一体化农村污水处理设施建设与运维研究——以成都市新都区农村污水处理项目为例
时间：2023-02-27 20:15:06 来源：千叶帆 本文已影响人
章明旭，黎大维
（成都市新都区水务局，成都 610599）
农村污水治理是美丽乡村建设的关键环节，是推进乡村振兴战略的重要支撑[1]。当前，国家高度重视农村污水治理，出台一系列政策法规，不断推进农村环境整治。必须全面推进乡村振兴，加快农业农村现代化，统筹农村改厕和生活污水、黑臭水体治理，因地制宜建设污水处理设施[2]。2021 年5 月，国家市场监督管理总局发布《农村生活污水处理设施运行效果评价技术要求》（GB/T 40201—2021），对农村生活污水处理设施运行效果的评价方法作出规定[3]。未来，要不断提升农村生活污水治理效率，使得乱倒乱排得到管控，农村人居环境显著改善，生态宜居美丽乡村建设取得新进步[4]。
农村污水治理和城市很不一样。农村人口密度低，房屋不聚集，无法像城市那样建设统一管网对污水进行集中处理；
农村资金短缺，污水处理要考虑农村居民的实际收益和资金支付意愿；
农村污水处理设施薄弱，更缺乏运营和专项维护费用；
农村污水处理后要进行最大限度的利用，回用水可用于农田灌溉。当前，农村生活污水有很多处理方式，如稳定塘、土壤渗滤、人工湿地和生物生态组合工艺。一体化污水处理设备具有价格便宜、操作简单、效果明显、运维费用低等优势，在农村具有更好的适应性和应用性。因此，有必要研究一体化污水处理设施的建设与运维。
本项目位于四川省成都市新都区，现污水处理站的污水处理能力为300 m3/d，运行稳定，出水稳定达到相关排放标准。目前，污水处理站溢流水规模达到800 m3/d，原污水处理设施无法满足要求，因此要新增污水处理设施对溢流水进行处理。新增项目污水处理能力不小于500 t/d，水质指标pH、COD、悬浮物（SS）、总氮（TN）、NH3-N、总磷（TP）、动植物油等要满足《农村生活污水处理设施水污染排放标准》（DB 51/2626—2019）的一级标准[5]。
1.1 工艺流程
项目周边农村污水的主要来源有厕所、厨房、养殖场等，有机物和COD 含量都非常高。目前，农村生活污水处理项目多采用膜生物反应器（MBR）工艺[6]、AO+MBBR 工艺[7]，可以确保出水达标排放。MBR 工艺与AO+MBBR 工艺的对比分析如表1 所示。
表1 AO+MBBR 工艺与MBR 工艺的对比分析
AO+MBBR 工艺在运行稳定可靠性、电耗指标、经营成本等方面具有明显的优势，且在行业内具有一定的前瞻性和优越性，满足业主的各类需求。因此，本工程方案设计推荐选用AO+MBBR 工艺。项目技术路线为：提升泵+一体化污水处理设备（缺氧池、MBBR 好氧池、二沉池）+消毒系统+排放口+污泥脱水系统+加药系统。工艺流程如图1 所示。
图1 AO+MBBR 工艺流程
AO+MBBR 工艺是一种生物膜法，它优于传统的固定式生物膜法[8]。该工艺使用一种比重和水接近的生物填料，该填料会随水一起运动，因有效面积大，极易吸附生物生长，促进污水处理。在曝气充氧时，氧气的加入使得水体产生很多气泡并流动起来，带动生物填料上浮，填料与水得以充分混合，为细菌生长带来足够的氧气，达到生物分解目的。AO+MBBR 工艺的关键是特制生物填料，它为生物膜法在污水处理中的应用奠定基础。
1.2 系统组成
本项目系统由调节池、缺氧池、MBBR 好氧池、二沉池和消毒设备等组成。经集成，MBBR 一体化污水处理设备占地面积小，投资省，建设周期短，运行管理简便，能耗低，运行费用低廉，处理效率高。采用AO+MBBR 工艺，可以提高污水处理效率，缩短水力停留时间，减小设备体积。
1.3 指标分析方法
pH 测定采用雷磁PHBJ-261L 型水质pH 检测仪，COD 测定采用重铬酸钾法，SS 测定采用称量法，TN测定采用微量凯氏定氮法，NH3-N 测定采用水杨酸分光光度法，TP 测定采用钼酸铵分光光度法，动植物油测定采用红外分光测油仪。
本项目设计进出水水质如表2 所示，处理对象为农村生活污水。设备运行稳定后，对实际进水和出水分别进行测定，取平均值，污水处理结果如表3 所示。由此可见，出水水质达到《农村生活污水处理设施水污染排放标准》（DB 51/2626—2019）的一级标准。
表2 设计进出水水质
表3 实际进出水水质
表3数据显示，进水COD浓度较大，达到316 mg/L，但是经过处理后，其值降到38 mg/L，去除率为88%，由此可以看出，该一体化农村污水处理项目效果非常理想；
进水NH3-N 浓度为32 mg/L，但是经过处理后，其值降到7 mg/L，去除率达到78%，去除效果也很明显，随着曝气池内硝化菌的增多，NH3-N 去除率会逐渐提高。
在后期运营中，项目可能出现进水水质超标、出水水质超标、进水量不足、进水量超负荷等问题。要坚持具体问题具体分析，有效处理各种问题。
3.1 进水水质超标
进水水质超标需要分情况分别对待，如果是短时的、突发的，一般不用处理，如果是长时间的、大幅度的，则需要更换污水处理设备，改进污水处理工艺。例如，对进水进行预处理，达到一定标准后再经污水处理设备处理。出现进水水质异常时，要尽快排查原因，能解决立即解决，同时向主管部门汇报，并做好水质样品的采集和留存。当进水水质不合规，但是没有超出设计标准的15%时，应调整相关参数并做好记录，确保水质正常，同时向主管部门汇报；
当进水水质超过设计标准的15%时，除了调整设备运行参数，还要改进工艺，确保出水水质在可控范围内，同时向主管部门汇报；
当进水水质明显严重超过设计标准时，应立即向主管部门汇报，等待指示，同时将进水量关小，如1 h 后仍未好转，应关闭阀门，停止污水进入；
当进水水质超标特别严重时，应立即向主管部门报告，同时关闭阀门，停止进水。
3.2 出水水质超标
出水水质不达标的原因一般有3 种。一是进水水质达不到设计标准，这种情况可参照小节3.1 措施进行处理；
二是污水处理设备出现故障，若设备故障由机电系统引起，要及时解决，若不是，则要启用备用设备，同时积极排查故障原因；
三是污水处理工艺，这种情况需要定时采集水样进行测试，根据进水水质、沉淀池污泥浓度、曝气池污泥浓度等数据选择不同的处理方法，如增减污泥外回流量、调整送氧时间、曝气量和污泥浓度等。
3.3 进水量不足
当进水量不足时，可利用提升泵房确保水泵正常运行，平稳进水，同时避免水泵在低液位长时间运行。进水量达不到设计进水量的50%时，要根据实际进水情况关闭部分一体化污水处理设备，未进水设备要不定时曝气，确保污泥活性，同时监测溶解氧、pH 等生化指标，对工艺进行及时调整。
3.4 进水量超负荷
当进水量超过设计标准时，要及时清除栅渣，确保水量平稳。提升泵房生产能力不应超过设计标准。在水量突增初期，要监测溶解氧、pH 等生化指标，曝气设备应开尽开，及时调整工艺。加大抽检频次，监测总出水、二沉池出水以及生化池上清液等。随着溶解氧、pH 等生化指标的稳定，可以减少曝气设备开启台数及频率。
成都市新都区农村污水处理项目能解决污水处理的技术难点，但是很多农村污水治理项目不持续，不重视建设与运维，污水治理成果没有得到保持。为了构建长效的农村污水治理制度，必须因地制宜，坚持多措并举。一是建立科学的运行维护方案。日常运行中，污水经一级提升泵泵至一体化污水处理设备，使污水能稳定处理，达标排放。污泥则进入污泥池，并定期采用吸泥车将污泥运至污泥处理单位进行脱水处理，污泥池上清液回流至调节池。二是建立完整的台账管理制度，如运营记录台账、污泥记录台账、在线监测记录台账、维修记录台账等。三是建立完善的运营管理制度，如安全操作、维护保养、班次交接等，把责任压实，提高运营效率。
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