城镇污水处理厂提标改造工艺及其成效探析——以莆田市仙游县第二污水处理厂为例

陈岱琳

(莆田市环境保护科学研究所，福建 莆田 351100)

1 概述

随着莆田市各城镇污水处理厂处理规模不断扩大，尾水排放量随之剧增，原执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B的尾水排放对纳污水环境现状造成的污染影响较大，导致部分受纳水体控制断面水质中氨氮、总磷超标，甚至城区内河及农村河流水质为黑臭水体。为不断改善莆田市水环境质量，推进农村污水污染整治工作，确保国控、省控断面水质提升且稳定达标，消除黑臭水体，需进一步加快污水处理厂污水管网建设，并削减污水处理厂尾水COD、氨氮、总磷等主要水污染物的排放总量，污水处理厂尾水需满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准，但现有城镇污水处理厂处理工艺不能满足一级A排放标准，需要对污水处理厂进行提标改造，进一步提高水污染物处理率。污水处理厂提标改造会受到一些因素的影响，本文以仙游县第二污水处理厂(以下简称“二污厂”)提标改造为例，分析污水处理厂提标改造工艺及治理成效，以期为其他城镇污水处理厂提标改造提供技术参考。

2 提标改造案例分析

2.1 工程基本概况

仙游县第二污水处理厂位于仙游县盖尾镇仙溪村内、木兰溪北侧，主要收集仙游县榜头镇、盖尾镇及瑞峰工业园区生活污水，设计处理总规模为6.0万m3/d，现状处理规模2.0万m3/d，处理工艺采用改良型Carrousel 2000氧化沟主体生化工艺，尾水采用紫外消毒工艺，并执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B排放标准。尾水纳污水体为木兰溪干流，根据木兰溪流域水环境综合整治要求，二污厂尾水排放需提标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。

2.2 二污厂现有污水处理工艺存在的问题

2.2.1 进水COD浓度偏低，而氨氮、总氮浓度偏高

二污厂服务范围内因接纳了当地一些琼脂加工厂的工业废水，导致进水水质中氨氮及总氮浓度偏高，而现有处理工艺未考虑脱氮，尾水氨氮出现超标现象。

2.2.2 具有生物除磷效果，但除磷效率较低

按照设计进水水质BOD5≤130mg/L、TP≤4.0mg/L，BOD5/TP=32.5(>17)，具有一定的生物除磷效果，但尾水中TP排放浓度是无法满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，需考虑采取强化除磷措施。

2.2.3 进水BOD5浓度偏低，氨氮高，导致C/N值低

由于进水水质B/C偏低且C/N小于3，生物脱氮存在碳源不足，需考虑补碳源强化生物脱氮。

2.3 提标改造方案

2.3.1 提标改造工程设计进、出水水质

根据二污厂污水收集范围、处理污水性质，结合进水水质现状，确定提标改造工程设计进、出水水质和处理效率，详见表1。

表1 二污厂提标改造工程进水和出水水质要求

2.3.2 提标改造处理工艺

2.3.2.1 提标工艺流程

二污厂提标改造工程在现有处理工艺基础上，对现有部分处理设施进行合理改造，同时增加污水深度处理工艺，确保尾水排放满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。二污厂提标改造污水处理工艺流程见图1。

图1 提标改造污水处理工艺流程图

2.3.2.2 提标改造主要内容

为解决原工艺存在的碳源不足问题，提标工艺不再使用初沉池，而在原氧化沟厌氧段新增碳源投加设施。污水经原有A2/O氧化沟处理后，再采取深度处理工艺。污水通过新建二次提升泵房进入高密度沉淀池混凝沉淀(加PAC 混凝剂)去除TP和SS。混凝沉淀出水进入滤布滤池再进行生物脱氮除磷，达到深度去除 TN、TP、SS。

2.3.2.3 提标改造主要设备

提标改造新建一组2.0万m3/d 含二级提升、高密度沉淀池、滤布滤池深度处理综合池，配套主要设备包括混凝搅拌器、快速混合器、刮泥机和污泥螺杆泵；新设1套乙酸钠碳源储存及投加系统、1套PAC/PAM絮凝剂投加系统，配套主要设备为储罐、加药泵和计量泵等。

2.3.2.4 提标改造工艺运行相关控制参数

根据二污厂运行相关记录统计分析，确保提标改造工艺运行成效，水质稳定一级A排放，适宜本提标改造工艺运行的相关参数：乙酸钠碳源投加量41.25mg/L；A2/O系统平均MLSS取3500mg/L，污泥龄取15d，污泥负荷为 0.068kg BOD5/(kg MLSS·d)，设计污泥回流比为60%～100%；水力总停留时间为12.3h；PAC混凝剂投加量9mg/L，PAM助凝剂投加量0.5mg/L；滤布滤池设计每组流量1.0万m3/d，设计平均滤速≤10.34m/h，有效过滤面积为60m2，排泥间隔是60h。接触消毒池接触时间≥30min，次氯酸钠溶液消毒药剂的有效氯≥10%。

2.4 设施治理效果分析与讨论

2.4.1 提标前后处理效率变化分析

依据环境监测部门对二污厂提标改造后进、出水水质的监测结果[1]，二污厂提标改造前后出水水质变化情况见表2。主要水污染物氨氮及总磷处理率变化分析结果见图2。

表2 二污厂提标改造前后进出口水质监测结果

图2 提标改造前后出水水质中氨氮和总磷处理率变化分布图

由表2和图2可知，采取强化脱磷除氮提标改造处理工艺，出水水质中主要水污染物氨氮处理率由提标前的41.1%提高到91.3%，而总磷处理率由提标前的54.2%提高到87.9%，可见，提标所采取强化脱磷除氮处理工艺对氨氮、总磷去除提效明显，提标的氨氮、总磷处理率均高于设计处理率，提标后氨氮及总磷排放浓度占《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准限值的36%和37.9%，提标后出水主要水污染物排放均符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。由此可见，二污厂一级B提标改造工艺是可行的，处理效果符合设计要求。

2.4.2 治理费用及减排环境效益分析

二污厂提标改造后新增运行费用包括电费、维修费、药剂费、污泥处置费和人工费用等。经测算，提标改造后单位污水处理费用增加了0.51元/m3污水，年增加运行费用372.3万元。

提标改造工程实施后，尾水排放由原符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B排放标准提标为一级A排放标准，按日处理2万m3/d且以实测排放浓度计，年可削减COD排放量为14.6t/a、氨氮排放量为36.6t/a，其减排环境效益参照福建省排污权核定与交易费用进行估算，经测算，提标改造工程减排环境效益为71万元/年。同时，二污厂尾水提标排放可大大减缓对位于二污厂下游木兰溪园头桥国控断面水质的影响，消灭了园头桥国控断面氨氮、总磷时常超标问题。根据莆田市环境监测部门对园头桥断面水质监测结果，二污厂提标改造工程实施后木兰溪园头桥断面水质现状已稳定达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水质标准，水质现状满足功能区划要求，这对确保莆田市水环境考核断面目标任务完成具有重要的保障。由此可见，二污厂提标改造工程产生了良好的直接和间接环境效益。

2.5 提标改造工艺运行成效的对策措施

2.5.1 落实污水厂配套的相关设施建设和管道排查工作，提高污水处理量、进水浓度和处理率

要及时落实与城镇污水处理厂配套相关设施建设，包括新建污水管网和提升泵站的建设，对现有雨污水合流管、河水及雨水泄漏管和堵塞管采取CCTV检测仪进行排查，对排查存在问题的管道进行整改。通过新建管网，扩大污水处理厂服务范围并提高污水收集量、处理量，以及通过合流制改造和设置合理截流倍数等措施，提高污水厂进水浓度和污水处理率。

2.5.2 加强污水厂进水污染源及污水处理设施运行管理，确保设施正常运行

城镇污水处理厂设计污水处理工艺主要针对生活污水，但适当考虑接纳部分类似生活污水的工业废水(以排放生活污水为主的工业企业，如制鞋业)，为了确保提标改造工艺正常运行，相关部门要严格控制工业废水进污水处理厂处理，尤其要禁止含重金属或难处理的工业废水进厂，同时要严格执行纳管标准。要加强污水处理厂运行设施运行检查，配备运行专业技术人员，完善污水处理厂日常运行管理制度，加强各处理设施运行巡查力度，若发现滤布堵塞或损坏，要及时进行反清洗和更换，并要求投加的碳源、混凝剂、助凝剂均要采用设备自动投加，避免人工投加造成不足或过量，满足提标工艺最佳的C/N参数要求，并根据季节性的进水水质变化情况，适时调整工艺运行参数。

2.5.3 依提标改造采取的工艺，控制污水处理相关水质参数，采取相应的监控设备，及时掌握污水处理动态

目前污水处理厂提标改造多采用回流污泥反硝化除磷脱氮及其变型工艺，为确保该工艺具有较高的除磷脱氮效果，需对水质相关指标进行控制，因此有必要在污水厂调节池、生化池内安装pH计、溶解氧计、污泥浓度计等监控设备，有效控制处理污水的pH值和污泥浓度，这对于提高污水处理效率、控制运行成本和运行风险预警均有很好作用。

3 结论

通过分析仙游县第二污水处理厂提标改造工艺、运行控制和治理成效，发现其采取强化脱磷除氮改造工艺是可行的，其相关运行控制参数设定合理。采取的提标工艺不仅能解决现有污水处理厂运行存在的问题，并能确保尾水排放满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准要求，同时提标改造后新增单位总成本仅0.51元/t，经济可行，工程建成投产后取得较显著的社会效益和环境效益。当前，各地正大力推进农村生活污水污染整治和消除黑臭水体工作，仙游县第二污水处理厂提标改造工艺可为其他城市污水处理厂的提标改造提供技术参考。