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1結果與分析

1．1規模

庫區污水廠設計總規模207．15萬m3/d，實際處理規模175．43萬m3/d，平均運行負荷率84．7%，達到了國家要求。具體規模分布見表1，庫區以5萬m3/d及以下規模的污水處理廠為主，共40座，設計規模97．15萬m3/d，占設計總規模的47%。三峽庫區多為中小型污水處理廠的原因是:庫區地勢起伏大，地貌類型多，地勢切割［2］，導致污水流域范圍小而多。從實際運行情況來看，中小型污水處理廠承擔了近一半的污水處理負荷，起到了保障庫區水環境質量的作用，符合庫區地形特征和社會經濟發展現狀，形成了中小型污水處理廠集中建設群，具有典型特征和研究意義。

1．2主體工藝

庫區污水廠主要采用以下6種工藝(圖1):A/A/O系列工藝、氧化溝系列工藝、SBR及其變型工藝、傳統活性污泥法、生物膜法和土地處理法。其中，3座污水處理廠采用A/A/O系列工藝，設計處理水量98萬m3/d，占設計總規模的47．3%;28座污水處理廠采用氧化溝系列工藝，設計處理水量76萬m3/d，占設計總規模的36．7%;9座污水處理廠采用SBR及其變型工藝，設計處理水量15．9萬m3/d，占設計總規模的7．7%。庫區2座大型污水處理廠均選擇了A/A/O系列工藝:雞冠石污水處理廠設計規模60萬m3/d，采用倒置A/A/O工藝，唐家沱污水處理廠設計規模30萬m3/d，采用A-A/A/O工藝。這主要是由于A/A/O工藝成熟穩定，適應于大型城市污水處理廠。庫區中小型及小型污水處理廠以氧化溝系列工藝和SBR及其變型工藝為主，這2種工藝均有流程簡單，管理方便和處理效果好的優點，與庫區的地理環境和經濟水平相適應。

1．3工藝參數

庫區污水廠水質參數的設置與采用的工藝密切相關。采用SBR及其變型工藝的庫區污水廠HRT均在6h以下，SRT不超過15d，污泥負荷比其他工藝偏高，多在0．4kgBOD/(kgMLSS•d)以上。采用A/A/O系列工藝的庫區污水廠HRT均在6～12h，SRT在10～15d之間，污泥負荷在0．1～0．2kgBOD/(kgMLSS•d)之間。采用氧化溝系列工藝的庫區污水廠HRT集中在12～24h，SRT多設置在15d以上，污泥負荷多集中在0．2kgBOD/(kgMLSS•d)以下。庫區污水廠的污泥負荷多處于低負荷的狀態，這樣有利于穩定達標和減少剩余污泥量。庫區污水廠進水的無機物含量較高(圖2)，MLVSS/MLSS在0．7以下的污水處理廠數量占總數的71%。造成進水中無機物含量高的原因主要有:庫區地形地貌復雜，地質條件差，山地地形坡度較大，水土流失嚴重［3］;西部大開發過程中，眾多的建設項目對土地造成了較大的擾動。庫區污水廠MLSS在2～4g/L的比例為35%，4～6g/L的比例59%，比規范給出的設計參數值高，這主要是為了保證足夠的有效活性污泥濃度。84%的庫區污水廠產泥率在6～8(t污泥)/(萬t污水)范圍內，這主要是污水處理廠進水中的無機物含量較高和運行負荷較低造成的。

1．4水質特征

庫區污水廠進水碳源較為充足(表3)，可生化性較好(表4)，進水污染物濃度呈明顯的冬高夏低趨勢，月均值波動大于其他地區的污水處理廠。部分污水處理廠進水污染物濃度設計值與實際值相差較大，導致運行不穩定。結合調研數據，給出了保證率為85%的推薦設計值［4，5］(表5)，供讀者參考。除雞冠石污水處理廠超負荷運行外，其他水廠均設計水量均大于實際處理水量，由此可知，污水處理廠出水有穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002》一級B標準的潛力。提供出水水質數據的29座污水處理廠中，COD和BOD5均能穩定達標，個別污水處理廠SS、NH3-N或TN偶有超標，少量污水處理廠TP不能穩定達標。TN超標多集中在1月份和2月份，此時重慶溫度低，硝化菌和反硝化菌活性低，加之冬季進水污染物濃度較高，導致TN不能穩定達標。TP超標易出現在11月至次年4月，出水TP在1～1．5mg/L之間。TP不達標的污水處理廠的污泥齡多設置在14d以上，難以兼顧脫氮除磷。

1．5運行中存在的問題及對策分析

調研發現，約占總數15%的庫區污水廠出現曝氣量不足或過量，11%的庫區污水廠由于無機物含量過高影響污水處理廠的正常運行，15%(不包含垃圾滲濾液進入和工業企業偷排的比例)的庫區污水廠由于進水水質不穩定需要加設調控措施，10%的庫區污水廠存在設備壽命短、易老化的現象。在調研中還發現污泥膨脹、氧化溝內積泥嚴重和曝氣不均導致生化池存在色帶等問題。筆者通過大量文獻閱讀和實踐經驗總結了易出現的主要問題及對策。

1．5．1進水前段進水前段(進水口及管網部分)主要會出現以下3個問題:(1)進水水質水量波動大;(2)雨水或工業廢水短時進入，造成沖擊負荷;(3)砂石等無機物含量高，活性污泥成分少。出現進水水質水量波動大的原因主要有:(1)污水處理廠規模大小影響來水穩定性;(2)垃圾滲濾液和工業廢水進入;(3)排水用戶排出的水量水質不穩定。主要解決辦法有:(1)有條件時，可在污水處理廠前端設置調節池，均化水質水量;(2)對于有垃圾滲濾液和工業廢水進入的污水處理廠，可以結合實際運行經驗確定垃圾滲濾液或工業廢水的進入限值，以確保不影響微生物活性。雨水對污水處理廠主要有3方面的影響:(1)稀釋污染物濃度，增加污水處理量;(2)攜帶大量DO;(3)SS值遠高于旱季。主要解決辦法有:(1)雨季減少曝氣和內回流［6］，提高污泥負荷，調整排泥規律以保證污泥濃度平穩;(2)根據SS的粒徑大小選擇合適的方式強化沉砂功能。砂石等無機物含量高的原因主要有:(1)管道建設或建筑施工，大量砂石進入;(2)植被覆蓋率低，水土流失，管網多為合流制［7］。解決辦法主要有:(1)加快建設污水收集系統，提高污水收集率;(2)在污水處理廠最前端配備吸砂除砂設備，以減少對后續設備的磨損;(3)強化沉砂，并實時調控生物處理部分。另外，工業廢水甚至有毒有害廢水非法進入會造成微生物死亡，影響污水處理廠的穩定運行。主要解決辦法有:(1)對偷排現象嚴厲監管;(2)加設進、出水自動取樣儀，注意夜間來水的監測;(3)建立系統應急預案，發現問題立即上報，采取措施保護微生物。

1．5．2一級處理段一級處理段主要包括格柵、集水泵房、沉砂池和初沉池。初沉池調整一般要與后續工藝結合考慮，在此不做敘述。格柵出現的主要問題為粗細格柵的間距不當，可能是由于實際來水中的雜物較多或工藝整改后對格柵間距有更高的要求。這需要結合實際情況，修改格柵尺寸，調整格柵放置角度［8］，或增設格柵格網。集水泵房出現的主要問題為泵運行能耗高，磨損大。主要原因有兩點:(1)來水流量波動大，泵啟閉頻繁;(2)有雜物(如布條)進入纏到泵上使泵報警頻繁，無機物顆粒進入泵送加快泵的磨損。主要解決辦法:(1)在集水池最高水位時開啟進水泵，來水大量減少時換小泵，給泵加變頻器或軟啟動設備;(2)對泵要精心維護，科學維修。沉砂池易出現的問題主要為沉砂池設計不利于后續生物處理或吸砂排砂易出現故障。主要原因為:(1)曝氣沉砂池消耗了本來就有限的有機物;(2)來砂量大，排砂系統易故障。主要解決辦法有:(1)進水無機物含量高的污水處理廠不宜用曝氣沉砂池。進砂量大的污水處理廠不宜選用抗沖擊負荷差的鐘式和Pister沉砂池;(2)根據實際情況對設備做優化。

1．5．3二級處理段二級處理段主要指生物處理階段。現主要對A/A/O系列工藝、氧化溝系列工藝、SBR及其變型工藝進行分析。采用這3種類型工藝的污水處理廠易出現以下問題:(1)進水水質波動大，且曝氣模式單一，導致出水不穩定，能耗高;(2)進水碳源不足;(3)低溫期(1月、11月、12月)出水TN或TP不能穩定達標。針對問題(1)主要措施有:(1)合理分配厭/缺/好氧三者的容積比［9］，通過曝氣的開停和氣量大小靈活調整三者之比，以實現功能分區。(2)根據進出水水質情況及時調整運行參數，合理控制污泥齡，兼顧脫氮除磷。低負荷運行時，可提高污泥負荷，減小MLSS，調小內回流比，間歇曝氣等。低溫時期(特別是低于15℃)可延長反硝化時間，減小污泥負荷，增加MLSS等。(3)水質水量水溫變化較大，單獨改變運行參數達不到要求時，要變換運行模式。多模式的運行有利于水質穩定達標和節省能耗。具體運行模式的變化要根據污水處理廠實際情況制定。針對問題(2)主要措施有(1)實現厭缺氧區和好氧區分點進水［10］，靈活調整各點進水量，使厭氧/缺氧/好氧段微生物合理利用碳源。(2)挖掘內部碳源。不影響出水SS的情況下，將曝氣沉砂池改為只沉砂，不曝氣;將初沉池改造為初沉發酵池或厭氧水解池，延長水力停留時間。(3)有條件時，接入適當比例的含碳源高的工業廢水或選擇性接入少量的垃圾滲濾液，以補充碳源。(4)當進水碳源很有限時，優先用于脫氮，加設化學除磷措施。針對問題(3)可以根據具體情況，優先采取優化運行參數(包括內回流比，MLSS，污泥負荷，泥齡等)。在池容允許的條件下，根據進水負荷的變化調整生化池的液位。針對不同類型的工藝，會出現具體的針對性問題。A/A/O系列易出現反硝化容積不足，或回流混合液中DO過多，反硝化效果差。此時應將部分厭氧或好氧區轉變為缺氧區，增加反硝化容積。在好氧池末端設置消氧區，防止內回流中DO破壞缺氧環境。氧化溝系列易出現以下問題:(1)TP不達標，主要是氧化溝的污泥齡較長和沒有厭氧環境;(2)曝氣運行方式單一，出現DO不足或能耗過高，也沒有形成缺氧與好氧交替，導致反硝化效果不好，TN不達標;(3)溝內污泥濃度分布不均，常有積泥現象發生。針對問題(1)提出以下措施:(1)采用生物/物化協同除磷:將混凝劑投加到曝氣池中，二沉池污泥絮體易沉且出水磷濃度很低。(2)制備和應用新型磷混凝劑。針對問題(2)可以采取如下措施:若采用鼓風曝氣，可以開停鼓風機的臺數，實施變頻調控，合理控制曝氣頭的位置以形成缺好氧交替環境。(2)以DO供需平衡為基礎驗證了經濟溶解氧的存在并具有一定的穩定性［13］，并以此實施精確曝氣控制技術，對改良型氧化溝工藝進行低成本改造。(3)采用轉盤或轉碟曝氣時，合理控制轉盤或轉碟的數量、位置、速度。針對問題(3)可以根據流場分析溝內的流態，在需要的地方增加導流墻和導流擋板，改善DO和污泥濃度的分布。積泥嚴重的區域可考慮加推進器，不單靠轉碟或轉盤推動。SBR及其變型系列易出現時序上的厭缺氧不足，碳氮比低，碳源不足。可以采取以下措施:(1)改變進水模式:當進水時，池內正在進行厭氧釋磷和缺氧反硝化，后進來的水厭缺氧時間不充分，這時可加大進水流量，縮短進水時間，改連續進水為間歇進水。(2)必要時設置選擇池［15］，以解決厭缺氧時序上的不足。設置選擇池后可增加污泥回流系統，污泥回流至選擇池。

2結論

(1)庫區45座城市污水處理廠的設計總規模207．15萬m3/d，實際處理規模175．43萬m3/d，平均運行負荷率84．7%。庫區5萬m3/d以下規模的污水處理廠約占總數的89%，這與庫區的山地地形和流域服務面積劃分有關。(2)庫區三大主流主體工藝分別為A/A/O系列工藝，氧化溝系列工藝，SBR及其變型工藝。其中庫區三座大型污水處理廠均選用了A/A/O系列工藝。選用氧化溝系列工藝和SBR及其變型工藝的污水處理廠的比例分別為64%和20%。(3)設計進水水質碳源較充足，可生化性較好，主體工藝工藝參數設置較為合理，有出水穩定達到一級B的潛力。(4)采用生物處理工藝的污水處理廠易出現碳源不足、能耗過高及功能分區不合理等問題，需通過調節進水模式、設備運行方式和改善功能分區解決以上問題。另外，運行中出現的具體問題要具體分析，有針對性的解決。

作者：付國楷喻曉琴張春玲張智陸磊單位：重慶大學三峽庫區生態環境教育部重點實驗室重慶市規劃設計研究院四川分院重慶市水務控股(集團)有限公司