村镇污水处理系统运行管理研究

檀海洋 梅成喜 戴贤良 刘 英 毛先勇

1.中节能国祯环保科技股份有限公司，安徽 合肥 230093；2.安徽理工大学地球与环境学院，安徽 淮南 232001

0 引言

住房和城乡建设部发布的历年《中国城乡建设统计年鉴》显示，2015 年以来，我国农村地区对污水进行处理的建制镇及乡数量不断增加。截至2020 年底，能够对污水进行处理的建制镇有12 300 个，占我国总建制镇数量的65.35%；能够对污水进行处理的乡有3 095 个，占我国总建制乡数量的34.87%；而村一级的污水治理率不到30%，处理能力较低。截至2020 年底，我国建制镇及乡污水处理厂数量分别为11 374 座和2 170 座，建制镇及乡污水日处理能力分别达到了2 157.36 万m3/d 和104.80 万m3/d［1］。2021 年11月，中共中央、国务院印发的《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》明确提出，到2025 年农村生活污水治理率达到40%［2］。目前，我国村镇污水处理具有点多、面广、分散的特点，服务千村万户；管网和厂站一起建设管理，千村千股水，出户和收集水质差异大，波动变化大。基于我国村镇污水处理现状，笔者以中节能国祯环保科技股份有限公司运行管理的山东省青岛市即墨区农村污水治理一期项目和安徽省肥东县美丽乡村污水处理项目为例进行研究。

1 村镇污水的来源

村镇污水主要来源有以下几种：居民生活污水，包括厨房用水、洗漱洗涤用水和冲厕废水等，此类污水含有大量的有机物、油脂等，污染物浓度较高，易于处理；餐饮废水，多为饭店、宾馆、食堂等餐饮行业排放的含油泔水，具有水量大、油脂和盐分含量高等特点［3］；畜禽养殖废水，部分农户饲养家禽家畜，会产生混有牲畜粪便的污水［4］；企业、作坊废水，多为食品加工、机械加工、木材等原料加工等小型作坊或企业制造的废水，此类废水中氮、磷等浓度较高。

2 村镇污水水量和水质特点

我国绝大部分乡镇基础设施不完善、污水管网配套差、雨污分流不到位，加之受村镇居民生活用水量时变化，以及学校、乡镇企业间歇性外排废水和外出务工人员流动、降水等因素影响，村镇污水处理存在进水水量不连续、不均衡及水质波动大等特点。村镇污水特点具体表现为夏季污水量较大但污染物浓度偏低，冬季污水量较小但污染物浓度偏大［5］；非节假日污水量较小、污染物浓度偏低，节假日污水量较高、污染物浓度偏高；晴天污水量较小、污染物浓度偏大，雨天污水量较大但污染物浓度偏低。污水排放高峰通常集中于早晨、中午和晚上的一段时间内，夜间尤其是午夜后，污水量小，甚至可能断流。中节能国祯环保科技股份有限公司运行管理的村镇污水处理项目运行数据如表1所示。

表1 2021年中节能国祯环保科技股份有限公司运营村镇污水处理项目水量负荷及进水污染物浓度数据

基于水量、水质特点分析，结合现有运行生产数据，发现村镇污水处理设施处理水量负荷偏低，难以达到设计规模，进水化学需氧量浓度远低于设计标准（300 mg/L），碳/氮比（2.10～4.14）达不到反硝化脱氮条件（碳/氮>4～6）［6］，对污水处理系统的稳定运行造成较大影响。

3 村镇污水处理系统控制措施

依据2013 年原环境保护部发布的《农村生活污水处理项目建设与投资指南》，污水处理规模为10～5 000 m3/d，常采用传统活性污泥法、A/O 法、A2/O 法、氧化沟法、生物接触氧化法、SBR法、MBR法及人工湿地法等处理工艺；分散式污水处理设施，规模小于10 m3/d，通常采用小型人工湿地、稳定塘、土地处理、净化沼气池、小型一体化污水处理装置［7］。即墨区农村污水处理一期项目采用A2/O、SBR 工艺，肥东县美丽乡村污水处理项目采用FMBR 工艺，现场进水提升泵采用液位控制进行启停运行，控制措施相对简单；推流器、污泥回流系统、曝气系统采用PLC进行自动化控制，推流器每天设置运行时间为24 h，确保活性污泥系统保持悬浮混合状态；污泥回流系统根据进水水质、水量和出水标准选取回流比控制回流量，污泥泵每天设置运行时间为12 h，确保系统活性污泥混合均匀且生化性能稳定；曝气系统调控依据主要有水质、水量、活性污泥系统性能、出水氨氮浓度、溶解氧浓度等，相对复杂，但鉴于活性污泥系统性能低，一般设置为24 h 运行。日常根据溶解氧浓度指示调整曝气量，确保活性污泥系统稳定和出水水质稳定达标；过滤反洗装置采用PLC进行控制，运行经验成熟，调控简单。

村镇污水处理系统中的活性污泥系统调控空间相对狭窄，其关键工作在于充分利用收水管网和泵站空间与污水处理设施联动运行调衡进水水量、水质，优化生产运行环境；其核心工作为活性污泥系统性能监测，采用多种措施确保系统稳定运行；其重点工作为曝气系统的调控，在保证出水水质达标的同时兼顾对活性污泥的影响。

3.1 泵站联动，提升管网运行效率

工作人员通过厂内提升泵、污水泵站联动，保障污水收集管网日常低液位运行，通过提高管网内部流速，降低管网淤积发生率。同时，管网低水位运行有利于日常管网巡查、渗漏堵塞探查、管网检测等工作的开展，可有效防范污水溢流等问题。

3.2 联合调度，平衡水量

村镇污水处理厂通过对厂内提升泵、污水泵站、管网的综合调度，保障日常（非雨天）污水进水水量时均衡、日均衡，降低水量波动引起的运行工艺波动，保障系统稳定运行、水质达标排放；同时，通过三者联动，在雨天发挥厂区最大处理能力，减少管网冒溢及污水溢流问题。

3.3 水量调控，优化运行系统

村镇污水处理厂根据管网来水水质、水量的时变化，利用调节池的水量、水质调节功能，均衡来水水质、水量，通过合理调度厂（站）内提升泵调节处理水量，保障污水处理设施连续稳定运行，避免因来水水量较少或断流现象导致厂（站）间歇运行。当来水水量较大、污染物浓度较低时，村镇污水处理厂加大处理水量，同时调整曝气量和药剂投加量，保障出水水质达标排放；当来水水量较少、污染物浓度较高时，减少处理水量，同时相应调整曝气量和药剂投加量，保障出水水质达标排放。

3.4 保证活性污泥稳定性，提升活性污泥系统抗冲击能力

采用活性污泥法污水处理工艺时，雨季受进水水量冲击负荷、水质负荷低影响，活性污泥系统浓度偏低，无机挥发分占比高于80%，稳定性较差，严重影响污水处理系统稳定运行［8］。工作人员应通过巡查检测污泥系统沉降性能和定期向生化系统投加污泥的措施，保证、提升活性污泥系统稳定性，促进系统稳定运行。旱季、冬季，受进水水量负荷低、水质冲击负荷、低温影响，活性污泥系统抗冲击负荷能力低，污泥活性随温度降低而受抑制，严重影响污水处理系统处理水量和生产能耗。此时，工作人员应通过巡查检测污泥系统沉降性能、溶解氧浓度变化和定期向生化系统投加污泥等措施，防止污泥系统曝气过量，提升活性污泥系统抗冲击负荷能力，促进系统稳定运行，同时降低生产能耗。

3.5 加大曝气量，保持活性污泥活性

根据污水处理系统运行实际，当出水氨氮浓度超过1.00 mg/L 时，活性污泥系统将发生较大波动，短时间内出水氨氮可超5.00 mg/L，甚至有超标风险，并且重新恢复活性污泥系统硝化性能需要采取加强曝气或闷曝措施，且活性污泥系统污泥性状差、内源呼吸加强［9］。因此，为保证系统稳定运行，需要加大曝气量，以提升好氧池溶解氧浓度，保持活性污泥活性。

4 村镇污水处理系统运行管理措施

村镇污水处理设施受规模小、数量多、分布广、水量负荷低、冲击负荷等因素影响，运行管理难度较大。中节能国祯环保科技股份有限公司经过多年探索和实践检验，总结了如下运行管理经验。

4.1 采取“集中共管”生产管理模式，降低运营成本

相关部门可建立“运管中心+片区”组织架构，运管中心设置在规模最大厂区内，人员配置标准建议为运营负责人1 名，工艺技术负责人、化验员各1 名（18个站点），中控运行工4 名，维修工3 名（18 个站点），污泥转运工1 名（36 个站点），综合管理人员根据需要进行配置；片区按照厂站数量、地域分布、巡检里程划分，一般4～6 个站点或往返里程为80～100 km 划分为1个片区；巡检工建议按照18个站点配置3名；现场保洁和绿化养护可采取外包模式管理。运管中心负责集中控制、集中检修、集中水质检测、集中污泥处置、集中综合管理，实现人力资源、设施设备配备、物资采购、工艺管控和现场管理的集约化、精简化、高性价比化、稳定化；片区按照运管中心调度要求负责厂区巡检、药剂物资补给、现场保洁、绿化养护、水样采集，达到降低人工成本和高效利用资源的目的，提升市场竞争力。

4.2 采取“集中调度+巡回管理”生产运行模式，提升村镇污水处理设施价值

相关部门可建立“互联网+远程监控”系统，实现运行数据采集、运行工况分析、远程操作调控，设施设备故障上报、维修内容填报、保养内容填报，水质化验检测数据和污泥处理数据填报，现场工况、数据和监控画面显示，打印生产运行报表等功能；同时，应用明牛App 和向日葵App 连接手机与“互联网+远程监控”系统，实现手机查看数据、操作调控、上报信息、接收报警等功能，从而满足“集中调度”条件。片区巡检工按照生产指令进行定期巡回管理，检测污泥系统沉降性能，查看运行数据，维护仪表，及时发现进水异常、设备运行异常并上报。村镇污水处理厂通过“集中调度+巡回管理”生产运行模式，可保证工艺运行稳定、出水水质稳定达标排放，实现运行管理规范化，提升村镇污水处理设施价值。

5 结语

村镇污水处理设施进水水量受季节、节假日、居民生活习惯、天气影响较大，污染物浓度也会随之变化，且往往进水化学需氧量浓度偏低、总氮偏高、碳/氮比失衡，造成系统稳定运行难度大。相关部门可利用管网和泵站调节能力平衡进水水量和水质，优化活性污泥活性和曝气系统关键运行参数，保证出水水质稳定达标排放；采取“集中共管”“集中调度+巡回管理”的运行模式和信息化手段，降低人工成本，优化管理技术措施。