摘要：隨著我國城市水(shui)(shui)環境提升(sheng)、黑臭河道(dao)治理(li)等(deng)行動(dong)計劃加(jia)速(su)，污(wu)水(shui)(shui)廠一級A標(biao)(biao)準正全(quan)面推(tui)行，但同時(shi)也面臨著污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)流程(cheng)延長、藥耗能耗增加(jia)等(deng)嚴(yan)峻形(xing)勢(shi)，而工(gong)藝(yi)設(she)計的合理(li)選(xuan)擇將(jiang)直接關系到工(gong)程(cheng)投(tou)資和(he)運(yun)行成(cheng)本，并影響(xiang)污(wu)水(shui)(shui)廠高效低耗、安(an)全(quan)穩定運(yun)行。為此，文中總結了污(wu)水(shui)(shui)廠一級A排放標(biao)(biao)準提標(biao)(biao)改造工(gong)藝(yi)設(she)計難點和(he)設(she)計原則，論述了污(wu)水(shui)(shui)廠出(chu)(chu)水(shui)(shui)提標(biao)(biao)至一級A標(biao)(biao)準的技(ji)術手段(duan)，對比(bi)分析了深度處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)主要構筑(zhu)物選(xuan)型及特點，并對污(wu)水(shui)(shui)廠未來發展方(fang)向提出(chu)(chu)了建議，以期為污(wu)水(shui)(shui)廠提標(biao)(biao)改造工(gong)藝(yi)的選(xuan)擇與設(she)計提供借鑒(jian)。

關鍵詞：污(wu)水處理廠 一級A標(biao)準 提標(biao)改造 工藝設計(ji)

根據污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)目標(biao)與(yu)程度(du)，城(cheng)(cheng)市污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)發(fa)展主(zhu)要(yao)經(jing)歷了3個階段(duan)。(1)以去(qu)(qu)除懸浮(fu)物(wu)(wu)、較大(da)顆粒物(wu)(wu)為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)級(ji)(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)，處(chu)理(li)(li)工(gong)(gong)藝一(yi)(yi)般為沉砂池(chi)、初沉池(chi)，該(gai)類(lei)(lei)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)主(zhu)要(yao)建于20世(shi)(shi)紀(ji)初期(qi)，對(dui)(dui)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)中BOD5、SS的(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)除率分別約(yue)為30%與(yu)50%，目前一(yi)(yi)級(ji)(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)僅在(zai)(zai)特殊(shu)情況下采用或作為更(geng)高級(ji)(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)分期(qi)建設(she)的(de)(de)(de)(de)第一(yi)(yi)階段(duan)。(2)以生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處(chu)理(li)(li)為主(zhu)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)二級(ji)(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)，即(ji)一(yi)(yi)般在(zai)(zai)預處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)基礎上(shang)新(xin)增曝氣反(fan)應池(chi)和(he)二沉池(chi)，該(gai)類(lei)(lei)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)在(zai)(zai)20世(shi)(shi)紀(ji)50年(nian)代以后得到(dao)(dao)快速發(fa)展，可(ke)(ke)去(qu)(qu)除水(shui)(shui)中可(ke)(ke)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)降解的(de)(de)(de)(de)有機物(wu)(wu)、懸浮(fu)固體(ti)(ti)以及(ji)部分營養(yang)物(wu)(wu)質(氮、磷)等(deng)，尤其是對(dui)(dui)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)中COD、BOD5的(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)除率可(ke)(ke)分別達(da)到(dao)(dao)80%與(yu)90%，二級(ji)(ji)(ji)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處(chu)理(li)(li)主(zhu)要(yao)包括(kuo)活性污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥法(AO工(gong)(gong)藝、AAO工(gong)(gong)藝、氧化溝OD工(gong)(gong)藝以及(ji)SBR工(gong)(gong)藝等(deng))和(he)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜法(生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)濾池(chi)等(deng))，目前兩者共(gong)同覆蓋了我(wo)國城(cheng)(cheng)鎮污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)設(she)施主(zhu)體(ti)(ti)工(gong)(gong)藝的(de)(de)(de)(de)90%以上(shang)。(3)以“混凝-沉淀(dian)-過濾”深度(du)處(chu)理(li)(li)工(gong)(gong)藝為代表的(de)(de)(de)(de)三(san)級(ji)(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)，該(gai)類(lei)(lei)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)在(zai)(zai)20世(shi)(shi)紀(ji)60年(nian)代末開始建設(she)，至90年(nian)代逐(zhu)漸得到(dao)(dao)重視，主(zhu)要(yao)用來進一(yi)(yi)步去(qu)(qu)除污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)中剩余的(de)(de)(de)(de)懸浮(fu)固體(ti)(ti)、氮磷等(deng)營養(yang)物(wu)(wu)質以及(ji)其他微量有機物(wu)(wu)，三(san)級(ji)(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)出水(shui)(shui)大(da)大(da)降低了污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)染負荷(he)，對(dui)(dui)于控制水(shui)(shui)體(ti)(ti)富營養(yang)化、改善水(shui)(shui)環境質量具有重要(yao)意義。城(cheng)(cheng)市污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)廠(chang)工(gong)(gong)藝流程如(ru)圖(tu)1所示。

圖(tu)1 城(cheng)市污(wu)水處(chu)理廠工藝流程

注：二級生物處(chu)理、三級深度處(chu)理分別以“AAO”工(gong)藝 與“混凝-沉淀(dian)-過濾”工(gong)藝為(wei)例

近年來，由(you)于城市(shi)水(shui)(shui)環境(jing)綜合治理的(de)需求不斷(duan)提(ti)升，作為(wei)城市(shi)水(shui)(shui)環境(jing)保護(hu)的(de)末端屏障——污水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理廠(chang)的(de)作用愈加(jia)凸顯(xian)。相應地，污水(shui)(shui)廠(chang)的(de)水(shui)(shui)質排放(fang)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)要求也不斷(duan)提(ti)高(gao)，城市(shi)污水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理廠(chang)提(ti)標(biao)(biao)(biao)改(gai)造(zao)受到了更多重視。污水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理廠(chang)提(ti)標(biao)(biao)(biao)改(gai)造(zao)是指，在其現有處(chu)(chu)(chu)(chu)理規模基本(ben)保持(chi)不變的(de)情況(kuang)下，通過工藝(yi)改(gai)進或增(zeng)加(jia)深(shen)度處(chu)(chu)(chu)(chu)理設(she)施，使(shi)污水(shui)(shui)廠(chang)出(chu)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質滿(man)足更高(gao)等級的(de)污水(shui)(shui)排放(fang)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)。本(ben)文從實(shi)際工程(cheng)出(chu)發，論(lun)述(shu)了污水(shui)(shui)廠(chang)出(chu)水(shui)(shui)提(ti)標(biao)(biao)(biao)至一級A標(biao)(biao)(biao)準(zhun)的(de)技術手段，對比分析(xi)了深(shen)度處(chu)(chu)(chu)(chu)理工藝(yi)主要構筑物選型及特點，以期為(wei)污水(shui)(shui)廠(chang)提(ti)標(biao)(biao)(biao)改(gai)造(zao)工藝(yi)的(de)選擇與設(she)計提(ti)供借(jie)鑒。

1 污水廠(chang)排(pai)放水質標(biao)準

目(mu)前，我國(guo)現行《城(cheng)(cheng)鎮污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)廠(chang)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)排(pai)放(fang)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)》(GB 18918—2002)將(jiang)基本控(kong)制(zhi)項目(mu)的常(chang)規(gui)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)值(zhi)分為(wei)三級(ji)(ji)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)，其中一(yi)(yi)(yi)級(ji)(ji)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)分為(wei)A標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)和B標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)。統計資料顯示，截至2016年底，我國(guo)已累計建成污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)廠(chang)3 552座(zuo)，出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)執行一(yi)(yi)(yi)級(ji)(ji)A標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)比例約27%。根據《城(cheng)(cheng)鎮污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)廠(chang)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)排(pai)放(fang)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)》(GB 18918—2002)與《地(di)表(biao)水(shui)(shui)(shui)環境質(zhi)(zhi)量標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)》(GB 3838—2002)相關規(gui)定(ding)，污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)若(ruo)要由(you)一(yi)(yi)(yi)級(ji)(ji)B標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)提(ti)升(sheng)至一(yi)(yi)(yi)級(ji)(ji)A標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)，除了需要進一(yi)(yi)(yi)步(bu)降低(di)水(shui)(shui)(shui)中SS、BOD5、COD等物(wu)質(zhi)(zhi)的濃度外(wai)，重點在于(yu)脫氮(dan)除磷；另一(yi)(yi)(yi)方面，污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)一(yi)(yi)(yi)級(ji)(ji)A標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)出水(shui)(shui)(shui)較地(di)表(biao)Ⅴ類水(shui)(shui)(shui)體(ti)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)還(huan)有一(yi)(yi)(yi)定(ding)的差距，若(ruo)要滿(man)足水(shui)(shui)(shui)體(ti)富營養化控(kong)制(zhi)要求，污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)需采(cai)用深(shen)度處(chu)理(li)工藝，降低(di)TN、TP排(pai)放(fang)。此外(wai)，隨著國(guo)家“水(shui)(shui)(shui)十條”的發(fa)布(bu)，水(shui)(shui)(shui)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)的防治力度切實(shi)加大(da)(da)，部分地(di)區制(zhi)定(ding)了更為(wei)嚴格的地(di)方標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)，將(jiang)排(pai)入地(di)表(biao)水(shui)(shui)(shui)體(ti)氮(dan)、磷等污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)的排(pai)放(fang)限值(zhi)規(gui)定(ding)進一(yi)(yi)(yi)步(bu)接近或達到地(di)表(biao)Ⅳ類水(shui)(shui)(shui)體(ti)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)，但結(jie)合我國(guo)實(shi)際發(fa)展情況，大(da)(da)部分地(di)區還(huan)應以一(yi)(yi)(yi)級(ji)(ji)A標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)為(wei)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)的主要目(mu)標(biao)(biao)(biao)(biao)，因地(di)制(zhi)宜(yi)地(di)實(shi)施(shi)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)廠(chang)的升(sheng)級(ji)(ji)改造。

2 污水(shui)廠一級A提標改(gai)造工藝

2.1 污水廠(chang)現狀問(wen)題分析

我(wo)國污水(shui)廠一(yi)級A排放標(biao)(biao)準提標(biao)(biao)改造工藝面臨的(de)主要(yao)難點(dian)包括以下(xia)幾點(dian)。

(1)已建生(sheng)物(wu)(wu)反應池脫氮(dan)除磷(lin)效(xiao)率不(bu)(bu)高(gao)，原因(yin)為：①進水(shui)(shui)C/N偏低(di)，導致(zhi)反硝(xiao)化脫氮(dan)時碳源不(bu)(bu)足，除磷(lin)效(xiao)果變差；②低(di)溫條(tiao)件(jian)限制，尤其是冬季(ji)水(shui)(shui)溫低(di)于(yu)12 ℃，嚴重影(ying)響反硝(xiao)化速率；③水(shui)(shui)力停(ting)留時間不(bu)(bu)足，微生(sheng)物(wu)(wu)降解(jie)作用不(bu)(bu)充(chong)分(fen)，不(bu)(bu)利于(yu)脫氮(dan)除磷(lin)。

(2)二(er)級(ji)生物處理(li)本身較(jiao)難保證出水SS、TP及TN同(tong)時達到一級(ji)A標準(zhun)。

針對(dui)上述問題，在實際工(gong)程中需(xu)采取強(qiang)化二級(ji)生物(wu)處理工(gong)藝或增加深度處理工(gong)藝的(de)方法進行提(ti)標(biao)改造，以確保污水(shui)廠出水(shui)水(shui)質達到一級(ji)A標(biao)準(zhun)。

此外(wai)，由于不(bu)(bu)同地區污(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)運行(xing)現狀各(ge)不(bu)(bu)相同，提(ti)標改造工藝設(she)計時應(ying)重點進(jin)行(xing)污(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)實際進(jin)出(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)分(fen)析，并結合一(yi)級A標準出(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)要(yao)求(qiu)(qiu)，確(que)定污(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)提(ti)標改造主要(yao)污(wu)染物(wu)去(qu)除(chu)(chu)重點與優先控制次序。通常污(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)提(ti)標時，已建生(sheng)物(wu)反(fan)(fan)應(ying)池脫(tuo)氮除(chu)(chu)磷(lin)能力可能不(bu)(bu)足，尤其是TN，需要(yao)進(jin)行(xing)生(sheng)物(wu)反(fan)(fan)應(ying)池改造強(qiang)化生(sheng)物(wu)脫(tuo)氮、增加(jia)(jia)后(hou)置反(fan)(fan)硝化脫(tuo)氮工藝和(he)碳(tan)源補充措施(shi)等；而對于TP，目前普遍采用生(sheng)物(wu)除(chu)(chu)磷(lin)和(he)化學(xue)輔助(zhu)除(chu)(chu)磷(lin)相結合，用于化學(xue)除(chu)(chu)磷(lin)的藥(yao)劑主要(yao)有鐵(tie)鹽(yan)和(he)鋁鹽(yan)，兩者相比，鐵(tie)鹽(yan)形成的礬花密實、沉降性(xing)能較好(hao)，但鐵(tie)鹽(yan)過量(liang)投加(jia)(jia)易引起出(chu)水(shui)(shui)(shui)色度增加(jia)(jia)，影響(xiang)紫外(wai)線(xian)投射率，且三(san)氯化鐵(tie)腐蝕性(xing)較強(qiang)，對設(she)備防腐要(yao)求(qiu)(qiu)較高(gao)，因此,工程(cheng)設(she)計中宜綜合比選確(que)定。

2.2 工(gong)藝選擇

(1)污(wu)水生物脫氮除磷原理

在傳統(tong)的(de)生物(wu)脫(tuo)氮(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)工(gong)藝中，污水(shui)(shui)中氮(dan)(dan)的(de)去除(chu)(chu)(chu)通(tong)過(guo)(guo)有機物(wu)氧化(hua)、氨化(hua)、硝(xiao)化(hua)和反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)實(shi)現，認為(wei)硝(xiao)化(hua)與反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)兩個(ge)過(guo)(guo)程(cheng)相(xiang)對獨立；污水(shui)(shui)中磷(lin)(lin)的(de)去除(chu)(chu)(chu)利用聚磷(lin)(lin)菌(jun)在厭氧條件下(xia)釋放磷(lin)(lin)，在好氧條件下(xia)過(guo)(guo)量(liang)吸收磷(lin)(lin)，最后(hou)通(tong)過(guo)(guo)排除(chu)(chu)(chu)富磷(lin)(lin)污泥(ni)實(shi)現。在工(gong)程(cheng)應用中，同一反(fan)(fan)(fan)應池中生物(wu)脫(tuo)氮(dan)(dan)與生物(wu)除(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)過(guo)(guo)程(cheng)易受各種(zhong)因(yin)素影響(包括溫(wen)度(du)、pH、碳源、溶解(jie)氧、污泥(ni)齡、混合液或污泥(ni)回(hui)流比等)，并相(xiang)互制約，實(shi)際上很(hen)難同時獲得(de)較高(gao)的(de)生物(wu)脫(tuo)氮(dan)(dan)、生物(wu)除(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)效率。因(yin)此，在污水(shui)(shui)廠提標(biao)改造時，對現有二級生物(wu)處(chu)理工(gong)藝脫(tuo)氮(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)效率進行(xing)分析，深入挖(wa)掘傳統(tong)工(gong)藝脫(tuo)氮(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)能(neng)力(li)，減少后(hou)續工(gong)藝流程(cheng)長(chang)度(du)，是十分必要的(de)。不(bu)同工(gong)藝生物(wu)脫(tuo)氮(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)特性如表1所示。

表1 不同工(gong)藝生(sheng)物脫氮除磷(lin)特性比較

(2)提標改造工藝(yi)選擇

污(wu)(wu)水廠二級處(chu)(chu)理出水中(zhong)TN以(yi)氨氮(dan)(dan)(dan)、硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)氮(dan)(dan)(dan)為(wei)(wei)(wei)主；TP以(yi)溶(rong)解態的正磷(lin)酸鹽(yan)為(wei)(wei)(wei)主，是水質(zhi)(zhi)進一步(bu)提標的主要(yao)(yao)去除(chu)(chu)(chu)(chu)對象。根據水質(zhi)(zhi)提標脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)要(yao)(yao)求(qiu)，工(gong)(gong)藝設計方案可分為(wei)(wei)(wei)3種：僅(jin)需脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)、僅(jin)需除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)以(yi)及需要(yao)(yao)同時脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)。工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)上(shang)，若要(yao)(yao)進行生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)或(huo)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)，一般要(yao)(yao)求(qiu)進水BOD5/TKN>4或(huo)BOD5/TP>17，才能(neng)(neng)保證碳源(yuan)充足；若要(yao)(yao)同步(bu)脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)，所需C/N、C/P更(geng)高，原因在(zai)于污(wu)(wu)水生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)與(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)之間存(cun)在(zai)碳源(yuan)競爭，碳源(yuan)不足可能(neng)(neng)成為(wei)(wei)(wei)限制生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)效率提高的關鍵因素。隨著厭(yan)氧氨氧化、短程(cheng)(cheng)硝(xiao)(xiao)化反(fan)硝(xiao)(xiao)化和反(fan)硝(xiao)(xiao)化除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)等新(xin)型生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)工(gong)(gong)藝研究的應用，污(wu)(wu)水處(chu)(chu)理過程(cheng)(cheng)中(zhong)的碳源(yuan)、能(neng)(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)可大大減少(shao)。

但上(shang)述工藝(yi)在國(guo)內實際工程應用(yong)的還較少。因此，現階段我國(guo)污水處(chu)理廠(chang)提標改造工藝(yi)設計的一(yi)般原則(ze)仍然是優先(xian)生物脫氮(dan)、強化生物除(chu)磷(lin)、輔(fu)助化學除(chu)磷(lin)，同時宜考慮碳源補充(chong)措施。

2.3 工藝設(she)計

2.3.1 已建處理單元改(gai)造(zao)

(1)初沉池改造(zao)

污(wu)水廠中(zhong)初沉(chen)(chen)池(chi)(chi)主要用來降低懸浮固體(TSS的(de)去除率為(wei)(wei)50%～70%，圖2)的(de)含量，保證后續(xu)生物(wu)處理系(xi)統的(de)正常運(yun)行，但另一(yi)方面，初沉(chen)(chen)池(chi)(chi)對(dui)碳源也有(you)一(yi)定比例的(de)去除(BOD的(de)去除率為(wei)(wei)25%～40%，圖2)，造(zao)成污(wu)水廠生物(wu)反應池(chi)(chi)進水碳源不足問題更(geng)加突出，影響生物(wu)脫氮(dan)除磷效(xiao)率。目前，針(zhen)對(dui)污(wu)水廠已建初沉(chen)(chen)池(chi)(chi)，結(jie)合具體工(gong)程條件(jian)，若需(xu)要進行改造(zao)，其(qi)一(yi)是將(jiang)初沉(chen)(chen)池(chi)(chi)改為(wei)(wei)厭氧區或(預)缺氧區，增(zeng)加生物(wu)反應池(chi)(chi)水力停(ting)留時間；其(qi)二(er)是利用初沉(chen)(chen)池(chi)(chi)污(wu)泥發酵產生揮發性(xing)脂肪酸(VFA)，充分利用內部(bu)(bu)碳源，提高(gao)系(xi)統脫氮(dan)除磷效(xiao)果(guo)。楊(yang)敏等研究(jiu)表(biao)明，初沉(chen)(chen)發酵池(chi)(chi)宜在進水BOD5 /TN偏低(BOD5 /TN<4)、SS/BOD5偏高(gao)(SS/BOD5>1.2)時設(she)置，可有(you)效(xiao)提高(gao)生物(wu)系(xi)統的(de)污(wu)泥活性(xing)，減少外(wai)部(bu)(bu)碳源投(tou)加量。

圖2 初(chu)次(ci)沉淀池中典(dian)型(xing)的BOD和TSS的去除率

(2)生物反應池改造

污水(shui)廠提(ti)標改造工藝(yi)設(she)計時，應(ying)結(jie)合(he)現狀(zhuang)水(shui)質分(fen)析，按設(she)計進(jin)出水(shui)水(shui)質對已建(jian)(jian)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)池(chi)(chi)(chi)(chi)池(chi)(chi)(chi)(chi)容(rong)進(jin)行復核，通(tong)過技(ji)術改造，充(chong)分(fen)發揮二級生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)處(chu)(chu)理功(gong)(gong)能，提(ti)高生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)脫氮(dan)除磷(lin)效率(lv)。目前(qian)，已建(jian)(jian)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)池(chi)(chi)(chi)(chi)改造常用的方法(fa)有：①調整功(gong)(gong)能分(fen)區(qu)，若已建(jian)(jian)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)池(chi)(chi)(chi)(chi)容(rong)積(ji)基(ji)本(ben)滿足要求，可通(tong)過新增(zeng)土(tu)建(jian)(jian)隔(ge)墻或結(jie)合(he)初沉池(chi)(chi)(chi)(chi)改造的方式，將原池(chi)(chi)(chi)(chi)內(nei)各段分(fen)區(qu)進(jin)行調整，或改為(wei)倒置AAO工藝(yi)、五段Bardenpho工藝(yi)、UCT工藝(yi)等(deng)；②MBBR工藝(yi)改造，即一般(ban)在優先保(bao)證厭、缺氧區(qu)容(rong)積(ji)的條(tiao)件下，通(tong)過好(hao)氧區(qu)投加懸浮填料(liao)富集(ji)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)，實現活(huo)性(xing)污泥(ni)法(fa)與(yu)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜法(fa)聯用，保(bao)證二級生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)處(chu)(chu)理效果(guo)，該方法(fa)比較適用于用地限制、不增(zeng)加反(fan)(fan)應(ying)池(chi)(chi)(chi)(chi)容(rong)積(ji)的老廠改造；③擴(kuo)容(rong)減量(liang)改造，通(tong)過核減已建(jian)(jian)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)池(chi)(chi)(chi)(chi)處(chu)(chu)理規模，減小負荷、延長(chang)水(shui)力停留時間，同(tong)時另外新建(jian)(jian)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)池(chi)(chi)(chi)(chi)，滿足污水(shui)處(chu)(chu)理水(shui)量(liang)要求。

2.3.2 增加深度處(chu)理工(gong)藝

目(mu)前，在污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)二(er)級(ji)(ji)生物處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)之后增加深度處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)工藝(yi)，是保證出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)穩定(ding)達(da)(da)到一級(ji)(ji)A標(biao)(biao)(biao)準的重要(yao)一步(bu)。根(gen)據工程設計進出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)分(fen)析及主要(yao)污(wu)(wu)染物控制目(mu)標(biao)(biao)(biao)，深度處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)工藝(yi)設計一般可(ke)分(fen)為4類，如圖3所示。工程設計時，若二(er)級(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)指標(biao)(biao)(biao)接(jie)近或(huo)可(ke)達(da)(da)到一級(ji)(ji)A標(biao)(biao)(biao)準，且達(da)(da)標(biao)(biao)(biao)率較(jiao)高(gao)、污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)進水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)也(ye)趨于(yu)穩定(ding)，可(ke)采(cai)(cai)用直接(jie)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(混凝(ning)(ning)-絮凝(ning)(ning)-過(guo)(guo)濾(lv)(lv))或(huo)接(jie)觸過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(混凝(ning)(ning)-過(guo)(guo)濾(lv)(lv))工藝(yi)；若二(er)級(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)中NH3-N、TN較(jiao)低，TP和SS指標(biao)(biao)(biao)相對較(jiao)高(gao)，可(ke)采(cai)(cai)用混凝(ning)(ning)-絮凝(ning)(ning)-沉淀(dian)-過(guo)(guo)濾(lv)(lv)工藝(yi)，出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)經消毒(du)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后，確(que)(que)保達(da)(da)到一級(ji)(ji)A標(biao)(biao)(biao)準；其(qi)次，若二(er)級(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)相對一級(ji)(ji)A標(biao)(biao)(biao)準差距(ju)較(jiao)大，NH3-N和TN也(ye)較(jiao)高(gao)，可(ke)采(cai)(cai)用曝氣(qi)生物濾(lv)(lv)池(chi)強化脫氮(dan)，后續增加混凝(ning)(ning)-絮凝(ning)(ning)-沉淀(dian)-過(guo)(guo)濾(lv)(lv)-消毒(du)工藝(yi)，確(que)(que)保出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)穩定(ding)達(da)(da)標(biao)(biao)(biao)；最后，若二(er)級(ji)(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)仍需進行脫氮(dan)除磷(lin)，污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)用地又十分(fen)緊張，出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)標(biao)(biao)(biao)準也(ye)較(jiao)高(gao)(或(huo)高(gao)于(yu)一級(ji)(ji)A標(biao)(biao)(biao)準)，則可(ke)采(cai)(cai)用MBR工藝(yi)，出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)經消毒(du)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后達(da)(da)標(biao)(biao)(biao)排放。

圖3 污水廠提(ti)標(biao)改造深度處理工藝流程

污(wu)水(shui)廠提標(biao)改造方(fang)(fang)法還(huan)包括氣浮、臭(chou)氧氧化、活性炭吸附等，由于(yu)污(wu)水(shui)廠實(shi)際情況各不(bu)相同，出(chu)水(shui)標(biao)準(zhun)要(yao)(yao)求也不(bu)同，最終設計(ji)(ji)方(fang)(fang)案需通過綜(zong)合比選后(hou)確定(ding)(表2)。但工藝(yi)設計(ji)(ji)時，宜優先考慮強(qiang)化二(er)級生(sheng)物處理(li)脫氮除磷效率，減少后(hou)續工藝(yi)流程(cheng)長度(du)，否則(ze)可能會(hui)造成工程(cheng)投資(zi)增大(da)、運行(xing)成本增加，也不(bu)符(fu)合污(wu)水(shui)廠節能減排的要(yao)(yao)求。

2.3.3 污泥處理(li)工藝(yi)改造

污(wu)水(shui)(shui)(shui)廠提(ti)標(biao)改造(zao)(zao)由于設計規模(mo)和進(jin)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)基(ji)本不(bu)變(bian)，新(xin)增污(wu)泥主要為化學除磷過程(cheng)中(zhong)產生的(de)化學污(wu)泥，其產量相對剩(sheng)余污(wu)泥較小，可(ke)沿用污(wu)水(shui)(shui)(shui)廠已(yi)建污(wu)泥處理(li)設施(shi)。但近(jin)年來國內環保要求愈加嚴格，污(wu)泥處置方式也已(yi)發生轉(zhuan)變(bian)，因此，污(wu)水(shui)(shui)(shui)廠水(shui)(shui)(shui)質(zhi)提(ti)標(biao)的(de)同時,還應注重老廠現狀污(wu)泥處理(li)設施(shi)的(de)改造(zao)(zao)，

表2 污水(shui)廠提標改(gai)造技術路線

并(bing)配套(tao)除臭裝(zhuang)置等(deng)，以滿足城市環境衛生和污(wu)泥(ni)最(zui)終(zhong)處置出路的要求。Hao等(deng)的研究(jiu)表明(ming)，剩(sheng)余(yu)污(wu)泥(ni)填埋及污(wu)泥(ni)農用(yong)方式越(yue)來(lai)越(yue)受到限制，污(wu)泥(ni)脫水、干化后(hou)直接焚燒的處置方式具有較明(ming)顯的優勢，對(dui)工(gong)程實(shi)踐具有重(zhong)要參考意義。

2.4 主要構(gou)筑物設計

(1)高效沉淀池

高(gao)(gao)(gao)(gao)效(xiao)(xiao)沉(chen)淀(dian)(dian)池(chi)(chi)是一(yi)種集混(hun)凝(ning)(ning)、絮凝(ning)(ning)和沉(chen)淀(dian)(dian)于(yu)一(yi)體(ti)(ti)的新型沉(chen)淀(dian)(dian)池(chi)(chi)，由于(yu)該(gai)池(chi)(chi)具(ju)有占地小、水力負(fu)荷高(gao)(gao)(gao)(gao)、污(wu)染物(wu)去除(chu)效(xiao)(xiao)果(guo)好等特點(dian)，被廣泛應(ying)用于(yu)污(wu)水廠提標改造深度處理工(gong)藝中。高(gao)(gao)(gao)(gao)效(xiao)(xiao)沉(chen)淀(dian)(dian)池(chi)(chi)一(yi)般包括(kuo)快混(hun)區(qu)、絮凝(ning)(ning)區(qu)和沉(chen)淀(dian)(dian)區(qu)3部分，通過投加(jia)化學(xue)藥劑(ji)，可有效(xiao)(xiao)去除(chu)COD、SS和TP，去除(chu)率(lv)可分別達60%、80%與90%。根(gen)據《城鎮污(wu)水再生利用工(gong)程設計規范(fan)》(GB 50335—2016)，高(gao)(gao)(gao)(gao)效(xiao)(xiao)沉(chen)淀(dian)(dian)池(chi)(chi)主要(yao)設計參數：混(hun)合時(shi)間宜(yi)(yi)為0.5～1.0 min，絮凝(ning)(ning)時(shi)間宜(yi)(yi)為8～15 min，沉(chen)淀(dian)(dian)池(chi)(chi)表面負(fu)荷宜(yi)(yi)為10～20 m3/(m2·h)，污(wu)泥回流(liu)比(bi)宜(yi)(yi)為3%～6%。近年來，出現(xian)了磁(ci)粉(fen)或微砂等介質強化高(gao)(gao)(gao)(gao)效(xiao)(xiao)沉(chen)淀(dian)(dian)池(chi)(chi)，通過投加(jia)磁(ci)粉(fen)或微砂，可提高(gao)(gao)(gao)(gao)絮體(ti)(ti)密實度，縮短(duan)沉(chen)降(jiang)時(shi)間，減少化學(xue)藥劑(ji)的投加(jia)量，但(dan)工(gong)程應(ying)用時(shi)還(huan)需重點(dian)關注流(liu)失磁(ci)粉(fen)或微砂對后(hou)續污(wu)泥處理處置的影響。

(2)過濾工藝(yi)

過(guo)濾單元作為(wei)污水廠(chang)深度(du)處理工藝的核(he)心，是保(bao)證(zheng)(zheng)出水水質(zhi)達(da)標的關鍵。目(mu)前(qian)，工程上(shang)過(guo)濾工藝的可選方案包括纖(xian)維濾布(bu)濾池(chi)、V型(xing)濾池(chi)、微過(guo)濾器、反硝(xiao)化(hua)(hua)深床(chuang)濾池(chi)以及曝氣生(sheng)物濾池(chi)等(deng)(表3)。其(qi)中(zhong)，前(qian)三者一(yi)般僅有(you)過(guo)濾功能，以去(qu)除(chu)SS為(wei)主；而反硝(xiao)化(hua)(hua)深床(chuang)濾池(chi)、曝氣生(sheng)物濾池(chi)兼(jian)有(you)過(guo)濾和生(sheng)物脫氮功能，尤其(qi)是曝氣生(sheng)物濾池(chi)，通過(guo)設計不同的池(chi)型(xing)，可對BOD5、SS、NH3-N、TN等(deng)產生(sheng)較好的去(qu)除(chu)效果(guo)。工藝設計時(shi)，宜將曝氣生(sheng)物濾池(chi)置于化(hua)(hua)學除(chu)磷之(zhi)前(qian)，保(bao)證(zheng)(zheng)進水磷酸鹽等(deng)營(ying)養充足；此外，硝(xiao)化(hua)(hua)濾池(chi)還要(yao)特別注意(yi)控制進水氨氮濃度(du)，保(bao)證(zheng)(zheng)冬季(ji)硝(xiao)化(hua)(hua)細菌的正常生(sheng)長。

表3 污水廠過(guo)濾工(gong)藝綜合比(bi)較

注：*根據(ju)提供產(chan)品解(jie)決方案的廠商(shang)不同(tong)，濾(lv)(lv)料形式及濾(lv)(lv)床厚(hou)度各(ge)有區別，并直(zhi)接影(ying)響濾(lv)(lv)池的性能

3 結論

(1)城市(shi)污(wu)水廠(chang)未(wei)來將更加注重(zhong)污(wu)水的深度處理以及(ji)再生回(hui)用，污(wu)水廠(chang)提標改造需結合不同地區(qu)的現狀差異，充分研(yan)究、因地制宜，確定合理的出水標準與(yu)技術方案(an)，發揮污(wu)水廠(chang)的最大工(gong)程效益(yi)。

(2)城市(shi)污(wu)水(shui)廠一級(ji)A排(pai)放標(biao)(biao)準提標(biao)(biao)改造(zao)應先對(dui)其現狀(zhuang)進(jin)出水(shui)水(shui)質進(jin)行分析，并(bing)(bing)結合(he)水(shui)質提標(biao)(biao)要求，確定目(mu)標(biao)(biao)去除污(wu)染物，以(yi)便在后續工藝(yi)設計中(zhong)(zhong)予以(yi)重點考慮(lv)；深度處(chu)理(li)(li)工藝(yi)設計需進(jin)行方案綜(zong)合(he)比選。對(dui)于TP超標(biao)(biao)，化學除磷是必要的措施；對(dui)于TN超標(biao)(biao)，宜優先考慮(lv)已(yi)建(jian)生物反(fan)應池(chi)改造(zao)，減少后續工藝(yi)流程(cheng)長度，必要時(shi)還可增加后置(zhi)反(fan)硝化脫氮工藝(yi)，并(bing)(bing)設外(wai)加碳(tan)源補充措施。此外(wai)，在提標(biao)(biao)改造(zao)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，還應重視老(lao)廠污(wu)泥、臭氣的處(chu)理(li)(li)，以(yi)新(xin)帶老(lao)，實現污(wu)水(shui)廠水(shui)、泥、氣同(tong)步(bu)治理(li)(li)達標(biao)(biao)。

(3)城市污水(shui)廠正面臨新(xin)形勢下的技術升(sheng)級挑戰(zhan)，以厭氧氨(an)氧化、反硝化除磷為代表的新(xin)型生物(wu)處理工(gong)藝的工(gong)程應用成為迫切需(xu)求。為此，通過技術升(sheng)級提高(gao)(gao)生物(wu)處理效(xiao)率，實現(xian)更高(gao)(gao)標(biao)準的出(chu)水(shui)水(shui)質，并減(jian)少藥(yao)耗、能耗成本，探索(suo)能源的可(ke)持續性，對(dui)污水(shui)廠未來發展具有重要意義。

聲明：本文(wen)轉自公眾(zhong)號：凈(jing)水技(ji)術(shu)，作者(zhe)：錢林 薛哲驊(hua)等。本文(wen)版權歸原作者(zhe)所有，不代表本網站(zhan)觀點，僅供(gong)學(xue)習交流(liu)之用，不做商(shang)業用途。如文(wen)中(zhong)的內容、圖片、音頻、視頻等存在第三方的在先(xian)知(zhi)識產權，請及時聯(lian)系我們(men)刪除(chu)。