摘要：隨(sui)著我國城市水(shui)(shui)環境提(ti)(ti)(ti)升(sheng)、黑臭(chou)河道治理(li)等(deng)行動計(ji)劃(hua)加(jia)速(su)，污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠一級A標準正全面推(tui)行，但同時也面臨(lin)著污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)處理(li)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)延長、藥耗能耗增加(jia)等(deng)嚴峻形勢，而工(gong)(gong)(gong)藝(yi)設計(ji)的合理(li)選擇將直接關系到工(gong)(gong)(gong)程(cheng)投(tou)資和(he)運行成本，并(bing)影響(xiang)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠高(gao)效低耗、安全穩定運行。為此，文中總結了(le)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠一級A排放(fang)標準提(ti)(ti)(ti)標改造工(gong)(gong)(gong)藝(yi)設計(ji)難點(dian)和(he)設計(ji)原則，論述了(le)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠出水(shui)(shui)提(ti)(ti)(ti)標至一級A標準的技(ji)術手段，對(dui)(dui)比分析了(le)深度處理(li)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)主要構筑(zhu)物選型及特(te)點(dian)，并(bing)對(dui)(dui)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠未來發展方向提(ti)(ti)(ti)出了(le)建議，以期為污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠提(ti)(ti)(ti)標改造工(gong)(gong)(gong)藝(yi)的選擇與設計(ji)提(ti)(ti)(ti)供借鑒。

關鍵詞：污(wu)水處理廠 一級A標準 提(ti)標改造 工藝設計(ji)

根據污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)的(de)目(mu)標與(yu)程(cheng)度，城市污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)廠(chang)(chang)的(de)發展(zhan)主(zhu)(zhu)(zhu)要經歷了(le)3個階(jie)段。(1)以(yi)(yi)去除(chu)(chu)(chu)懸浮物(wu)(wu)(wu)(wu)、較大(da)顆粒物(wu)(wu)(wu)(wu)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)一(yi)(yi)級(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)，處(chu)(chu)理(li)工藝(yi)一(yi)(yi)般為(wei)沉(chen)(chen)砂池(chi)(chi)、初(chu)(chu)沉(chen)(chen)池(chi)(chi)，該(gai)(gai)類污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)主(zhu)(zhu)(zhu)要建于20世(shi)紀(ji)初(chu)(chu)期(qi)(qi)，對污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)BOD5、SS的(de)去除(chu)(chu)(chu)率(lv)分(fen)別(bie)(bie)約(yue)為(wei)30%與(yu)50%，目(mu)前一(yi)(yi)級(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)僅在(zai)特殊(shu)情(qing)況(kuang)下采用或作(zuo)為(wei)更(geng)高級(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)分(fen)期(qi)(qi)建設(she)的(de)第(di)一(yi)(yi)階(jie)段。(2)以(yi)(yi)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)處(chu)(chu)理(li)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)體(ti)(ti)(ti)的(de)二級(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)，即一(yi)(yi)般在(zai)預處(chu)(chu)理(li)的(de)基礎上(shang)新增曝氣(qi)反應池(chi)(chi)和(he)二沉(chen)(chen)池(chi)(chi)，該(gai)(gai)類污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)在(zai)20世(shi)紀(ji)50年代以(yi)(yi)后得(de)到(dao)快速發展(zhan)，可去除(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)可生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)降解的(de)有機物(wu)(wu)(wu)(wu)、懸浮固(gu)體(ti)(ti)(ti)以(yi)(yi)及部分(fen)營養物(wu)(wu)(wu)(wu)質(氮、磷(lin))等(deng)，尤其是對污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)COD、BOD5的(de)去除(chu)(chu)(chu)率(lv)可分(fen)別(bie)(bie)達到(dao)80%與(yu)90%，二級(ji)(ji)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)處(chu)(chu)理(li)主(zhu)(zhu)(zhu)要包括活性污(wu)(wu)(wu)泥法(fa)(AO工藝(yi)、AAO工藝(yi)、氧化溝(gou)OD工藝(yi)以(yi)(yi)及SBR工藝(yi)等(deng))和(he)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)膜法(fa)(生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)濾(lv)池(chi)(chi)等(deng))，目(mu)前兩者共同(tong)覆蓋(gai)了(le)我(wo)國城鎮(zhen)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)設(she)施主(zhu)(zhu)(zhu)體(ti)(ti)(ti)工藝(yi)的(de)90%以(yi)(yi)上(shang)。(3)以(yi)(yi)“混凝-沉(chen)(chen)淀-過濾(lv)”深度處(chu)(chu)理(li)工藝(yi)為(wei)代表的(de)三(san)級(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)，該(gai)(gai)類污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)在(zai)20世(shi)紀(ji)60年代末開始建設(she)，至90年代逐漸得(de)到(dao)重視，主(zhu)(zhu)(zhu)要用來進(jin)一(yi)(yi)步去除(chu)(chu)(chu)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)剩余的(de)懸浮固(gu)體(ti)(ti)(ti)、氮磷(lin)等(deng)營養物(wu)(wu)(wu)(wu)質以(yi)(yi)及其他微量有機物(wu)(wu)(wu)(wu)，三(san)級(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)出水(shui)(shui)(shui)(shui)大(da)大(da)降低了(le)污(wu)(wu)(wu)染負荷，對于控制(zhi)水(shui)(shui)(shui)(shui)體(ti)(ti)(ti)富營養化、改善水(shui)(shui)(shui)(shui)環境(jing)質量具有重要意義。城市污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)廠(chang)(chang)工藝(yi)流程(cheng)如(ru)圖1所示。

圖1 城市污水處(chu)理廠工藝流程

注：二級生物處(chu)理(li)(li)、三(san)級深度處(chu)理(li)(li)分別以“AAO”工(gong)藝 與“混(hun)凝(ning)-沉淀-過濾”工(gong)藝為例

近年來，由于城市(shi)(shi)水(shui)(shui)環(huan)境(jing)(jing)綜合治理(li)(li)的需求(qiu)不(bu)斷提(ti)(ti)升，作為(wei)城市(shi)(shi)水(shui)(shui)環(huan)境(jing)(jing)保護的末端屏障——污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理(li)(li)廠(chang)的作用愈加凸顯。相應地，污(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)的水(shui)(shui)質排放標(biao)準(zhun)要(yao)求(qiu)也不(bu)斷提(ti)(ti)高(gao)，城市(shi)(shi)污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理(li)(li)廠(chang)提(ti)(ti)標(biao)改造(zao)(zao)受(shou)到了(le)更多重視。污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理(li)(li)廠(chang)提(ti)(ti)標(biao)改造(zao)(zao)是指，在(zai)其現有(you)處理(li)(li)規模基本(ben)保持不(bu)變的情況(kuang)下，通過工(gong)藝(yi)改進或增加深(shen)度處理(li)(li)設施，使污(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)出(chu)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質滿足更高(gao)等級的污(wu)(wu)水(shui)(shui)排放標(biao)準(zhun)。本(ben)文(wen)從(cong)實際工(gong)程出(chu)發，論(lun)述了(le)污(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)出(chu)水(shui)(shui)提(ti)(ti)標(biao)至(zhi)一級A標(biao)準(zhun)的技術手段，對比(bi)分(fen)析了(le)深(shen)度處理(li)(li)工(gong)藝(yi)主要(yao)構筑(zhu)物選型及特點，以期為(wei)污(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)提(ti)(ti)標(biao)改造(zao)(zao)工(gong)藝(yi)的選擇與(yu)設計提(ti)(ti)供借(jie)鑒。

1 污(wu)水(shui)廠排(pai)放水(shui)質標準

目前，我(wo)國(guo)(guo)現行《城(cheng)鎮污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理廠(chang)污(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)排(pai)放標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)》(GB 18918—2002)將基本控(kong)制(zhi)(zhi)項目的(de)(de)(de)常規污(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)值(zhi)分(fen)(fen)(fen)為三級(ji)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，其中一(yi)級(ji)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)分(fen)(fen)(fen)為A標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和(he)B標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)。統(tong)計(ji)資料顯示，截至2016年(nian)底，我(wo)國(guo)(guo)已(yi)累(lei)計(ji)建成污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理廠(chang)3 552座(zuo)，出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)執(zhi)行一(yi)級(ji)A標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)比(bi)例約27%。根(gen)據《城(cheng)鎮污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理廠(chang)污(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)排(pai)放標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)》(GB 18918—2002)與《地(di)(di)(di)表(biao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)環境質(zhi)(zhi)量標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)》(GB 3838—2002)相(xiang)關規定，污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)若(ruo)(ruo)要(yao)(yao)由一(yi)級(ji)B標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)提升至一(yi)級(ji)A標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，除(chu)了(le)需(xu)要(yao)(yao)進一(yi)步降低水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中SS、BOD5、COD等物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)濃度(du)外(wai)，重(zhong)點(dian)在于脫氮除(chu)磷；另一(yi)方(fang)面，污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)一(yi)級(ji)A標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)較地(di)(di)(di)表(biao)Ⅴ類水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)體水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)還有一(yi)定的(de)(de)(de)差距，若(ruo)(ruo)要(yao)(yao)滿足(zu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)體富營養化(hua)控(kong)制(zhi)(zhi)要(yao)(yao)求(qiu)，污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)需(xu)采(cai)用(yong)深度(du)處(chu)(chu)理工藝，降低TN、TP排(pai)放。此(ci)外(wai)，隨著國(guo)(guo)家“水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)十(shi)條”的(de)(de)(de)發(fa)(fa)布(bu)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)污(wu)(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)(de)防治(zhi)力度(du)切實加大(da)，部分(fen)(fen)(fen)地(di)(di)(di)區制(zhi)(zhi)定了(le)更為嚴(yan)格的(de)(de)(de)地(di)(di)(di)方(fang)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，將排(pai)入(ru)地(di)(di)(di)表(biao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)體氮、磷等污(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)排(pai)放限值(zhi)規定進一(yi)步接近或達(da)到地(di)(di)(di)表(biao)Ⅳ類水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)體水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)，但結(jie)合(he)我(wo)國(guo)(guo)實際發(fa)(fa)展情(qing)況，大(da)部分(fen)(fen)(fen)地(di)(di)(di)區還應以一(yi)級(ji)A標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)為污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)主要(yao)(yao)目標(biao)(biao)，因地(di)(di)(di)制(zhi)(zhi)宜地(di)(di)(di)實施(shi)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理廠(chang)的(de)(de)(de)升級(ji)改造。

2 污水廠一級A提(ti)標改造工藝

2.1 污水廠現狀問(wen)題分析

我(wo)國污水廠一級A排放標準提標改造工藝面臨的主要難點(dian)包括以下幾(ji)點(dian)。

(1)已建生物反應池脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)除(chu)(chu)磷(lin)(lin)效(xiao)率不(bu)高，原因為：①進(jin)水(shui)C/N偏低(di)(di)，導致(zhi)反硝化(hua)脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)時碳源不(bu)足，除(chu)(chu)磷(lin)(lin)效(xiao)果(guo)變差；②低(di)(di)溫條件限制，尤其是(shi)冬季水(shui)溫低(di)(di)于12 ℃，嚴(yan)重影響反硝化(hua)速(su)率；③水(shui)力停留時間不(bu)足，微生物降(jiang)解作(zuo)用不(bu)充分，不(bu)利(li)于脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)除(chu)(chu)磷(lin)(lin)。

(2)二(er)級生(sheng)物處(chu)理(li)本身較(jiao)難保(bao)證出(chu)水SS、TP及TN同時(shi)達到(dao)一(yi)級A標準。

針對上述問題(ti)，在實際工(gong)程(cheng)中需采取強化二級生物處理工(gong)藝或(huo)增加(jia)深度處理工(gong)藝的方法(fa)進行提標(biao)改造(zao)，以(yi)確保污水(shui)廠出水(shui)水(shui)質達到一級A標(biao)準。

此(ci)外(wai)，由(you)于不(bu)同(tong)地(di)區污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)運行現狀各不(bu)相(xiang)(xiang)同(tong)，提(ti)(ti)標改(gai)造(zao)工(gong)藝(yi)設計時(shi)應重點進(jin)行污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)實際進(jin)出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質分(fen)析，并結合(he)(he)一級A標準出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質要(yao)求，確定污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)提(ti)(ti)標改(gai)造(zao)主要(yao)污(wu)(wu)(wu)染物(wu)去除(chu)(chu)(chu)重點與優先控制次序(xu)。通常污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)水(shui)(shui)質提(ti)(ti)標時(shi)，已建生物(wu)反應池(chi)脫氮除(chu)(chu)(chu)磷能力可能不(bu)足，尤其是TN，需要(yao)進(jin)行生物(wu)反應池(chi)改(gai)造(zao)強化生物(wu)脫氮、增(zeng)(zeng)加后(hou)置反硝化脫氮工(gong)藝(yi)和碳源補充措施等；而對于TP，目前普遍采用生物(wu)除(chu)(chu)(chu)磷和化學(xue)輔助除(chu)(chu)(chu)磷相(xiang)(xiang)結合(he)(he)，用于化學(xue)除(chu)(chu)(chu)磷的藥劑主要(yao)有(you)鐵(tie)(tie)鹽和鋁(lv)鹽，兩者相(xiang)(xiang)比，鐵(tie)(tie)鹽形成的礬花密實、沉降(jiang)性能較(jiao)(jiao)好(hao)，但鐵(tie)(tie)鹽過(guo)量投加易引起出水(shui)(shui)色度增(zeng)(zeng)加，影(ying)響紫外(wai)線(xian)投射率，且三氯化鐵(tie)(tie)腐蝕性較(jiao)(jiao)強，對設備防腐要(yao)求較(jiao)(jiao)高，因此(ci),工(gong)程(cheng)設計中宜綜合(he)(he)比選確定。

2.2 工藝選擇

(1)污水生物脫氮除(chu)磷原理

在(zai)傳(chuan)統的(de)(de)生(sheng)(sheng)物脫(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)除(chu)(chu)磷(lin)工藝(yi)中(zhong)，污(wu)水中(zhong)氮(dan)的(de)(de)去除(chu)(chu)通(tong)過(guo)(guo)有機(ji)物氧化(hua)(hua)、氨化(hua)(hua)、硝化(hua)(hua)和反(fan)硝化(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)實現(xian)，認為硝化(hua)(hua)與(yu)反(fan)硝化(hua)(hua)兩個過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)相對獨立；污(wu)水中(zhong)磷(lin)的(de)(de)去除(chu)(chu)利用(yong)聚磷(lin)菌在(zai)厭氧條(tiao)件下(xia)釋(shi)放磷(lin)，在(zai)好氧條(tiao)件下(xia)過(guo)(guo)量吸收磷(lin)，最(zui)后(hou)通(tong)過(guo)(guo)排除(chu)(chu)富磷(lin)污(wu)泥實現(xian)。在(zai)工程(cheng)(cheng)應用(yong)中(zhong)，同(tong)一反(fan)應池(chi)中(zhong)生(sheng)(sheng)物脫(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)與(yu)生(sheng)(sheng)物除(chu)(chu)磷(lin)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)易受(shou)各種因(yin)素影響(包(bao)括溫度、pH、碳源(yuan)、溶解氧、污(wu)泥齡、混合(he)液(ye)或(huo)污(wu)泥回流(liu)(liu)比(bi)等)，并相互制約，實際上(shang)很難同(tong)時(shi)獲(huo)得(de)較高(gao)的(de)(de)生(sheng)(sheng)物脫(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)、生(sheng)(sheng)物除(chu)(chu)磷(lin)效率。因(yin)此，在(zai)污(wu)水廠提標改造時(shi)，對現(xian)有二(er)級生(sheng)(sheng)物處理工藝(yi)脫(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)除(chu)(chu)磷(lin)效率進行分(fen)析，深入挖掘傳(chuan)統工藝(yi)脫(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)除(chu)(chu)磷(lin)能力，減少(shao)后(hou)續工藝(yi)流(liu)(liu)程(cheng)(cheng)長度，是(shi)十分(fen)必要的(de)(de)。不同(tong)工藝(yi)生(sheng)(sheng)物脫(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)除(chu)(chu)磷(lin)特(te)性如表1所示。

表1 不同工藝生物脫氮(dan)除(chu)磷特(te)性(xing)比較

(2)提標(biao)改造工藝選擇

污(wu)水(shui)廠二(er)級(ji)處理(li)出水(shui)中(zhong)TN以(yi)氨氮(dan)(dan)、硝(xiao)酸(suan)鹽氮(dan)(dan)為(wei)主；TP以(yi)溶解態的(de)正(zheng)磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)鹽為(wei)主，是(shi)水(shui)質進一步提(ti)標的(de)主要(yao)去除(chu)(chu)(chu)(chu)對象。根據水(shui)質提(ti)標脫(tuo)氮(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)要(yao)求(qiu)，工(gong)(gong)藝(yi)設計方案(an)可分為(wei)3種：僅需脫(tuo)氮(dan)(dan)、僅需除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)以(yi)及需要(yao)同時脫(tuo)氮(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)。工(gong)(gong)程上，若要(yao)進行生(sheng)物脫(tuo)氮(dan)(dan)或(huo)生(sheng)物除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)，一般要(yao)求(qiu)進水(shui)BOD5/TKN>4或(huo)BOD5/TP>17，才能保證碳(tan)源(yuan)(yuan)充足(zu)；若要(yao)同步脫(tuo)氮(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)，所需C/N、C/P更高，原因在于污(wu)水(shui)生(sheng)物脫(tuo)氮(dan)(dan)與生(sheng)物除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)之(zhi)間(jian)存在碳(tan)源(yuan)(yuan)競爭，碳(tan)源(yuan)(yuan)不足(zu)可能成為(wei)限制(zhi)生(sheng)物脫(tuo)氮(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)效(xiao)率提(ti)高的(de)關鍵因素。隨著厭氧(yang)氨氧(yang)化、短(duan)程硝(xiao)化反硝(xiao)化和反硝(xiao)化除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)等新型生(sheng)物脫(tuo)氮(dan)(dan)除(chu)(chu)(chu)(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)工(gong)(gong)藝(yi)研究的(de)應(ying)用，污(wu)水(shui)處理(li)過程中(zhong)的(de)碳(tan)源(yuan)(yuan)、能源(yuan)(yuan)消耗(hao)可大大減少。

但上述工(gong)藝(yi)(yi)在(zai)國(guo)內實際工(gong)程應用的(de)還(huan)較少。因此，現階段我國(guo)污水處理廠提標(biao)改(gai)造工(gong)藝(yi)(yi)設(she)計(ji)的(de)一般原則仍然是優先(xian)生(sheng)物脫氮、強化生(sheng)物除磷、輔助化學除磷，同時宜考慮碳源(yuan)補充措施。

2.3 工藝(yi)設計

2.3.1 已(yi)建(jian)處理單元改造

(1)初沉(chen)池改(gai)造

污水廠中初沉池(chi)(chi)主要用來降低懸浮固體(ti)(TSS的去(qu)除(chu)(chu)率為(wei)(wei)50%～70%，圖2)的含量(liang)，保證后(hou)續生物處理(li)系(xi)統(tong)(tong)的正常(chang)運行(xing)，但另一方面(mian)，初沉池(chi)(chi)對(dui)(dui)碳(tan)源(yuan)(yuan)也(ye)有(you)一定比例的去(qu)除(chu)(chu)(BOD的去(qu)除(chu)(chu)率為(wei)(wei)25%～40%，圖2)，造成污水廠生物反(fan)應池(chi)(chi)進(jin)(jin)水碳(tan)源(yuan)(yuan)不(bu)足問題更加突出，影(ying)響(xiang)生物脫氮(dan)除(chu)(chu)磷效率。目(mu)前(qian)，針對(dui)(dui)污水廠已建初沉池(chi)(chi)，結合具體(ti)工(gong)程條件，若需要進(jin)(jin)行(xing)改造，其一是將初沉池(chi)(chi)改為(wei)(wei)厭氧區(qu)(qu)或(預)缺氧區(qu)(qu)，增加生物反(fan)應池(chi)(chi)水力(li)停留(liu)時間；其二(er)是利用初沉池(chi)(chi)污泥(ni)發(fa)酵(jiao)產生揮發(fa)性脂肪酸(suan)(VFA)，充分利用內部碳(tan)源(yuan)(yuan)，提高(gao)(gao)系(xi)統(tong)(tong)脫氮(dan)除(chu)(chu)磷效果。楊(yang)敏等(deng)研(yan)究表明，初沉發(fa)酵(jiao)池(chi)(chi)宜在進(jin)(jin)水BOD5 /TN偏低(BOD5 /TN<4)、SS/BOD5偏高(gao)(gao)(SS/BOD5>1.2)時設置，可有(you)效提高(gao)(gao)生物系(xi)統(tong)(tong)的污泥(ni)活(huo)性，減少外部碳(tan)源(yuan)(yuan)投加量(liang)。

圖2 初次沉(chen)淀池(chi)中典型(xing)的(de)BOD和TSS的(de)去除率

(2)生物反應池改(gai)造

污水(shui)廠(chang)提(ti)標改(gai)(gai)造(zao)(zao)(zao)工藝設(she)(she)計(ji)時(shi)，應(ying)結合現狀水(shui)質分析，按設(she)(she)計(ji)進出水(shui)水(shui)質對(dui)已(yi)建(jian)(jian)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)反(fan)應(ying)池(chi)(chi)池(chi)(chi)容進行(xing)復核(he)(he)，通(tong)過(guo)技(ji)術改(gai)(gai)造(zao)(zao)(zao)，充(chong)分發(fa)揮二(er)級生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)處(chu)理功能，提(ti)高生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)脫氮除(chu)磷(lin)效率。目前，已(yi)建(jian)(jian)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)反(fan)應(ying)池(chi)(chi)改(gai)(gai)造(zao)(zao)(zao)常(chang)用的(de)方(fang)法有(you)：①調(diao)整(zheng)功能分區(qu)，若已(yi)建(jian)(jian)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)反(fan)應(ying)池(chi)(chi)容積基本滿足要(yao)求，可通(tong)過(guo)新(xin)增土建(jian)(jian)隔墻或(huo)結合初沉池(chi)(chi)改(gai)(gai)造(zao)(zao)(zao)的(de)方(fang)式(shi)，將原池(chi)(chi)內各段(duan)分區(qu)進行(xing)調(diao)整(zheng)，或(huo)改(gai)(gai)為倒置AAO工藝、五段(duan)Bardenpho工藝、UCT工藝等(deng)；②MBBR工藝改(gai)(gai)造(zao)(zao)(zao)，即(ji)一般在優先保證厭(yan)、缺氧區(qu)容積的(de)條件(jian)下，通(tong)過(guo)好(hao)氧區(qu)投加懸(xuan)浮填料富(fu)集微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)，實現活性污泥法與生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)膜法聯用，保證二(er)級生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)處(chu)理效果，該方(fang)法比較適用于(yu)用地限制、不增加反(fan)應(ying)池(chi)(chi)容積的(de)老廠(chang)改(gai)(gai)造(zao)(zao)(zao)；③擴(kuo)容減(jian)量(liang)改(gai)(gai)造(zao)(zao)(zao)，通(tong)過(guo)核(he)(he)減(jian)已(yi)建(jian)(jian)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)反(fan)應(ying)池(chi)(chi)處(chu)理規(gui)模，減(jian)小(xiao)負荷、延長(chang)水(shui)力停留時(shi)間，同(tong)時(shi)另外新(xin)建(jian)(jian)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)反(fan)應(ying)池(chi)(chi)，滿足污水(shui)處(chu)理水(shui)量(liang)要(yao)求。

2.3.2 增(zeng)加深度處理(li)工藝

目(mu)前(qian)，在污水(shui)(shui)(shui)廠二(er)級生物(wu)(wu)處(chu)(chu)理(li)(li)出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)之后(hou)(hou)增加深度處(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)藝(yi)(yi)，是保證出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)穩(wen)定達(da)(da)到(dao)(dao)一(yi)級A標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)的重要(yao)一(yi)步(bu)。根據(ju)工(gong)程設(she)(she)計(ji)(ji)進出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)分析(xi)及主要(yao)污染物(wu)(wu)控制目(mu)標(biao)(biao)，深度處(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)藝(yi)(yi)設(she)(she)計(ji)(ji)一(yi)般可分為4類(lei)，如圖3所(suo)示。工(gong)程設(she)(she)計(ji)(ji)時，若二(er)級處(chu)(chu)理(li)(li)出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)指標(biao)(biao)接(jie)近或(huo)可達(da)(da)到(dao)(dao)一(yi)級A標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，且達(da)(da)標(biao)(biao)率較(jiao)(jiao)高(gao)、污水(shui)(shui)(shui)廠進水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)也(ye)趨于(yu)穩(wen)定，可采用(yong)(yong)直接(jie)過濾(lv)(lv)(混(hun)凝-絮(xu)(xu)凝-過濾(lv)(lv))或(huo)接(jie)觸過濾(lv)(lv)(混(hun)凝-過濾(lv)(lv))工(gong)藝(yi)(yi)；若二(er)級處(chu)(chu)理(li)(li)出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)中NH3-N、TN較(jiao)(jiao)低，TP和SS指標(biao)(biao)相對較(jiao)(jiao)高(gao)，可采用(yong)(yong)混(hun)凝-絮(xu)(xu)凝-沉淀(dian)-過濾(lv)(lv)工(gong)藝(yi)(yi)，出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)經(jing)消毒(du)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)，確保達(da)(da)到(dao)(dao)一(yi)級A標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)；其次(ci)，若二(er)級處(chu)(chu)理(li)(li)出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)相對一(yi)級A標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)差距較(jiao)(jiao)大，NH3-N和TN也(ye)較(jiao)(jiao)高(gao)，可采用(yong)(yong)曝氣生物(wu)(wu)濾(lv)(lv)池強化(hua)脫氮(dan)，后(hou)(hou)續增加混(hun)凝-絮(xu)(xu)凝-沉淀(dian)-過濾(lv)(lv)-消毒(du)工(gong)藝(yi)(yi)，確保出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)穩(wen)定達(da)(da)標(biao)(biao)；最(zui)后(hou)(hou)，若二(er)級處(chu)(chu)理(li)(li)出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)仍需進行脫氮(dan)除磷，污水(shui)(shui)(shui)廠用(yong)(yong)地又(you)十分緊張，出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)也(ye)較(jiao)(jiao)高(gao)(或(huo)高(gao)于(yu)一(yi)級A標(biao)(biao)準(zhun)(zhun))，則可采用(yong)(yong)MBR工(gong)藝(yi)(yi)，出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)經(jing)消毒(du)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)達(da)(da)標(biao)(biao)排(pai)放(fang)。

圖3 污水廠提標改造深度處理(li)工藝流程

污(wu)水廠提標改造(zao)(zao)方法(fa)還包括氣浮、臭氧氧化、活性炭吸附(fu)等，由于污(wu)水廠實(shi)際情況各不相同，出水標準(zhun)要求(qiu)也(ye)不同，最終設計方案需通過(guo)綜合(he)比(bi)選后(hou)(hou)確(que)定(表2)。但工藝設計時，宜優先(xian)考慮強化二級生(sheng)物處(chu)理脫氮除磷效率，減(jian)少(shao)后(hou)(hou)續(xu)工藝流程(cheng)長度，否則可能會造(zao)(zao)成工程(cheng)投(tou)資(zi)增大、運行成本增加(jia)，也(ye)不符(fu)合(he)污(wu)水廠節能減(jian)排的要求(qiu)。

2.3.3 污泥處(chu)理工藝(yi)改造

污(wu)水(shui)(shui)廠(chang)提標(biao)改造(zao)由于設(she)(she)計規模(mo)和進水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)基本不變，新增污(wu)泥(ni)(ni)主要(yao)為化(hua)學(xue)除磷(lin)過程中產(chan)生(sheng)的(de)化(hua)學(xue)污(wu)泥(ni)(ni)，其產(chan)量相對(dui)剩余污(wu)泥(ni)(ni)較小，可沿用污(wu)水(shui)(shui)廠(chang)已(yi)建污(wu)泥(ni)(ni)處(chu)理設(she)(she)施。但近(jin)年來(lai)國內環(huan)保要(yao)求愈加嚴格，污(wu)泥(ni)(ni)處(chu)置方式也已(yi)發(fa)生(sheng)轉(zhuan)變，因此(ci)，污(wu)水(shui)(shui)廠(chang)水(shui)(shui)質(zhi)提標(biao)的(de)同時,還(huan)應注重老廠(chang)現(xian)狀污(wu)泥(ni)(ni)處(chu)理設(she)(she)施的(de)改造(zao)，

表2 污水廠(chang)提標改造技術路線(xian)

并配套除臭裝置等(deng)(deng)，以滿足城市環境衛生和污(wu)泥(ni)最(zui)終處置出路(lu)的要(yao)求。Hao等(deng)(deng)的研究表明，剩余污(wu)泥(ni)填埋及(ji)污(wu)泥(ni)農用方式(shi)越(yue)來越(yue)受(shou)到限制，污(wu)泥(ni)脫(tuo)水、干化后直接焚(fen)燒的處置方式(shi)具有(you)(you)較明顯的優(you)勢，對工程實踐具有(you)(you)重要(yao)參(can)考意(yi)義。

2.4 主要構筑物設(she)計

(1)高效沉淀池

高(gao)(gao)效(xiao)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)是(shi)一種集混凝(ning)(ning)、絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)和(he)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)于(yu)一體的新型沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，由于(yu)該池(chi)(chi)(chi)具有(you)(you)占地小、水(shui)力負(fu)(fu)荷高(gao)(gao)、污(wu)染物去(qu)(qu)除效(xiao)果好等特點，被廣泛應用于(yu)污(wu)水(shui)廠提標改(gai)造深度(du)處(chu)理工藝(yi)中。高(gao)(gao)效(xiao)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)一般包(bao)括(kuo)快混區(qu)、絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)區(qu)和(he)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)區(qu)3部分(fen)，通過投(tou)加(jia)化(hua)學藥劑，可(ke)(ke)有(you)(you)效(xiao)去(qu)(qu)除COD、SS和(he)TP，去(qu)(qu)除率可(ke)(ke)分(fen)別達60%、80%與90%。根(gen)據《城鎮污(wu)水(shui)再(zai)生利用工程設計規范》(GB 50335—2016)，高(gao)(gao)效(xiao)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)主(zhu)要設計參數：混合(he)時(shi)間(jian)宜(yi)為(wei)0.5～1.0 min，絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)時(shi)間(jian)宜(yi)為(wei)8～15 min，沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)表面(mian)負(fu)(fu)荷宜(yi)為(wei)10～20 m3/(m2·h)，污(wu)泥回流比宜(yi)為(wei)3%～6%。近年來，出現(xian)了磁粉(fen)或(huo)(huo)微(wei)砂等介質強化(hua)高(gao)(gao)效(xiao)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，通過投(tou)加(jia)磁粉(fen)或(huo)(huo)微(wei)砂，可(ke)(ke)提高(gao)(gao)絮(xu)(xu)(xu)體密(mi)實度(du)，縮短沉(chen)(chen)降時(shi)間(jian)，減少化(hua)學藥劑的投(tou)加(jia)量，但工程應用時(shi)還需重點關注(zhu)流失磁粉(fen)或(huo)(huo)微(wei)砂對(dui)后續污(wu)泥處(chu)理處(chu)置的影(ying)響。

(2)過濾工(gong)藝

過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)單元作為污水廠(chang)深(shen)(shen)度處(chu)理工藝的(de)(de)核心，是(shi)保(bao)證(zheng)出水水質達標的(de)(de)關鍵。目前，工程上過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)工藝的(de)(de)可(ke)選方案包括纖維濾(lv)(lv)(lv)(lv)布濾(lv)(lv)(lv)(lv)池(chi)、V型濾(lv)(lv)(lv)(lv)池(chi)、微過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)、反(fan)硝化(hua)深(shen)(shen)床濾(lv)(lv)(lv)(lv)池(chi)以(yi)及曝(pu)(pu)(pu)氣(qi)生(sheng)(sheng)物濾(lv)(lv)(lv)(lv)池(chi)等(deng)(表3)。其中，前三(san)者一般(ban)僅有過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)功(gong)能，以(yi)去(qu)除(chu)SS為主；而反(fan)硝化(hua)深(shen)(shen)床濾(lv)(lv)(lv)(lv)池(chi)、曝(pu)(pu)(pu)氣(qi)生(sheng)(sheng)物濾(lv)(lv)(lv)(lv)池(chi)兼有過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)和生(sheng)(sheng)物脫(tuo)氮(dan)功(gong)能，尤其是(shi)曝(pu)(pu)(pu)氣(qi)生(sheng)(sheng)物濾(lv)(lv)(lv)(lv)池(chi)，通(tong)過(guo)設計(ji)不同(tong)的(de)(de)池(chi)型，可(ke)對(dui)BOD5、SS、NH3-N、TN等(deng)產生(sheng)(sheng)較好(hao)的(de)(de)去(qu)除(chu)效果(guo)。工藝設計(ji)時(shi)，宜(yi)將(jiang)曝(pu)(pu)(pu)氣(qi)生(sheng)(sheng)物濾(lv)(lv)(lv)(lv)池(chi)置于化(hua)學除(chu)磷之前，保(bao)證(zheng)進(jin)水磷酸鹽(yan)等(deng)營養充足；此外，硝化(hua)濾(lv)(lv)(lv)(lv)池(chi)還要特別注意控(kong)制進(jin)水氨氮(dan)濃度，保(bao)證(zheng)冬季硝化(hua)細菌(jun)的(de)(de)正(zheng)常生(sheng)(sheng)長。

表3 污水廠(chang)過濾工藝綜合比較(jiao)

注(zhu)：*根(gen)據提供產品解決方(fang)案(an)的廠商(shang)不同，濾(lv)料(liao)形式及濾(lv)床厚度各有區別，并直接影響濾(lv)池的性能(neng)

3 結論

(1)城市污(wu)(wu)水(shui)廠(chang)(chang)未(wei)來將更加注重污(wu)(wu)水(shui)的(de)深度處理(li)以及再生回用(yong)，污(wu)(wu)水(shui)廠(chang)(chang)提(ti)標改造(zao)需結(jie)合不同地區(qu)的(de)現狀差異，充分研究、因地制宜，確定合理(li)的(de)出水(shui)標準與技術方案(an)，發揮污(wu)(wu)水(shui)廠(chang)(chang)的(de)最大(da)工(gong)程(cheng)效益。

(2)城市(shi)污(wu)水廠一級(ji)A排放(fang)標(biao)(biao)準提標(biao)(biao)改造應(ying)(ying)先對其現狀(zhuang)進出水水質進行分(fen)析，并結合水質提標(biao)(biao)要求，確(que)定目標(biao)(biao)去(qu)除(chu)(chu)污(wu)染(ran)物(wu)，以便在后(hou)續工(gong)藝設計中(zhong)(zhong)予以重點(dian)考(kao)慮；深度(du)(du)處理(li)工(gong)藝設計需(xu)進行方案綜合比選。對于TP超標(biao)(biao)，化(hua)學除(chu)(chu)磷是必要的措施(shi)；對于TN超標(biao)(biao)，宜(yi)優先考(kao)慮已(yi)建(jian)生物(wu)反應(ying)(ying)池改造，減(jian)少后(hou)續工(gong)藝流程(cheng)長度(du)(du)，必要時還可增加后(hou)置(zhi)反硝化(hua)脫氮工(gong)藝，并設外加碳源補(bu)充措施(shi)。此(ci)外，在提標(biao)(biao)改造過程(cheng)中(zhong)(zhong)，還應(ying)(ying)重視老廠污(wu)泥、臭氣的處理(li)，以新帶老，實(shi)現污(wu)水廠水、泥、氣同(tong)步(bu)治理(li)達標(biao)(biao)。

(3)城市污水廠正面臨新形(xing)勢下(xia)的(de)(de)技(ji)術升(sheng)(sheng)級挑戰，以(yi)厭氧(yang)(yang)氨氧(yang)(yang)化(hua)、反硝化(hua)除磷為代表的(de)(de)新型生物處理工藝(yi)的(de)(de)工程應用成(cheng)為迫切需求(qiu)。為此，通過技(ji)術升(sheng)(sheng)級提(ti)高生物處理效率，實現(xian)更高標準的(de)(de)出(chu)水水質，并減(jian)少藥耗、能耗成(cheng)本(ben)，探索能源的(de)(de)可(ke)持續性，對污水廠未來(lai)發展具有(you)重要意義。

聲明：本(ben)文(wen)轉自公眾號：凈水(shui)技術，作者(zhe)：錢(qian)林(lin) 薛哲驊等(deng)。本(ben)文(wen)版權(quan)歸(gui)原(yuan)作者(zhe)所(suo)有，不代表(biao)本(ben)網站觀點，僅供學習交(jiao)流(liu)之(zhi)用(yong)，不做商業用(yong)途。如文(wen)中的內(nei)容、圖片、音頻(pin)(pin)、視頻(pin)(pin)等(deng)存(cun)在第三方的在先知識產權(quan)，請及時聯系我們刪(shan)除。