合流制下的北方中小型污水厂的运行管理

2018-03-26邵巧霞

山西建筑 2018年2期

邵巧霞

(太原市排水管理处，山西太原 030021)

在国内的已成建制的中小城镇，雨水管网和污水管网大部分采用的都是合流制体系，有些是对原有的直排河流的管网进行截污，修建截污干管，汇流进入污水处理厂。因此在国内的中小城镇包括一些大城市的旧城区管网以雨污合流为主。由于雨污合流制管网的设计特殊性，对污水处理的终端——污水处理厂带来了很大的问题。

北方相对于南方降雨量稀少，污水处理厂专门针对雨水的设计考虑的比较少，但是在实际运行中，雨季却往往对中小型污水处理厂造成很大的影响。北方大城镇污水处理厂由于本身的生活污水量大，雨水冲击的相对影响较弱，对整体工艺影响较小，在雨季可以保持稳定运行。这里主要讨论北方中小城镇雨污合流制的污水处理厂的雨季运行管理。

1 合流制下雨水对城镇污水处理厂的影响因素

1.1 雨水对进水浓度的稀释

北方中小城镇的污水处理厂普遍规模设计较小，大多数为日处理量1万m3左右，小时进水量大约在400 m3～500 m3。北方城镇的全年降雨期主要集中在7月份～9月份，3个月的降雨量占到全年降雨量的1/2以上，以华北区百年的年平均降水量450 mm计算(以下的计算以华北地区的中小城镇为主)，雨季降雨量在250 mm左右，平均单月降雨量在80 mm左右，以10 km2的小城镇汇水面积和降雨量来计算，Q雨=S汇水面积×h降雨量,Q雨=10×106×80×10-3,Q雨=800 000 m3,三个月的雨水汇流达到了80万m3，考虑到雨水直排和污水厂溢流，实际流入污水厂水量大约在1.2万t/d～1.3万t/d。可计算出北方小城镇污水厂的进水量有1倍～1.3倍的增加比例。在雨季期间，旱季满负荷运行的北方城镇的污水厂的进水浓度有1倍～1.3倍的稀释，如果污水厂在旱季没有满负荷，这个稀释比例还会增大，有时甚至达到2倍～3倍左右的稀释程度。在这样的稀释作用下，进水COD,BOD,氨氮，总磷等指标都下降到原来正常水质的1/2～1/3左右。

1.2 进水泥沙含量增加

在雨季期间雨水对于路面上的尘土、裸露地面的泥沙都有较强的冲刷作用，在降雨期间，这些尘土泥沙被雨水形成的地表径流冲刷，有些城镇的污水管网有大量的截污干管，一般采取就近敷设在河道内，很多干管在雨季河道泄洪期间，大量的山洪会涌入管网内，在降雨期间的雨水和污水量相互叠加作用下，泥沙、砾石在管网内沉积较少，大部分都涌入到污水厂内，极大的增加了污水内的无机颗粒泥砂的含量，对污水厂造成很大的无机负荷压力。

1.3 污水厂水力负荷增加

小城镇污水处理厂在日常运行中很少能够满负荷运行，大部分在70%～80%的负荷率运行。在雨季期间，由于大量雨水涌入到市政管网内，污水厂的提升水泵的集水井水位迅速上升，水泵的提升流量超过日常提升水量，实际进入到污水处理厂的雨污混合水量远超过日常进水量。

1.4 进水的pH变化，DO变化，氮、磷等变化

有研究表明道路雨水径流中的污染物主要来源于轮胎磨损、防冻剂使用、车辆的泄漏、杀虫剂和肥料的使用、丢弃的废物等，污染成分主要包括有机或无机化合物、氮、磷、金属、油类等。这些道路雨水径流对污水厂的入流水质也造成了很大的改变。

2 导致的危害

2.1 进水泥砂，悬浮杂质过多，对预处理段造成很大压力

雨季期间，大量的污水携带大量杂物进入污水厂内，一些大型的漂浮物会堵塞在格栅的下部传动轮上，使格栅传动脱位，不能工作；有些质量较大的漂浮物，会撞坏格栅的耙齿和栅条；大量的浮渣突然涌入，也会对格栅后的栅渣处理运输设备造成运行压力；有些大型的树枝会打坏水泵叶轮；大量的河水泥砂会把除砂设施填满或者堵塞；在采取超越预处理构筑物以后的雨水中的杂质会进入到后续的处理构筑物内，造成曝气池的泥砂淤积，二沉池虹吸管调节阀门的堵塞等等。

2.2 进水浓度过低，微生物无法正常维持

在雨季雨水量丰沛时，生活污水中的胶体物质被雨水稀释，构成活性污泥絮凝体的胶体减少，导致活性污泥解絮现象严重，污泥絮凝体在经过一段时间的雨水冲击以后，会出现絮凝体变小，从可见的颗粒状的絮凝体解体到细碎的絮凝体，同时中小城镇的曝气设备较少考虑变频控制，无法有效调低曝气量，加速了活性污泥系统整体的老化速度，直至完全解体，曝气池上泡沫转为白色泡沫，整个活性污泥系统丧失生物处理能力。

2.3 水力负荷过高，对活性污泥系统冲击很大

在二沉池进水负荷增加，沉淀时间缩短，解体的活性污泥沉降性能变差，在二沉池内沉降放缓，但是水量增大，水流的扰动性加强，导致活性污泥在二沉池内不能有效沉淀，随上清液带出二沉池，进入到后续处理环节，也降低了生化池内的活性污泥浓度。

大量的活性污泥和细碎的河砂进入到深度处理环节，加大了深度处理用药量，过滤设备的固体负荷和水力负荷双重加大，过滤设备频繁冲洗启动，对设备的损坏极为严重。

雨季期间，设有初沉池的污水厂，初沉池积存大量的泥砂，初沉污泥造成了污泥提升、脱水设备的磨损，原有的脱水药剂也需要做相应的调整，以满足无机质占主导的污泥的脱水要求，增加了运行成本。

2.4 高氨氮，低pH、高DO对微生物生存环境造成影响和改变

由于初期雨水对城镇环境的冲洗作用，雨水中含有的各种有机污染物，和日常生活污水的有机污染物的成分和构成比例不一致。活性污泥的生存环境发生了改变，微生物的架构会发生改变，在短期冲击下，改变幅度不会太大，但是在长期的冲击下，很多微生物会出现与正常情况下不同的状态，一些不常见特别的微生物会出现，代表了水质的变化，造成微生物系统的改变，比如有污水厂曾发现在长期雨水的进入下会出现三肢轮虫等。

2.5 出水水质超标

在暴雨期间，水力负荷过大，出水的SS极易超标。雨水长期稀释下，由于进水的有机物浓度被稀释的很低，导致碳源不足，出水超标前期主要以氨氮，TP等营养元素超标为主，后期随着整个活性污泥系统崩溃，各项指标全部超标。

3 工艺调整措施

总体来说北方的雨季集中在2个～3个月内，出现的各种情况以及后续的影响在3个～4个月基本消除，并恢复到正常水平，在这4个月期间，对污水处理厂内的工艺要做好一系列的调整措施，在雨水完全退去以后，工艺调整要恢复到正常工艺。

3.1 预先调整

由于雨季期间，进水浓度下降，有机碳源减少，微生物的食料缺乏，微生物在此期间处于一个饥饿和自我消化的阶段，因此可以在雨季到来之前，适当的降低污泥浓度，使活性污泥系统在进水水质突然降低的情况下，受到的冲击变小，整体的工艺可以平缓的度过水质波动期。

3.2 控制进水水量

在雨季期间，要通过切换污水提升泵或者调小提升泵出水阀门控制提升水量，使雨季的进水量与平时提升水量保持一致，多余水量通过溢流管路流出厂外。通过控制水量保证后续的构筑物在一个稳定的水力负荷下运行。要注意在雨季期间，由于集水井液位上升，水泵的提升能力提高，在没有变换水泵的情况下，原有水泵的提升能力也大于日常提升能力，因此要根据进出水流量计准确进行控制，保证提升水量与平时水量持平。

3.3 改变工艺路线

由于进水水质被雨水稀释，进水浓度下降，在进水量控制在正常水平的同时，污染物的当量减少，生化处理段的有机负荷下降。在有初沉池的污水厂可以采取超越初沉池的工艺运行路线，减少预处理段沉淀作用对有机物的消减，保证生化段的有机碳源，满足微生物的生长需求。

在受雨季影响长期进水浓度低的情况下，生化处理段并行的两条处理线，可以关闭或者关小一条处理线的进水水量和回流污泥量，使全部或者3/4以上的水量和回流污泥进入到一个生化线内，优先保证一条生化线的处理运行水平，以及污泥浓度和微生物量，另一条线可以作为水力通过池体，这样在进水中雨水退去以后，以全进水的一条线为主体，恢复生化系统，调试恢复速度会很快。

3.4 减少曝气池溶解氧量

在低浓度进水和自然消解后的低浓度活性污泥的情况下，生化段的曝气量要相应的做出调整，降低曝气量。通过减少曝气机的开启台数或者变频调节、间歇曝气等手段，减少生化段的曝气量。控制生化段的出水DO在2 mg/L左右，维持低浓度下的进水活性污泥不受到过氧曝气的加速老化，导致污泥解体或崩溃。

3.5 调整回流

在雨季期间，由于进水的水质发生改变，有机物浓度降低，应适当调低外回流量，减缓活性污泥回到曝气池内的老化速度。如果有内回流系统，也要调低内回流系统，因为雨水中的DO较高，进入到厌氧区和缺氧区污水含氧量高于日常运行的含氧量，同时由于碳源减少，反硝化段消耗大量的碳源后，好氧段碳源下降，不足以维持好氧微生物的生长、生存，导致活性污泥浓度下降，甚至崩溃。

3.6 补充营养

雨季导致进水浓度下降到原有浓度的1/3以下，并且持续两周以上的时间时，要考虑投加碳源来补充活性污泥系统的营养需求。在经济条件许可下，通用的可以考虑投加葡萄糖，甲醇，乙醇，面粉等；经济条件差的情况下，可以考虑从城区的化粪池抽取粪便浓水，补充所需碳源。但是由于市政污水厂的规模都较大，碳源的补充量较大，费用较高，长期依靠补充营养运行压力很大。