一体化污水处理设备的创新应用研究

冯云飞，赵建怀，杨长胜，齐水莲

(郑州旭发环保科技有限公司，河南 郑州 450001)

1 引言

近年来，小型污水处理设施因其自身独具的优势，在一些特殊和复杂区域日益兴起，获得了不错的环境效益和投入产出比[1]。一体化污水处理设备设计，以污水低成本、分散式处理作为出发点，对传统A/O工艺进行工艺优化，将活性污泥法和生物膜法结合构成复合生物膜系统，以有效处理原水中的有机污染物质[2]。

但是一体化污水处理设备在实践应用中也表现出一定的不足之处，主要表现为系统带泥严重、设备积泥清理困难且代价大、系统设备设计缺陷、池容较小缓冲力不足、出水水质达标率不高等[3]。因此，发现问题，在实际工程中尝试采用不同的解决方法，可以为设备的技术更新提供参考。本工程案例着重解决设备在处理水量较小时，进水量与污泥回流量的控制操作方面存在的难点。

本工程案例中污水处理站一体化设备的设计处理能力为5 t/d，污水的主要来源为：办公楼卫生间和职工食堂，食堂废水具有化学需氧量(COD)高、悬浮物高、含油高、易腐败、来水不稳定等特点[4]，需经油水分离器后与卫生间污水共同经污水管网自流进入地埋式化粪池、调节池，均匀水质、平衡流量[5]后再经调节池污水提升泵提升进入地上式一体化污水处理设备。

2 工艺与流程

2.1 处理工艺

一体化污水处理设备采用“A/O法+MBR膜生物反应器[6]”作为污水处理主体工艺，该工艺具有构造简单、占地面积小和自动化程度高等优点，但其仍存在一定问题有待解决，如污泥减量效果有限和脱氮效果有待进一步提高[7]。

2.2 工艺流程

工艺流程见图1。

图1 污水处理站工艺流程示意

3 创新应用

3.1 提升泵结合水箱的进水方式

本项目设计污水处理量为5 t/d，每天实际产生污水量约为5 t，污水自流入容积均为7.5 m3的化粪池和调节池，经调节池内污水提升泵提升至一体化污水处理设备，常规适用于污水处理的切割式潜污泵最小流量约为10 m3/h、扬程20 m[8]。对于本项目而言，进水流量需控制在约0.4 m3/h，最小型号的潜污泵流量超出了设计要求，因此采用合理的方式控制一体化设备的进水量是维持设备稳定运行的关键环节之一。

为解决一体化污水处理设备稳定运行的问题，工程实施中采用在一体化设备进水端增加长宽高均为1 m、体积为1 m3的水箱，水箱底部安装有出水管和可灵活调节开度的阀门，污水依靠水位高度差作用，通过水箱出水管自流进入兼氧池(A池)底部。水箱内部安装有液位控制器[9]，高液位时调节池提升泵启动补水，低液位时调节池提升泵停止补水。经不断试验，得到水箱出水阀门的最佳开度，使进水量维持在约0.4 m3/h，与一体化设备的设计进水量相符合。

3.2 脉冲式污泥回流

MBR膜池底部泥斗中安装有污泥回流泵，该泵参数为流量10 m3/h、扬程15 m，污泥回流至兼氧池(A池)，底部进水管为均匀布置的穿孔管[10]。脉冲式污泥回流泵通过控制程序间歇启动[11]，经过试验，最佳的控制时间为：启动20 s，停止2 min。通过实际运行观察，利用污泥回流泵瞬间流量大、冲击力强的特点，在无机械搅拌器的作用下，可实现回流污泥在兼氧池内基本处于悬浮状态[12]，与进水混合后流入曝气池，达到污泥回流的作用，具有良好的脱氮除磷效果[13]。

4 水质监测结果

在污水处理站运行过程中，对一体化污水处理设备进、出水作了多次现场水质监测[14]，主要监测水质指标的测定结果如图2～图4所示。

4.1 原水水质

由图2可知，污水处理站的水质监测中原水CODcr浓度在70.9～109.8 mg/L，平均值为92.5 mg/L，略有波动呈平稳趋势；原水氨氮浓度在23.86～35.07 mg/L，平均值为27.49 mg/L，呈平稳趋势；原水总磷浓度在1.62～2.28 mg/L，平均值为1.88 mg/L，呈平稳趋势。

图2 原水水质监测数值

4.2 出水水质

《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A标准规定：CODcr≤50 mg/L，氨氮≤5 mg/L，总磷≤0.5 mg/L。由图3可知，污水处理站的在56 d的运行时间里，经过处理后，出水CODcr浓度在25.7～40.5 mg/L，平均值为32.4 mg/L，均小于50 mg/L；出水氨氮浓度在1.68～4.21 mg/L，平均值为3.13 mg/L，均小于5 mg/L；出水总磷浓度在0.28～0.48 mg/L，平均值为0.37 mg/L，均小于0.5 mg/L，出水CODcr、氨氮、总磷等指标均能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A标准。

图3 出水水质监测数值

4.3 去除率

由图4可知，污水处理站的在56 d的运行时间里，经过8次取样监测，CODcr的去除率约在48%～76%，平均去除率为63%；氨氮的去除率约在82%～94%，平均去除率为88%；总磷的去除率约在72%～86%，平均去除率为80%。污水中氨氮和总磷保持较高的去除率与污泥的良性循环密不可分，保证了较低的氮磷出水浓度[15]，水质监测结果验证了脉冲式污泥回流在水量较小的一体化污水处理设备中应用的优越性。

图4 去除率

5 结论

(1)根据实际运行，对于水量较小的一体化污水处理设备，采用提升泵+水箱的方式控制进水量，保证一体化设备均匀进水是可行的。

(2)脉冲式污泥回流方式可实现回流污泥基本处于悬浮状态，与进水充分混合后流入曝气池。在实际工程中，一体化污水处理设备可实现连续运行，并对污水中CODcr、氨氮、总磷分别达到63%、88%、80%的去除率。

(3)污水处理站经过56 d的连续运行，期间多次对进、出水取样监测，出水水质监测平均值为：CODcr=32.4 mg/L、氨氮=3.13 mg/L、总磷=0.37 mg/L，能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A标准。