發達，生產活動以農業和輕工業為主。

目前，海口市除主城區外其他下設的17個鎮中，僅有3個鎮目前已建成運行污水處理廠。

為解決海口市市政污水處理設施建設現存收集管網建設不全、污水處理設施處理能力不足的問題，響應國家和政府提出的“鄉村振興戰略”，推動公共資源和基礎設施向村鎮延伸，補齊鎮域污水處理能力不足的短板，海口市政府于2019年開始規劃建設了13座鎮域污水處理廠及配套提升泵站，近期總處理量10.66萬m3/日，預計2021年年底將全部建成投入試運行。屆時，13座廠（站）的同時投產將給運維單位和監管部門帶來一定壓力。因此，積極研究現有鎮域污水廠運行管理的特點、難點，分析將面臨的問題和探討應對解決措施，對于確定高效率的運維管理方案具有較大意義。

一、海口市鎮域污水廠現狀

海口市目前已建成運行的鎮域污水處理廠共三個（詳見表1）。

二、鎮域污水廠運行管理中存在的問題

（一）進水負荷低

從三座鎮區污水廠的運行指標數據可知，現狀進水水質B/C值均大于0.4，可生化性較好，但是運行負荷存在進水量、進水濃度“雙低”的問題，除了A污水廠因接收工業產業園區企業排放的廢水，進水量和進水濃度值相對較高，三座污水廠實際日均進水量均未達到設計值的50%，進水COD濃度平均值不超過110mg/L，BOD5均值不超過50mg/L。鄉鎮污水處理設施進水負荷“雙低”是全國普遍存在的問題，其原因主要是鄉鎮地區經濟發展落后，配套的市政污水收集管網設施建設不完全，且隨著越來越多的農村人口外遷務工，排水量無法提升。除此之外，鄉鎮區域管網普遍采取雨污合流制，有些村鎮居民甚至未將廁所產生的黑水納入污水管，而是私用于農灌，導致污水廠進水水質濃度較低。

一般傳統活性污泥法污泥負荷（F/M）值控制在0.08-0.12kg/（kg.d）較為理想[1]，而三座鎮域污水廠污泥負荷均值已低至0.007kg/(kg.d)。系統污泥負荷長期處于低水平運行的情況下，容易出現營養不足導致微生物活性降低、污泥老化、絲狀菌過量，發生污泥膨脹等異常情況，而有機物負荷過低導致的微生物增殖抑制又使得系統溶解氧過剩，進一步加快了污泥自身氧化分解，如此不斷惡性循環，最終污泥活性不斷下降，系統耐沖擊性變差，需要靠不斷外加補充碳源維持。

（二）進水碳源不足

三座鎮區污水廠的進水水質碳氮比均小于3.5，嚴重失衡，屬于碳源缺乏狀態，影響生物脫氮過程缺氧段反硝化的進行，同時聚磷菌細胞內糖原水平下降抑制了厭氧段的釋磷，不利于生化系統脫氮除磷功能的發揮[2]。

（三）進水異常情況頻發

進水異常的情況主要表現在兩個方面，一是管網來水攜帶垃圾多，包括各種塑料、纖維類生活垃圾，甚至包括建筑垃圾和道路泥沙，給污水處理設施帶來較大運行壓力，如管網、閥門、泵的堵塞故障頻發，格柵柵渣大量堆積，沉砂池的泥沙淤泥過量堆積，需頻繁放空清淤等。二是超標廢水的偷排問題，由于鎮區污水廠大多地處偏遠，環保監管能力有限，有的企業伺機將未經預處理的工業生產廢水、垃圾處理站滲濾液等高濃度廢水偷排入鎮域污水廠的進水管網中，給污水處理系統造成較大的負荷沖擊。

（四）檢修維修不及時

因鎮區污水廠離中心城區較遠，選址偏且交通不便，員工工資水平較低，難以招聘專業維修技術人員長期駐廠跟班，現有運行人員普遍專業素質不高，僅能實施一般的日常運行操作和設備一級維護保養工作，涉及到二級檢修、設備配件更換、故障維修等專業技術要求較高的工作必須委托專業的維修公司派員到廠操實施，過程由于路途和手續的延誤，經常造成檢修不及時、故障排除耗時長等問題。

（五）缺乏專業的運行指導手段

由于缺乏有經驗的給排水或環保技術專業人員的駐廠指導調試，以及缺乏專門的化驗部門及人員對各段水質進行檢測分析，運行僅靠主觀經驗，不利于遇到異常情況時采取有效調控措施保證穩定運行。

（六）運行成本高

鎮域污水廠存在水量負荷低的問題，間接導致噸水處理成本過高的問題，這主要體現在人力成本、折舊費和其他管理費等固定成本上。可變成本中動力費也受運行負荷影響較大，以相似規模和工藝的污水廠進行對比，主城區內高負荷運行的污水廠電單耗為0.24度/噸水，而低負荷運行的鎮域污水廠電單耗為0.63度/噸水，這主要是因為某些處理設備在低水量運行時難以壓縮運行時間和功率。

如政府按照固定噸水處理單價撥付運營服務費的模式，低水量的運行必然導致運行單位虧損，企業經濟負擔大、效益差，不利于激發其主動承擔環保社會責任的積極性。

三、鎮域污水廠運行管理對策

（一）優化運行調控措施

應對低水量和低濃度負荷的進水情況，除了采取降低系統污泥濃度提高污泥負荷[3]、降低鼓風機運行頻率防止污泥過氧化、額外增加碳源等常規措施外，還能采用分階段運行處理的模式，即將原本集中進水處理調整為分2-3批次進水，下一批次的進水為上一批次回流帶來的硝態氮提供充分碳源，因而可實現提高碳源的利用率，加強反硝化的目的[4]，此外，還可采用延遲曝氣的方式，在每次進水處理后的前30-60min內，不進行曝氣，綜合回流過程中帶來的高濃度溶解氧，能更好地保持缺氧段需要的低溶解氧狀態，減少碳源被異樣菌在好氧過程中消耗，使碳源能充分利用于缺氧反硝化。

以B污水廠運行調控為案例，在進水總氮沒有顯著變化的情況下，采取上述分段進水和延遲曝氣的調整措施，每日分8:00-12:00、16:00-20:00、0:00-3:00 三個不同時間段分別進水，每次進水3-4小時，單次處理200-300m3污水，中間間隔4-5小時，內外回流，攪拌機與進水泵同時啟停，鼓風機在進水泵啟動后30min開啟。與調整前集中一次性進水，進水同步進行曝氣的模式相比，調整后可在減少碳源投加量的情況下同時保證出水總氮的達標。調整前碳源投加達到0.08kg/L以上，出水TN可保持平均7.5mg/L。在不加碳源的情況下，出水TN平均9.4mg/L,個別時段有臨近超標（15mg/L）的風險。調整運行模式后，碳源投加量控制在0.02kg/L，出水TN可保持較穩定4-8mg/L之間，均值6.7mg/L（詳見圖1）。

圖1 B污水廠運行模式調整前后碳源投加及出水TN情況對比

（二）依靠專業運行團隊統一管理

針對鎮域污水廠分布廣、散的特點，委托專業的運營單位對各鎮區污水廠進行統一管理，提供工藝調試指導、運行培訓、設備設施維護檢修、水質化驗分析、提供技改方案和制定應急措施等服務，不僅有利于提升鎮域污水廠的整體運行水平，與在各廠設置單獨的運維管理部門相比，集中式的管理模式還可攤薄各廠運行中發生的管理成本，效率更高。以現運營A、B污水廠的D公司為例，該司共目前負責運維六座污水處理廠，其組織架構詳見圖2。近年來綜合各方面評價，D公司運營六座污水廠近三年出水達標率均穩定在95%以上，未發生環保處罰及重大輿情事件。

圖2 D運營公司的組織架構圖

與在各廠設置獨立管理部門相比，集中模式的管理成本至少可節約30%以上，并且分管的污水廠項目越多，效益越明顯，這主要是因為集中管理部門的明確分工模式可發揮其高效優勢。以化驗部門為例，如六個廠下各分設化驗室，不僅儀器設備需要重復購置六套，分廠配備化驗員也將產生更多人力成本。城鎮污水廠在低水量負荷運行的情況下，原本盈利效益就堪憂，如果分別設置管理部門，不僅冗余低效，也更加重了企業的運營負擔。

（三）加強現場檢測手段

在污水處理廠運行工藝控制過程中，水質化驗分析是必不可少的環節，能夠幫助技術人員根據水質特性確定處理工藝方案，在系統出現問題時也能準確定位出現異常的工藝段。然而，傳統的水質化驗過程復雜、耗時長，得到數據往往存在滯后性，不利于工藝指導的及時性。使用目前市場上出售的各類快速檢測試劑能夠很好地解決這個問題，不僅操作簡單，任何沒有化驗背景的運行員經過培訓也能迅速掌握方法，并且出結果速度快、準確度高。經過比對，快速試劑檢測結果與化驗室手工檢測的誤差一般在10%以內，具有較好的參考性，且大部分產品從檢測操作到出結果的過程都可在15分鐘內完成，時效性高。

四、其他建議

（一）管網一體化管理

當前海口市的污水處理廠由政府委托社會企業以特許經營、采購服務、代管等模式負責運維，而管網和泵站則分別由市政局和水務局負責管理。在污水收集管網和污水處理廠分別運維的模式下，污水廠對于來水的變化情況掌握不及時，且不利于對上游排污的監管，對于地處偏遠鎮域管網在監管更是薄弱。建議鎮域污水收集管網運維業務也與污水廠運管業務統一交由運營單位負責，將上游排污信息與下游納污單位共享，可充分調動運營單位的力量對上游排污進行監管，提高污水處理設施的運維監管效率。

（二）提高自控運行水平，實現精細化、智能化管理

鎮域污水廠建設過程中應重視自控系統的建設，各工藝段應增設核心指標的在線監測儀表，如進水碳、氮、磷指標，生化段的ORP、DO、MLSS等，通過在線指標的數據分析控制關鍵設備的運行，如通過DO高低控制鼓風機運行頻率、進水C/N控制加藥量等，不僅減少現場運行人員的工作負擔，還可實現自動調控、智慧運行、精細控制的目標。除了加強場站層面自控建設外，還應建立公司層面的信息化集中平臺，將各鎮域污水廠的實時運行數據通過網絡自動上傳至信息平臺，實現遠程數據共享，實現在運行調度、事故預警中能以統計數據為基礎分析手段，幫助技術人員、管理人員作出科學判斷，從而優化決策。

五、結論

因為各管網建設不完善、缺乏有力監管等原因，各廠普遍存在運行負荷過低、碳氮比失衡、進水異常狀況頻繁、運維能力有限、運行成本過高等問題，通過優化運行工藝、加強現場檢測手段、委托專業運維單位統一管理等方式，可優化鎮域污水廠的運行管理。同時，建議鎮域污水廠應該與污水收集管網同步規劃和建設、統一運維管理單位，從根本上杜絕污水廠進水負荷“雙低”的問題，也能有效控制上游偷排、超排的違法行為。同時，提高鎮域污水廠自控化程度，建立集中信息管理平臺，強化數據分析手段，實現精細化、智能化管理，提高運維效率。