某小型污水处理站改造运行与研究

赵飞立

（安徽北控水务环境产业有限公司 安徽合肥 340001）

引言

为贯彻落实《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《安徽省水污染防治条例》等法律法规，防治农村水环境污染，改善农村水生态环境质量，提升农村人居环境，结合安徽省实际情况，制定《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB 34/ 3527—2019）[1]。新标准的实施对现状农村污水处理站的运行提出新的要求。

余波等[2]在小城镇污水处理应用CASS 工艺，刘微微[3]，陶昱明[4]将人工湿地和其他工艺组合处理农村生活污水；胡洁等[5]通过潜流人工湿地和表面流人工湿地的组合人工湿地进行深度处理出水达到达到GB 3838-2002 的IV 类水质。

本文以安徽某小型污水处理站为研究对象，根据提标改造的目标，分析现状运行存在的问题，提出改造思路，并对改造内容做出深入分析和说明，将现状运行工艺改造为“CASS-人工湿地”工艺，改造、运行简单，水质稳定达标，成本低，兼有生化处理工艺和生态处理工艺的优点，为今后小型污水处理站的改造运行提供参考。

1 项目概况

1.1 项目简介

位于安徽的某污水处理站项目设计规模300t/d，污水处理站收水范围为新农村建设小区内户籍人口3180 人，常住人口约18500 人，另外因其它村拆迁，外来租房人口约810 人，该村配套建设了幼儿园、超市、文化活动广场、农民乐园和社区办公服务场所。该村已完成雨污分流工作，并实现污水全收集。现状污水处理站的处理工艺为“厌氧-缺氧-好氧-人工湿地”，污水站初始采用太阳能微动力，后改为市电供电，执行标准为 《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》一级B 标准。

1.2 主要构筑物及设计参数

（1）组合生化池

结构形式为地埋式混凝土结构，尺寸为7.5m×12.5m×3.5m，厌氧区停留时间为2.7h，缺氧区停留时间为2.7h，好氧区停留时间为4.9h，平流沉淀池停留时间为1.5h。主要设备有：

设备类型为回转式鼓风机，设备数量为2 台，风量Q=0.42-0.38m3/min，压力P=0.1-0.5kgf/cm2，功率N=0.75kw。

（2）人工湿地

湿地类型为表面流人工湿地，湿地尺寸为21m×14.5m，种植植物为水葱。

（3）出水标准

原设计出水水质执行 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中规定的一级B 标准。出水水质见表1。

表1 原设计出水水质表

1.3 存在的问题

（1）进水端无粗、细格栅、沉砂池，无法对原水中较大的固体污染物进行拦截，导致后端设备在运行过程中易出故障。

（2）无调节池。进水水质水量不稳定，造成水量最大时和水质高浓度运行不达标风险。

（3）生化池停留时间不足。经核算，原设计厌氧池、缺氧池停留时间均为2.7 小时，好氧池停留时间4.9 个小时。弹性填料老化，随着运营时间增加，填料使用年限将近，填料老化明显。

（4）厌氧池、缺氧池无搅拌设备，导致回流污泥在厌氧池、缺氧池沉积，好氧池无法保证正常污泥的浓度。

（5）沉淀池无泥斗，污泥无法正常沉淀并沉积到一个区域，保证回流污泥泵将污泥回流至厌氧区。

（6）回流污泥回流至好氧池，厌、缺氧池无法保证污泥浓度。

（7）无进出水流量计、污泥浓度计、溶解氧仪等在线监测设备，不能对厂内运营情况进行即时监控。

（8）湿地植物残体长期累积，湿地内上层污泥淤积严重，内源污染严重，填料堵塞，水力流态差，湿地水力表面负荷大于设计负荷，无法达到深度处理的作用，反而会降低处理后的水质。

2 改造目标

本项目处理后出水水质满足 《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB34/3527-2019）一级A 标准。

表2 改造后进、出水水质指标（mg/L）

3 改造内容

3.1 改造思路

鉴于污水站的现况以及面临的问题，为保证污水站可以稳定运行以及达标排放，拟对污水站进行改造。结合污水站的特点，拟采用CASS 工艺替代原有的A2O 工艺，并完善相关处置单位，系统改造措施包括：

（1）利用现有湿地空间新建进水调节池，将湿地部分改造为调节池，减少水量波动对污水处理系统的影响。

（2）对现有生化系统及污泥池进行改造，利用现有设施，将原有的AAO 工艺改造为CASS 工艺，并改造回流系统。

（3）对原有池体进行清理，去除池体内的杂物及垃圾。

（4）增加预处理，防止垃圾进入污水处理设施堵塞设备。

（5）改造现有污水池曝气系统，增加曝气效率。

（6）增加化学除磷系统，提升系统除磷效果。

图1 原工艺流程图

图2 改造后工艺流程图

3.2 改造形式

生活污水排放至污水站，首先通过格栅去除较大的漂浮物，后进入调节池均质均量，通过水泵提升进入CASS 生化池；CASS 生化池采用间歇运行，运行过程包括进水、曝气、沉淀、排水、待机五个工序组成；进水时，回流污泥与进水同时进入到缺氧段，污泥快速与污水中有机物混合并吸附；曝气反应时，好氧段回流液回流至污水缺氧段，在缺氧段实现脱氮，好氧段则通过好氧微生物降解有机物，同时与投加的化学除磷剂快速混合，以去除污水中磷；沉淀时，污泥快速沉淀，实现泥水分离；排水时，上清液由泵输送至湿地，经湿地后排放，待降低至指定液位后，排水停止，进入到下一个环节。CASS 生化池剩余污泥定期由泵车抽走至中心镇区污水处理厂进行集中处置。

利用现有湿地进行改造，补种美人蕉、香蒲等水生植物，提高湿地处理的生物多样性，提高污染负荷耐冲击能力。

3.3 改造参数设计

（1）集水井

主要功能为去除较大悬浮物，避免水泵和后续工艺设备的堵塞。

设计流量为28.75m3/h，直径1000mm，有效水深1.5m，设置人工提篮格栅一套，格栅间隙5mm，材质为不锈钢。

（2）调节池

主要功能为储存生活污水，对污水水量及水质进行调节，保证后续处理系统的稳定运行。

设计流量12.5m3/h，有效水深1.7m，有效池容91.8m3，设计尺寸L×B×H=12.0m×4.5m×2.0m，停留时间7.3h。

设置潜污泵2 台（1 用1 备），水泵流量Q=50m3/h，扬程H=8m，功率N=0.75kW；设置潜水搅拌器1 台，功率0.85kW。

（3）CASS 生化池

主要功能为创造好氧、厌氧、缺氧环境去除COD、氮、磷等有机物。

设计周期CASS 池周期：6.0h，其中进水时间1.5h，反应时间2.5h，沉淀时间：1h，排水时间：1.5h，回流比：24%，每天运行4 个周期。

有效水深3.0m，有效池容281.25m3容，设计尺寸L×B×H=7.5m×12.5m×3.5m，停留时间22.5h，BOD 负荷0.1 kgBOD5/（kgMLSS·d），充水比0.267，污泥浓度4g/L，BOD/COD=150/250，气水比6.9。

设置污泥回流泵2 台（潜污泵，1 用1 备），水泵流量Q=12m3/h，扬程H=4m，功率N=0.75kW；设置潜水搅拌器1 台，功率0.85kW；另外设置风机2 台（1用1 备），Q=1.44m3/min，P=3kPa，N=2.2kW；不设置滗水器，采用阀门控制排水。

（4）化学除磷系统

主要功能为投加除磷药剂，满足除磷要求，使出水TP 达标排放。

除磷药剂使用固态PAC 现场制备，投加浓度10%，加药罐2 组（φ×H=1.5m×1.5m），采用重力投加，球阀控制投加流量，加药点为CASS 生化池进水口。

（5）人工湿地

主要功能为公园湿地，美化同时兼有水质净化功能。

工程措施：清理湿地内杂物，将原湿地剩余部分改造成公园湿地，主要种植水生植物。

湿地尺寸：L×B=21m×14.5m。

补种植物：补种美人蕉、香蒲等水生植物，种植密度10 株/m2,植物之间间隔种植。

4 改造后效果

该项目改造投资30 万元，改造后运行费用由原先的1.3 元/ m3水降至1.1 元/ m3水，运行费用降低19%，1.37 年可回收改造投资成本。

该项目改造后，2020 年3 月～2020 年8 月 运行数据如表3 所示，出水均能达到设计要求。

表3 改造后运行水质

结语

改造后的“CASS-人工湿地”工艺，改造简单、运行简单，水质稳定达标，成本低，兼有生化处理工艺和生态处理工艺的优点，既满足农村污水处理的的水质要求，又具有生态，美化环境。该工程提标改造项目的应用，可为今后农村污水处理工程提供借鉴。