东城牛山生活污水应急处理站的设计与运行

袁剑文，刘惠成

(1.东莞市中南环保科技有限公司，广东 东莞 523000；2.东莞市东城牛山污水处理服务有限公司，广东 东莞 523128)

1 工程概况

东莞老围河是一条没有源头的排水渠，被定义为省重点整治河涌。老围河旁边是一座已运行多年的日处理3万t生活污水的东城牛山污水厂。东城牛山污水厂一期的污水处理量远少于管网的污水量，每天大约有2万t污水无法处理，从管网溢流到老围河，从而污染了老围河。东莞市政府计划扩建牛山污水厂二期工程，但由于土地权属和建设周期长等问题，老围河每天被管网溢流的污水污染，成为黑臭水体。东城水务局为了整治老围河的黑臭水体，耗巨资于2018年5月在牛山污水厂旁边建设一套日处理1万吨的生活污水处理应急设施，减少管网的污水溢流到老围河，并于2018年12月开始投入运行。该应急污水处理设施的出水排入老围河，作为老围河的生态补水，要求达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B的标准。该厂处理流程图见图1，进出水标准见表1，主要构筑物见表2，设备见表3。

图1 牛山生活污水应急处理站流程图

表2 主要构筑物

表3 主要设备

2 污水处理工艺分析

管网的污水流入调节池。污水中垃圾被粉碎式格栅压碎后，与污水一起被水泵送到浅层气浮机，进行混凝气浮处理。往气浮机的入水管加聚合氯化铝和阴离子的聚丙烯酰铵药剂，使污水里的絮体变大，在气浮机里进行固液分离。气浮机分离出来的泥渣流入污泥池，最后经污泥泵，流入叠螺机进行污泥脱水。浅层气浮机高约1 m，水力停留时间约为17min，比普通气浮机具有占地面积少，出水清的优点。气浮机的出水很清澈，流入生物接触氧化池进行生化反应。污水中氨氮在生物接触氧化池进行硝化反应。硝化反应效果主要与好氧池的停留时间长短和溶解氧浓度相关。由于本项目的选址可用地方极少和生活污水氨氮浓度较低，因此生物接触氧化池有效容积较少，硝化反应时间较短。好氧区，污水主要进行硝化反应，其反应式：(1) NH4++1.5O2→NO3-+2H++H2O (2)NO2-+0.5O2在→NO3-在厌氧区内，污水主要进行反硝化反应，即脱氮反应，其反应式：(1)NO2-+3H→0.5N2+OH-+H2O (2)NO3-+5H→0.5N2+OH-+H2O。由于此工艺无厌氧池，所以反硝化脱氮效果差，总氮去除率低。污水的磷去除方法主要是生物除磷和化学除磷。生物在污水中除磷原理：微生物除磷主要通过厌氧-好氧环境交替进行，在单纯的厌氧或好氧环境中都不能有效去除磷。聚磷菌在厌氧池内通过水解反应把污水中的有机磷和高分子磷分解而释放出来，在随后的好氧池中，聚磷菌从污水中摄取磷，将磷以聚磷酸盐的形式贮存在菌体内而形成高磷污泥[1]。化学除磷就是往污水投加化学药剂，如氯化铝，使污水中部分溶解于水和不溶于水的磷与聚合氯化铝进行混凝反应后，变成絮体，在气浮池中被去除。生物接触氧化池的出水流入曝气滤池进行生化反应和过滤，可进一步去除污水中污染物，也可节省地方进行固液分离。污水经曝气滤池处理后，就能达标放，流入老围河。

3 工程调试和运行效果

工程调试分为三个阶段：污泥驯化培养期、负荷提高期和满负荷运转[2]。在培养菌种初期，共往生化池投了5t菌种。污泥驯化培养期，处理少量污水，设备间歇运行。培菌一周后，可以加大污水处理量，进入负荷提高期。再培菌一周后，可以满负荷运转。浅层气浮机的调试：启动空气压缩机和回用水泵，使溶气罐的压力达到0.42 MPa，使气浮池产生乳白色溶汽水，然后再启动进水泵和加聚合氯化铝药剂。污水与聚合氯化铝进行混凝反应，产生絮体。絮体在乳白色溶汽水作用下上浮到池面，形成厚的污泥层，被刮到污泥池。由于污水中氨氮不高，所以生物接触氧化池DO=2 mg/L。气浮机的出水有较高溶解氧，因此第一个生物接触氧化池的污水溶解氧不低，可进行少风量曝气。细菌培养大约一个月后，填料上的菌种长物特别大，出水也清澈。由于该生化系统水力停留时间短，硝化效果较差，所以当出水泡沫较多时，要投加消泡剂，消除表面活性物质。该废水处理系统2018年12月开始调试，2019年1月生化调试完成，运行1个月后，运行情况稳定，并通过当地环保局的监测，运行效果见表1。虽然该处理工艺节省土地和投资，能保证出水达标排放，但运行中也遇到问题。

污水中布条、小木条等杂物虽然经过粉碎式格栅处理，但并不变为细小杂物，经过气浮处理后变成浮渣流入叠螺机，容易损坏叠螺机。因此在气浮机的出泥管应安装一个穿孔滤桶，便于截留布条、小木条等杂物。粉碎式格栅设备不宜用在提升泵前，应用齿耙式或抓斗式格栅去除污水中垃圾。

该污水处理工艺的优点：能处理异常浓度的污水，生化系统抗负荷强，化学除磷效果佳。气浮作为生化工艺的预处理设施，能有效去除污水中农贸市场的羽毛、泥渣和部分有害物质，降低污染物的浓度，总磷去除率约90%，保证生化效果，使出水达标排放。

该污水处理工艺的缺点：氨氮等溶于水的污染物生化去除率低。虽然有气浮作为预处理，能去除泥渣等不溶于水的物质，但不能去除溶于水中的污染物，如氨氮。由于该系统生化池停留时间短，所以生化效果差，只能处理低浓度(氨氮≤15 mg/L)的生活污水，无法令氨氮>15 mg/L的污水达标排放。

4 工程技术经济

该工程总投资：600万元。每天处理1万吨水，吨水电耗是0.08 kWh/m3，电费是0.9元/ kWh，吨水处理电费是0.072元。本工程自动运行，只需4名工人，人工费共2万元/月，吨水处理人工费用是0.067 元/ m3[水]。包括 PAC、PAM，消泡剂等常规药剂，药剂费用是0.15 元/ m3[水]。污泥处置费：该厂把脱水后的污泥，以每吨350元运到污泥处理厂进行处置，污泥处置费用0.15 元/t。维修费是0.04元/ m3水。该工程生活污水处理成本是0.479 元/ m3[水]。 总占地面积：500 m2，吨水处理占地是0.05 m2/m3。

5 结论和建议

(1)浅层气浮+生物接触氧化+曝气滤池的污水处理工艺能使生活污水基本达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B的标准，可广泛应用。

(2)该工艺具有占地少，除磷效果佳，建设周期短、运行和投资成本低，污水抗冲击能力强等优点，也有氨氮和总氮去除

率低的缺点。