运行：雨季里污水厂
每年进入6月下旬以后，全国很多地方都会经历很大的降雨过程，在降雨期间，雨水的流向在国内的中小城镇包括一些大城市的旧城区管网都是以雨污合流制为主，也就是说这部分雨水会进入到城市下水管网里，由于雨污合流制管网的设计特殊性，对污水处理的终端—污水处理厂带来了很大的问题。一、合流制下的雨水对城镇污水处理厂的影响:
1、雨水对进水浓度的稀释
北方中小城镇的污水处理厂普遍规模设计较小，大多数为日处理量1万吨左右，小时进水量大约在4~500m^3,一般城镇污水处理厂服务面积大约在10~15平方公里。北方城镇的气候条件是全年降雨量集中在7~9月份，三个月的降雨量占到全年降雨量的一半以上，以华北区百年的年平均降水量450mm计算（以下的计算以华北地区的中小城镇为主），雨季降雨量在250mm左右，平均单月降雨量在80mm左右，以10平方公里的小城镇汇水面积和降雨量：
Q雨=S汇水面积×h降雨量
Q雨=10×10^6×80×10^-3
Q雨=800000m^3
可以计算雨季期间，单月汇流到中小城镇污水处理厂的雨水量达到了800000m3，80万吨的雨水量除去下渗水量，绿化植被吸收水量，直接流入就进河流的部分等，大约在50%的雨水量会流入到污水厂内，这40万吨雨水量在雨季的单月都会流入到污水厂内与生活污水混合处理。
一个小城镇的日处理水量在1万吨，但是要混入40万吨雨水以后，平均日处理量达到了2.3万吨，由于污水厂本身有20~30%的设计余量，实际进入污水厂内的为1.3万吨，其余的水量通过溢流管溢流出厂外，如果没有溢流管，这部分水量会在市政管网内存贮，直到污水厂全部把这些滞留水量消化处理完。
从上面的分析数据可以看出，在雨季，北方小城镇污水厂的进水量有1~1.3倍的增加比例。因此在雨季期间，旱季满负荷运行的北方城镇的污水厂的进水浓度有1~1.3倍的稀释，有时甚至达到2~3倍左右的稀释程度。在这样的稀释作用下，进水COD、BOD、氨氮，总磷等指标都下降到原来正常水质的1/2到1/3左右。
降雨在类型上有短时间内的强降雨和长时间的弱降雨。由于城镇管网本身的也有纳蓄能力，短期的强降雨也将在一段时间内一直对进水有较强的稀释作用，而长时间的弱降雨也将在很长时间内影响和稀释污水厂的进水水质。
2、进水泥沙含量增加
北方城市普遍存在植被面积小，裸露地面较多，风沙扬尘较多的情况，在雨季期间雨水对于路面上的尘土，裸露地面的泥沙都有强力的冲刷作用，降雨期间的雨水和污水量相互叠加下，管网内水量增大，流速加快，大部分泥沙、砾石都涌入到污水厂内。
有些城镇的污水管网有大量的截污干管，一般采取就近敷设在河道内，很多干管在雨季河道泄洪期间，大量的山洪会涌入管网内。极大的增加了污水内的无机颗粒泥砂的含量，对污水厂造成很大的无机负荷压力。
3、污水厂水力负荷增加
小城镇污水处理厂在日常运行中很少能够满负荷运行，大部分在70~80%的负荷率运行。在雨季期间，大量雨水进入到厂区集水井内，达到溢流管口，污水厂内的水位已经达到超过设计进水量的标准，水泵的净扬程缩小，流量增大，水泵的提升流量超过日常提升水量。同时很多污水处理厂也承担了一部分的城市泄洪作用，在雨季期间需要开启排洪。导致在雨季期间的实际进入到污水处理厂的雨污混合水量远超过日常进水量。
在雨季期间的大进水量，污水厂内的各个处理构筑物的实际停留时间缩短，水处理设施的水力负荷增大到设计余量部分，污水厂处于超负荷运行的状态。
4、进水水质变化。
一些相关研究表明道路雨水径流中的污染物主要来源于轮胎磨损、防冻剂使用、车辆的泄漏、杀虫剂和肥料的使用、丢弃的废物等。污染成分主要包括有机或无机化合物、氮、磷、金属、油类等。由于大量的雨水混入到污水内，对污水原有的水质结构产生了很大的影响。城镇雨水的酸性水质，会改变进水的PH值；由于雨水和部分河道的水涌入，夹杂了大量的空气中的氧气进入到污水内，会提高污水的DO值；空气中的氮和氨氮在降雨过程中会溶解到雨水中，造成水质的总氮氨氮升高；在雨水冲刷的道路路面，轮胎磨损造成的路面重金属的沉积，也会进入到污水厂内，导致污水厂进水的重金属超标。
二、导致的危害
1、进水泥砂，悬浮杂质过多，对预处理段造成很大压力。
北方地区的道路两侧的雨水篦，雨水井长期被清洁工扫入垃圾，或者被倾倒污水。在河流泄洪时，一些敷设在河流中的截污管道会涌入大量的树枝，石块，泥沙也涌入了污水管网内。这些在短时间内雨水把这些杂物带入到污水厂内，对预处理段造成很大压力。
雨季期间，大量的污水携带大量杂物的撞击作用下，预处理段的粗细格栅耙齿，栅条有很大损坏，一些大型的漂浮物会堵塞在格栅的下部传动轮上，使格栅传动脱位，不能工作；有些质量较大的漂浮物，会撞坏格栅的耙齿和栅条；大量的浮渣突然涌入，也会对格栅后的栅渣处理运输设备造成运行压力，大量栅渣堆积，螺旋输送机无法及时输送到垃圾点，造成栅渣大量堆积，甚至损坏格栅；有些大型的树枝会打坏水泵叶轮；大量的河水泥砂会把除砂设施填满或者堵塞；在采取超越预处理构筑物以后的雨水中的杂质会进入到后续的处理构筑物内，造成曝气池的泥砂淤积，二沉池虹吸管调节阀门的堵塞等等。
2、进水浓度过低，微生物无法正常维持。
在雨水的稀释作用下，进水的有机物浓度下降到旱季的1/2到1/3，污水厂内的微生物的营养碳源突然下降，导致活性污泥老化，整体结构出现大的改变，在原有的活性污泥浓度下，微生物得不到食料保障，开始死亡，污泥浓度出现下降趋势。在雨季雨水量丰沛时，污水处理厂在一到两个月期间都被雨水稀释，活性污泥系统长期处于低浓度运行状况，无法维持原有的浓度。特别是中小城镇的曝气机较少考虑变频控制，无法调控曝气量。在低进水浓度，低污泥浓度情况下，曝气量维持高曝气量，加速了活性污泥系统整体的老化速度，严重时会导致整个活性污泥系统崩溃。
由于雨水的稀释作用，生活污水中的胶体物质被稀释，构成活性污泥絮凝体的胶体减少，导致活性污泥解絮现象严重，污泥絮凝体在经过一段时间的雨水冲击以后，会出现絮凝体变小，从可见的颗粒状的絮凝体解体到细碎的絮凝体，直至完全解体。曝气池上泡沫由原有的土褐色的生物泡沫，逐步转变成培养初期的白色化学泡沫。整个活性污泥系统丧失生物处理能力。
3、水力负荷过高，对活性污泥系统冲击很大。
在雨季期间，污水厂提升水量突然增大，提高了预处理段各个构筑物的过水流速，特别是格栅的过栅流速，高的过栅流速，导致一部分栅渣无法被格栅截留，流入到后续的处理构筑物内，造成后续设备的堵塞。
在生化处理段高的水力负荷，加快了污水在生化反应池内的流动速度，缩短了污水和微生物的接触反应时间，造成了污水处理的程度下降，处理效果变差。由于流速增加，活性污泥的絮凝体收到了严重的冲击破坏，大的絮凝体在大水流的冲击作用下有解体现象，长时间运行会导致活性污泥絮凝体受到冲击解体。
在二沉池进水负荷增加，沉淀时间缩短，解体的活性污泥沉降性能变，在二沉池内沉降放缓，但是水量增大，水流的扰动性加强，导致活性污泥在二沉池内不能有效沉淀，随上清液带出二沉池，进入到后续处理环节，也大大降低了生化池内的活性污泥浓度。
大量的活性污泥和细碎的河沙进入到深度处理环节，加大了深度处理用药量，过滤设备的固体负荷和水力负荷双重加大，过滤设备频繁冲洗启动，对设备的损坏极为严重。
雨季期间，设有初沉池的污水厂，初沉池积存大量的泥沙，大大增加了脱水机的运行压力，泥沙也造成了污泥提升、脱水设备的磨损，同时由于大量泥沙进入也改变了污泥性质，原有的脱水药剂也需要做相应的调整，以满足无机质占主导的污泥的脱水要求，增加了运行成本。
5、高氨氮，低PH、高DO对微生物生存环境造成影响和改变。
由于初期雨水的对城镇环境的冲洗作用，雨水中含有的各种有机污染物，和日常的生活污水的有机污染物的成分和构成比例不一致。活性污泥的生存环境发生了改变，微生物的架构会发生改变，在短期冲击下，改变幅度不会太大，但是在长期的冲击下，很多微生物会出现与正常情况下不同的状态，一些不常见特别的微生物会出现，代表了水质的变化，造成的微生物系统的改变，比如有污水厂曾发现在长期雨水的进入下，会出现三肢轮虫等。
6、出水水质超标。
受到冲击的活性污泥系统，高水力负荷的二沉池，深度处理段这些情况都造成了出水水质可能的超标。特别是长期进水被稀释的过低，会导致活性污泥系统崩溃，最终导致出水水质超标。暴雨期间，出水的SS极易超标。雨水长期稀释下，由于进水的有机物浓度被稀释的很低，导致碳源不足，出水超标前期主要以氨氮，TP等营养元素超标为主，后期随着整个活性污泥系统崩溃，各项指标全部超标。
三、工艺调整措施
总体来说北方的雨季集中在2~3个月内，出现的各种情况以及后续的影响在3~4个月基本消除，并恢复到正常水平，在这4个月期间，对污水处理厂内的工艺要做好一系列的调整措施，在雨水完全退去以后，工艺调整要恢复到正常工艺。
1、 预先调整。
由于雨季期间，进水浓度下降，有机碳源减少，微生物的食料缺乏，微生物在此期间处于一个饥饿和自我消化的阶段，因此可以在雨季到来之前，采取适当的降低污泥浓度，使活性污泥系统在进水水质突然降低的情况下，收到的冲击变小，整体的工艺可以平缓的渡过水质波动期。
2、控制进水水量。
在雨季期间，要通过切换污水提升泵或者调小提升泵出水阀门，控制提升水量，使雨季的进水量与平时提升水量保持一致，多余水量通过溢流管路流出厂外。通过控制水量保证后续的构筑物在一个稳定的水力负荷下运行。要注意在雨季期间，由于集水井液位上升，水泵的提升能力提高，在没有变换水泵的情况下，原有水泵的提升能力也大于日常提升能力，因此要根据进出水流量计准确进行控制，保证提升水量与平时水量持平。
3、改变工艺路线。
由于进水水质被雨水稀释，进水浓度下降，在进水量控制在正常水平的同时，污染物的当量减少，生化处理段的有机负荷下降。在有初沉池的污水厂可以采取超越初沉池的工艺运行路线，减少预处理段沉淀作用对有机物的消减，保证生化段的有机碳源，满足微生物的生长需求。
受雨季影响的长期进水低的情况下，生化处理段并行的两条处理线，可以关闭或者关小一条处理线的进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进入到一个生化线内，优先保证一条生化线的处理运行水平，以及污泥浓度和微生物量，另一条线可以作为水力通过的池体，这样在进水中雨水退去以后，以全进水的一条线为主体，恢复生化系统，调试恢复速度会很快。
4、减少曝气池溶解氧量。
在低浓度进水和自然消解后的低浓度活性污泥的情况下，生化段的曝气量要相应的做出调整，降低曝气量。通过减少曝气机的开启台数或者变频调节、间歇曝气等手段，减少生化段的曝气量。控制生化段的出水的DO在２mg/L左右，维持低浓度下的进水的活性污泥不受到过氧曝气的加速老化，导致污泥解体或崩溃。
5、调整回流
在雨季期间，由于进水的水质发生改变，有机浓度降低，应适当调低外回流量，减缓活性污泥回到曝气池内的老化速度。如果有内回流系统，也要调低内回流系统，因为雨水中的DO较高，进入到厌氧区和缺氧区污水含氧量高于日常运行的含氧量，同时由于碳源减少，反硝化段消耗大量的碳源后，好氧段碳源下降，不足以维持好氧微生物的生长、生存，导致活性污泥浓度下降，甚至崩溃。
6、补充营养。
雨季导致进水浓度下降到原有浓度的1/3以下，并且持续两周以上的时间时，要考虑投加碳源，来补充活性污泥系统的营养需求。在经济条件许可下，通用的可以考虑投加葡萄糖，甲醇，乙醇，面粉等；经济条件差的情况下，可以考虑从城区的化粪池抽取粪便浓水，补充所需碳源。但是由于市政污水厂的规模都较大，碳源的补充量较大，费用较高，长期依靠补充营养运行压力很大。
7、重新培养，恢复运行
北方地区近几年来，收到气候条件变化的影响，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统对污水厂的运行造成了更大的冲击作用，可能通过上述一系列的调整，仍旧无法保证活性污泥系统的平稳度汛，最终活性污泥系统崩溃，出水水质超标。在雨季结束，管网内的雨水完全退去以后，重新培养活性污泥。
8、上报主管部门
对于雨季对雨污合流管网污水厂造成影响和冲击，以及进出水的变化数据，要做好进水水质情况拍照，最后形成报告文件，及时汇报给上级主管部门。积极协调住建部门对管网的漏水点排查，对环保监察部门的现场检查，积极配合，并讲明情况，在短期无法解决的雨污合流体制下，保证正常稳定的运行。
每年夏季是传统的雨季季节，各地污水处理厂在雨季运行期间，受到雨污合流的影响较大，在短期内很多城市雨污合流的现状还是会维持着，因此作为运营管理人员还是要学会如何应对雨水的冲击和工艺调整，欢迎大家参与讨论。
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