劉統(tǒng)華，潘炳錕，勾中剛，馮錦平

(1. 華電西藏能源有限公司大古水電分公司，西藏 山南 856000； 2. 中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 611130)

DG水電站所在的西藏山南地區(qū)，屬于典型的藏南谷地，地質構造復雜，地形以高山谷地為主，地勢自西向東逐漸降低，平均海拔在3 700 m左右。由于海拔高，植被稀少，所以空氣稀薄潔凈，塵埃和水氣含量少，大氣透明度高，光照充足，全地區(qū)全年日照時間為2 600～3 300 h；輻射量大，是全國太陽輻射量最多的地方。

該地區(qū)屬溫帶干旱性氣候，年均降水量不到450 mm，雨季多集中在6至 9月，年平均氣溫8.0℃，年平均最低氣溫6℃，最高8.8℃，晝夜溫差大，最低氣溫可達-37℃；年均風速在3 m/s左右，最大風速為17 m/s，風期主要集中在12月至次年3月。

1 業(yè)主營地現(xiàn)有污水處理設施概況

業(yè)主營地食宿人數(shù)約150人，污水處理設施設計處理能力為3 m3/h，設計出水水質為：《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準[1]，《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級標準的B標準[2]。主體采用AO法+超濾處理工藝。工藝流程：化糞池污水來水通過污水管道進入格柵，經(jīng)過格柵去除大塊的固體雜質，經(jīng)調節(jié)池提升泵提升至地埋一體化設備厭氧池。再通過提升泵提升至好氧池，再流入斜板沉淀池，最后進入清水池，清水池的水可達標排放。若要回用于營地綠化，清水池的水泵提至保安過濾器，再通過超濾膜過濾(加藥)，進入不銹鋼清水箱，通過變頻供水系統(tǒng)，紫外線殺菌后回用于營地綠化。工藝流程如圖1所示。

圖1 業(yè)主營地生活污水處理工藝流程圖

根據(jù)環(huán)評報告及批復要求，工程區(qū)水環(huán)境功能區(qū)劃為Ⅲ類水質，要求回用廢水執(zhí)行《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T18920-2002)中綠化回用標準[3]，不能利用時，執(zhí)行《污水綜合排放標準》(GB8798-1996)一級標準。

2 污水處理運行效果[4-7]

2.1 現(xiàn)場主要設施運行情況

1)隔油池。按原設計工藝流程，該生活污水處理系統(tǒng)設計進水為經(jīng)化糞池處理的生活污水。但實際運行中，將食堂污水納入了污水處理系統(tǒng)中。由于食堂污水中含大量油脂，需要做隔油處理。進水口放置垃圾筐，存儲進入隔油池的垃圾，設置隔油板隔油，隔油板下端中空，水從下部通過，設置網(wǎng)板對隔油池前端垃圾進行阻隔，設置放油管將上層油液導入存油桶。

按照設計要求，經(jīng)過隔油池處理后，隔油池后端應基本無油脂。但實際運行中，由于隔油池處理量大，但有效深度僅約80 cm，并且由于植物油脂凝固點低， 導致其難以去除，油液進入生化系統(tǒng)，嚴重影響生物菌種存活率，并且極易堵塞保安過濾器和超濾膜。

2)格柵池。格柵池設計過流能力Q=10 m3/h，柵隙5 mm。但在實際運行中，格柵池不能有效阻隔污水中的固體廢物，紙巾、煙頭等大顆粒固體廢物仍能進入下級處理單元，導致后續(xù)處理系統(tǒng)堵塞。

3)生化系統(tǒng)。現(xiàn)場調查及采樣過程中發(fā)現(xiàn)，厭氧池和好氧池表面有結塊浮泥及大量格柵池未能去除的紙巾，污水均呈現(xiàn)炭黑色，這表明污泥生長狀況不佳，生化單元沒有達到最佳運行狀態(tài)，生物降解效果差。

4)機電及自控設備。DG電站業(yè)主營地海拔達到3 300 m以上，海拔高且晝夜溫差大，對控制設備要求較高。但現(xiàn)場使用的PLC控制器適用范圍為海拔2 200 m以下，導致PLC控制器與使用條件不適配，容易發(fā)生故障。

2.2 運行效果分析

2.2.1 出水水質

2018年7月至2019年3月的業(yè)主營地出水水質見表1。

2.2.2 BOD5處理效果分析

2018年7月至2019年3月的業(yè)主營地進出水BOD5變化見圖2。

從圖2可以看出，2018年7月至2019年3月的業(yè)主營地出水BOD5濃度出現(xiàn)了不達標情況，且集中在2018年10月至2019年2月，達標率僅66.67%。雖然出水BOD5大部分時間可以達標，但是這與進水BOD5濃度低有關。監(jiān)測期間，BOD5平均去除率僅為71.24%，最低去除率64.38%，最高去除率84.92%，而一般正常運行的生物處理BOD5去除率可達90%以上。分析其原因，一是在于這期間DG水電站氣溫低，微生物降解能力降低造成；另一方面與進水BOD5變化有關，可以看出隨著進水濃度變化，出水BOD5呈現(xiàn)出類似規(guī)律，這從側面可表明本業(yè)主營地污水處理站生化池處理效果不佳。

2.2.3 COD處理效果分析

2018年7月至2019年3月的業(yè)主營地進出水COD變化見圖3。

2018年7月至2019年3月的業(yè)主營地出水COD濃度基本在《污水綜合排放標準》(GB8798-1996)一級標準以上，達標率僅13.33%。監(jiān)測期間COD平均去除率僅為55.17%，最低去除率41.30%，最高去除率75.63%。而在正常運行的生物處理系統(tǒng)中，COD去除率可達90%以上。并且可以看出，隨著COD進水濃度增加，出水呈現(xiàn)出類似規(guī)律，這從側面可表明本業(yè)主營地污水處理站生化處理效果不佳。

2.2.4 氨氮處理效果分析

2018年7月至2019年3月的業(yè)主營地進出水氨氮變化見圖4。

2018年7月至2019年3月的業(yè)主營地出水氨氮濃度基本高于《污水綜合排放標準》(GB8798-1996)一級標準15 mg/L，達標率僅33.33%。氨氮的去除率非常低，平均去除率30.84%，最低去除率8.43%，最高去除率42.48%。而在正常運行的城市污水處理廠中，其氨氮去除率一般可達70%以上。并且，隨著進水濃度增加，出水氨氮濃度呈現(xiàn)出類似規(guī)律，這也可從側面表明本業(yè)主營地污水處理站生化處理效果不佳。

表1 2018年7月至2019年3月的業(yè)主營地出水水質檢測成果表

圖2 進出水BOD5變化圖

圖3 進出水COD變化圖

圖4 進出水氨氮變化圖

2.2.5 總磷(TP)處理效果分析

2018年7月至2019年3月的業(yè)主營地進出水TP變化見圖5。

圖5 進出水TP變化圖

2018年7月至2019年3月的業(yè)主營地生活污水處理系統(tǒng)出水TP達標率為40%，但TP去除率較低，平均去除率僅為42.80%，最低去除率8.70%，最高去除率57.61%。在低濃度進水條件下，出水濃度明顯與進水濃度呈現(xiàn)正相關，也可表明業(yè)主營地污水處理系統(tǒng)目前處于不正常運行狀態(tài)。

2.2.6 好氧池溶解氧(DO)分析

業(yè)主營地生活污水處理系統(tǒng)好氧池DO變化見圖6?？梢钥闯?，業(yè)主營地生活污水處理系統(tǒng)好氧池DO維持在較高濃度(3.76～5.88 mg/L)，遠高于正常運行的活性污泥系統(tǒng)好氧池DO濃度(2～3 mg/L)，這主要是由于好氧池中活性污泥未正常生長，因此沒有溶解氧消耗。

圖6 好氧池DO變化圖

2.2.7 活性污泥指數(shù)分析

1)混合液懸浮固體濃度(MLSS)?；旌弦簯腋」腆w濃度指1 L曝氣池混合液中所含懸浮固體干重，它是衡量反應器中活性污泥數(shù)量多少的指標。它包括微生物菌體(Ma)、微生物自生氧化產(chǎn)物(Me)、吸附在污泥絮體上不能被微生物所降解的有機物(Mi)和無機物(Mii)。

由于MLSS在測定上比較方便，所以工程上往往以它作為估量活性污泥中微生物數(shù)量的指標。在污水廠設計運行中，MLSS是非常重要的參數(shù)，在處理構筑物池容設計、曝氣量計算、曝氣設備選擇、污泥回流控制等重要問題中起關鍵性的作用。希望維持較高的MLSS，以縮小曝氣池容積，節(jié)省占地和投資，但MLSS濃度也不能過高，否則會導致氧氣供應不足。根據(jù)現(xiàn)行《室外排水設計規(guī)范》(GB50014-2006)的規(guī)定[8]，針對目前常用的活性污泥法，MLSS取值普遍在1.5～4.5之間。

業(yè)主營地污水處理系統(tǒng)活性污泥MLSS濃度監(jiān)測結果見圖7。

圖7 MLSS變化圖

從圖7可以看出，目前業(yè)主營地污水處理系統(tǒng)污水處理單元中好氧池活性污泥濃度極低，平均濃度僅為49.2 mg/L，遠遠低于正常運行的污水處理系統(tǒng)活性污泥濃度，這表明業(yè)主營地污水處理系統(tǒng)生化系統(tǒng)處于非正常狀態(tài)，活性污泥不能正常生長。

2)MLVSS/MLSS?；旌弦簱]發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS)指1 L曝氣池混合液中所含揮發(fā)性懸浮固體含量，它只包括微生物菌體(Ma)、微生物自生氧化產(chǎn)物(Me)、吸附在污泥絮體上不能被微生物所降解的有機物(Mi)，不包括無機物(Mii)。所以MLVSS能比較確切地反映反應器中微生物的數(shù)量。

MLVSS/MLSS比值常用于評價污泥活性，長期以來各種污水處理設計規(guī)范和手冊等資料對活性污泥的MLVSS/MLSS取值都設定在0.7～0.9之間。DG水電站生活污水處理系統(tǒng)MLVSS/MLSS基本維持在0.3～0.6之間，遠低于一般認為的0.75水平。這可能是由于進水總無機固體含量高，而好氧池活性污泥濃度低導致的。

3)SV30。污泥沉降比(SV30)是曝氣池混合液在量筒中靜止30 min后，污泥所占體積與原混合液體積的比值。正常的活性污泥沉降30 min后，可接近其最大的密度，故在正常運行時，SV%大致反映了反應器中的污泥量，可用于控制污泥排放。一般曝氣池中SV%正常值為20%～30%。SV%的變化還可以及時反映污泥膨脹等異常情況。所以SV%是控制活性污泥法運行的重要指標。

然而，在業(yè)主營地污水處理系統(tǒng)好氧池單元目前SV30未檢出，肉眼無法觀測到正常生長的活性污泥絮體，這表明好氧池污泥未能正常生長，生化系統(tǒng)基本未啟動。

3 業(yè)主營地污水處理系統(tǒng)存在的主要問題

目前，業(yè)主營地生活污水處理采用傳統(tǒng)活性污泥法，導致污水處理系統(tǒng)運行效果不佳的主要因素有：

1)業(yè)主營地生活污水可生化性差，并且由于入住人員較少(約150人)，進水水質水量波動大，不利于污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2)隔油池處理能力偏低，處理效果差，油液難以去除，導致后續(xù)生化系統(tǒng)易堵塞。

3)格柵池運行效果差，不能有效阻隔固體廢物進入后續(xù)生化單元。

4)污水處理生化系統(tǒng)完全無法適應高寒高海拔氣候，晝夜溫差大，冬季氣溫低，好氧池、厭氧池活性污泥無法正常生長，微生物活性低，生化處理單元未正常運行。

5)由于預處理及污水處理生化系統(tǒng)運行效果差，導致后續(xù)深度處理系統(tǒng)運行負荷高，易堵塞，大大增加了運行成本，并且出水水質基本不能達到回用或排放要求。

4 業(yè)主營地污水處理系統(tǒng)改造建議

從業(yè)主營地污水處理設施運行效果評價結論可知，預處理系統(tǒng)運行效果差、系統(tǒng)不適應當?shù)貧夂蚴菍е聵I(yè)主營地污水處理系統(tǒng)運行效果差的主要原因。為保證業(yè)主營地出水達到設計標準，建議對現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)進行改造。建議改造方案如下：

1)隔油池。隔油池是利用油滴與水的密度差產(chǎn)生上浮作用來去除含油廢水中可浮性油類物質的一種廢水預處理構筑物，主要分自動隔油器和重力式隔油池。

目前系統(tǒng)采用簡易重力式隔油池，池中設置隔油板隔油，隔油板下端中空，水從下部通過，設置網(wǎng)板對隔油池前端垃圾進行阻隔，設置放油管將上層油液導入存油桶。

根據(jù)現(xiàn)場運行情況反饋，目前隔油池不能有效去除食堂污水中的油脂，主要是由于隔油池處理能力不夠。因此，建議根據(jù)食堂污水排放量，重新進行隔油池設計，擴大隔油池處理能力。

此外，建議可采用自動隔油設備，自動隔油設備在重力式隔油池基礎上增加了渣滓、水分離及排渣功能、氣浮功能、自動除油功能，提高油脂、固體污物的分離效率，隔油精度高。

2)格柵池。格柵將污水中較大的懸浮物都可以被截留下來，避免堵塞后續(xù)處理的管道及水泵，保證后續(xù)生物處理階段的穩(wěn)定運行。按清渣方式，格柵可分為人工清渣和機械清渣格柵兩種。人工清渣格柵適用于小型污水處理廠；當柵渣量大于0.2 m3/d時，為改善工人勞動與衛(wèi)生條件，都應采用機械清渣格柵。

由于DG污水處理站處理量小，因此目前系統(tǒng)采用5 mm柵隙格柵，利用人工清理截留在格柵上的污物，格柵清洗頻率1次/月。根據(jù)現(xiàn)場運行情況來看，處理效果并不理想，大量固體廢物進入了后續(xù)處理系統(tǒng)。因此，為提高預處理固體廢物去除能力，建議可使用3 mm以下的細格柵，同時提高人工清理頻率，保證2～3 d清理一次。

3)生化處理系統(tǒng)。目前業(yè)主營地污水處理系統(tǒng)采用AO傳統(tǒng)活性污泥法，正常運行一般污泥濃度在1 500～4 500 mg/L。但由于高寒高海拔特殊氣候，活性污泥難以正常生長，實際運行中，生化池污泥濃度極低(MLSS濃度21～92 mg/L)，因此污染物去除效率極低。

污水中90%以上的有機污染物是通過活性微生物降解的，維持足夠的污泥濃度和活性，是保證污水生化處理效果的關鍵。根據(jù)目前運行情況，建議生化處理單元采用浸沒式MBR工藝。

MBR是一種將膜分離技術與傳統(tǒng)活性污泥法相結合的新型高效污水處理工藝，具有對污染物去除效率高，硝化能力強，出水水質穩(wěn)定，剩余污泥產(chǎn)量低，設備緊湊，操作簡單等優(yōu)點。與傳統(tǒng)活性污泥法不同，由于膜的截留作用，在生物反應池中的微生物將得到富集并維持較高的濃度，以利于對有機物的降解速度。并且MBR用膜分離代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥法中的二沉池的沉降分離，也大大提高了了系統(tǒng)中活性污泥的濃度。浸沒式平板膜元件可以承受很高的污泥濃度，推薦在8 000～10 000 mg/L的范圍內(nèi)運行，從而使系統(tǒng)出水水質和容積負荷都得到大幅度提高，出水一般可以達到中水回用標準。MBR與傳統(tǒng)活性污泥法的流程比較見圖8。

圖8 MBR與傳統(tǒng)活性污泥法的流程比較圖

并且，浸沒式MBR將膜組件直接沉浸于生化反應池中，清水直接從膜組件中被抽出，由于低壓抽水，能耗相對外置式MBR低，因此也可降低運行費用。

此外，由于膜生物反應器對水溫也有一定的要求，而且生物處理的好壞直接影響膜元件的正常運行，為達到良好的處理效果，建議生物曝氣池中的水溫最好保持在15～35℃的范圍內(nèi)。建議選擇地埋保溫、管道保溫或太陽能加熱等措施保證曝氣池中的溫度。

4)電氣、機械設備等的選擇。DG電站業(yè)主營地海拔達到3 300 m以上，海拔高且晝夜溫差大，對電氣、機械設備性能要求較高。因此，在電氣及機械設備選擇時，應注意設備參數(shù)(如使用溫度、海拔等)需適用于DG地區(qū)地理氣候條件，保證設備在正常工況下運行。

5)活性污泥的培養(yǎng)。在正常運行的生活污水處理系統(tǒng)中，污水中90%以上的有機污染物是通過活性微生物降解的，維持足夠的污泥濃度和活性，是保證污水生化處理效果的關鍵。