高海拔山岳型景區污水處理工藝調控研究

李 響，程維奇，吳 慧，黃文雄

(黃山風景區污水處理管理站，安徽 黃山 245899)

1 引言

在山岳型景區中，隨著旅游基礎設施的擴張，旅游業隨之快速發展[1]。景區內污水若不經過污水處理站處理，直接傾倒到山間溪流中，或通過排水系統排放到地下，對鄰近地區的水和土地生態系統造成危害，嚴重破壞景區自然生態環境。黃山風景區高度重視水污染防治工作，探索出”污水統管”模式，但限于地形等客觀條件限制，污水處理站難以長期穩定達標。且隨著旅游形式的發展，景區污水排放量增加已超出原污水設施的處理能力。污水的產生量和處理能力的不匹配已嚴重制約了景區接待能力的提升，對景區水域環境產生了影響[2，3]，因此急需進一步推進污水升級改造工程建設，促進工藝升級，構建高海拔山岳型景區污水治理新體系。

目前，針對高海拔景區污水開展研究還較為少見。在工程實踐領域，高海拔山岳型景區污水多采用生化法進行處理，通常采用降低污泥負荷、增加污泥回流量、延長水力停留時間、將水處理構筑物建于室內并采取保溫措施來保證在污水處理的效果[4～8]。然而，單純采用這些措施往往會增加工程投資和運行費用，且處理效果也很難得到保證。因此，針對高海拔山岳型景區獨特的氣候條件和的險峻的地形條件，對黃山風景區污水處理工藝調控進行研究具有較高的理論價值和實踐意義，更是踐行國家生態文明觀的具體體現。

2 高海拔山岳型景區污水特點

黃山風景區污水站海拔高度1500 m，建成于2012年。為滿足旅游接待增長，2020年對其進行升級改造，改造后的站點主要收集處理周邊酒店、辦公區域以及公廁的生活污水。根據景區近5年的數據顯示，排放的污水量和污染負荷隨季節變化大，進水波動大。根據文獻報道[9～13]，在旅游旺季，景區污水總懸浮物(TSS)和總氮(TN)高于城鎮生活污水。景區內相對城鎮地區耗水量低，油脂含量高，污水中COD/BOD5比值不理想，影響除磷和生物脫氮。根據近幾年風景區污水處理管理站自測水質資料，確定污水處理站設計原水水質指標如表1所示。

表1 站點水質指標

此外，高海拔氣候下的低溫環境會對生物處理過程造成負面影響。首先，低溫下污水粘性高，容易引發污泥膨脹或造成活性污泥大量流失，導致出水SS高；其次，氣體溶解于污水中體量增大，易形成污泥上浮；另外，低溫使微生物活性降低的同時亦會反向增加可溶性微生物產物，進一步削弱微生物對有機物的分解能力，導致COD、氨氮去除率降低。上述的低溫效應對污水生化處理工藝的運行造成了系統性的負面影響。

還應提及的是，由于山區復雜的地形特點和生態紅線保護需要，污水站點占地面積小，污水設備的總尺寸應相對較小。受高山陡險地形限制，高海拔風景區污水管網坡降一般比較大，污水流動速度較快，須采取相應的減速消能措施[14]。

3 強化低溫污水處理工藝

3.1 強化低溫脫氮措施

為強化脫氮效果，黃山風景區污水處理站向工藝好氧區外加組合式繩型填料，如圖1所示。該組合式繩型填料在一定程度上發揮了半軟性和軟性填料的優點，適合可生化性較差及濃度較低的高海拔山岳型景區廢水[15，16]。通過對污水處理站點設備調試和運行監測，該組合式懸浮填料易結膜無堵塞現象，成膜時間是其他填料的1/2，在18～30 ℃條件下配比一定的成膜營養、菌種、氣水比后，6～7 d就能達到滿負荷運行標準。

圖1 組合式繩型填料

污水處理工藝采用多級AO+組合填料復合工藝，處理工藝流程詳見圖2。移動床生物膜反應器(MBBR)是一種以懸浮填料為微生物載體的生物接觸氧化污水處理法，它不僅具有傳統生物膜法運行穩定、管理簡單、剩余污泥量少等特點，也可以培養活性污泥，形成混合式MBBR反應器，在較短的時間內實現生物硝化和反硝化，懸浮填料可富集和培養大量的耐寒微生物,即使溫度低至3.5 ℃，仍具有可觀的反硝化能力[17，18]。出水執行GB18918-2002《城鎮污水處理廠排放標準》一級A標準。

圖2 工藝流程

3.2 強化低溫除磷措施

在預處理階段，PAC投加量為1‰～3‰，PAM投加量為2～10 mg/L[19]；混凝沉淀法混凝時間：15～30 min，沉淀時間：25～55 min；氣浮法反應時間：5～10 min，氣浮時間：10～25 min。

在生化出水后選用后置化學除磷輔助生物除磷。增設單位面積產水量大，占地面積小，更耐沖擊的高效沉淀池。池內斜管的布置大大提升了沉淀效果，可節約了10%至30%的藥劑[20]。根據小試結果確定最佳藥量，每250 mL污水投加3 mL質量分數為1.5%PAC溶液和1.5 mL質量分數為0.5%PAM溶液效果最好，詳見表2。

表2 PAM+PAC投加用量與混凝效果

3.3 強化低溫工藝調控

考察了污泥回流比、混合液回流比、排泥周期、溶解氧(DO)、碳氮比等工藝調控措施對多級AO處理低溫污水的影響。低溫下主要的工藝調試如表3所示。

表3 強化低溫工藝調控措施

確定高海拔山岳型景區污水在冬季低溫條件下多級AO工藝組合調控措施的運行參數為：調節缺氧好氧容積比為 0.40，排泥周期為4～5 d左右，高效沉淀池污泥1 d 1排，保持工藝兩好氧區DO為3±0.5 mg/L，并設置混合液回流比為200%；污泥回流比為100%。

4 結果與討論

某山岳景區污水站工藝升級整改完成后經過連續悶爆，悶爆結束后連續運行5～7 d，生化池能聞到明顯活性污泥的味道，填料上菌種生長情況良好，非填料污泥也有明顯增長，污泥濃度約10%，混凝反應池有明顯，高效沉淀池運行正常，出水清澈，出水口出水清澈，有極少量懸浮物，經處理后出水水質清澈，進出水水樣如圖3所示。

圖3 進出水水樣

委托第三方檢測公司對水質進行檢測，檢測項目包括化學需氧量、氨氮、總磷、總氮、懸浮物、五日生化需氧量和pH值，水質檢測結果如表4所示，出水滿足GB18918-2002《城鎮污水處理廠排放標準》一級A標準，第三方檢測結果與污管站實驗室自測結果誤差如圖4所示，最大誤差范圍不超過0.21。

表4 水質檢測結果

圖4 監測數據誤差

為進一步保證低溫下山岳型景區強化污水治理工藝治理效果，污管站按月進行水質自檢，8～12月份水質監測結果如圖5所示。

圖5 運行監測數據

9～10月為旅游旺季，氣溫較高，碳源充足，污染物去除效率較高。進入冬季，游客量相對減少，碳氮比結構失衡，尤其進入2021年1月，氣溫持續下降至-21～-7 ℃，菌種活性降低，影響反硝化作用，氨氮、總氮數據明顯上升。低溫對COD的去除影響較小，對總磷去除有一定影響，低溫下通過及時采取強化除磷措施，可明顯改善除磷效果。由監測數據可知，污水站升級整改完成后，通過強化污水處理工藝和外加組合調控措施，自8月份投入運行以來水質均能穩定達到城鎮一級A標準，年處理污水能力約23萬m3，年消減COD量29.9 t/a，氨氮2.07 t/a，總氮2.3 t/a，總磷0.23 t/a。

5 總結

本文以黃山風景區污水處理站為例，探究高海拔山岳型景區污水治理強化工藝。結合高海拔山岳型景區進水特點，綜合選取多級AO+懸填料的復合污水處理工藝，主要得到以下結論。

(2)通過向工藝好氧區外加組合式繩型填料后，多級AO工藝均持續具有良好的硝化效果，出水氮濃度穩定達標。通過后置除磷工藝進行輔助生物除磷，確定PAC和PAM的最佳投加量，出水總磷穩定在0.5 mg/L以下，為低溫下高海拔山岳型景區污水穩定運行提供參考。

(3)實現了景區片區內污水的統一處理，減少污水排放量，年處理污水能力約23萬m3，年消減COD量29.9 t/a，氨氮2.07 t/a，總氮2.3 t/a，總磷0.23 t/a。從源頭削減污染物的排放，有利于景區生態環境保護，提升景區接待能力，實現景區建設和環境保護協調發展。