海口市镇域污水处理厂的运行管理难点及对策

海口市水务集团 罗妤

镇域污水处理厂是指位于市县辖区的镇级行政区范围内的污水处理设施。与人口密集、商业经济较发达、工业生产活动密集的主城区不同，镇域人口相对较分散和稀少、经济欠发达，生产活动以农业和轻工业为主。

目前，海口市除主城区外其他下设的17个镇中，仅有3个镇目前已建成运行污水处理厂。

为解决海口市市政污水处理设施建设现存收集管网建设不全、污水处理设施处理能力不足的问题，响应国家和政府提出的“乡村振兴战略”，推动公共资源和基础设施向村镇延伸，补齐镇域污水处理能力不足的短板，海口市政府于2019年开始规划建设了13座镇域污水处理厂及配套提升泵站，近期总处理量10.66万m³/日，预计2021年年底将全部建成投入试运行。届时，13座厂（站）的同时投产将给运维单位和监管部门带来一定压力。因此，积极研究现有镇域污水厂运行管理的特点、难点，分析将面临的问题和探讨应对解决措施，对于确定高效率的运维管理方案具有较大意义。

一、海口市镇域污水厂现状

海口市目前已建成运行的镇域污水处理厂共三个（详见表1）。

二、镇域污水厂运行管理中存在的问题

（一）进水负荷低

从三座镇区污水厂的运行指标数据可知，现状进水水质B/C值均大于0.4，可生化性较好，但是运行负荷存在进水量、进水浓度“双低”的问题，除了A污水厂因接收工业产业园区企业排放的废水，进水量和进水浓度值相对较高，三座污水厂实际日均进水量均未达到设计值的50%，进水COD浓度平均值不超过110mg/L，BOD5均值不超过50mg/L。乡镇污水处理设施进水负荷“双低”是全国普遍存在的问题，其原因主要是乡镇地区经济发展落后，配套的市政污水收集管网设施建设不完全，且随着越来越多的农村人口外迁务工，排水量无法提升。除此之外，乡镇区域管网普遍采取雨污合流制，有些村镇居民甚至未将厕所产生的黑水纳入污水管，而是私用于农灌，导致污水厂进水水质浓度较低。

一般传统活性污泥法污泥负荷（F/M）值控制在0.08-0.12kg/（kg.d）较为理想[1]，而三座镇域污水厂污泥负荷均值已低至0.007kg/(kg.d)。系统污泥负荷长期处于低水平运行的情况下，容易出现营养不足导致微生物活性降低、污泥老化、丝状菌过量，发生污泥膨胀等异常情况，而有机物负荷过低导致的微生物增殖抑制又使得系统溶解氧过剩，进一步加快了污泥自身氧化分解，如此不断恶性循环，最终污泥活性不断下降，系统耐冲击性变差，需要靠不断外加补充碳源维持。

（二）进水碳源不足

三座镇区污水厂的进水水质碳氮比均小于3.5，严重失衡，属于碳源缺乏状态，影响生物脱氮过程缺氧段反硝化的进行，同时聚磷菌细胞内糖原水平下降抑制了厌氧段的释磷，不利于生化系统脱氮除磷功能的发挥[2]。

（三）进水异常情况频发

进水异常的情况主要表现在两个方面，一是管网来水携带垃圾多，包括各种塑料、纤维类生活垃圾，甚至包括建筑垃圾和道路泥沙，给污水处理设施带来较大运行压力，如管网、阀门、泵的堵塞故障频发，格栅栅渣大量堆积，沉砂池的泥沙淤泥过量堆积，需频繁放空清淤等。二是超标废水的偷排问题，由于镇区污水厂大多地处偏远，环保监管能力有限，有的企业伺机将未经预处理的工业生产废水、垃圾处理站渗滤液等高浓度废水偷排入镇域污水厂的进水管网中，给污水处理系统造成较大的负荷冲击。

（四）检修维修不及时

因镇区污水厂离中心城区较远，选址偏且交通不便，员工工资水平较低，难以招聘专业维修技术人员长期驻厂跟班，现有运行人员普遍专业素质不高，仅能实施一般的日常运行操作和设备一级维护保养工作，涉及到二级检修、设备配件更换、故障维修等专业技术要求较高的工作必须委托专业的维修公司派员到厂操实施，过程由于路途和手续的延误，经常造成检修不及时、故障排除耗时长等问题。

（五）缺乏专业的运行指导手段

由于缺乏有经验的给排水或环保技术专业人员的驻厂指导调试，以及缺乏专门的化验部门及人员对各段水质进行检测分析，运行仅靠主观经验，不利于遇到异常情况时采取有效调控措施保证稳定运行。

（六）运行成本高

镇域污水厂存在水量负荷低的问题，间接导致吨水处理成本过高的问题，这主要体现在人力成本、折旧费和其他管理费等固定成本上。可变成本中动力费也受运行负荷影响较大，以相似规模和工艺的污水厂进行对比，主城区内高负荷运行的污水厂电单耗为0.24度/吨水，而低负荷运行的镇域污水厂电单耗为0.63度/吨水，这主要是因为某些处理设备在低水量运行时难以压缩运行时间和功率。

如政府按照固定吨水处理单价拨付运营服务费的模式，低水量的运行必然导致运行单位亏损，企业经济负担大、效益差，不利于激发其主动承担环保社会责任的积极性。

三、镇域污水厂运行管理对策

（一）优化运行调控措施

应对低水量和低浓度负荷的进水情况，除了采取降低系统污泥浓度提高污泥负荷[3]、降低鼓风机运行频率防止污泥过氧化、额外增加碳源等常规措施外，还能采用分阶段运行处理的模式，即将原本集中进水处理调整为分2-3批次进水，下一批次的进水为上一批次回流带来的硝态氮提供充分碳源，因而可实现提高碳源的利用率，加强反硝化的目的[4]，此外，还可采用延迟曝气的方式，在每次进水处理后的前30-60min内，不进行曝气，综合回流过程中带来的高浓度溶解氧，能更好地保持缺氧段需要的低溶解氧状态，减少碳源被异样菌在好氧过程中消耗，使碳源能充分利用于缺氧反硝化。

以B污水厂运行调控为案例，在进水总氮没有显著变化的情况下，采取上述分段进水和延迟曝气的调整措施，每日分8:00-12:00、16:00-20:00、0:00-3:00 三个不同时间段分别进水，每次进水3-4小时，单次处理200-300m³污水，中间间隔4-5小时，内外回流，搅拌机与进水泵同时启停，鼓风机在进水泵启动后30min开启。与调整前集中一次性进水，进水同步进行曝气的模式相比，调整后可在减少碳源投加量的情况下同时保证出水总氮的达标。调整前碳源投加达到0.08kg/L以上，出水TN可保持平均7.5mg/L。在不加碳源的情况下，出水TN平均9.4mg/L,个别时段有临近超标（15mg/L）的风险。调整运行模式后，碳源投加量控制在0.02kg/L，出水TN可保持较稳定4-8mg/L之间，均值6.7mg/L（详见图1）。

图1 B污水厂运行模式调整前后碳源投加及出水TN情况对比

（二）依靠专业运行团队统一管理

针对镇域污水厂分布广、散的特点，委托专业的运营单位对各镇区污水厂进行统一管理，提供工艺调试指导、运行培训、设备设施维护检修、水质化验分析、提供技改方案和制定应急措施等服务，不仅有利于提升镇域污水厂的整体运行水平，与在各厂设置单独的运维管理部门相比，集中式的管理模式还可摊薄各厂运行中发生的管理成本，效率更高。以现运营A、B污水厂的D公司为例，该司共目前负责运维六座污水处理厂，其组织架构详见图2。近年来综合各方面评价，D公司运营六座污水厂近三年出水达标率均稳定在95%以上，未发生环保处罚及重大舆情事件。

图2 D运营公司的组织架构图

与在各厂设置独立管理部门相比，集中模式的管理成本至少可节约30%以上，并且分管的污水厂项目越多，效益越明显，这主要是因为集中管理部门的明确分工模式可发挥其高效优势。以化验部门为例，如六个厂下各分设化验室，不仅仪器设备需要重复购置六套，分厂配备化验员也将产生更多人力成本。城镇污水厂在低水量负荷运行的情况下，原本盈利效益就堪忧，如果分别设置管理部门，不仅冗余低效，也更加重了企业的运营负担。

（三）加强现场检测手段

在污水处理厂运行工艺控制过程中，水质化验分析是必不可少的环节，能够帮助技术人员根据水质特性确定处理工艺方案，在系统出现问题时也能准确定位出现异常的工艺段。然而，传统的水质化验过程复杂、耗时长，得到数据往往存在滞后性，不利于工艺指导的及时性。使用目前市场上出售的各类快速检测试剂能够很好地解决这个问题，不仅操作简单，任何没有化验背景的运行员经过培训也能迅速掌握方法，并且出结果速度快、准确度高。经过比对，快速试剂检测结果与化验室手工检测的误差一般在10%以内，具有较好的参考性，且大部分产品从检测操作到出结果的过程都可在15分钟内完成，时效性高。

四、其他建议

（一）管网一体化管理

当前海口市的污水处理厂由政府委托社会企业以特许经营、采购服务、代管等模式负责运维，而管网和泵站则分别由市政局和水务局负责管理。在污水收集管网和污水处理厂分别运维的模式下，污水厂对于来水的变化情况掌握不及时，且不利于对上游排污的监管，对于地处偏远镇域管网在监管更是薄弱。建议镇域污水收集管网运维业务也与污水厂运管业务统一交由运营单位负责，将上游排污信息与下游纳污单位共享，可充分调动运营单位的力量对上游排污进行监管，提高污水处理设施的运维监管效率。

（二）提高自控运行水平，实现精细化、智能化管理

镇域污水厂建设过程中应重视自控系统的建设，各工艺段应增设核心指标的在线监测仪表，如进水碳、氮、磷指标，生化段的ORP、DO、MLSS等，通过在线指标的数据分析控制关键设备的运行，如通过DO高低控制鼓风机运行频率、进水C/N控制加药量等，不仅减少现场运行人员的工作负担，还可实现自动调控、智慧运行、精细控制的目标。除了加强场站层面自控建设外，还应建立公司层面的信息化集中平台，将各镇域污水厂的实时运行数据通过网络自动上传至信息平台，实现远程数据共享，实现在运行调度、事故预警中能以统计数据为基础分析手段，帮助技术人员、管理人员作出科学判断，从而优化决策。

五、结论

因为各管网建设不完善、缺乏有力监管等原因，各厂普遍存在运行负荷过低、碳氮比失衡、进水异常状况频繁、运维能力有限、运行成本过高等问题，通过优化运行工艺、加强现场检测手段、委托专业运维单位统一管理等方式，可优化镇域污水厂的运行管理。同时，建议镇域污水厂应该与污水收集管网同步规划和建设、统一运维管理单位，从根本上杜绝污水厂进水负荷“双低”的问题，也能有效控制上游偷排、超排的违法行为。同时，提高镇域污水厂自控化程度，建立集中信息管理平台，强化数据分析手段，实现精细化、智能化管理，提高运维效率。