恒水位SBR在農(nóng)村污水處理中的應(yīng)用

張玉山

農(nóng)村污水的特點(diǎn)

農(nóng)村污水不同于城市污水，農(nóng)村污水具有自己的一些特點(diǎn)，主要具有以下特點(diǎn)：

1.農(nóng)村的生活污水量比較小，日變化系數(shù)大，時(shí)變化系數(shù)也大[1]，農(nóng)村用水時(shí)間點(diǎn)集中，排放時(shí)間也集中，導(dǎo)致用水高峰水量大，其余時(shí)間水量很小，水量變化非常明顯。

2.一般農(nóng)村居民生活污水具有濃度較低，污染物成份較簡(jiǎn)單[1]，部分地區(qū)的農(nóng)村污水還含有散養(yǎng)的禽畜廢水，則污染物濃度會(huì)高一些，水中不含有重金屬及有毒有害物質(zhì)，含一定量的比例的氮、磷，水質(zhì)波動(dòng)較大，可生化性強(qiáng)。

3.大部分農(nóng)村現(xiàn)有的排水體制為雨污混流的合流制，主要通過(guò)室內(nèi)管道排入室外的排水明溝，具有雨天水量大，其他時(shí)間水量小等特點(diǎn)。

考慮到農(nóng)村污水的特殊性，其收集難度和處理難度均比城市污水處理高，其處理工藝的選擇也比城市污水處理困難。根據(jù)農(nóng)村污水的特點(diǎn)，其處理工藝必須能適應(yīng)其水質(zhì)水量變化，同時(shí)還要能適應(yīng)雨天雨污混流帶來(lái)的大水量，要兼有脫氮除磷的功能，而且處理成本要低，操作簡(jiǎn)單。SBR處理工藝是一種較好的處理工藝。但是傳統(tǒng)SBR工藝，其脫氮除磷效果有限，自動(dòng)化程度較低，操作復(fù)雜，對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，限制了其在農(nóng)村污水中的應(yīng)用。由于目前對(duì)于污水的排水水質(zhì)要求越來(lái)越嚴(yán)格，特別是對(duì)氮磷的排放要求。傳統(tǒng)SBR的最新改進(jìn)型工藝恒水位SBR工藝能滿(mǎn)足這方面的要求，恒水位SBR工藝是在傳統(tǒng)SBR的基礎(chǔ)上研發(fā)出來(lái)的，不僅繼承傳統(tǒng)SBR工藝的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，同時(shí)還將傳統(tǒng)SBR的一些缺點(diǎn)降低到最小。非常適合處理這種小型的農(nóng)村污水。

恒水位SBR工藝簡(jiǎn)介

恒水位SBR池通過(guò)活動(dòng)軟墻的往復(fù)運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)反應(yīng)池三個(gè)區(qū)域的體積，保持池內(nèi)液面不變，在恒水位SBR池內(nèi)連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水，周期性的完成SBR工藝的充水、攪拌、曝氣，即缺氧、厭氧、好氧，三個(gè)基本控制功能塊的任意組合，以及隨后的沉淀、潷水過(guò)程?？梢愿鶕?jù)進(jìn)水水質(zhì)情況，單個(gè)周期實(shí)現(xiàn)反應(yīng)池的多次進(jìn)水，并按照脫氮除磷各過(guò)程對(duì)有機(jī)底物、DO的不同要求，最大程度上滿(mǎn)足微生物的需求。同時(shí)使用恒水位無(wú)動(dòng)力水力控制閥進(jìn)行排水，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，生化池內(nèi)水面保持不變[2]。

圖1 恒水位SBR池

恒水位SBR池由三部分組成：①進(jìn)水控制區(qū)；②混合、反應(yīng)、沉淀區(qū)；③出水平衡區(qū)。三個(gè)區(qū)域由兩個(gè)活動(dòng)軟墻(E)分隔。

恒水位SBR具有以下特點(diǎn)：

1.與其它二級(jí)處理工藝相比，在同等情況下，恒水位SBR出水可直接達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918－2002）一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.運(yùn)行費(fèi)用低，恒水位SBR工藝是恒水位運(yùn)行，可減少變水位運(yùn)行的水頭損失；潷水時(shí)不產(chǎn)生水頭損失；不需要污泥及混合液回流系統(tǒng)，從而減少能耗；同時(shí)恒水位時(shí)，通過(guò)溶解氧濃度控制，更加容易控制風(fēng)機(jī)的工況，大大降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。從而降低運(yùn)行費(fèi)用。[3]

3.工藝流程簡(jiǎn)潔，投資低。

恒水位SBR工藝不需要配設(shè)初沉池、二沉池及污泥回流設(shè)備。因此，污水處理設(shè)施布置緊湊、投資低。

4.監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)減少

恒水位SBR工藝是恒水位操作，不需要進(jìn)行水位及泥位的監(jiān)測(cè)，所需監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)減少。整個(gè)系統(tǒng)的成本也隨之降低；同時(shí)減少運(yùn)行管理的工作。

5.運(yùn)行靈活，模塊化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)不同的處理目標(biāo)。同時(shí)可以按雨旱季的運(yùn)行模式。

6.恒水位SBR反應(yīng)池可設(shè)計(jì)成多池模塊組合式，單池又可獨(dú)立運(yùn)行。

7.恒水位SBR工藝中活動(dòng)軟墻能夠自動(dòng)與進(jìn)水相適應(yīng)，能夠滿(mǎn)足變化系數(shù)的要求，能抗擊水量沖擊和有機(jī)物負(fù)荷沖擊。

特別是恒水位SBR工藝可通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行周期來(lái)適應(yīng)進(jìn)水水量；當(dāng)進(jìn)水濃度較高時(shí)，可通過(guò)延長(zhǎng)曝氣時(shí)間的方法實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，達(dá)到抗沖擊負(fù)荷的目的。

8.當(dāng)強(qiáng)調(diào)脫氮除磷功能時(shí)，恒水位SBR工藝可通過(guò)預(yù)設(shè)的運(yùn)行程序，按照設(shè)定的進(jìn)水時(shí)間及工作周期，并通過(guò)自控，控制反應(yīng)池的溶解氧水平，來(lái)提高脫氮除磷的效果。

9.利于深度處理

在相同的進(jìn)水條件下，恒水位SBR工藝的出水效果大大優(yōu)于傳統(tǒng)SBR工藝。良好的出水效果保證了在進(jìn)行污水深度處理時(shí)，可以進(jìn)一步降低投資運(yùn)行費(fèi)用。

10.土建設(shè)計(jì)靈活，即可用土池，也可用混凝土池。

11.污泥穩(wěn)定，易于處理。

12.適應(yīng)寒冷地區(qū)運(yùn)行條件。

13.低溫脫氮技術(shù)優(yōu)良。

恒水位SBR工藝在鼎美污水處理站的應(yīng)用

1.工程概況

鼎美村和后柯村位于在福建省廈門(mén)市海滄區(qū)東孚鎮(zhèn)，鼎美村現(xiàn)有戶(hù)籍常住人口約2800人，由于經(jīng)濟(jì)較好，工業(yè)多，外來(lái)寄住人口約2000～3000人，近遠(yuǎn)期發(fā)展常住人口（包括戶(hù)籍常住人口、外來(lái)寄住人口）預(yù)測(cè)為6000人。后柯現(xiàn)有戶(hù)籍常住人口約1200人，外來(lái)寄住人口約500人，近遠(yuǎn)期發(fā)展常住人口 （包括戶(hù)籍常住人口、外來(lái)寄住人口）預(yù)測(cè)為2000人。

目前村莊主要污水來(lái)源為生活污水。村內(nèi)目前沒(méi)有系統(tǒng)的雨污收集系統(tǒng)，村莊內(nèi)有條小溪，匯集后柯村和其他村莊的廢水后流入馬鑾灣海域，造成環(huán)境污染。

為配合“美麗廈門(mén)”建設(shè)，改善人民生活環(huán)境，廈門(mén)海滄土地開(kāi)發(fā)有限公司已經(jīng)委托中國(guó)華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司對(duì)污水處理工程的管道工程部分完成管網(wǎng)的規(guī)劃及設(shè)計(jì)，根據(jù)管網(wǎng)規(guī)劃，收集生活污水大部分流向鼎美村東邊規(guī)劃的污水處理站，后柯村污水收集后，經(jīng)管網(wǎng)引入污水處理站。

鼎美污水處理站設(shè)計(jì)處理水量為1000m3/d，鼎美村和后柯村村排放廢水經(jīng)水渠排放進(jìn)入馬鑾灣水域，根據(jù)污染物的來(lái)源及水質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合農(nóng)村實(shí)際經(jīng)濟(jì)條件、管理水平和污水處理工藝，參考GB18918-2002和GB8978-1996的有關(guān)規(guī)定，選擇常規(guī)污染物作為控制項(xiàng)目，指標(biāo)滿(mǎn)足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)鼎美村和后柯村經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)、地理和環(huán)境現(xiàn)狀及業(yè)主提供管網(wǎng)規(guī)劃圖紙污水處理站預(yù)留位置，地勢(shì)較平坦，土地使用面積較緊張，設(shè)計(jì)時(shí)盡可能選用無(wú)污泥或少污泥的處理工藝，以防止因污泥處理不善造成二次污染?？紤]農(nóng)村污水處理水量較小，管理水平不高等因素，本工程主要以去除CODcr為目標(biāo)，同時(shí)兼顧脫氮除磷功能，設(shè)備運(yùn)行采用全自動(dòng)控制，盡量減少人工操作。本工藝采用恒水位SBR工藝作為處理工藝，能達(dá)到處理效率高，出水排放水質(zhì)好，達(dá)到一級(jí)排放水質(zhì)要求。

表1 污水處理站設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)表

2．工藝流程

圖2 恒水位SBR工藝流程

流程簡(jiǎn)介：

●生活污水經(jīng)農(nóng)戶(hù)化糞池排入污水處理管網(wǎng)，進(jìn)入污水處理站后，首先經(jīng)過(guò)格柵池，在此階段，生活污水中的大顆粒物及漂浮物被截留下來(lái)，減輕了后續(xù)生化處理設(shè)施的負(fù)荷，保證系統(tǒng)能高效穩(wěn)定的工作。

●恒水位SBR池通過(guò)活動(dòng)軟墻的往復(fù)運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)反應(yīng)池三個(gè)區(qū)域的體積，保持池內(nèi)液面不變，在恒水位SBR池內(nèi)連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水，周期性的完成SBR工藝的充水、攪拌、曝氣，即缺氧、厭氧、好氧，三個(gè)基本控制功能塊的任意組合，以及隨后的沉淀、潷水過(guò)程?？梢愿鶕?jù)進(jìn)水水質(zhì)情況，單個(gè)周期實(shí)現(xiàn)反應(yīng)池的多次進(jìn)水，并按照脫氮除磷各過(guò)程對(duì)有機(jī)底物、DO的不同要求，最大程度上滿(mǎn)足微生物的需求。同時(shí)使用恒水位無(wú)動(dòng)力水力控制閥進(jìn)行排水，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，生化池內(nèi)水面保持不變；從而達(dá)到去除污染物的目的。同時(shí)增加化學(xué)輔助除磷設(shè)施。

●消毒采用商品次氯酸鈉，剩余污泥排入污泥池，定期用吸糞車(chē)吸至城市污水廠進(jìn)行處理。

3.主要處理結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)參數(shù)

本污水處理站主要處理構(gòu)筑物包括：格柵調(diào)節(jié)池、沉砂池、恒水位SBR生化池、巴氏計(jì)量槽、設(shè)備房、儲(chǔ)泥池等。

●格柵調(diào)節(jié)池

格柵主要用于攔截污水中較大懸浮物，并攔截直徑大于10mm的雜物，以確保水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)。水池具體尺寸為：1.5m×1.0m×1.5m+4.0×5.0m×4.0m，選用提升泵2臺(tái)，1用1備，性能參數(shù)如下：Q=60m3/h，H=10m，N=3.0kw。

●沉砂池

沉砂池采用重力沉砂池，水池具體尺寸為：Φ2.0m×3.0m，采用重力手動(dòng)排砂。

●恒水位SBR生化池

恒水位SBR反應(yīng)池為土池子型式，四周采用素土夯實(shí)，加防滲膜結(jié)構(gòu)，池底采用混凝土結(jié)構(gòu)，采用1座恒水位SBR池。單座尺寸：池上底長(zhǎng)×寬×深=30.5m×23.5m×5.0m，下底長(zhǎng)×寬=15.5m×8.5m，水深4.5m，安全高度0.5m。單座運(yùn)行周期為5.2h，每天4.6個(gè)周期。恒水位SBR一個(gè)周期循環(huán)的幾個(gè)狀態(tài)為：①進(jìn)水、攪拌時(shí)間（0.96h），②好氧反應(yīng)時(shí)間（2.34h），③沉淀階段（0.90h），④潷水階段（1.00h），⑤潷水階段結(jié)束。

池子由兩道活動(dòng)軟墻分成三個(gè)可變?nèi)莘e區(qū)域，即進(jìn)水控制區(qū)、反應(yīng)區(qū)、出水平衡區(qū)。恒水位SBR池生化池主要設(shè)備有：雙曲面攪拌器1臺(tái)，D=2500mm，N=4.0kw； 進(jìn)水泵 1臺(tái)，Q=430m3/h，H=0.85m，N=1.5kw； 出水泵 1 臺(tái)，Q=290m3/h，H=1.2m，N=1.5kw；無(wú)動(dòng)力排水閥（恒水位潷水器）1 臺(tái)，Q=290m3/h； 剩余污泥泵 1 臺(tái)，Q=25m3/h，H=8m，N=1.5kw，用于將剩余污泥排放至污泥儲(chǔ)存池；反應(yīng)區(qū)池底布置管式曝氣器88根，采用鼓風(fēng)曝氣。根據(jù)反應(yīng)區(qū)處于曝氣階段，溶解氧濃度限位DO＞3.0mg/l風(fēng)機(jī)停止，攪拌器啟動(dòng)；DO＜0.5mg/l，則攪拌器停止，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。風(fēng)機(jī)頻率依據(jù)進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷手動(dòng)設(shè)定，調(diào)整。

●巴氏計(jì)量槽

巴氏計(jì)量槽主要用于測(cè)定污水廠出水流量，便于控制構(gòu)筑物及設(shè)備的運(yùn)行，提高污水廠的運(yùn)轉(zhuǎn)管理水平。

●設(shè)備房

設(shè)備房尺寸為11.0m×8.0m×3.8m，分為鼓風(fēng)機(jī)間，配電控制間和配藥間。鼓風(fēng)機(jī)間選用2臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī) （1用1備），每臺(tái)風(fēng)量為8.7m3/min，風(fēng)壓44.9kPa，配套電機(jī)功率為15kW，運(yùn)行時(shí)間10.8h/d。配藥間放置輔助除磷配藥及加藥設(shè)備，消毒劑儲(chǔ)藥桶及加藥設(shè)備。

4.污水站實(shí)際運(yùn)行情況

2016年10月恒水位SBR生化池進(jìn)水開(kāi)始進(jìn)行污泥培養(yǎng)，隨后開(kāi)始調(diào)試及試運(yùn)行。前期水質(zhì)水量波動(dòng)較大，特別是雨天的時(shí)候。目前進(jìn)水各項(xiàng)指標(biāo)基本在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，出水的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，調(diào)試運(yùn)行表明：該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)COD、氨氮、總氮和總磷均保持著良好的去除效果，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，自動(dòng)化控制系統(tǒng)安全可靠，全廠運(yùn)行狀態(tài)良好。

場(chǎng)站占地面積2500m2，總投資額約為280萬(wàn)元（不含征地費(fèi)用），實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用：0.25kwh/噸水，藥劑費(fèi)約為0.1元/噸水。整個(gè)污水站的投資額和運(yùn)行費(fèi)用均維持在較低的水平，對(duì)于資金較為緊張的農(nóng)村地區(qū)，該工藝在保證出水水質(zhì)的前提下，能用得起。

結(jié)論

1.恒水位SBR工藝能適用于農(nóng)村污水的水質(zhì)水量變化，在雨水天氣也能保證適用效果，出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水水質(zhì)能達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

2.恒水位SBR系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低，設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。能很好的適應(yīng)農(nóng)村污水的現(xiàn)狀和現(xiàn)有的排放標(biāo)準(zhǔn)。