城鎮污水處理廠處理現狀評估及運行效能分析

陳羿材

（1.廣東省環境科學研究院；2.廣東環科院環境科技有限公司，廣州 510045）

廣東省惠州市某城鎮污水處理廠設計處理規模為2 000 m3/d，每日運行20 h，單位時間處理量為100 m3/h。該污水處理廠采用“厭氧+人工濕地”的組合工藝，具體工藝流程為：格柵池→集水池→厭氧池1 →厭氧池2 →沉淀池→充氧池→人工濕地→排放槽→達標排放。

1 污水處理廠歷史運行情況

2019 年1 月至2022 年4 月，該污水處理廠污水處理量與負荷率如表1、表2 所示。每季度對進出水水質進行監督性監測，監測結果顯示，進水水質總體偏低，未達到設計進水水質要求；出水水質基本達標。

表2 2022 年1—4 月污水處理量與負荷率

2019 年，該污水處理廠總處理水量約為4.2 萬m3，平均負荷率為6%。其中，2019 年6 月14 日至10 月31 日，由于污水收集管網改造工程施工，該污水處理廠未正常運行。2019 年3 月、6 月和12 月對進水和出水化學需氧量（COD）、氨氮、總磷（TP）和生化需氧量（BOD）進行檢測，結果顯示，各指標進水平均濃度均低于污水處理廠設計進水濃度，出水平均濃度可達《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級B 標準。2020 年總處理水量約為7.83 萬m3/d，負荷率約為10%，1—8 月運行較穩定，但負荷率過低，9 月起污水處理量明顯降低，10 月處理量為0 m3/d。2020 年3 月、6 月、9 月和12 月對進水和出水COD、氨氮、TP 和BOD 進行檢測，結果顯示，COD 進水平均濃度明顯低于設計進水濃度，其他指標均未超過設計進水濃度，出水平均濃度可達一級B 標準。

2021 年1—11 月總處理水量約為6.33 萬m3，負荷率約為9%，污水處理廠運行較穩定，但實際污水處理量過低。2021 年3 月、6 月和7 月對進水和出水水質進行檢測，結果顯示，各出水指標檢測濃度可達一級B 標準，6 月和7 月進水氨氮、TP 超過設計進水濃度。2022 年1 月，由于泵故障，該廠未正常運行。2 月該廠僅有4 d 正常運行，共處理污水約0.06 萬m3，3 月該廠僅有13 d 正常運行，共處理污水0.03 萬m3，4 月該廠共處理污水0.33 萬m3。1—4 月總處理水量約為0.42 萬m3。2022 年，由于水泵故障，該污水處理廠經常處于維修狀態，進一步導致污水處理量過低。

2 污水處理廠運行現狀

2.1 污水泵站

原污水泵站由格柵池、集水池和泵房組成，由于高程問題，2019 年新建泵站代替原有泵站收集污水，再將其轉入污水處理廠進行處理。污水壓力管接入厭氧池前設置電磁流量計。經現場調研，電磁流量計安裝存在部分問題。一是電磁流量計應安裝在水平管道較低處和垂直向上處，避免安裝在管道的最高點和垂直向下處，而本項目電磁流量計安裝在水平管道的傾斜向下處，不符合安裝要求；二是電磁流量計前、后方管段長度均不夠；三是電磁流量計安裝時兩側管路應對齊，而本項目電磁流量計安裝存在傾斜。以上問題可能造成電磁流量計計量不準確[1-2]。

2.2 厭氧池

厭氧池1 規格為10.75 m（長）×7.50 m（寬）×5.00 m（高），厭氧池2規格為4.5 m（長）×7.5 m（寬）×5.0 m（高），有效水深為4.55 m。厭氧池1 有效容積為366.8 m3，厭氧池2 有效容積為153.6 m3，總有效容積為520.4 m3，有效水力停留時間為5.2 h。厭氧池容積基本滿足要求，但存在設備未按要求安裝現象，調研發現，現場沒有備用潛水攪拌機。污泥存在嚴重無機化問題，厭氧池中的污泥老化嚴重，基本失去生物活性，不具備生化處理能力。同時，運維管理不善，池中存在垃圾和樹葉，未及時清理。

2.3 沉淀池

沉淀池規格為11.5 m（長）×7.5 m（寬）×5.0 m（高），表面負荷為1.2 m3/（m2·h），池內水力停留時間為93.3 min，泥斗傾角為42°，池內水力停留時間過長，泥斗傾角過小。設計參數選擇不合理，沉淀池采用斜板沉淀工藝，一般池內清水區水力停留時間應不超過60 min，而該廠池內水力停留時間為93.3 min。水力停留時間過長將可能導致藻類滋生、堵塞等問題。泥斗傾角通常取50°～60°，而該廠泥斗傾角不利于污泥排放，可能造成積泥現象[3]?，F場調研發現，沉淀池未安裝斜板填料，沉淀效果差，出水含有較多的懸浮物。

2.4 充氧池

充氧池規格為3.8 m（長）×3.0 m（寬）×5.0 m（高），有效水深為4.0 m，有效容積為45.6 m3，有效水力停留時間為0.46 h。充氧池曾采用潛水曝氣機進行充氧，但設備損壞后未進行更換，目前僅為跌水充氧，充氧效果不佳。

2.5 人工濕地

潛流人工濕地規格為58.3 m（長）×50.0 m（寬）×1.7 m（深），水力負荷為0.69 m3/（m2·d），表流人工濕地規格為58.6 m（長）×17.2 m（寬）×1.5 m（深），水力負荷為2.29 m3/（m2·d），水力負荷過大。潛流人工濕地水力負荷為0.69 m3/（m2·d），高于《人工濕地污水處理工程技術規范》（HJ 2005—2010）的限值；表流人工濕地水力負荷為2.29 m3/（m2·d），也高于標準限值。經計算，將現有表流人工濕地改為水平潛流人工濕地后，水力負荷為0.53 m3/（m2·d），仍未滿足相關標準要求[4]。除了進水閥外，人工濕地沒有其他可以控制水位和水量的裝置，無法根據實際運行情況對二者進行調控。濕地填料已出現嚴重堵塞，濕地積水嚴重，污水出現短流，直接從濕地表面通過，嚴重影響污水處理效果[5]。

3 運行效能分析

對污水處理廠主要處理單元厭氧池、沉淀池和人工濕地進行現場水質采樣，分別檢測COD、總氮（TN）、TP 和氨氮，如表3 所示。檢測結果顯示，厭氧池、沉淀池和人工濕地中，4 個指標濃度均較低。各單元處理效果均較差，但是該廠進水濃度低，上述指標出水濃度可達一級B 標準。

表3 厭氧池、沉淀池和人工濕地的水樣檢測結果

4 存在的問題

該污水處理廠設計處理規模、處理工藝和部分工藝參數不合理，工藝設備安裝不當。該污水處理廠污水收集量約為509.8 m3/d，遠小于設計規模2 000 m3/d。一是缺少沉砂工藝。二是氨氮降解能力不足。三是人工濕地設計負荷超過規定負荷，導致系統穩定性下降，難以保證出水穩定達標。四是缺少消毒工藝，無法保證出水糞大腸桿菌群數達標。五是工藝操作性差，僅設置泵站閥門和人工濕地進水閥門，沒有其他控制閥門，無法對各單元的水位、水量進行控制。進水電磁流量計安裝不規范，影響計量準確性和設備壽命。由于相關工藝設備嚴重缺失，自2013 年試運行以來，從未排放污泥。根據現場調研，厭氧池污泥濃度較低，污泥已出現嚴重無機化，基本失去活性，生化系統基本崩潰，處理效果差。

5 結論

該污水處理廠工藝設計不合理，工藝設備缺失嚴重，生化處理系統崩潰，運營管理不到位，整體污染物去除效果差，在實際進水水量、水質達到設計進水水質、水量的情況下，無法滿足處理要求。目前，在低運行負荷、進水濃度低的情況下，出水基本能達到一級B 標準。因此，要重新核實該污水處理廠納入范圍的污水量，并適當考慮未來發展，合理確定處理規模。結合相關要求，對該污水處理廠進行升級改造，完善處理工藝，合理設置工藝參數。完善工藝設備，確保污水處理系統正常運行。加強人員培訓，建立完善的運維管理機制，強化運維管理，提高污水處理廠運維管理水平。