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上海市农村生活污水设施调查及处理工艺比较

2020-11-09

水资源开发与管理 2020年10期
关键词:滤池处理工艺污水处理

(上海汀滢环保科技有限公司,上海 201707)

农村生活污水治理工作与广大人民群众的生活质量密切相关,并直接影响到水环境治理的成效,国家对此十分重视,2018年先后发布了《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》和《农村人居环境整治三年行动方案》,重点推进农村生活污水治理工作。上海市农村生活污水治理工作始于2007年,截至2018年底,全市共建成74万户农村生活污水处理设施(以下简称“农污处理设施”),日收集处理农村生活污水约20万m3,农村生活污水处理率约为75%,对改善农村水环境质量发挥了重要的作用。根据《上海市水污染防治行动计划实施方案》要求,全市2020年基本消除丧失使用功能的地表水体,2030年水环境质量明显改善,水生态系统功能全面恢复。农村生活污水治理是水污染防治行动计划目标实现的重要保障,也是促进乡村振兴,实现人居环境改善的重要举措。为适应水环境治理目标要求,2019年7月1日,上海市《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB31/T 1163—2019)正式实施,替代原有的试行标准,具体排放标准限值见表1。

表1 水污染物排放标准限值

出水排入地表水Ⅲ类及以上水域的处理设施水污染物排放执行一级A标准,出水排入其他水域的执行一级B标准。

1 农污处理设施现状调查

据统计,上海市单座农污处理设施规模基本在100m3/d以下,常用的处理工艺主要有土壤渗滤、组合工艺(生物滤池-人工湿地)、A2O工艺(厌氧-缺氧-好氧法)、MBR(膜生物反应器)等。本次研究对上海青浦区郊区的426座农污处理设施进行了运行现状调查和出水水质监测(农污处理设施各工艺数量统计见图1)。

图1 上海青浦区郊区农污处理设施工艺统计

2018年6月和11月,研究人员对上述426座农污处理设施的出水水质进行了两次监测,对照原来的设计标准,第1次(2018年6月)水质监测合格率为80%,第2次(2018年11月)监测合格率为88%,超标污染物主要为总磷和氨氮。对照上海市2019年最新颁布的《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB31/T 1163—2019),对两次监测的水质超标情况进行了统计,见图2~图5。

图2 超标设施数量统计(第1次监测)

图3 超标设施比例统计(第1次监测)

图4 超标设施数量统计(第2次监测)

图5 超标设施比例统计(第2次监测)

由统计结果可知,在426座农污处理设施中,总磷超标最为普遍,氨氮超标比例次之,COD超标比例相对较小。在采用的4种处理工艺中,土壤渗滤工艺的3项指标超标均比较普遍;A2O工艺在第1次监测中超标较少,但是第2次监测超标很普遍,运行稳定性较差;组合工艺第1次监测中超标较多,经过对设施设备进行调整后,第2次监测超标数量有了明显下降。MBR工艺由于总数量较少,第1次监测中超标比例较高,但经过调整后,在第2次监测中超标数量为0。

2 农污处理设施出水水质超标原因分析

农村生活污水具有排水量少、变化系数大、间歇排放、水质相对不稳定的特点。经过归类,农污处理设施出水水质超标的主要原因如下:

a.设计标准原因。 农污处理设施工程一部分设施建设时间较早,设计标准相对较低,已建污水处理设施运行时间长,处理工艺相对落后(如土壤渗滤),是出水水质超标的主要原因。

b.管理养护原因。 由于养护队伍素质参差不齐,对工艺了解程度不高,运行管理不专业,导致部分设施处于带病运行状态。如组合工艺处理站的生物滤池布水管未及时清洗、中间池回流管未开启等;A2O工艺剩余污泥未及时清理、设备损坏填料流失、水泵堵塞等;MBR工艺膜箱未定期清洗、药剂未及时补充、回流阀门未开启、压力传感器损坏等。

c.其他原因。 由于乡村撤并、社会发展等原因,农村人口数量变动较大,导致部分设施水量不足或超出处理量。此外,还存在部分设施由于管网破损导致地下水渗入,使得系统运转不正常。

3 农污处理设施提标改造建议

a.实施统一管理。遵循纳管优先原则,对以前没有纳管条件而现在具备条件的,应纳入市政污水管网。

b.因地制宜地开展设计。加强农污处理设施建设改造与乡村发展规划的衔接,对于近期将撤并的乡镇,不应纳入建设改造计划;保护型及重点保留型村庄、美丽乡村及乡村振兴示范区内村庄应优先改造;对于发展乡村旅游、农家乐的乡村,应重新调研客流量和污水量,采取有针对性的设计。

c.考虑实际情况进行改造。位于饮用水水源保护区内的农村生活污水处理设施应优先改造,出水指标应满足保护区排水要求。尽量利用现有设施,因地制宜地进行改造,尽量减少工程投资。对于可以通过加强日常养护管理实现水质达标的设施,则无须列入提标改造计划。

d.提高处理工艺科技含量。对于需要更换处理工艺的站点,新工艺的选择应充分考虑运维成本和管理难度。根据不同工艺特点,可考虑采用增加缺氧段、加大回流量、控制曝气量、提高污泥负荷等方式增强脱氮效果;考虑采用增加厌氧段、后端加药、增加污泥清理频率、增设除磷填料等方式增强除磷效果。

4 常见处理工艺比较

土壤渗滤工艺在上海地区运用时间较早,根据多年来的使用情况,该工艺存在占地面积大、填料易堵塞和出水水质稳定性差的缺点,已经基本被淘汰。本文主要对组合工艺(生物滤池-人工湿地)、A2O工艺(厌氧-缺氧-好氧法)、MBR(膜生物反应器)、小型一体化净化槽这4种工艺进行比较分析。

4.1 组合工艺(生物滤池-人工湿地)

组合工艺由生物滤池和人工湿地组成,该工艺采用了特殊的组合式结构设计和生物滤料,滤料的分层特性有效促进了生物膜和大气的接触,高效生物填料具有良好的结构稳定性和透气性能,可保证系统长时间稳定运行。生物滤池出水经分配井分配后进入潜流人工湿地系统,进一步去除水中污染物,组合工艺流程见图6。

图6 组合工艺流程

4.2 A2O工艺

A2O工艺为目前最成熟的厌氧-缺氧-好氧-沉淀(A/A/O)工艺,在缺氧池和好氧池内添加悬浮生物填料截留微生物,提高污水处理效果。每个站由数台一体化设备组合而成,一般采用地埋式,地上覆土绿化,安装电控柜负责给设备提供好氧曝气的气源及水泵的电源。A2O工艺流程见图7。

4.3 MBR(膜生物反应器)工艺

MBR(膜生物反应器)是将膜分离技术与生物处

图7 A2O工艺流程

理单元相结合的水处理新技术。它以高效膜分离代替传统活性污泥法工艺中的二沉池,省却了传统活性污泥法中二沉池浓缩后剩余污泥的回流。

在工程实际应用中,MBR 工艺根据膜的类型(平板膜、中空纤维膜、抽屉膜)和是否有缺氧段(MBR、AO-MBR、SBR-MBR)而衍生出不同的工艺形式,但均具有处理效果稳定、工艺简洁、占地小、运行管理简便、二次污染少的特点。MBR工艺流程见图8。

图8 MBR工艺流程

4.4 一体化净化槽工艺

净化槽主体生化部分采用A/O生化处理原理,集成了初沉、厌氧、好氧、二沉、消毒以及相关工艺;在净化槽后增设一体化BP滤池,BP滤池主要作用为强化污水中磷、SS指标处理,最终出水可稳定达到一级A标准。一体化净化槽工艺流程见图9。

4.5 处理工艺特点比较

对上述4种农污处理工艺特点进行对比(见表2)可知,4种处理工艺各有特点,没有绝对的优劣,在工程中需要因地制宜,根据实际情况,经经济技术比较后加以采用。

图9 一体化净化槽工艺流程

表2 农污处理工艺特点对比情况

5 结 语

上海市将“管理监督常态化、维修养护专业化”作为长效管理目标,正在稳步推行长效管理镇级管理模式。农村生活污水处理设施不同于城镇污水厂,它具有分散性广、运维费用低、专业人员缺乏的特点。工艺的先进性固然重要,但必须配套相应的专业管养,只有与当地经济发展水平相适应的处理工艺才是最合适的工艺。

此外,虽然农村生活污水处理设施的污泥量较小,但必须加以重视,应选择合适的处理方式及污泥稳定化处理工艺,避免二次污染。

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