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生物接触氧化+混凝沉淀组合工艺处理合流制水体的研究

2024-08-03 10 上传者：管理员

摘要：安庆市某村镇排水管网系统不完善，雨污混接，旱季污水入河现象明显，造成穿过该村镇的河道成为黑臭水体，降低了周边居民的生活质量和河道生态系统的稳定性。将村镇污水截污纳管后进行旁路处理，因该河道周边用地紧张，本工程在充分利用河道空间且不影响行洪的前提下，在下游河道上建钢结构平台布置旁路处理设备。采用占地面积小、处理效率高的“生物接触氧化+混凝沉淀”组合工艺处理合流制水体，出水稳定达到准地表Ⅳ类水标准，处理后的中水部分返回上游作为河道生态补水，提升河道自净能力。

关键词：
准地表Ⅳ类水
合流制水体
污水排
混凝沉淀
生物接触氧化
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随着城镇化的发展和农民生活水平的显著提高，我国村镇的人均生活用水量和污水排放总量持续上升[1-2]。大部分村镇没有完整的排水系统[3]，多为直排式雨污合流制，雨水、生活污水和部分工业废水均未经处理直接排放到附近沟渠中，导致村镇河道水体黑臭，对村民身体健康和村镇居住环境带来不利影响[4]。城市地区一般具有较完善的污水收集处理系统，而农村地区由于排水管网的不健全和经济基础薄弱等原因，较大规模地集中处理村镇生活污水在现阶段并不可行，考虑到村镇生活污水具有分散、量小的特点，通过控源截污对污水进行收集纳管后，采用小型的旁路处理设施处理是较合适的选择[5]。常用的河道旁路处理技术有生态塘、人工湿地等，其工艺简单、运行费用低，但具有占地面积大、受用地条件限制、受季节温度影响等缺点[6]。

本研究以安庆市某村镇直排式合流制污染水体为研究对象，根据项目周边用地条件和出水水质目标，采用占地面积小、处理效率高的“生物接触氧化+混凝沉淀”旁路处理组合工艺进行治理，对其工艺特点、设计参数、运行效果进行了分析，以期为用地受限的村镇合流制水体治理提供思路。

1、工程概况

1.1项目背景

本项目位于安庆市某镇区河道，镇区管网为直排式雨污合流制。河道由西向东穿过镇区，周边为基本农田，全长约3 km，全河道平均坡降0.09%，河面宽度2 m～14 m。河道旱季水深0.2 m～0.3 m，旱季无其他水源汇入，旱季流量约1360 m3/d，均为镇区雨污合流口的排水，水质处于轻度黑臭(2023年2月连续监测)，本项目设计目标是河道下游水质监测断面水质达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)准Ⅳ类，治理前河道水质数据见表1，属于低浓度污水[7]。

表1河道水质指标监测表

1.2项目特点

该镇区雨污管网混接现象明显，需对所有雨水管网进行排查，工作量大，需增加大量入户管网的施工，工期长，跨部门协调量大，短期内难以对河道水质提升起到促进作用，因此本工程采用控源截污将污水收集后进行处理。本项目处理对象为直排式雨污合流制水体，水质污染程度相较于生活污水较低，且河道水处理出水水质指标不考核总氮。

项目周边用地紧张，河道上游、下游周边均为基本农田，不可占用，中游两侧均为高密度居民区和工业区，无剩余土地可用。仅靠河道自身生态功能无法实现水质净化，但河道周边没有建设旁路处理设施的土地。

1.3工艺选择

该河道周边用地不具备布置人工湿地等大型旁路处理设施的条件，且污水进水浓度较低，因此本项目选择占地面积小的旁路处理“生物接触氧化+混凝沉淀”组合工艺对河道水进行水质净化，处理后的中水部分返回上游作为河道生态补水，提升河道自净能力。

因河道周边用地受限，本项目在充分利用河道空间且不影响行洪的前提下，在下游河道上建钢结构平台布置旁路处理设备。综合考虑河道平均径流量及初期雨水入河，本次旁路处理设计规模2000 t/d，占地面积约440 m2，旁路处理工程平面布置如图1所示。

图1生物接触氧化+混凝沉淀组合工艺平面布置图

表2设计进出水水质指标

旁路处理工程进水为排入河道的生活、生产污水及河道旱季污水，经污水处理站处理后，出水水质执行《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的准Ⅳ类标准。设备主要设计进水水质和出水限值见表2。

污水经提升泵提升进入厂站，依次流经好氧区、沉淀区、混凝区、絮凝区、物化沉淀区，经紫外消毒后通过出水渠达标排放。在生化反应和混凝沉淀等作用下，污水中的有机物、悬浮物、氨氮、总磷、致病菌等，得到有效消减。出水部分就近排入河流水域，部分返回上游作为河道生态补水。污水处理过程中产生的污泥经叠螺机脱水后外运处置，污水处理工艺流程如图2所示。

图2污水处理工艺流程图

2、工艺设计参数

本工程采用的生物接触氧化+混凝沉淀组合工艺主要包括好氧生化系统、深度处理系统、污泥处理系统及附属构筑物等。

2.1好氧生化系统

2.1.1生物接触氧化池

生物接触氧化池采用固定床填料，结合活性污泥法和生物膜法的优点，具有高效的生物脱氮功能[8]。污水进入生物接触氧化池进行好氧处理，通过好氧细菌对有机物进行高速代谢分解，在硝化细菌的作用下，水中氨氮进行硝化反应，使污水中NH3-N的含量降低。同时，通过氧化分解水中污染物到CO2和H2O，完成大量有机污染物的去除，降低氨氮对微生物的毒性，为微生物提供稳定的生长环境[9-10]。

生物接触氧化池共8台，采用两级好氧工艺，4组独立运行，单组处理规模500 m3/d。生物接触氧化池曝气由罗茨风机供应，具体设计参数见表3。

表3好氧生化系统设计参数

2.1.2沉淀池

沉淀池总处理规模为2000 m3/d，单台处理规模500 m3/d,4座独立运行。沉淀池采用改良型竖流式结构，生化处理后的污水进入布有斜管填料的沉淀池，进行高效的泥水分离，具体设计参数见表3。沉淀池的污泥通过回流泵回流至好氧池，保证好氧池的污泥浓度维持在3000 mg/L。沉淀池的上清液进入一体化混凝沉淀设备，对污水进行深度处理。

2.2深度处理系统

生物除磷工艺对磷的去除率有一定的限制，如要确保总磷含量<0.3 mg/L，则应辅以化学除磷工艺[11-12]。污水深度处理采用一体化混凝沉淀系统，具有强化除磷的功能，该装置用在生物处理模块之后，通过混凝加药的方式强化除磷，可确保出水总磷≤0.3 mg/L。

一体化混凝沉淀系统优化了沉淀区的过水布水、集泥排泥等设计，通过增加斜板等方式为污染物沉降创造了更好的环境，高度集成了混合、絮凝和沉淀浓缩功能，结构紧凑高效，降低了设备成本并且节约用地[13]。一体化混凝沉淀系统包含混凝区、絮凝区、斜板沉淀区等，具体设计参数见表4。

表4一体化混凝沉淀系统设计参数

2.3污泥处理系统及附属构筑物

污水处理过程中产生的污泥排入污泥池中暂存，污泥池采用钢结构，总容积44 m3，污泥通过叠螺脱水机处理后，泥饼外运处置。污泥处理系统及附属构筑物设计参数见表5。

表5污泥池及附属构筑物设计参数

3、运行效果分析

本工程于2023年6月完工，2024年7月至2024年10月完成项目试运营。旁路处理工程完工后按月度对设备进出水水质进行定期监测。2023年7月至2024年3月，共进行了9次水质监测，结果如下。

3.1 COD的处理效果

2023年7月至2024年3月，COD进出水水质数据见图3。监测期间COD进水浓度为63.64 mg/L～124.20 mg/L，进水浓度波动较大，部分月份进水超过设计进水浓度；监测期间COD出水浓度为8.22 mg/L～26.70 mg/L，出水COD稳定达标，可见该工艺具有一定的抗冲击负荷能力。设备对COD的去除率为61.80%～93.10%，平均去除率为83.79%。

图3 COD去除效果图

3.2氨氮的处理效果

图4氨氮去除效果图

2023年7月至2024年3月，氨氮进出水水质数据见图4。监测期间氨氮进水浓度为7.51 mg/L～14.64 mg/L；监测期间氨氮出水浓度为1.10 mg/L～1.46 mg/L，出水氨氮浓度均能满足设计出水标准。设备对氨氮的去除率为81.76%～90.03%，氨氮的平均去除率为87.67%。

3.3总磷的处理效果

2023年7月至2024年3月，总磷进出水水质数据见图5。监测期间总磷进水浓度为0.53 mg/L～2.44 mg/L，部分月份进水超过设计进水浓度；监测期间总磷出水浓度为0.05 mg/L～0.27 mg/L，出水总磷稳定达标。设备对总磷的去除率为73.58%～96.00%，总磷的平均去除率为85.00%。

4、结论

针对用地受限的村镇合流制水体治理，控源截污后采用生物接触氧化+混凝沉淀组合工艺，在河道上构建钢框架结构平台布置旁路处理设备进行水处理，出水COD、氨氮、TP均值分别为13.46 mg/L、1.33 mg/L、0.17 mg/L，稳定达到准地表Ⅳ类水标准，且该工艺具有占地面积小、处理效率高、耐冲击负荷等优点，可为类似的村镇合流制水体治理提供借鉴。

图5总磷去除效果图

参考文献:

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[2]刘明浩,金旦军,孙凯,等.A2/O一体化设备在农村生活污水处理中的应用[J].广东化工,2024,51(6):108-111.

[3]蔡金燕,孙争,陈赛杰.苏北地区某镇农村生活污水分散式处理模式工程设计应用分析[J].广东化工,2023,50(16):119-121.

[4]蒋涛,李亚,盛安志,等.农村生活污水治理模式与技术研究综述[J].环境与可持续发展,2021,399(7):183-185+192.

[5]张建建,张其殿.A/RPIR一体化设备处理农村生活污水的研究[J].市政技术,2023,41(8):296-303.

[6]吉驰.河道旁路处理技术应用探索与工程实践[J].城市道桥与防洪,2023,(6):140-143.

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[9]李秋红,杨小丽,宋海亮.耦合微生物型生态袋的净水效果[J].净水技术,2018,37(1):117-122.

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[12]彭五庆,李彭,蔡浩东,等.污水厂生化尾水深度化学除磷效果优化及其对颗粒态磷粒径分布的影响[J].净水技术,2022,41(2):68-74.

文章来源:熊霞,吴昭东,汪向阳,等.生物接触氧化+混凝沉淀组合工艺处理合流制水体的研究[J].广东化工,2024,51(14):105-108.

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