恒水位SBR在农村污水处理中的应用

张玉山

农村污水的特点

农村污水不同于城市污水，农村污水具有自己的一些特点，主要具有以下特点：

1.农村的生活污水量比较小，日变化系数大，时变化系数也大[1]，农村用水时间点集中，排放时间也集中，导致用水高峰水量大，其余时间水量很小，水量变化非常明显。

2.一般农村居民生活污水具有浓度较低，污染物成份较简单[1]，部分地区的农村污水还含有散养的禽畜废水，则污染物浓度会高一些，水中不含有重金属及有毒有害物质，含一定量的比例的氮、磷，水质波动较大，可生化性强。

3.大部分农村现有的排水体制为雨污混流的合流制，主要通过室内管道排入室外的排水明沟，具有雨天水量大，其他时间水量小等特点。

考虑到农村污水的特殊性，其收集难度和处理难度均比城市污水处理高，其处理工艺的选择也比城市污水处理困难。根据农村污水的特点，其处理工艺必须能适应其水质水量变化，同时还要能适应雨天雨污混流带来的大水量，要兼有脱氮除磷的功能，而且处理成本要低，操作简单。SBR处理工艺是一种较好的处理工艺。但是传统SBR工艺，其脱氮除磷效果有限，自动化程度较低，操作复杂，对操作人员的素质要求较高，限制了其在农村污水中的应用。由于目前对于污水的排水水质要求越来越严格，特别是对氮磷的排放要求。传统SBR的最新改进型工艺恒水位SBR工艺能满足这方面的要求，恒水位SBR工艺是在传统SBR的基础上研发出来的，不仅继承传统SBR工艺的全部优点，同时还将传统SBR的一些缺点降低到最小。非常适合处理这种小型的农村污水。

恒水位SBR工艺简介

恒水位SBR池通过活动软墙的往复运动调节反应池三个区域的体积，保持池内液面不变，在恒水位SBR池内连续进水、连续出水，周期性的完成SBR工艺的充水、搅拌、曝气，即缺氧、厌氧、好氧，三个基本控制功能块的任意组合，以及随后的沉淀、滗水过程。可以根据进水水质情况，单个周期实现反应池的多次进水，并按照脱氮除磷各过程对有机底物、DO的不同要求，最大程度上满足微生物的需求。同时使用恒水位无动力水力控制阀进行排水，在整个运行过程中，生化池内水面保持不变[2]。

图1 恒水位SBR池

恒水位SBR池由三部分组成：①进水控制区；②混合、反应、沉淀区；③出水平衡区。三个区域由两个活动软墙(E)分隔。

恒水位SBR具有以下特点：

1.与其它二级处理工艺相比，在同等情况下，恒水位SBR出水可直接达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级A排放标准。

2.运行费用低，恒水位SBR工艺是恒水位运行，可减少变水位运行的水头损失；滗水时不产生水头损失；不需要污泥及混合液回流系统，从而减少能耗；同时恒水位时，通过溶解氧浓度控制，更加容易控制风机的工况，大大降低风机的运行时间。从而降低运行费用。[3]

3.工艺流程简洁，投资低。

恒水位SBR工艺不需要配设初沉池、二沉池及污泥回流设备。因此，污水处理设施布置紧凑、投资低。

4.监测环节减少

恒水位SBR工艺是恒水位操作，不需要进行水位及泥位的监测，所需监测环节减少。整个系统的成本也随之降低；同时减少运行管理的工作。

5.运行灵活，模块化设计，可实现不同的处理目标。同时可以按雨旱季的运行模式。

6.恒水位SBR反应池可设计成多池模块组合式，单池又可独立运行。

7.恒水位SBR工艺中活动软墙能够自动与进水相适应，能够满足变化系数的要求，能抗击水量冲击和有机物负荷冲击。

特别是恒水位SBR工艺可通过自动调节运行周期来适应进水水量；当进水浓度较高时，可通过延长曝气时间的方法实现达标排放，达到抗冲击负荷的目的。

8.当强调脱氮除磷功能时，恒水位SBR工艺可通过预设的运行程序，按照设定的进水时间及工作周期，并通过自控，控制反应池的溶解氧水平，来提高脱氮除磷的效果。

9.利于深度处理

在相同的进水条件下，恒水位SBR工艺的出水效果大大优于传统SBR工艺。良好的出水效果保证了在进行污水深度处理时，可以进一步降低投资运行费用。

10.土建设计灵活，即可用土池，也可用混凝土池。

11.污泥稳定，易于处理。

12.适应寒冷地区运行条件。

13.低温脱氮技术优良。

恒水位SBR工艺在鼎美污水处理站的应用

1.工程概况

鼎美村和后柯村位于在福建省厦门市海沧区东孚镇，鼎美村现有户籍常住人口约2800人，由于经济较好，工业多，外来寄住人口约2000～3000人，近远期发展常住人口（包括户籍常住人口、外来寄住人口）预测为6000人。后柯现有户籍常住人口约1200人，外来寄住人口约500人，近远期发展常住人口 （包括户籍常住人口、外来寄住人口）预测为2000人。

目前村庄主要污水来源为生活污水。村内目前没有系统的雨污收集系统，村庄内有条小溪，汇集后柯村和其他村庄的废水后流入马銮湾海域，造成环境污染。

为配合“美丽厦门”建设，改善人民生活环境，厦门海沧土地开发有限公司已经委托中国华西工程设计建设有限公司对污水处理工程的管道工程部分完成管网的规划及设计，根据管网规划，收集生活污水大部分流向鼎美村东边规划的污水处理站，后柯村污水收集后，经管网引入污水处理站。

鼎美污水处理站设计处理水量为1000m3/d，鼎美村和后柯村村排放废水经水渠排放进入马銮湾水域，根据污染物的来源及水质特点，结合农村实际经济条件、管理水平和污水处理工艺，参考GB18918-2002和GB8978-1996的有关规定，选择常规污染物作为控制项目，指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A排放标准。

根据鼎美村和后柯村经济较发达、地理和环境现状及业主提供管网规划图纸污水处理站预留位置，地势较平坦，土地使用面积较紧张，设计时尽可能选用无污泥或少污泥的处理工艺，以防止因污泥处理不善造成二次污染。考虑农村污水处理水量较小，管理水平不高等因素，本工程主要以去除CODcr为目标，同时兼顾脱氮除磷功能，设备运行采用全自动控制，尽量减少人工操作。本工艺采用恒水位SBR工艺作为处理工艺，能达到处理效率高，出水排放水质好，达到一级排放水质要求。

表1 污水处理站设计进、出水水质表

2．工艺流程

图2 恒水位SBR工艺流程

流程简介：

●生活污水经农户化粪池排入污水处理管网，进入污水处理站后，首先经过格栅池，在此阶段，生活污水中的大颗粒物及漂浮物被截留下来，减轻了后续生化处理设施的负荷，保证系统能高效稳定的工作。

●恒水位SBR池通过活动软墙的往复运动调节反应池三个区域的体积，保持池内液面不变，在恒水位SBR池内连续进水、连续出水，周期性的完成SBR工艺的充水、搅拌、曝气，即缺氧、厌氧、好氧，三个基本控制功能块的任意组合，以及随后的沉淀、滗水过程。可以根据进水水质情况，单个周期实现反应池的多次进水，并按照脱氮除磷各过程对有机底物、DO的不同要求，最大程度上满足微生物的需求。同时使用恒水位无动力水力控制阀进行排水，在整个运行过程中，生化池内水面保持不变；从而达到去除污染物的目的。同时增加化学辅助除磷设施。

●消毒采用商品次氯酸钠，剩余污泥排入污泥池，定期用吸粪车吸至城市污水厂进行处理。

3.主要处理结构及设计参数

本污水处理站主要处理构筑物包括：格栅调节池、沉砂池、恒水位SBR生化池、巴氏计量槽、设备房、储泥池等。

●格栅调节池

格栅主要用于拦截污水中较大悬浮物，并拦截直径大于10mm的杂物，以确保水泵正常运转。水池具体尺寸为：1.5m×1.0m×1.5m+4.0×5.0m×4.0m，选用提升泵2台，1用1备，性能参数如下：Q=60m3/h，H=10m，N=3.0kw。

●沉砂池

沉砂池采用重力沉砂池，水池具体尺寸为：Φ2.0m×3.0m，采用重力手动排砂。

●恒水位SBR生化池

恒水位SBR反应池为土池子型式，四周采用素土夯实，加防渗膜结构，池底采用混凝土结构，采用1座恒水位SBR池。单座尺寸：池上底长×宽×深=30.5m×23.5m×5.0m，下底长×宽=15.5m×8.5m，水深4.5m，安全高度0.5m。单座运行周期为5.2h，每天4.6个周期。恒水位SBR一个周期循环的几个状态为：①进水、搅拌时间（0.96h），②好氧反应时间（2.34h），③沉淀阶段（0.90h），④滗水阶段（1.00h），⑤滗水阶段结束。

池子由两道活动软墙分成三个可变容积区域，即进水控制区、反应区、出水平衡区。恒水位SBR池生化池主要设备有：双曲面搅拌器1台，D=2500mm，N=4.0kw； 进水泵 1台，Q=430m3/h，H=0.85m，N=1.5kw； 出水泵 1 台，Q=290m3/h，H=1.2m，N=1.5kw；无动力排水阀（恒水位滗水器）1 台，Q=290m3/h； 剩余污泥泵 1 台，Q=25m3/h，H=8m，N=1.5kw，用于将剩余污泥排放至污泥储存池；反应区池底布置管式曝气器88根，采用鼓风曝气。根据反应区处于曝气阶段，溶解氧浓度限位DO＞3.0mg/l风机停止，搅拌器启动；DO＜0.5mg/l，则搅拌器停止，风机启动。风机频率依据进水有机负荷手动设定，调整。

●巴氏计量槽

巴氏计量槽主要用于测定污水厂出水流量，便于控制构筑物及设备的运行，提高污水厂的运转管理水平。

●设备房

设备房尺寸为11.0m×8.0m×3.8m，分为鼓风机间，配电控制间和配药间。鼓风机间选用2台罗茨鼓风机 （1用1备），每台风量为8.7m3/min，风压44.9kPa，配套电机功率为15kW，运行时间10.8h/d。配药间放置辅助除磷配药及加药设备，消毒剂储药桶及加药设备。

4.污水站实际运行情况

2016年10月恒水位SBR生化池进水开始进行污泥培养，随后开始调试及试运行。前期水质水量波动较大，特别是雨天的时候。目前进水各项指标基本在设计值范围内，出水的各项指标均达到了设计要求，调试运行表明：该工艺运行稳定，对COD、氨氮、总氮和总磷均保持着良好的去除效果，设备运转正常，自动化控制系统安全可靠，全厂运行状态良好。

场站占地面积2500m2，总投资额约为280万元（不含征地费用），实际运行费用：0.25kwh/吨水，药剂费约为0.1元/吨水。整个污水站的投资额和运行费用均维持在较低的水平，对于资金较为紧张的农村地区，该工艺在保证出水水质的前提下，能用得起。

结论

1.恒水位SBR工艺能适用于农村污水的水质水量变化，在雨水天气也能保证适用效果，出水水质稳定，出水水质能达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中的一级A标准。

2.恒水位SBR系统运行费用低，设备简单，维护方便，自动化程度高，运行管理简单。能很好的适应农村污水的现状和现有的排放标准。