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雨季里污水處理廠的運行

進入到6月下旬以后，全國很多地方都在經歷很大的降雨過程，在降雨期間，雨水的流向在國內的中小城鎮包括一些大城市的舊城區管網都是以雨污合流制為主，也就是說這部分雨水會進入到城市下水管網里，由于雨污合流制管網的設計特殊性，對污水處理的終端—污水處理廠帶來了很大的問題。

一、合流制下的雨水對城鎮污水處理廠的影響:

1、 雨水對進水濃度的稀釋

北方中小城鎮的污水處理廠普遍規模設計較小，大多數為日處理量1萬噸左右，小時進水量大約在4~500m^3,一般城鎮污水處理廠服務面積大約在10~15平方公里。北方城鎮的氣候條件是全年降雨量集中在7~9月份，三個月的降雨量占到全年降雨量的一半以上，以華北區百年的年平均降水量450mm計算（以下的計算以華北地區的中小城鎮為主），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

可以計算雨季期間，單月匯流到中小城鎮污水處理廠的雨水量達到了800000m3，80萬噸的雨水量除去下滲水量，綠化植被吸收水量，直接流入就進河流的部分等，大約在50%的雨水量會流入到污水廠內，這40萬噸雨水量在雨季的單月都會流入到污水廠內與生活污水混合處理。

 

一個小城鎮的日處理水量在1萬噸，但是要混入40萬噸雨水以后，平均日處理量達到了2.3萬噸，由于污水廠本身有20~30%的設計余量，實際進入污水廠內的為1.3萬噸，其余的水量通過溢流管溢流出廠外，如果沒有溢流管，這部分水量會在市政管網內存貯，直到污水廠全部把這些滯留水量消化處理完。

從上面的分析數據可以看出，在雨季，北方小城鎮污水廠的進水量有1~1.3倍的增加比例。因此在雨季期間，旱季滿負荷運行的北方城鎮的污水廠的進水濃度有1~1.3倍的稀釋，有時甚至達到2~3倍左右的稀釋程度。在這樣的稀釋作用下，進水COD、BOD、氨氮，總磷等指標都下降到原來正常水質的1/2到1/3左右。

降雨在類型上有短時間內的強降雨和長時間的弱降雨。由于城鎮管網本身的也有納蓄能力，短期的強降雨也將在一段時間內一直對進水有較強的稀釋作用，而長時間的弱降雨也將在很長時間內影響和稀釋污水廠的進水水質。

2、 進水泥沙含量增加

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

 

 

有些城鎮的污水管網有大量的截污干管，一般采取就近敷設在河道內，很多干管在雨季河道泄洪期間，大量的山洪會涌入管網內。極大的增加了污水內的無機顆粒泥砂的含量，對污水廠造成很大的無機負荷壓力。

3、 污水廠水力負荷增加

小城鎮污水處理廠在日常運行中很少能夠滿負荷運行，大部分在70~80%的負荷率運行。在雨季期間，大量雨水進入到廠區集水井內，達到溢流管口，污水廠內的水位已經達到超過設計進水量的標準，水泵的凈揚程縮小，流量增大，水泵的提升流量超過日常提升水量。同時很多污水處理廠也承擔了一部分的城市泄洪作用，在雨季期間需要開啟排洪。導致在雨季期間的實際進入到污水處理廠的雨污混合水量遠超過日常進水量。

在雨季期間的大進水量，污水廠內的各個處理構筑物的實際停留時間縮短，水處理設施的水力負荷增大到設計余量部分，污水廠處于超負荷運行的狀態。

4、 進水水質變化。

一些相關研究表明道路雨水徑流中的污染物主要來源于輪胎磨損、防凍劑使用、車輛的泄漏、殺蟲劑和肥料的使用、丟棄的廢物等。污染成分主要包括有機或無機化合物、氮、磷、金屬、油類等。由于大量的雨水混入到污水內，對污水原有的水質結構產生了很大的影響。城鎮雨水的酸性水質，會改變進水的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入到污水內，會提高污水的DO值；空氣中的氮和氨氮在降雨過程中會溶解到雨水中，造成水質的總氮氨氮升高；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，也會進入到污水廠內，導致污水廠進水的重金屬超標。

二、導致的危害

1、進水泥砂，懸浮雜質過多，對預處理段造成很大壓力。

北方地區的道路兩側的雨水篦，雨水井長期被清潔工掃入垃圾，或者被傾倒污水。在河流泄洪時，一些敷設在河流中的截污管道會涌入大量的樹枝，石塊，泥沙也涌入了污水管網內。這些在短時間內雨水把這些雜物帶入到污水廠內，對預處理段造成很大壓力。

       

雨季期間，大量的污水攜帶大量雜物的撞擊作用下，預處理段的粗細格柵耙齒，柵條有很大損壞，一些大型的漂浮物會堵塞在格柵的下部傳動輪上，使格柵傳動脫位，不能工作；有些質量較大的漂浮物，會撞壞格柵的耙齒和柵條；大量的浮渣突然涌入，也會對格柵后的柵渣處理運輸設備造成運行壓力，大量柵渣堆積，螺旋輸送機無法及時輸送到垃圾點，造成柵渣大量堆積，甚至損壞格柵；有些大型的樹枝會打壞水泵葉輪；大量的河水泥砂會把除砂設施填滿或者堵塞；在采取超越預處理構筑物以后的雨水中的雜質會進入到后續的處理構筑物內，造成曝氣池的泥砂淤積，二沉池虹吸管調節閥門的堵塞等等。

2、進水濃度過低，微生物無法正常維持。

在雨水的稀釋作用下，進水的有機物濃度下降到旱季的1/2到1/3，污水廠內的微生物的營養碳源突然下降，導致活性污泥老化，整體結構出現大的改變，在原有的活性污泥濃度下，微生物得不到食料保障，開始死亡，污泥濃度出現下降趨勢。在雨季雨水量豐沛時，污水處理廠在一到兩個月期間都被雨水稀釋，活性污泥系統長期處于低濃度運行狀況，無法維持原有的濃度。特別是中小城鎮的曝氣機較少考慮變頻控制，無法調控曝氣量。在低進水濃度，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整體的老化速度，嚴重時會導致整個活性污泥系統崩潰。

 

由于雨水的稀釋作用，生活污水中的膠體物質被稀釋，構成活性污泥絮凝體的膠體減少，導致活性污泥解絮現象嚴重，污泥絮凝體在經過一段時間的雨水沖擊以后，會出現絮凝體變小，從可見的顆粒狀的絮凝體解體到細碎的絮凝體，直至完全解體。曝氣池上泡沫由原有的土褐色的生物泡沫，逐步轉變成培養初期的白色化學泡沫。整個活性污泥系統喪失生物處理能力。

3、水力負荷過高，對活性污泥系統沖擊很大。

在雨季期間，污水廠提升水量突然增大，提高了預處理段各個構筑物的過水流速，特別是格柵的過柵流速，高的過柵流速，導致一部分柵渣無法被格柵截留，流入到后續的處理構筑物內，造成后續設備的堵塞。

在生化處理段高的水力負荷，加快了污水在生化反應池內的流動速度，縮短了污水和微生物的接觸反應時間，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象，長時間運行會導致活性污泥絮凝體受到沖擊解體。

 

 

在二沉池進水負荷增加，沉淀時間縮短，解體的活性污泥沉降性能變，在二沉池內沉降放緩，但是水量增大，水流的擾動性加強，導致活性污泥在二沉池內不能有效沉淀，隨上清液帶出二沉池，進入到后續處理環節，也大大降低了生化池內的活性污泥濃度。

 

大量的活性污泥和細碎的河沙進入到深度處理環節，加大了深度處理用藥量，過濾設備的固體負荷和水力負荷雙重加大，過濾設備頻繁沖洗啟動，對設備的損壞極為嚴重。

雨季期間，設有初沉池的污水廠，初沉池積存大量的泥沙，大大增加了脫水機的運行壓力，泥沙也造成了污泥提升、脫水設備的磨損，同時由于大量泥沙進入也改變了污泥性質，原有的脫水藥劑也需要做相應的調整，以滿足無機質占主導的污泥的脫水要求，增加了運行成本。

5、 高氨氮，低PH、高DO對微生物生存環境造成影響和改變。

由于初期雨水的對城鎮環境的沖洗作用，雨水中含有的各種有機污染物，和日常的生活污水的有機污染物的成分和構成比例不一致。活性污泥的生存環境發生了改變，微生物的架構會發生改變，在短期沖擊下，改變幅度不會太大，但是在長期的沖擊下，很多微生物會出現與正常情況下不同的狀態，一些不常見特別的微生物會出現，代表了水質的變化，造成的微生物系統的改變，比如有污水廠曾發現在長期雨水的進入下，會出現三肢輪蟲等。

 

 

6、 出水水質超標。

受到沖擊的活性污泥系統，高水力負荷的二沉池，深度處理段這些情況都造成了出水水質可能的超標。特別是長期進水被稀釋的過低，會導致活性污泥系統崩潰，最終導致出水水質超標。暴雨期間，出水的SS極易超標。雨水長期稀釋下，由于進水的有機物濃度被稀釋的很低，導致碳源不足，出水超標前期主要以氨氮，TP等營養元素超標為主，后期隨著整個活性污泥系統崩潰，各項指標全部超標。

 

 

三、工藝調整措施

總體來說北方的雨季集中在2~3個月內，出現的各種情況以及后續的影響在3~4個月基本消除，并恢復到正常水平，在這4個月期間，對污水處理廠內的工藝要做好一系列的調整措施，在雨水完全退去以后，工藝調整要恢復到正常工藝。

1、 預先調整。

由于雨季期間，進水濃度下降，有機碳源減少，微生物的食料缺乏，微生物在此期間處于一個饑餓和自我消化的階段，因此可以在雨季到來之前，采取適當的降低污泥濃度，使活性污泥系統在進水水質突然降低的情況下，收到的沖擊變小，整體的工藝可以平緩的渡過水質波動期。

2、控制進水水量。

在雨季期間，要通過切換污水提升泵或者調小提升泵出水閥門，控制提升水量，使雨季的進水量與平時提升水量保持一致，多余水量通過溢流管路流出廠外。通過控制水量保證后續的構筑物在一個穩定的水力負荷下運行。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，因此要根據進出水流量計準確進行控制，保證提升水量與平時水量持平。

3、改變工藝路線。

由于進水水質被雨水稀釋，進水濃度下降，在進水量控制在正常水平的同時，污染物的當量減少，生化處理段的有機負荷下降。在有初沉池的污水廠可以采取超越初沉池的工藝運行路線，減少預處理段沉淀作用對有機物的消減，保證生化段的有機碳源，滿足微生物的生長需求。

受雨季影響的長期進水低的情況下，生化處理段并行的兩條處理線，可以關閉或者關小一條處理線的進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入到一個生化線內，優先保證一條生化線的處理運行水平，以及污泥濃度和微生物量，另一條線可以作為水力通過的池體，這樣在進水中雨水退去以后，以全進水的一條線為主體，恢復生化系統，調試恢復速度會很快。

4、減少曝氣池溶解氧量。

在低濃度進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的做出調整，降低曝氣量。通過減少曝氣機的開啟臺數或者變頻調節、間歇曝氣等手段，減少生化段的曝氣量。控制生化段的出水的DO在２mg/L左右，維持低濃度下的進水的活性污泥不受到過氧曝氣的加速老化，導致污泥解體或崩潰。

5、調整回流

在雨季期間，由于進水的水質發生改變，有機濃度降低，應適當調低外回流量，減緩活性污泥回到曝氣池內的老化速度。如果有內回流系統，也要調低內回流系統，因為雨水中的DO較高，進入到厭氧區和缺氧區污水含氧量高于日常運行的含氧量，同時由于碳源減少，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、生存，導致活性污泥濃度下降，甚至崩潰。

6、補充營養。

雨季導致進水濃度下降到原有濃度的1/3以下，并且持續兩周以上的時間時，要考慮投加碳源，來補充活性污泥系統的營養需求。在經濟條件許可下，通用的可以考慮投加葡萄糖，甲醇，乙醇，面粉等；經濟條件差的情況下，可以考慮從城區的化糞池抽取糞便濃水，補充所需碳源。但是由于市政污水廠的規模都較大，碳源的補充量較大，費用較高，長期依靠補充營養運行壓力很大。

7、重新培養，恢復運行

北方地區近幾年來，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對污水廠的運行造成了更大的沖擊作用，可能通過上述一系列的調整，仍舊無法保證活性污泥系統的平穩度汛，最終活性污泥系統崩潰，出水水質超標。在雨季結束，管網內的雨水完全退去以后，重新培養活性污泥。

8、上報主管部門

      對于雨季對雨污合流管網污水廠造成影響和沖擊，以及進出水的變化數據，要做好進水水質情況拍照，最后形成報告文件，及時匯報給上級主管部門。積極協調住建部門對管網的漏水點排查，對環保監察部門的現場檢查，積極配合，并講明情況，在短期無法解決的雨污合流體制下，保證正常穩定的運行。

      每年夏季是傳統的雨季季節，各地污水處理廠在雨季運行期間，受到雨污合流的影響較大，在短期內很多城市雨污合流的現狀還是會維持著，因此作為運營管理人員還是要學會如何應對雨水的沖擊和工藝調整，歡迎大家參與討論。