变电站生活污水生态化处理工艺

蔡兴初，张 捷

(1.江苏省电力设计院，江苏 南京 211102；2.中机国能电力工程有限公司，上海 200061)

随着变电站自动化水平的提高，变电站值班人员越来越少，传统的变电站生活污水处理方式处理效果较差，利用率较低，已不能达到保护环境和节约投资的目的。借鉴新农村生活污水治理经验，设计出一种因地制宜、抗冲击负荷能力强、管理方便、操作简单、低造价、低能耗或无能耗的污水处理工艺，应用于变电站生活污水处理。

1 变电站生活污水特点

生活污水是变电站的主要水污染因子，其主要是由人粪尿、洗涤废水、洗浴废水、厨用后废水等组成，其特点与农村生活污水较为接近，主要有：排放量较小且污水量随值班人员的减少而逐步减少，间歇排放波动大，每天不同时段的水质水量变化较大，且较集中。

2 变电站生活污水处理现状及问题

早期建设的变电站大多采用化粪池。化粪池可去除生活污水中可沉淀和悬浮的污物，具有一定的有机物去除能力，但其出水无法达到排放标准。因此化粪池目前只作为一种预处理设施，仅适用于周边有市政污水处理厂或市政管网的变电站。

目前，变电站生活污水处理比较普遍的是采用有动力埋地式污水处理设备，污水经过处理后复用或外排。埋地式污水处理设备在处理变电站生活污水方面曾起到积极作用，但随着变电站操控方式的改变，也暴露了一些缺点。根据2007年江苏省变电站生活污水处理情况调研分析报告，江苏省内变电站现有的埋地式生活污水处理装置运行效果较差，利用率低。究其原因，主要是因为随着变电站自动化程度的提高，变电站运行人员逐渐减少，相应的生活污水量减少、排污不连续，导致生物膜没有充足的养分，影响了处理效果。此外，埋地式污水处理设备建设费用也较高。

3 变电站生活污水生态化处理工艺

“集中监控、少人值守或无人值守”是变电站的发展趋势，如于2009年、2010年完成的江苏省变电站标准化设计均以“无人值班、有人值守(门卫岗)”设计。随着变电站值班人员越来越少，传统的变电站生活污水处理方式已经与当前变电站的发展趋势不相适应。

鉴于变电站生活污水特点与农村生活污水较为接近，借鉴新农村生活污水处理工艺的经验，设计出一种“生物+生态”新的组合技术来处理变电站生活污水，该技术具有处理效果稳定、运行维护简便、低造价、低能耗或无能耗、生态化等优点。

3.1 新农村生活污水处理工艺

目前，新农村生活污水处理工艺种类较多，主要包括：厌氧+好氧的一体化污水处理装置，土地处理(包括地下渗滤和人工湿地)，稳定塘，生物滤池以及不同搭配的组合工艺。随着生活污水的出水日益严格的氮、磷排放标准，本着节能、无动力的原则，选择“生物＋生态”组合模式，前段生物处理主要去除有机物和一部分营养物质，后续生态处理则是对前序单元出水的进一步脱氮除磷。其出水水质均优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》确定的一级B或二级标准。

3.2 变电站生活污水生态化处理工艺分析

“生物＋生态”组合工艺主要有：“厌氧池－跌水充氧接触氧化－人工湿地”、“厌氧池－脉冲滴滤－人工湿地”、“厌氧池－(接触氧化池)－人工湿地”、“厌氧滤池－氧化塘－生态渠”等。

3.2.1 “生物＋生态”组合工艺简介

(1)“厌氧池－跌水充氧接触氧化－人工湿地”组合工艺

该组合工艺由厌氧池、跌水充氧接触氧化池和人工湿地三个处理单元组成。污水经过厌氧池降低有机物浓度后，由水泵提升、逐级跌落自然充氧，跌水池出水部分回流及反硝化处理，提高氮的去除率，其余流入人工湿地进行后续处理，去除氮磷。

(2)“厌氧池－脉冲滴滤－人工湿地”组合工艺

该组合工艺由厌氧池、脉冲滤池和潜流人工湿地三个处理单元组成。污水经过厌氧池降低有机物浓度后，由泵提升至脉冲滴滤池，与滤料上的微生物充分接触，进一步降解有机物，同时可自然充氧，滤后水部分回流反硝化处理，提高氮的去除率，其余流入人工湿地或生态净化塘进行后续处理，去除氮磷。

(3)“厌氧池－(接触氧化池)－人工湿地”组合工艺

“厌氧池－人工湿地”组合工艺由二级厌氧池和潜流人工湿地三个处理单元组成。该技术利用二级厌氧池对污水中的有机污染物进行消化沉淀后进入人工湿地，污染物在人工湿地经过滤、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除。“厌氧池－接触氧化池－人工湿地”技术是在“厌氧池－人工湿地”技术进行的改进，通过在厌氧池后增加接触氧化工艺段，提高有机物的去除率。

(4)“厌氧滤池－氧化塘－生态渠”组合工艺

该组合工艺由厌氧滤池、氧化塘和生态渠三个处理单元组成。污水经过厌氧滤池截流大部分有机物，并在厌氧发酵作用下，被分解成稳定的沉渣；厌氧滤池出水进入氧化塘，通过自然充氧补充溶解氧，氧化分解水中有机物；生态渠利用水生植物的生长，吸收氮磷，进一步降低有机物含量。

3.2.2 组合工艺适用性分析

“厌氧池－跌水充氧接触氧化－人工湿地”、“厌氧池－脉冲滴滤－人工湿地”和“厌氧滤池－氧化塘－生态渠”组合工艺出水在常温下能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，低温下达到二级标准；“厌氧池－(接触氧化池)－人工湿地”组合工艺出水能整体优于二级标准。上述组合工艺出水水质均满足站内复用和农田灌溉要求。

但“厌氧池－跌水充氧接触氧化－人工湿地”和“厌氧池－脉冲滴滤－人工湿地”组合工艺均需在厌氧池后设提升设备或利用较大的地势落差，其景观性较差，占地较多，能耗较高，建设费用较高。“厌氧池－(接触氧化池)－人工湿地”和“厌氧滤池－氧化塘－生态渠”组合工艺建设费用较低，占地较小，运行简单，无能耗，对景观影响小。

综上所述，“厌氧滤池－氧化塘－生态渠”和“厌氧池－(接触氧化池)－人工湿地”工艺较适合在变电站内应用，尤其适合在南方地区的变电站应用。鉴于“厌氧池－(接触氧化池)－人工湿地”技术已有标准图集《厌氧与人工湿地图集》(苏CS05-2006)，在工程建设中有一定的指导意义，因此该技术是相对较为成熟的，笔者认为是变电站生活污水处理首选方案。

3.3 变电站生活污水生态化处理工艺方案设计

江苏中部某“少人值班”变电站设计值班人员5人，24h工作制，全站生活污水最高日水量约为1.2m3/d。该工程采用“厌氧池+人工湿地”技术作为生活污水处理方案，出水复用于站区绿化，多余部分用于农田灌溉。其工艺流程如下：

生活污水→一级厌氧池→二级厌氧池→人工湿地→草地绿化(尾水排入灌溉渠)

该项目设置1座一级厌氧池、1座二级厌氧池、1块人工湿地。其中，一级厌氧池按水力停留时间按40h设计，厌氧池设计有效容积为2m3，砖砌结构。污水在一级厌氧池分离出可沉降固体垃圾，并进行部分厌氧消化。

二级厌氧池按水力停留时间按30h设计，厌氧池设计有效容积为1.5m3，砖砌结构，池内底部填装0.4m厚的生物陶粒。二级厌氧池分为三格，每格间设置不同的吸水深度和排水深度的连通管，避免微生物相互掺混，以保持不同的菌态。

人工湿地设计水力负荷取0.4m3/m2.d，人工湿地面积为12m2，砖砌结构，潜流式，湿地内种植香蒲、睡莲、荷花等具有一定景观价值的本地植物，并保证在不同季节交替生长。为便于污水复用，人工湿地尾部隔出一格，用于存储处理后的尾水，其有效容积为2m3。

该方案具有工艺设计简单，项目施工速度快等特点。

3.4 效益分析

与传统的变电站生活污水处理工艺(有动力埋地式污水一体化设备)相比，“厌氧池－(接触氧化池)－人工湿地”的生态组合工艺具有生态化、景观化、低造价、无动力、管理简单等特点，适合处理变电站的生活污水，尤其适应变电站 “集中监控、少人值守或无人值守”的发展趋势。以 “少人值班”变电站工程(设计值班人员为5人)为例，采用生态组合工艺法处理变电站生活污水比传统的生活污水处理工艺在一次投资上节省约18万元，运行费用相当，经济效益可观。其两种方案的经济比较见表1。

表1 两种污水处理方案经济比较

4 结论

借鉴新农村生活污水治理经验，采用“厌氧池－(接触氧化池)－人工湿地”的生态化组合工艺处理变电站生活污水可适应变电站 “集中监控、少人值守或无人值守” 的发展趋势。该工艺具有抗冲击负荷能力强、管理方便、操作简单、低造价、无能耗、生态化等优点，具有一定的社会效益、经济效益和环境效益，可以在南方地区“无人值班”、“少人值班”变电站中推广应用。该组合工艺的推广、应用，对变电站生活污水处理具有重要的意义，为“无人值班”、“少人值班”变电站开创了一种新的生活污水处理工艺。同时，该工艺也为地处偏远的燃机电厂生活污水处理提供了一个新思路。

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