宁波市某污水处理厂提标改造工程研究

张文娟+邵科+杜静盛+高炅杨+郑施雯

摘要：指出了宁波市某污水处理厂为积极响应国家及浙江省水污染防治行动计划，在现有污水处理单元的基础上进行了提标改造，主要通过改进生物处理工艺、增设化学除磷深度处理单元的方法，达到了将出水水质由现有一级B提高至一级A排放标准。 分析了城镇污水处理厂提标改造的具体措施和方案比选，为其他污水厂的提标改造研究提供参考依据。

关键词：提标改造；生物膜-活性污泥工艺；化学除磷

1 引言

目前，我国水环境保护的形势非常严峻，主要体现在水环境污染、水环境负荷低、水生态破坏严重等方面。为了应对水环境污染，国家及地方政府制订了一系列水污染防治措施，其中就包括了城镇污水处理厂的提标改造。

2 提标改造工程的实施背景

为切实加大水污染防治力度，国务院于2015年4月发布了《水污染防治行动计划》，对重点流域水质优良比例提出控制指标，力争到2030年，全国七大重点流域水质优良比例总体达到75%以上。为响应国家号召积极应对水环境污染，提高水环境资源承载力，浙江省于2016年3月相继发布了《浙江省水污染防治行动计划》，提出强化城镇生活污染治理，要求至2017年底前，全面完成城镇污水处理厂提标改造，所有城镇污水处理厂出厂水水质执行一级A标准。

污水处理厂的提标改造，在严控源头污染物的前提下，优化预处理单元设置、改进生物处理工艺以及合理选择深度处理工艺是实现标准提升的重要途径[1]。

3 污水厂工程概况

宁波市某污水处理厂现有处理工程设计处理规模为10万m3/d ，主要处理服务区域内的城镇生活污水。其污水处理采用A2/O法鼓风曝气工艺，污泥处理采用机械浓缩脱水工艺，出水水质能达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准，提标改造后经处理后的污水可达到一级A排放标准，其进出水水质见表1。

4 提标改造实施措施

该污水厂提标改造工程是在维持现有污水处理单元的基础上，改造现有生物处理单元并新增后置化学除磷深度处理单元。

4.1 提高生物池的处理能力

4.1.1 改造前生物池运行状况

该污水厂设两座生物池，总有效容积53500 m3，其中缺氧段有效容积11700 m3，好氧段容积35500 m3，其主要水质情况见表2。

改造前生物池BOD5容积负荷为0.24 kgBOD5/（m3·d）；按照污泥浓度3.5 g/L计，生物池的污泥负荷为0.07 kgBOD5/kgMLSS·d，硝化负荷为0.024 kgTN/kgMLSS·d，出水水质可以达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准，但除COD外其他指标均超过了GB18918-2002一级A排放标准限值。

4.1.2 生物池改造措施

传统的活性污泥法和生物膜法是污水生物处理的两个最主要工艺，但这两种工艺都有一定的缺点和局限性。因此，近年来将这两种工艺进行有机结合，建立生物膜-活性污泥复合工艺得到了越来越多的关注[2]。

该污水厂生物池现采用活性污泥法，为了提高生物池的处理负荷和处理效率，污水厂参考国内外工程实例，通过在池内投加悬浮填料设置生物膜系统，使活性污泥法与生物膜法有机结合，提高生物池内污泥浓度和容积利用率，同时充分利用填料内的微观厌氧、缺氧环境，增加生物池处理能力，有效去除废水中的有机物和氮、磷等[3]。

改造主要在生物池曝气区内投加弹性填料，投加量为好氧段容积的28%，共计10200 m3，并在生物池内设置44块不锈钢格网分区。

4.1.3 生物池改造后的设计运行参数

实施改造措施后，由于出水水质标准提高，尤其NH3-N的排放浓度要小于5 mg/L，故采用较低的污泥设计负荷，污泥负荷设计值为0.06 kgBOD5/kgMLSS·d，生物池投加悬浮填料后，设计污泥浓度为4～6 g/L，硝化负荷为0.021 kgTN/kgMLSS·d，改造后该生物池能够承担10万m3/d的处理水量。

4.2 增设化学除磷单元

提标改造后出水总磷排放浓度要求不高于0.5 mg/L，因此必须在现有生物除磷的基础上对废水进行深度处理才能满足新标准的要求，该污水厂采用增设化学除磷单元的方法实现废水排放标准的提升。

4.2.1 化学除磷药剂比选

化学除磷药剂主要有石灰、铁盐和铝盐，利用其中的钙离子、铁离子和铝离子均能与磷酸根离子反应生成难溶性磷酸盐沉淀物的原理，将废水中的磷酸根转移到污泥中从而去除。石灰法除磷的pH值通常控制在10以上，而高pH值废水会抑制和破坏微生物的增殖和活性，因此该方法不适用于协同沉淀，只能用于前置沉淀和后置沉淀法除磷；铁盐和铝盐是较常使用的混凝剂，但是使用铁盐作混凝剂会引起出水色度的增高[4]，因此污水厂最终确定采用铝盐作为化学除磷药剂。

4.2.2 化学除磷工艺比选

化学除磷工艺分为前置投加、同步投加和后置投加三种类型。前置投加工艺适合于有机物浓度较高的废水除磷处理，同步投加工艺适宜 pH值较为稳定的生化系统[5]，后置投加除磷工艺适用于出水总磷浓度要求较低的废水处理，也是目前最普遍采用的化学辅助生物除磷工艺。几种化学除磷工艺优缺点比较见表3。

化学除磷工艺的选择主要取决于出水总磷的浓度要求。出水总磷浓度要求在1 mg/L左右时，采用同步投加的方法可达到目的。如果出水总磷浓度要求低于1 mg/L时，则需要在二级处理工艺的基础上增设除磷和去除悬浮物的三级处理设施，即后置投加方法，以去除悬浮固体所含的非溶解态磷酸盐。

该污水厂最终确定采用后置投加的方式，在二沉池出水后新建高效澄清池的机械搅拌池内投加除磷药剂，使出水中总磷可以稳定达标。

4.2.3 化学除磷工程措施

新建高效澄清池2座，将二沉池出水提升至高效澄清池内进行深度处理。高效澄清池设计流量为10万m3/h，其中中间反应池有效容积为60 m3，停留时间为1.3 min，澄清区面积225 m2，污泥回流比為2%～5%；混合反应区停留时间设计为6～12 min，污泥浓缩区固体负荷设计为5～24kg/（m2·h）。增设化学除磷单元后，出水中总磷的浓度可控制在0.5 mg/L以下。

5 结语

城镇污水处理厂提标改造是国家水污染防治行动计划的重要组成部分之一，宁波市某污水处理厂根据提标要求，在分析现有污水处理单元处理能力和存在问题的基础上，通过提高生物池处理能力、增设化学除磷单元的方法，实现污水厂出水水质的提标改造，改造后的出水水质能够达到一级A标准的要求。

参考文献：

[1]王阿华.城镇污水处理厂提标改造的若干问题探讨[J].中国给水排水，2010，26（2）：19～22.

[2]丁永伟，王琳，王宝贞，等.活性污泥和生物膜复合/联合工艺在污水处理厂技术改造中的应用[J].给水排水，2005，31（12）：41～45.

[3]胡 博，赵剑强，陈 莹，等.多段进水A/O生物膜工艺运行性能的研究[J]. 中国环境科学，2011，31（10）：1644～1650.

[4]潘理黎，王 玲，郑海军，等.城镇污水处理厂尾水深度化学除磷试验研究[J].水处理技术，2011，37（6）：50～58.

[5]刘 宁.化学除磷工艺研究进展[J].化工进展，2012，31（7）：1597～1603.