北方某污水处理厂提标改造及效果分析

郭杨

（辽宁省生态环境监测中心，辽宁沈阳 110161）

1 引言

污水处理厂尾水排放会导致河道营养盐浓度升高，对纳污河道及区域水环境造成一定影响［1］。城市污水厂的提标改造技术研究越来越重要［2］，随着一系列水环境治理条例提出污水厂污水排放水质指标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A 标准，对现有不达标污水厂的提标改造迫在眉睫［3］。北方某污水处理厂现有污水处理设备老化严重，维护费用高，对污水处理系统正常运行影响较大，已经不能满足受纳水体排放要求。为了改善受纳河流流域整体水环境质量，有必要对该污水厂进行提标升级改造。

2 工艺改造

2.1 原有工艺

该污水厂处理规模2 万m3/d，主要处理对象为区域内生活污水和污染河水。采用人工湿地技术及浮动生物床预处理水平潜流式人工湿地辅之以二级处理技术的组合工艺。改造前污水厂出水中的COD及SS 能基本达到GB 18918—2002 一级A 标准，总磷及氨氮只能达到二级标准。

2.2 改造思路

本次升级改造工程保持污水厂现有污水处理规模不变，保留现有处理设施，对部分设施进行升级改造，并新建污水预处理、生物二级处理和深度处理、污泥处理等建构筑物。出水指标要求由GB 18918—2002 二级标准稳定提标至一级A 标准。

2.3 主要工艺改造过程

新建部分污水处理工艺采用以A2/O＋MBR 膜工艺作为主体的生物处理工艺。主要工艺方案有预处理工艺、污水处理工艺、污泥处理工艺、消毒工艺和除臭工艺。具体提标改造后工艺流程见图1。

图1 提标改造后工艺流程

针对氮磷不达标问题，本次改造中采用由独立的能分别控制的厌氧、缺氧、好氧区域组成的生物除磷脱氮反应池。厌氧区主要功能为释放磷，使污水中磷浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD 浓度下降。氨氮因细胞的合成而被去除一部分，使污水中氨氮浓度下降，但NO3－N 含量没有变化。在缺氧池中投加补充碳源，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3－N 和NO2－N 还原为N2释放至空气中，因此BOD5浓度下降，NO3－N 浓度大幅度下降，而磷的浓度变化很小。在好氧池中，有机物被微生物生化降解而浓度继续下降；有机氮被氧化继而被硝化，使氨氮浓度显著下降，但随着硝化过程NO3－N 的浓度增加，总磷随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速度下降。生物池出水至MBR 膜系统进一步去除水中污染物。出水至臭氧接触池，污水经消毒后排至水体。

3 提标改造后处理效果分析

3.1 提标改造后COD 及SS 出水水质分析

COD 指标能够反映系统对有机物的去除能力。对提标改造运行1 年后出水COD 浓度进行分析，结果如图2 所示。

图2 改造后出水COD 浓度

改造后出水COD 浓度均在20 mg/L 以下，远低于GB 18918—2002 中一级A 标准（50 mg/L），COD水质也低于GB 3838—2002 Ⅳ标准（30 mg/L）的要求。

改造后对污水厂出水中SS 浓度分析结果见图3。

图3 改造后出水SS 浓度

如图3 所示，出水SS 浓度总体呈下降趋势，浓度值均低于10 mg/L，符合GB 18918—2002 中一级A 标准（10 mg/L），表明改造后的工艺更加巩固COD和SS 的水质要求。

3.2 提标改造后总磷及氨氮出水水质分析

提标改造后污水厂出水总磷浓度分析结果见图4。

图4 改造后出水总磷浓度

改造后总磷出水水质稳定在0.1 mg/L 以下，不仅满足GB 18918—2002 一级A 标准（0.5 mg/L），也符合GB 3838—2002 Ⅳ标准（0.3 mg/L）的要求。

改造后出水氨氮浓度见图5。

图5 改造后出水氨氮浓度

改造后氨氮浓度始终低于1 mg/L，稳定达到GB 18918—2002 一级A 标准，同时也能够符合GB 3838—2002 Ⅳ标准（1.5 mg/L）的要求。改造前原工艺缺乏脱氮除磷工艺，导致总磷及氨氮只能达到二级标准，改造后的深度处理工艺达到了预期效果。

3.3 提标改造后主要指标去除效果分析

改造后主要指标的去除效果分析结果见图6。

图6 改造后主要指标去除效果

改造后出水COD 去除率在86.8%以上，出水SS去除率在81.5%以上，表明改造后工艺对COD 和SS去除效果稳定。总磷去除率稳定在91.6%以上，氨氮去除效果稳定在96.5%以上，呈现极好的去除效果，表明深度处理工艺能够满足需求。

4 结论

提标改造后污水厂出水COD、SS、总磷和氨氮水质符合GB 18918—2002 一级A 标准要求，取得了预期效果。同时以上指标也能够达到GB 3838—2002 Ⅳ标准，避免了污水厂排水对水体的污染。

提标改造后污水厂出水COD、SS、总磷和氨氮均有较好的去除效果，其中总磷和氨氮去除率在91%以上。

该污水厂改造完成投入运行，通过对改造后各数据分析，表明污水处理厂出水水质达到设计方案确定的目标，初步完成提标改造任务，能够满足管理需求，有效控制了排入水体质量，为此类污水厂工艺改造起到示范作用。