雨季里污水處理廠的運(yùn)行

進(jìn)入到6月下旬以后，全國(guó)很多地方都在經(jīng)歷很大的降雨過(guò)程，在降雨期間，雨水的流向在國(guó)內(nèi)的中小城鎮(zhèn)包括一些大城市的舊城區(qū)管網(wǎng)都是以雨污合流制為主，也就是說(shuō)這部分雨水會(huì)進(jìn)入到城市下水管網(wǎng)里，由于雨污合流制管網(wǎng)的設(shè)計(jì)特殊性，對(duì)污水處理的終端—污水處理廠帶來(lái)了很大的問(wèn)題。

一、合流制下的雨水對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠的影響:

1、 雨水對(duì)進(jìn)水濃度的稀釋

北方中小城鎮(zhèn)的污水處理廠普遍規(guī)模設(shè)計(jì)較小，大多數(shù)為日處理量1萬(wàn)噸左右，小時(shí)進(jìn)水量大約在4~500m^3,一般城鎮(zhèn)污水處理廠服務(wù)面積大約在10~15平方公里。北方城鎮(zhèn)的氣候條件是全年降雨量集中在7~9月份，三個(gè)月的降雨量占到全年降雨量的一半以上，以華北區(qū)百年的年平均降水量450mm計(jì)算（以下的計(jì)算以華北地區(qū)的中小城鎮(zhèn)為主），雨季降雨量在250mm左右，平均單月降雨量在80mm左右，以10平方公里的小城鎮(zhèn)匯水面積和降雨量：

          Q雨=S匯水面積×h降雨量

          Q雨=10×10^6×80×10^-3

          Q雨=800000m^3

可以計(jì)算雨季期間，單月匯流到中小城鎮(zhèn)污水處理廠的雨水量達(dá)到了800000m3，80萬(wàn)噸的雨水量除去下滲水量，綠化植被吸收水量，直接流入就進(jìn)河流的部分等，大約在50%的雨水量會(huì)流入到污水廠內(nèi)，這40萬(wàn)噸雨水量在雨季的單月都會(huì)流入到污水廠內(nèi)與生活污水混合處理。

 

一個(gè)小城鎮(zhèn)的日處理水量在1萬(wàn)噸，但是要混入40萬(wàn)噸雨水以后，平均日處理量達(dá)到了2.3萬(wàn)噸，由于污水廠本身有20~30%的設(shè)計(jì)余量，實(shí)際進(jìn)入污水廠內(nèi)的為1.3萬(wàn)噸，其余的水量通過(guò)溢流管溢流出廠外，如果沒(méi)有溢流管，這部分水量會(huì)在市政管網(wǎng)內(nèi)存貯，直到污水廠全部把這些滯留水量消化處理完。

從上面的分析數(shù)據(jù)可以看出，在雨季，北方小城鎮(zhèn)污水廠的進(jìn)水量有1~1.3倍的增加比例。因此在雨季期間，旱季滿負(fù)荷運(yùn)行的北方城鎮(zhèn)的污水廠的進(jìn)水濃度有1~1.3倍的稀釋，有時(shí)甚至達(dá)到2~3倍左右的稀釋程度。在這樣的稀釋作用下，進(jìn)水COD、BOD、氨氮，總磷等指標(biāo)都下降到原來(lái)正常水質(zhì)的1/2到1/3左右。

降雨在類型上有短時(shí)間內(nèi)的強(qiáng)降雨和長(zhǎng)時(shí)間的弱降雨。由于城鎮(zhèn)管網(wǎng)本身的也有納蓄能力，短期的強(qiáng)降雨也將在一段時(shí)間內(nèi)一直對(duì)進(jìn)水有較強(qiáng)的稀釋作用，而長(zhǎng)時(shí)間的弱降雨也將在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)影響和稀釋污水廠的進(jìn)水水質(zhì)。

2、 進(jìn)水泥沙含量增加

北方城市普遍存在植被面積小，裸露地面較多，風(fēng)沙揚(yáng)塵較多的情況，在雨季期間雨水對(duì)于路面上的塵土，裸露地面的泥沙都有強(qiáng)力的沖刷作用，降雨期間的雨水和污水量相互疊加下，管網(wǎng)內(nèi)水量增大，流速加快，大部分泥沙、礫石都涌入到污水廠內(nèi)。

 

 

有些城鎮(zhèn)的污水管網(wǎng)有大量的截污干管，一般采取就近敷設(shè)在河道內(nèi)，很多干管在雨季河道泄洪期間，大量的山洪會(huì)涌入管網(wǎng)內(nèi)。極大的增加了污水內(nèi)的無(wú)機(jī)顆粒泥砂的含量，對(duì)污水廠造成很大的無(wú)機(jī)負(fù)荷壓力。

3、 污水廠水力負(fù)荷增加

小城鎮(zhèn)污水處理廠在日常運(yùn)行中很少能夠滿負(fù)荷運(yùn)行，大部分在70~80%的負(fù)荷率運(yùn)行。在雨季期間，大量雨水進(jìn)入到廠區(qū)集水井內(nèi)，達(dá)到溢流管口，污水廠內(nèi)的水位已經(jīng)達(dá)到超過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)水量的標(biāo)準(zhǔn)，水泵的凈揚(yáng)程縮小，流量增大，水泵的提升流量超過(guò)日常提升水量。同時(shí)很多污水處理廠也承擔(dān)了一部分的城市泄洪作用，在雨季期間需要開(kāi)啟排洪。導(dǎo)致在雨季期間的實(shí)際進(jìn)入到污水處理廠的雨污混合水量遠(yuǎn)超過(guò)日常進(jìn)水量。

在雨季期間的大進(jìn)水量，污水廠內(nèi)的各個(gè)處理構(gòu)筑物的實(shí)際停留時(shí)間縮短，水處理設(shè)施的水力負(fù)荷增大到設(shè)計(jì)余量部分，污水廠處于超負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)。

4、 進(jìn)水水質(zhì)變化。

一些相關(guān)研究表明道路雨水徑流中的污染物主要來(lái)源于輪胎磨損、防凍劑使用、車輛的泄漏、殺蟲(chóng)劑和肥料的使用、丟棄的廢物等。污染成分主要包括有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物、氮、磷、金屬、油類等。由于大量的雨水混入到污水內(nèi)，對(duì)污水原有的水質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了很大的影響。城鎮(zhèn)雨水的酸性水質(zhì)，會(huì)改變進(jìn)水的PH值；由于雨水和部分河道的水涌入，夾雜了大量的空氣中的氧氣進(jìn)入到污水內(nèi)，會(huì)提高污水的DO值；空氣中的氮和氨氮在降雨過(guò)程中會(huì)溶解到雨水中，造成水質(zhì)的總氮氨氮升高；在雨水沖刷的道路路面，輪胎磨損造成的路面重金屬的沉積，也會(huì)進(jìn)入到污水廠內(nèi)，導(dǎo)致污水廠進(jìn)水的重金屬超標(biāo)。

二、導(dǎo)致的危害

1、進(jìn)水泥砂，懸浮雜質(zhì)過(guò)多，對(duì)預(yù)處理段造成很大壓力。

北方地區(qū)的道路兩側(cè)的雨水篦，雨水井長(zhǎng)期被清潔工掃入垃圾，或者被傾倒污水。在河流泄洪時(shí)，一些敷設(shè)在河流中的截污管道會(huì)涌入大量的樹(shù)枝，石塊，泥沙也涌入了污水管網(wǎng)內(nèi)。這些在短時(shí)間內(nèi)雨水把這些雜物帶入到污水廠內(nèi)，對(duì)預(yù)處理段造成很大壓力。

       

雨季期間，大量的污水?dāng)y帶大量雜物的撞擊作用下，預(yù)處理段的粗細(xì)格柵耙齒，柵條有很大損壞，一些大型的漂浮物會(huì)堵塞在格柵的下部傳動(dòng)輪上，使格柵傳動(dòng)脫位，不能工作；有些質(zhì)量較大的漂浮物，會(huì)撞壞格柵的耙齒和柵條；大量的浮渣突然涌入，也會(huì)對(duì)格柵后的柵渣處理運(yùn)輸設(shè)備造成運(yùn)行壓力，大量柵渣堆積，螺旋輸送機(jī)無(wú)法及時(shí)輸送到垃圾點(diǎn)，造成柵渣大量堆積，甚至損壞格柵；有些大型的樹(shù)枝會(huì)打壞水泵葉輪；大量的河水泥砂會(huì)把除砂設(shè)施填滿或者堵塞；在采取超越預(yù)處理構(gòu)筑物以后的雨水中的雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入到后續(xù)的處理構(gòu)筑物內(nèi)，造成曝氣池的泥砂淤積，二沉池虹吸管調(diào)節(jié)閥門的堵塞等等。

2、進(jìn)水濃度過(guò)低，微生物無(wú)法正常維持。

在雨水的稀釋作用下，進(jìn)水的有機(jī)物濃度下降到旱季的1/2到1/3，污水廠內(nèi)的微生物的營(yíng)養(yǎng)碳源突然下降，導(dǎo)致活性污泥老化，整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大的改變，在原有的活性污泥濃度下，微生物得不到食料保障，開(kāi)始死亡，污泥濃度出現(xiàn)下降趨勢(shì)。在雨季雨水量豐沛時(shí)，污水處理廠在一到兩個(gè)月期間都被雨水稀釋，活性污泥系統(tǒng)長(zhǎng)期處于低濃度運(yùn)行狀況，無(wú)法維持原有的濃度。特別是中小城鎮(zhèn)的曝氣機(jī)較少考慮變頻控制，無(wú)法調(diào)控曝氣量。在低進(jìn)水濃度，低污泥濃度情況下，曝氣量維持高曝氣量，加速了活性污泥系統(tǒng)整體的老化速度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)活性污泥系統(tǒng)崩潰。

 

由于雨水的稀釋作用，生活污水中的膠體物質(zhì)被稀釋，構(gòu)成活性污泥絮凝體的膠體減少，導(dǎo)致活性污泥解絮現(xiàn)象嚴(yán)重，污泥絮凝體在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的雨水沖擊以后，會(huì)出現(xiàn)絮凝體變小，從可見(jiàn)的顆粒狀的絮凝體解體到細(xì)碎的絮凝體，直至完全解體。曝氣池上泡沫由原有的土褐色的生物泡沫，逐步轉(zhuǎn)變成培養(yǎng)初期的白色化學(xué)泡沫。整個(gè)活性污泥系統(tǒng)喪失生物處理能力。

3、水力負(fù)荷過(guò)高，對(duì)活性污泥系統(tǒng)沖擊很大。

在雨季期間，污水廠提升水量突然增大，提高了預(yù)處理段各個(gè)構(gòu)筑物的過(guò)水流速，特別是格柵的過(guò)柵流速，高的過(guò)柵流速，導(dǎo)致一部分柵渣無(wú)法被格柵截留，流入到后續(xù)的處理構(gòu)筑物內(nèi)，造成后續(xù)設(shè)備的堵塞。

在生化處理段高的水力負(fù)荷，加快了污水在生化反應(yīng)池內(nèi)的流動(dòng)速度，縮短了污水和微生物的接觸反應(yīng)時(shí)間，造成了污水處理的程度下降，處理效果變差。由于流速增加，活性污泥的絮凝體收到了嚴(yán)重的沖擊破壞，大的絮凝體在大水流的沖擊作用下有解體現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致活性污泥絮凝體受到?jīng)_擊解體。

 

 

在二沉池進(jìn)水負(fù)荷增加，沉淀時(shí)間縮短，解體的活性污泥沉降性能變，在二沉池內(nèi)沉降放緩，但是水量增大，水流的擾動(dòng)性加強(qiáng)，導(dǎo)致活性污泥在二沉池內(nèi)不能有效沉淀，隨上清液帶出二沉池，進(jìn)入到后續(xù)處理環(huán)節(jié)，也大大降低了生化池內(nèi)的活性污泥濃度。

 

大量的活性污泥和細(xì)碎的河沙進(jìn)入到深度處理環(huán)節(jié)，加大了深度處理用藥量，過(guò)濾設(shè)備的固體負(fù)荷和水力負(fù)荷雙重加大，過(guò)濾設(shè)備頻繁沖洗啟動(dòng)，對(duì)設(shè)備的損壞極為嚴(yán)重。

雨季期間，設(shè)有初沉池的污水廠，初沉池積存大量的泥沙，大大增加了脫水機(jī)的運(yùn)行壓力，泥沙也造成了污泥提升、脫水設(shè)備的磨損，同時(shí)由于大量泥沙進(jìn)入也改變了污泥性質(zhì)，原有的脫水藥劑也需要做相應(yīng)的調(diào)整，以滿足無(wú)機(jī)質(zhì)占主導(dǎo)的污泥的脫水要求，增加了運(yùn)行成本。

5、 高氨氮，低PH、高DO對(duì)微生物生存環(huán)境造成影響和改變。

由于初期雨水的對(duì)城鎮(zhèn)環(huán)境的沖洗作用，雨水中含有的各種有機(jī)污染物，和日常的生活污水的有機(jī)污染物的成分和構(gòu)成比例不一致?；钚晕勰嗟纳姝h(huán)境發(fā)生了改變，微生物的架構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，在短期沖擊下，改變幅度不會(huì)太大，但是在長(zhǎng)期的沖擊下，很多微生物會(huì)出現(xiàn)與正常情況下不同的狀態(tài)，一些不常見(jiàn)特別的微生物會(huì)出現(xiàn)，代表了水質(zhì)的變化，造成的微生物系統(tǒng)的改變，比如有污水廠曾發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)期雨水的進(jìn)入下，會(huì)出現(xiàn)三肢輪蟲(chóng)等。

 

 

6、 出水水質(zhì)超標(biāo)。

受到?jīng)_擊的活性污泥系統(tǒng)，高水力負(fù)荷的二沉池，深度處理段這些情況都造成了出水水質(zhì)可能的超標(biāo)。特別是長(zhǎng)期進(jìn)水被稀釋的過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致活性污泥系統(tǒng)崩潰，最終導(dǎo)致出水水質(zhì)超標(biāo)。暴雨期間，出水的SS極易超標(biāo)。雨水長(zhǎng)期稀釋下，由于進(jìn)水的有機(jī)物濃度被稀釋的很低，導(dǎo)致碳源不足，出水超標(biāo)前期主要以氨氮，TP等營(yíng)養(yǎng)元素超標(biāo)為主，后期隨著整個(gè)活性污泥系統(tǒng)崩潰，各項(xiàng)指標(biāo)全部超標(biāo)。

 

 

三、工藝調(diào)整措施

總體來(lái)說(shuō)北方的雨季集中在2~3個(gè)月內(nèi)，出現(xiàn)的各種情況以及后續(xù)的影響在3~4個(gè)月基本消除，并恢復(fù)到正常水平，在這4個(gè)月期間，對(duì)污水處理廠內(nèi)的工藝要做好一系列的調(diào)整措施，在雨水完全退去以后，工藝調(diào)整要恢復(fù)到正常工藝。

1、 預(yù)先調(diào)整。

由于雨季期間，進(jìn)水濃度下降，有機(jī)碳源減少，微生物的食料缺乏，微生物在此期間處于一個(gè)饑餓和自我消化的階段，因此可以在雨季到來(lái)之前，采取適當(dāng)?shù)慕档臀勰酀舛龋够钚晕勰嘞到y(tǒng)在進(jìn)水水質(zhì)突然降低的情況下，收到的沖擊變小，整體的工藝可以平緩的渡過(guò)水質(zhì)波動(dòng)期。

2、控制進(jìn)水水量。

在雨季期間，要通過(guò)切換污水提升泵或者調(diào)小提升泵出水閥門，控制提升水量，使雨季的進(jìn)水量與平時(shí)提升水量保持一致，多余水量通過(guò)溢流管路流出廠外。通過(guò)控制水量保證后續(xù)的構(gòu)筑物在一個(gè)穩(wěn)定的水力負(fù)荷下運(yùn)行。要注意在雨季期間，由于集水井液位上升，水泵的提升能力提高，在沒(méi)有變換水泵的情況下，原有水泵的提升能力也大于日常提升能力，因此要根據(jù)進(jìn)出水流量計(jì)準(zhǔn)確進(jìn)行控制，保證提升水量與平時(shí)水量持平。

3、改變工藝路線。

由于進(jìn)水水質(zhì)被雨水稀釋，進(jìn)水濃度下降，在進(jìn)水量控制在正常水平的同時(shí)，污染物的當(dāng)量減少，生化處理段的有機(jī)負(fù)荷下降。在有初沉池的污水廠可以采取超越初沉池的工藝運(yùn)行路線，減少預(yù)處理段沉淀作用對(duì)有機(jī)物的消減，保證生化段的有機(jī)碳源，滿足微生物的生長(zhǎng)需求。

受雨季影響的長(zhǎng)期進(jìn)水低的情況下，生化處理段并行的兩條處理線，可以關(guān)閉或者關(guān)小一條處理線的進(jìn)水水量和回流污泥量，把全部或者3/4以上的水量和回流污泥進(jìn)入到一個(gè)生化線內(nèi)，優(yōu)先保證一條生化線的處理運(yùn)行水平，以及污泥濃度和微生物量，另一條線可以作為水力通過(guò)的池體，這樣在進(jìn)水中雨水退去以后，以全進(jìn)水的一條線為主體，恢復(fù)生化系統(tǒng)，調(diào)試恢復(fù)速度會(huì)很快。

4、減少曝氣池溶解氧量。

在低濃度進(jìn)水和自然消解后的低濃度活性污泥的情況下，生化段的曝氣量要相應(yīng)的做出調(diào)整，降低曝氣量。通過(guò)減少曝氣機(jī)的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)或者變頻調(diào)節(jié)、間歇曝氣等手段，減少生化段的曝氣量?？刂粕蔚某鏊腄O在２mg/L左右，維持低濃度下的進(jìn)水的活性污泥不受到過(guò)氧曝氣的加速老化，導(dǎo)致污泥解體或崩潰。

5、調(diào)整回流

在雨季期間，由于進(jìn)水的水質(zhì)發(fā)生改變，有機(jī)濃度降低，應(yīng)適當(dāng)調(diào)低外回流量，減緩活性污泥回到曝氣池內(nèi)的老化速度。如果有內(nèi)回流系統(tǒng)，也要調(diào)低內(nèi)回流系統(tǒng)，因?yàn)橛晁械腄O較高，進(jìn)入到厭氧區(qū)和缺氧區(qū)污水含氧量高于日常運(yùn)行的含氧量，同時(shí)由于碳源減少，反硝化段消耗大量的碳源后，好氧段碳源下降，不足以維持好氧微生物的生長(zhǎng)、生存，導(dǎo)致活性污泥濃度下降，甚至崩潰。

6、補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)。

雨季導(dǎo)致進(jìn)水濃度下降到原有濃度的1/3以下，并且持續(xù)兩周以上的時(shí)間時(shí)，要考慮投加碳源，來(lái)補(bǔ)充活性污泥系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)需求。在經(jīng)濟(jì)條件許可下，通用的可以考慮投加葡萄糖，甲醇，乙醇，面粉等；經(jīng)濟(jì)條件差的情況下，可以考慮從城區(qū)的化糞池抽取糞便濃水，補(bǔ)充所需碳源。但是由于市政污水廠的規(guī)模都較大，碳源的補(bǔ)充量較大，費(fèi)用較高，長(zhǎng)期依靠補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)運(yùn)行壓力很大。

7、重新培養(yǎng)，恢復(fù)運(yùn)行

北方地區(qū)近幾年來(lái)，收到氣候條件變化的影響，全年降雨量有所增加，雨季的降雨量提高，合流制的雨污管道系統(tǒng)對(duì)污水廠的運(yùn)行造成了更大的沖擊作用，可能通過(guò)上述一系列的調(diào)整，仍舊無(wú)法保證活性污泥系統(tǒng)的平穩(wěn)度汛，最終活性污泥系統(tǒng)崩潰，出水水質(zhì)超標(biāo)。在雨季結(jié)束，管網(wǎng)內(nèi)的雨水完全退去以后，重新培養(yǎng)活性污泥。

8、上報(bào)主管部門

      對(duì)于雨季對(duì)雨污合流管網(wǎng)污水廠造成影響和沖擊，以及進(jìn)出水的變化數(shù)據(jù)，要做好進(jìn)水水質(zhì)情況拍照，最后形成報(bào)告文件，及時(shí)匯報(bào)給上級(jí)主管部門。積極協(xié)調(diào)住建部門對(duì)管網(wǎng)的漏水點(diǎn)排查，對(duì)環(huán)保監(jiān)察部門的現(xiàn)場(chǎng)檢查，積極配合，并講明情況，在短期無(wú)法解決的雨污合流體制下，保證正常穩(wěn)定的運(yùn)行。

      每年夏季是傳統(tǒng)的雨季季節(jié)，各地污水處理廠在雨季運(yùn)行期間，受到雨污合流的影響較大，在短期內(nèi)很多城市雨污合流的現(xiàn)狀還是會(huì)維持著，因此作為運(yùn)營(yíng)管理人員還是要學(xué)會(huì)如何應(yīng)對(duì)雨水的沖擊和工藝調(diào)整，歡迎大家參與討論。