污水处理厂提标改造工艺研究及运行效果分析

刘颖

（安庆市建筑管理处，安徽 安庆 246000）

引言

污水处理厂提标改造工程没有一个标准化的解决方案，且由于污水处理厂之间所使用的工艺、设施等都不尽相同，且提质的侧重点也并不同，因此限制了成功改造工程案例的复制。在此背景下，研究优秀的污水处理厂提标改造方案，根据其改造技术路线来进行系统归纳分析，并针对提标侧重点给出建议方案，对于今后污水处理厂借鉴、创新、发展有着重大意义。

一、污水处理厂污水处理工艺介绍

（一）污水处理厂工艺概况

当前的污水处理方式主要分为物理处理法、化学处理法和生物处理法，目前污水处理厂具体的处理工艺采用多段AAO+超滤工艺、MBR 工艺。现如今又不断地增添了生物滤池除臭技术，并不断优化生化处理单元，采用“重力浓缩+机械脱水”工艺来不断提高污水处理率。具体在污水水质检测方面借助了在线氨氮分析、pH 分析、总氮总磷分析仪，设置了相应的监测点和采集点，对于水质问题进行两小时一采样的工作。尤其是建立了在线监测系统进行水质的自动监测，能够让污水处理厂在进行污水处理环节及时了解现有的水质数据，并进行水质问题的及时传输，更好地提升水质质量。

（二）接纳废水水质特征

根据脱氮除磷的需求，提标改造工程主要对现有二级生物处理单元进行分析，进而提出合理的提标改造工艺路线。现如今来看目前污水处理厂主要是生活污水中形成的污染物，需要根据辖区内污水处理厂进行适时管理并做好日常的排放工作，污水处理厂中BOD5 和COD 是污水生物处理过程中常用的两个水质指标，用BOD5/COD 值评价污水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的方法，一般情况下，BOD5/COD 值越大，说明污水可生物处理性越好。

（三）泵站进水口水质分析

污水处理厂在泵站进水口方面都安装了在线监测设备，对于废水的pH值和COD 进行实时的监控确认，保证出水满足具体接管要求。如污染物浓度出现超标，则关闭阀门，将废水倒入集水池进行实时处理。污水处理厂采取了在线水质监测技术分析当前水质化验数据，并组织相关技术人员分析数据和检查设备中的出水指标，并开展提标改造工作，来不断地优化处理工艺。

二、污水处理厂设计进水水质的确定

（一）污水处理厂现状处理水质

污水处理厂进水污染物浓度偏低，且部分指标不稳定，该污水处理厂服务范围主要为老城区，部分排水为雨污合流，受雨季雨水的影响，导致进水水质浓度偏低且不稳定。

（二）提标改造设计进水水质

随着污水系统提质增效的推进，老城区雨水分流改造逐渐实施，污染物浓度应逐渐提高，结合《室外排水设计规范》（GB50014—2006）及参考类似污水处理厂污水处理情况，确定污水处理厂设计进水水质的主要指标。

（三）进水水质各污染物配比

一是BOD5/COD 值。一般认为，该比值≥0.3 的污水才适于采用生化处理技术。污水处理厂BOD5/COD=0.45，可生化性较好。二是碳氮比（BOD5/TN）。该比值越大，代表碳源越充足，反硝化进行得越彻底，实际运行资料表明，BOD5/TN ＞3.0 时可使反硝化过程正常进行。污水处理厂该指标为1.725，必须外加碳源才能达到理想的脱氮效果。三是碳磷比（BOD5/TP）。要想具有较好的除磷效果，人们需要保证碳磷比＞17，该比值越大，除磷效果越好，污水处理厂碳磷比为19.1，可以采用生物除磷，另外辅以化学除磷工艺，确保出水达标。

三、污水处理厂提标改造工艺改造方案

（一）生化处理工段

新建厌氧池、缺氧池，保证生化池的脱氮除磷作用；在缺氧池投加乙酸钠等碳源，满足BOD/TN ≥3，提高污泥浓度，提高生化池的生物降解及硝化作用，使出水氨氮达标。

（二）深度处理工段

1.COD 的去除

提高污水处理厂COD 去除率的方案有两种：方案一是在生化池添加填料，以求提高生化池的处理效果；方案二是在生化处理后增加化学氧化工艺，通过氧化剂的氧化能力提高COD 的去除率。现状出水BOD5 极低，代表可生物降解的污染物基本完全除去，出水中的COD 基本难以进行生物降解，增加填料并不能有效提高COD 去除率，所以选择化学氧化工艺。臭氧氧化工艺具有投资低、占地面积小、不产生污泥、系统自动化程度高、运行成本低、抗冲击负荷强及调整速度快等诸多优点，确定采用臭氧氧化工艺。

2.BOD5 的去除

校核工程AAO 的设计参数时，只需要略微提高污泥负荷或污泥浓度，BOD 的去除就能达到10mg/L。

3.SS 的去除

采用现有工艺难以保证出水SS 稳定达到小于10mg/L，因此新建磁混凝沉淀池+V 型滤池。

4.NH3-N 的去除

NH3-N 的排放标准由5mg/L 提高至1.0mg/L，校核工程AAO 的设计参数，只需要略微提高污泥负荷或污泥浓度，即可满足要求。但因冬季水温较低，生化法去除氨氮效果不稳定，拟新增一套氨氮去除剂投加系统，在生化池出水氨氮超标时投加，保证出水氨氮稳定达标排放。

5.TN 的去除

进水BOD5 偏低且不稳定，碳源不足，因此污水处理厂增加碳源投加系统，保证出水TN 的稳定达标。

6.TP 的去除

出水标准要求TP ≤0.3mg/L，由于生物处理同脱氮除磷有一定的矛盾，污水处理厂增加化学除磷辅助措施，以确保出水TP 达标。最终确定深度处理工段采用磁混凝沉淀+滤池+臭氧氧化组合工艺。

四、污水处理厂提标改造工艺研究及运行效果分析

（一）提标改造项目工程流程

污水处理厂提标改造项目开展过程中，首先需要结合具体的污水处理厂实际情况，优化生化处理单位，不断增加深度处理和再生水处理，在三期现状二沉池南侧新增污泥浓缩池。一二期改造采用MBR 工艺的处理方式来不断提高污泥水的处理率，并在实际处理过程中借助预处理+二级生物处理+深度处理工艺与预处理+膜生物反应器（MBR）工艺进行处理。

（二）提标改造项目建筑物平面布置

结合污水处理厂区进行提标改造，具体的提标改造中一期规模为7500m3/d，采用SBR 工艺，后经改造后采用AAO 工艺，二期规模为7500m3/d，采用氧化沟工艺，三期工程规模2 万m3/d，采用AAO 工艺。但现阶段由于部分工程用地有限，处理构造物常规方式的时候单独设置和不设较为困难，需要部分构筑物合建。首先需要从中间提升泵井、反硝化滤池等合建，在反洗清水池和反洗废水池设置在下层进行反硝化滤池的建设，并要在拆除原先的构建筑物的基础上不断加强与再生水接触时，还要拆除原有的机修间建设。同时针对污水浓缩脱水机房的南侧，也要建立起污水浓缩池用地。

（三）预处理单元提标改造

为了有效贯彻可持续发展的理念，在发展经济同时需要加大对于环境保护。对于污水处理厂进行升级改造工程开展环节进行提标改造中所采取的预处理方案为采用沉砂池。具体的预处理单元包括粗格栅、污水提升泵房等主要是去除污水中的沙粒，其中细格栅及沉砂池平面尺寸为11m×12m。其中污水提升泵房设在截污干管的尾端，粗格栅进入污水处理厂前所开设的预处理设施，能够针对大尺寸的悬浮物、BOD5、TOC、TOD 等进行处理，以此来保证进水泵的正常运行。为了更好地清除大范围的杂物，有时候在淤泥清除环节要更换酸化池添加曝气搅拌装置，选择100m 的无缝钢管，采用相应的阀门部件，并加大对于生物接触氧化池生物填料的适时更换。同时要在沉淀池内部拆除旧的斜板，并建立起相应的槽钢对污泥进行适时清理。尤其是要针对过去污水处理厂中沉淀池设备老化问题进行解决，及时清除淤泥，并解决污泥积聚的问题。污水处理厂污泥处理处置须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）要求，以减量化为主，污泥经浓缩脱水处理后（污泥含水率≤80%），泥饼外运集中处理处置。

（四）生化处理单元提标改造

当前污水处理厂均采用的是“重力浓缩+机械脱水”工艺进行的，污水处理厂污泥处理处置须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）要求。而在污水处理环节所采用的是生物脱氮除磷功能的污水处理工艺，其本身具有除磷脱氮功能的生物处理技术，该工艺能够将总氮去除率由常规生化处理的20%左右提高到80%左右。在一定程度下能够保证污水处理的可持续性。同时总磷去除率也是在不断地提升，由原先的20%左右不断地向80%左右提升，能够大幅度削减COD、BOD5、SS 以及TN、NH3-N、TP 等污染物浓度，确保处理达标排放。污水处理厂提标改造工程也能够结合具体生化池的现状并适时的优化运行模式，碳源较充足可采用生物脱氮工艺在其中不断提高生化池的活性污泥量，以便更好地提高TN 和TP 的处理率，通过增加碳源来满足脱氮的需求。工程BOD5/TP=33，可以采用生物除磷工艺，在污泥回流比进行处理环节，选择AAO类型来不断提高污泥的浓度，采用生物法对污水进行脱氮除磷处理的基础上不断提升工艺，尤其是在保证生物除磷的低限是BOD5/TP=20 处理效果的前提下，不断加大了脱氮除磷率。

（五）深度处理单元提标改造

为了有效提高污水处理厂污染物的处理和排放，生化处理环节不断增加了深度处理单元，并进一步除去水中的氮、磷等相应的污染物。具体工艺选择过程中会依据处理目的需求不同，选择方案一：预处理+二级生物处理+深度处理工艺与方案二预处理+膜生物反应器（MBR）较多的工艺。其中深度处理的工艺流程，视处理目的和要求的不同，可以是以下工艺的组合：混凝沉淀、过滤、生物脱氮、活性炭吸附、臭氧氧化等。一般来说所采用的混凝沉淀工艺则为该工艺的优点是能够有效地将滤池前端来补充碳源，能够起到更好地生物脱氮功能，除此之外具有较强的除磷功能，能够在一定范围内对于悬浮物、BOD5 及COD 进行适时的去除。通过滤池工艺，借助反硝化滤池加强滤板技术工作，反硝化深床滤池是集生物脱氮及过滤功能合二为一的处理单元，是国际领先的脱氮及过滤并举的先进处理工艺。并采用高效沉淀池来节省复杂的混凝沉淀系统，整个滤池实际运用过程中运行成本较低，也具有较为成熟的管理经验。通常情况下所采用的方案二：预处理+膜生物反应器（MBR）方式能够有效提升去除效果，一体式MBR 将膜组件直接浸没于生物反应器内的活性污泥混合液中。原水进入生物反应器后，大部分污染物被混合液中的活性污泥降解，处理水通过负压抽吸或压差经膜表面流出，使水质能够保持在一级A 标准，进行适时的排放。

结束语

随着排水标准的日益提高，污水处理厂提标改造势在必行。由国内外污水处理厂提标改造案例来看，提标改造主要的方向基于原有的工艺特点和出水水质情况，对生化池因地制宜改造成脱氮除磷效果更好的相关工艺和加入深度处理以及两者结合实施；对于难以达标的参数，在针对性采取措施的同时，也要考虑设备工艺之间的相互影响和制约，做到一体化建设。随着城市管网的日渐完善，最好能预留用地来应对将来必然会逐渐提高进水浓度所带来的难题和新一轮的提质增效工程。