城镇污水处理厂处理现状评估及运行效能分析

陈羿材

（1.广东省环境科学研究院；2.广东环科院环境科技有限公司，广州 510045）

广东省惠州市某城镇污水处理厂设计处理规模为2 000 m3/d，每日运行20 h，单位时间处理量为100 m3/h。该污水处理厂采用“厌氧+人工湿地”的组合工艺，具体工艺流程为：格栅池→集水池→厌氧池1 →厌氧池2 →沉淀池→充氧池→人工湿地→排放槽→达标排放。

1 污水处理厂历史运行情况

2019 年1 月至2022 年4 月，该污水处理厂污水处理量与负荷率如表1、表2 所示。每季度对进出水水质进行监督性监测，监测结果显示，进水水质总体偏低，未达到设计进水水质要求；出水水质基本达标。

表2 2022 年1—4 月污水处理量与负荷率

2019 年，该污水处理厂总处理水量约为4.2 万m3，平均负荷率为6%。其中，2019 年6 月14 日至10 月31 日，由于污水收集管网改造工程施工，该污水处理厂未正常运行。2019 年3 月、6 月和12 月对进水和出水化学需氧量（COD）、氨氮、总磷（TP）和生化需氧量（BOD）进行检测，结果显示，各指标进水平均浓度均低于污水处理厂设计进水浓度，出水平均浓度可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级B 标准。2020 年总处理水量约为7.83 万m3/d，负荷率约为10%，1—8 月运行较稳定，但负荷率过低，9 月起污水处理量明显降低，10 月处理量为0 m3/d。2020 年3 月、6 月、9 月和12 月对进水和出水COD、氨氮、TP 和BOD 进行检测，结果显示，COD 进水平均浓度明显低于设计进水浓度，其他指标均未超过设计进水浓度，出水平均浓度可达一级B 标准。

2021 年1—11 月总处理水量约为6.33 万m3，负荷率约为9%，污水处理厂运行较稳定，但实际污水处理量过低。2021 年3 月、6 月和7 月对进水和出水水质进行检测，结果显示，各出水指标检测浓度可达一级B 标准，6 月和7 月进水氨氮、TP 超过设计进水浓度。2022 年1 月，由于泵故障，该厂未正常运行。2 月该厂仅有4 d 正常运行，共处理污水约0.06 万m3，3 月该厂仅有13 d 正常运行，共处理污水0.03 万m3，4 月该厂共处理污水0.33 万m3。1—4 月总处理水量约为0.42 万m3。2022 年，由于水泵故障，该污水处理厂经常处于维修状态，进一步导致污水处理量过低。

2 污水处理厂运行现状

2.1 污水泵站

原污水泵站由格栅池、集水池和泵房组成，由于高程问题，2019 年新建泵站代替原有泵站收集污水，再将其转入污水处理厂进行处理。污水压力管接入厌氧池前设置电磁流量计。经现场调研，电磁流量计安装存在部分问题。一是电磁流量计应安装在水平管道较低处和垂直向上处，避免安装在管道的最高点和垂直向下处，而本项目电磁流量计安装在水平管道的倾斜向下处，不符合安装要求；二是电磁流量计前、后方管段长度均不够；三是电磁流量计安装时两侧管路应对齐，而本项目电磁流量计安装存在倾斜。以上问题可能造成电磁流量计计量不准确[1-2]。

2.2 厌氧池

厌氧池1 规格为10.75 m（长）×7.50 m（宽）×5.00 m（高），厌氧池2规格为4.5 m（长）×7.5 m（宽）×5.0 m（高），有效水深为4.55 m。厌氧池1 有效容积为366.8 m3，厌氧池2 有效容积为153.6 m3，总有效容积为520.4 m3，有效水力停留时间为5.2 h。厌氧池容积基本满足要求，但存在设备未按要求安装现象，调研发现，现场没有备用潜水搅拌机。污泥存在严重无机化问题，厌氧池中的污泥老化严重，基本失去生物活性，不具备生化处理能力。同时，运维管理不善，池中存在垃圾和树叶，未及时清理。

2.3 沉淀池

沉淀池规格为11.5 m（长）×7.5 m（宽）×5.0 m（高），表面负荷为1.2 m3/（m2·h），池内水力停留时间为93.3 min，泥斗倾角为42°，池内水力停留时间过长，泥斗倾角过小。设计参数选择不合理，沉淀池采用斜板沉淀工艺，一般池内清水区水力停留时间应不超过60 min，而该厂池内水力停留时间为93.3 min。水力停留时间过长将可能导致藻类滋生、堵塞等问题。泥斗倾角通常取50°～60°，而该厂泥斗倾角不利于污泥排放，可能造成积泥现象[3]。现场调研发现，沉淀池未安装斜板填料，沉淀效果差，出水含有较多的悬浮物。

2.4 充氧池

充氧池规格为3.8 m（长）×3.0 m（宽）×5.0 m（高），有效水深为4.0 m，有效容积为45.6 m3，有效水力停留时间为0.46 h。充氧池曾采用潜水曝气机进行充氧，但设备损坏后未进行更换，目前仅为跌水充氧，充氧效果不佳。

2.5 人工湿地

潜流人工湿地规格为58.3 m（长）×50.0 m（宽）×1.7 m（深），水力负荷为0.69 m3/（m2·d），表流人工湿地规格为58.6 m（长）×17.2 m（宽）×1.5 m（深），水力负荷为2.29 m3/（m2·d），水力负荷过大。潜流人工湿地水力负荷为0.69 m3/（m2·d），高于《人工湿地污水处理工程技术规范》（HJ 2005—2010）的限值；表流人工湿地水力负荷为2.29 m3/（m2·d），也高于标准限值。经计算，将现有表流人工湿地改为水平潜流人工湿地后，水力负荷为0.53 m3/（m2·d），仍未满足相关标准要求[4]。除了进水阀外，人工湿地没有其他可以控制水位和水量的装置，无法根据实际运行情况对二者进行调控。湿地填料已出现严重堵塞，湿地积水严重，污水出现短流，直接从湿地表面通过，严重影响污水处理效果[5]。

3 运行效能分析

对污水处理厂主要处理单元厌氧池、沉淀池和人工湿地进行现场水质采样，分别检测COD、总氮（TN）、TP 和氨氮，如表3 所示。检测结果显示，厌氧池、沉淀池和人工湿地中，4 个指标浓度均较低。各单元处理效果均较差，但是该厂进水浓度低，上述指标出水浓度可达一级B 标准。

表3 厌氧池、沉淀池和人工湿地的水样检测结果

4 存在的问题

该污水处理厂设计处理规模、处理工艺和部分工艺参数不合理，工艺设备安装不当。该污水处理厂污水收集量约为509.8 m3/d，远小于设计规模2 000 m3/d。一是缺少沉砂工艺。二是氨氮降解能力不足。三是人工湿地设计负荷超过规定负荷，导致系统稳定性下降，难以保证出水稳定达标。四是缺少消毒工艺，无法保证出水粪大肠杆菌群数达标。五是工艺操作性差，仅设置泵站阀门和人工湿地进水阀门，没有其他控制阀门，无法对各单元的水位、水量进行控制。进水电磁流量计安装不规范，影响计量准确性和设备寿命。由于相关工艺设备严重缺失，自2013 年试运行以来，从未排放污泥。根据现场调研，厌氧池污泥浓度较低，污泥已出现严重无机化，基本失去活性，生化系统基本崩溃，处理效果差。

5 结论

该污水处理厂工艺设计不合理，工艺设备缺失严重，生化处理系统崩溃，运营管理不到位，整体污染物去除效果差，在实际进水水量、水质达到设计进水水质、水量的情况下，无法满足处理要求。目前，在低运行负荷、进水浓度低的情况下，出水基本能达到一级B 标准。因此，要重新核实该污水处理厂纳入范围的污水量，并适当考虑未来发展，合理确定处理规模。结合相关要求，对该污水处理厂进行升级改造，完善处理工艺，合理设置工艺参数。完善工艺设备，确保污水处理系统正常运行。加强人员培训，建立完善的运维管理机制，强化运维管理，提高污水处理厂运维管理水平。