某小型污水處理站改造運行與研究

趙飛立

（安徽北控水務環境產業有限公司 安徽合肥 340001）

引言

為貫徹落實《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《安徽省水污染防治條例》等法律法規，防治農村水環境污染，改善農村水生態環境質量，提升農村人居環境，結合安徽省實際情況，制定《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》（DB 34/ 3527—2019）[1]。新標準的實施對現狀農村污水處理站的運行提出新的要求。

余波等[2]在小城鎮污水處理應用CASS 工藝，劉微微[3]，陶昱明[4]將人工濕地和其他工藝組合處理農村生活污水；胡潔等[5]通過潛流人工濕地和表面流人工濕地的組合人工濕地進行深度處理出水達到達到GB 3838-2002 的IV 類水質。

本文以安徽某小型污水處理站為研究對象，根據提標改造的目標，分析現狀運行存在的問題，提出改造思路，并對改造內容做出深入分析和說明，將現狀運行工藝改造為“CASS-人工濕地”工藝，改造、運行簡單，水質穩定達標，成本低，兼有生化處理工藝和生態處理工藝的優點，為今后小型污水處理站的改造運行提供參考。

1 項目概況

1.1 項目簡介

位于安徽的某污水處理站項目設計規模300t/d，污水處理站收水范圍為新農村建設小區內戶籍人口3180 人，常住人口約18500 人，另外因其它村拆遷，外來租房人口約810 人，該村配套建設了幼兒園、超市、文化活動廣場、農民樂園和社區辦公服務場所。該村已完成雨污分流工作，并實現污水全收集。現狀污水處理站的處理工藝為“厭氧-缺氧-好氧-人工濕地”，污水站初始采用太陽能微動力，后改為市電供電，執行標準為 《城鎮污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002》一級B 標準。

1.2 主要構筑物及設計參數

（1）組合生化池

結構形式為地埋式混凝土結構，尺寸為7.5m×12.5m×3.5m，厭氧區停留時間為2.7h，缺氧區停留時間為2.7h，好氧區停留時間為4.9h，平流沉淀池停留時間為1.5h。主要設備有：

設備類型為回轉式鼓風機，設備數量為2 臺，風量Q=0.42-0.38m3/min，壓力P=0.1-0.5kgf/cm2，功率N=0.75kw。

（2）人工濕地

濕地類型為表面流人工濕地，濕地尺寸為21m×14.5m，種植植物為水蔥。

（3）出水標準

原設計出水水質執行 《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中規定的一級B 標準。出水水質見表1。

表1 原設計出水水質表

1.3 存在的問題

（1）進水端無粗、細格柵、沉砂池，無法對原水中較大的固體污染物進行攔截，導致后端設備在運行過程中易出故障。

（2）無調節池。進水水質水量不穩定，造成水量最大時和水質高濃度運行不達標風險。

（3）生化池停留時間不足。經核算，原設計厭氧池、缺氧池停留時間均為2.7 小時，好氧池停留時間4.9 個小時。彈性填料老化，隨著運營時間增加，填料使用年限將近，填料老化明顯。

（4）厭氧池、缺氧池無攪拌設備，導致回流污泥在厭氧池、缺氧池沉積，好氧池無法保證正常污泥的濃度。

（5）沉淀池無泥斗，污泥無法正常沉淀并沉積到一個區域，保證回流污泥泵將污泥回流至厭氧區。

（6）回流污泥回流至好氧池，厭、缺氧池無法保證污泥濃度。

（7）無進出水流量計、污泥濃度計、溶解氧儀等在線監測設備，不能對廠內運營情況進行即時監控。

（8）濕地植物殘體長期累積，濕地內上層污泥淤積嚴重，內源污染嚴重，填料堵塞，水力流態差，濕地水力表面負荷大于設計負荷，無法達到深度處理的作用，反而會降低處理后的水質。

2 改造目標

本項目處理后出水水質滿足 《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》（DB34/3527-2019）一級A 標準。

表2 改造后進、出水水質指標（mg/L）

3 改造內容

3.1 改造思路

鑒于污水站的現況以及面臨的問題，為保證污水站可以穩定運行以及達標排放，擬對污水站進行改造。結合污水站的特點，擬采用CASS 工藝替代原有的A2O 工藝，并完善相關處置單位，系統改造措施包括：

（1）利用現有濕地空間新建進水調節池，將濕地部分改造為調節池，減少水量波動對污水處理系統的影響。

（2）對現有生化系統及污泥池進行改造，利用現有設施，將原有的AAO 工藝改造為CASS 工藝，并改造回流系統。

（3）對原有池體進行清理，去除池體內的雜物及垃圾。

（4）增加預處理，防止垃圾進入污水處理設施堵塞設備。

（5）改造現有污水池曝氣系統，增加曝氣效率。

（6）增加化學除磷系統，提升系統除磷效果。

圖1 原工藝流程圖

圖2 改造后工藝流程圖

3.2 改造形式

生活污水排放至污水站，首先通過格柵去除較大的漂浮物，后進入調節池均質均量，通過水泵提升進入CASS 生化池；CASS 生化池采用間歇運行，運行過程包括進水、曝氣、沉淀、排水、待機五個工序組成；進水時，回流污泥與進水同時進入到缺氧段，污泥快速與污水中有機物混合并吸附；曝氣反應時，好氧段回流液回流至污水缺氧段，在缺氧段實現脫氮，好氧段則通過好氧微生物降解有機物，同時與投加的化學除磷劑快速混合，以去除污水中磷；沉淀時，污泥快速沉淀，實現泥水分離；排水時，上清液由泵輸送至濕地，經濕地后排放，待降低至指定液位后，排水停止，進入到下一個環節。CASS 生化池剩余污泥定期由泵車抽走至中心鎮區污水處理廠進行集中處置。

利用現有濕地進行改造，補種美人蕉、香蒲等水生植物，提高濕地處理的生物多樣性，提高污染負荷耐沖擊能力。

3.3 改造參數設計

（1）集水井

主要功能為去除較大懸浮物，避免水泵和后續工藝設備的堵塞。

設計流量為28.75m3/h，直徑1000mm，有效水深1.5m，設置人工提籃格柵一套，格柵間隙5mm，材質為不銹鋼。

（2）調節池

主要功能為儲存生活污水，對污水水量及水質進行調節，保證后續處理系統的穩定運行。

設計流量12.5m3/h，有效水深1.7m，有效池容91.8m3，設計尺寸L×B×H=12.0m×4.5m×2.0m，停留時間7.3h。

設置潛污泵2 臺（1 用1 備），水泵流量Q=50m3/h，揚程H=8m，功率N=0.75kW；設置潛水攪拌器1 臺，功率0.85kW。

（3）CASS 生化池

主要功能為創造好氧、厭氧、缺氧環境去除COD、氮、磷等有機物。

設計周期CASS 池周期：6.0h，其中進水時間1.5h，反應時間2.5h，沉淀時間：1h，排水時間：1.5h，回流比：24%，每天運行4 個周期。

有效水深3.0m，有效池容281.25m3容，設計尺寸L×B×H=7.5m×12.5m×3.5m，停留時間22.5h，BOD 負荷0.1 kgBOD5/（kgMLSS·d），充水比0.267，污泥濃度4g/L，BOD/COD=150/250，氣水比6.9。

設置污泥回流泵2 臺（潛污泵，1 用1 備），水泵流量Q=12m3/h，揚程H=4m，功率N=0.75kW；設置潛水攪拌器1 臺，功率0.85kW；另外設置風機2 臺（1用1 備），Q=1.44m3/min，P=3kPa，N=2.2kW；不設置潷水器，采用閥門控制排水。

（4）化學除磷系統

主要功能為投加除磷藥劑，滿足除磷要求，使出水TP 達標排放。

除磷藥劑使用固態PAC 現場制備，投加濃度10%，加藥罐2 組（φ×H=1.5m×1.5m），采用重力投加，球閥控制投加流量，加藥點為CASS 生化池進水口。

（5）人工濕地

主要功能為公園濕地，美化同時兼有水質凈化功能。

工程措施：清理濕地內雜物，將原濕地剩余部分改造成公園濕地，主要種植水生植物。

濕地尺寸：L×B=21m×14.5m。

補種植物：補種美人蕉、香蒲等水生植物，種植密度10 株/m2,植物之間間隔種植。

4 改造后效果

該項目改造投資30 萬元，改造后運行費用由原先的1.3 元/ m3水降至1.1 元/ m3水，運行費用降低19%，1.37 年可回收改造投資成本。

該項目改造后，2020 年3 月～2020 年8 月 運行數據如表3 所示，出水均能達到設計要求。

表3 改造后運行水質

結語

改造后的“CASS-人工濕地”工藝，改造簡單、運行簡單，水質穩定達標，成本低，兼有生化處理工藝和生態處理工藝的優點，既滿足農村污水處理的的水質要求，又具有生態，美化環境。該工程提標改造項目的應用，可為今后農村污水處理工程提供借鑒。