半地下式污水处理厂冬季运行工艺及设备调控

商晓敏，王江涛，王亚鹏

半地下式污水处理厂冬季运行工艺及设备调控

商晓敏，王江涛，王亚鹏

（中原环保股份有限公司， 河南 郑州 450046）

我国华中地区某半地下式污水处理厂工程污水处理主体工艺采取前置缺氧段A2/O工艺，污泥处理采用高速离心浓缩脱水工艺，工程设计规模为10×104m3/d，主要处理城市生活污水。该工程自2014年9月底试运行以来，处理效果良好，出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准。本文总结了半地下式污水处理厂冬季运行时工艺及设备的调控经验，以期为其他类似半地下式污水处理厂的冬季运行提供一定的参考。

半地下式污水处理厂；冬季运行；工艺调控；设备调控

目前我国城市生活污水处理厂所采用的主体工艺主要是活性污泥法和生物膜法，这两种方法的核心技术均是利用活性微生物将污水中的有机污染物降解为小分子物质，从而在环境中去除。在影响微生物活性的诸多因素中，温度是极其重要的一种[1]。在冬季寒冷地区，气候变化会导致污水处理厂微生物的活性降低、易引发污泥膨胀等现象[2]。

关于地上式污水处理厂冬季运行管理的经验总结，目前已经有人做了大量研究。胡涛等[3]结合在哈尔滨文昌污水处理厂多年的运行管理经验，对污水处理厂的冬季运行进行研究，认为在冬季低温条件下，要关注与污水接触的各种设备和工艺管线，做好防冻保温措施，防止上冻结冰。孟杰等[4]分析了东北地区某污水处理厂在冬季低温条件下污泥膨胀的特点及控制措施。叶红等[5]研究了江苏淮安某污水处理厂冬季运行现状及运行管理，通过分析污泥负荷和运行效率，得出了微生物的活性随水温变化的曲线，并列举了设备常见的故障及保养情况。而关于半地下式污水处理厂在冬季低温条件下，工艺及设备的运行管理，目前研究的较少。本文根据多年来在半地下式污水处理厂的运行管理经验，总结了在冬季低温条件下，半地下式污水处理厂的工艺调控及设备管理经验，对同类半地下式污水处理厂的冬季运行管理，具有较强的参考价值。

1 工程简介及主要工艺流程

1.1 工程简介

我国华中地区某半地下式污水处理厂工程位于郑州市南部地区，总占地面积约196亩，设计规模为10×104m3/d。该污水处理厂于2014年9月对单系列进行培菌试运行，同年11月底出水达标。

1.2 主要工艺流程

该污水处理厂的污水处理工艺流程图如图1所示。预处理段采用常规的粗细格栅及曝气沉砂池工艺，同时，根据实际需要，在预处理段设置了初沉池，二级生物处理段采用前置缺氧段A2/O工艺，三级深度处理段采用高效反应沉淀池及V型滤池，然后经二氧化氯消毒处理后，达标排放。初沉池的初沉污泥、二沉池的剩余活性污泥以及高效池的剩余化学污泥，统一进入污泥均质池，然后经进泥泵提升至脱水机房，进行离心脱水处理。

图1 污水处理段工艺流程图

2 冬季工艺运行方案

2.1 预处理段工艺运行方案

污水预处理段作为污水处理厂的第一道处理工序，在整个工艺流程中都起着至关重要的作用。该半地下式污水处理厂污水预处理段采用常规的粗细格栅、曝气沉砂池以及平流式初沉池工艺。与常规的地上式污水处理厂一样，在冬季运行时，半地下式污水处理厂预处理段的工艺运行首先要考虑根据泵前池水位的高低来确定进水泵的开启台数；其次，当温度在零度以下时，加大粗细格栅及螺旋输送器的开启频次和每次的开启时间[6]。由于半地下式污水处理厂的粗细格栅都在箱体内，即使在冬季，箱体内的温度也较为稳定，因此，半地下式污水处理厂在冬季运行时，螺旋输送器的开启频次和开启时间都比地上式污水处理厂少一些。

2.2 生物处理段工艺运行方案

在冬季，由于水温较低，微生物活性降低，为了维持总体的微生物活性，达到与夏季一样的处理效果，地上污水处理厂一般采用延长污泥停留时间、增大生物池污泥浓度等方法来调整工艺。该半地下式污水处理厂也采用类似的方法，同时通过增加生物池溶解氧浓度来保证微生物的呼吸需要，通过投加乙酸钠碳源来保证总氮的处理效果。夏季，半地下式污水处理厂生物池的污泥浓度一般在2000~2500 mg/L即可达到处理要求，而在冬季，污泥浓度一般控制在3 000~3 500 mg/L，冬季污泥在生物池的总停留时间控制在16~24 d，生物池出口DO控制在2.0~2.5 mg/L。

2.3 深度处理段工艺运行方案

该半地下式污水处理厂的深度处理段工艺采用高效反应沉淀池及纤维转盘滤池，所加药剂为聚合氯化铝，消毒所用的原材料为盐酸和氯酸钠，深度处理段对总磷有较好的处理效果。为保证出水总磷达标，聚合氯化铝单耗控制在25~30 mg/L；氯酸钠单耗控制在1.5~2 mg/L，盐酸单耗控制在4~5 mg/L。

2.4 污泥处理段工艺运行方案

该半地下式污水处理厂的污泥处理采用高速离心浓缩脱水机，所投加的药剂为聚丙烯酰胺，在夏季，每处理1 t干污泥，所需的聚丙烯酰胺一般为4~5 kg，而在冬季，将处理1 t干污泥所需的聚丙烯酰胺控制在5~6 kg。

3 冬季设备调控方案

3.1 预处理段设备调控方案

该半地下式污水处理厂污水预处理段的设备主要有粗格栅、进水泵、细格栅、曝气沉砂池相关设备、初沉池刮吸泥机等。楚金喜等[6]介绍了地上污水处理厂冬季设备运行方案，主要从设备的保温、防冻等方面采取措施。由于该半地下式污水处理厂预处理段的大部分设备都在箱体内，即使在冬季，也很少出现结冰的情况，因此，预处理段的设备调控主要考虑加强巡视，调整设备运行模式，尽量采用手动模式运行。

考虑到栅渣的清运问题，将预处理段的砂水分离器设置在箱体外部，砂水分离器与曝气沉砂池的提砂泵是联动运行的，当提砂泵运行时，砂水分离器会自动运行。在冬季低温条件下，若提砂泵故障或因其他问题而停运时，应把砂水分离器中的砂水放空，防止上冻结冰；如遇上冻现象，也不能强行开启，应采取解冻措施后，方可正常开启。

3.2 生物处理段设备调控方案

整个生物池、二沉池及鼓风机房等生物处理段的构筑物都设置在箱体内，在冬季外界低温的情况下，箱体内的温度始终保持恒定，对于生物处理非常有好处。对于搅拌器，在冬季可根据需要，间歇运行；对于污泥泵，应确保每台设备每个月运行的总时间基本相同；对于高速鼓风机，即使自动运行的情况下，也应设置每台鼓风机当月的运行时间基本相同。

3.3 深度处理段设备调控方案

该半地下式污水处理厂深度处理段采用高效反应沉淀池+V型滤池工艺，消毒以盐酸和氯酸钠为原料，二者反应生成二氧化氯。深度处理段的构筑物中，高效反应池以及V型滤池、消毒池均在箱体内部，加氯、加药间以及盐酸间在箱体外部。冬季的设备调控主要通过观察药剂的混凝效果、矾花的生成情况以及斜管是否堵塞来调整设备的运行频率以及投药的数量。V型滤池在冬季重点观察过水能力，当过水能力降低时，可手动调节，缩短反冲洗周期。盐酸间和加氯、加药间在污水处理厂是重要危险源，在冬季加强巡视，发现安全隐患及时上报。

3.4 污泥处理段设备调控方案

该半地下式污水处理厂污泥处理段的主要设备是高速离心浓缩脱水机及其配套设备，储泥池上有搅拌器。由于储泥池在箱体外，在冬季低温条件下可能会结冰，因此，储泥池的搅拌器需要加大开启频次，当池面上冻时，禁止强行开启。由于该污水厂的脱水机是两用一备，三台脱水机轮流开启，确保每个月每台脱水机的开启时间基本相等，因此在实际运行时，总有一台脱水机处于停运状态，在机器停运前，需要对转鼓进行冲洗。在冬季运行时，加大对脱水机的冲洗力度，保证脱水机内的污泥全部冲洗干净。

4 结 论

箱体是一个相对密闭的空间，其优点在于温度较为恒定，能降低温度变化对微生物的冲击负荷，缺点在于箱体内的气体不易扩散，因此，箱体的通风和消防安全防护措施应该更加完善。相对于地上式污水处理厂来说，半地下式污水处理厂的主要设备均在箱体内部，冬季的运行管理也相对轻松。

［1］钱程，任丽波，姚瑶．寒冷地区冬季低温对污水处理厂运行效率的影响研究[J]. 环境科学与管理，2008，33（5）：84-86.

［2］田口广.活性污泥膨胀与控制对策[M]. 张志杰, 译. 北京: 中国建筑工业出版社, 1982：15-50.

［3］胡涛, 高玉顺. 北方高寒地区污水处理厂冬季运行管理[J]. 科技论坛，2009，9：29.

［4］孟杰. 东北地区污水处理厂冬季低温运行办法[J]. 民营科技，2014，8：255.

［5］叶红,徐成善.冬季污水处理厂现状及运行管理[J].民营科技，2008，33（6）：1-3,31

［6］楚金喜, 刘伟, 王玫玫. 北方某污水处理厂二期工程冬季运行经验总结［J］. 绿色科技，2015，10：92-93.

Operation Process and Equipment Regulation of a Semi-underground Sewage Treatment Plant in Winter

（Zhongyuan Environmental Protection Co., Ltd.,Henan Zhengzhou 450046, China）

The main sewage treatment process in a semi-underground sewage treatment plant in central China is the A2/O process with the pre-anoxic stage. The sludge treatment is carried out with high-speed centrifugal concentration and dehydration process. The engineering design scale is 10×104m3/d, main treatment object is domestic sewage. The project has been tested since the end of September 2014, the treatment effect is good, the water quality and stability can achieve "urban sewage treatment plant pollutant discharge standards" (GB 18918-2002) level A standard. In this paper, the experiences about operation and equipment regulation of semi-underground sewage treatment plant in winter were summarized, which could provide some reference to operation and equipment regulation of other similar semi-underground sewage treatment plants in winter.

semi-underground sewage treatment plant; operation in Winter; process control; equipment regulation

X 703

A

1004-0935（2017）09-0912-03

2017-07-04

商晓敏（1989-），女，助理工程师，硕士研究生，河南省安阳市人，2014年毕业于河南师范大学环境科学专业，从事城市污水处理厂运行与维护工作。