天津城鎮污水處理廠地方標準提標改造技術

鄧穎輝

摘 要：隨著城市進程和工業加速發展，國家對環保污水處理的要求越來越高。同時為了響應國家節能減排號召，城鎮污水處理廠都主動提高排放標準，文章對天津污水處理廠出水排放新地標進行分析，優選了幾種針對新標準提標改造技術進行介紹，對類似的提標改造具有一定的借鑒價值。

關鍵詞：天津地標 提標改造 工藝技術

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（c）-0121-02

2015年10月，醞釀已久的天津市污水處理廠出水排放新地標頒布實施，其中較北京地標對于TN的要求更為嚴格，如此大范圍嚴要求在國內首屈一指。隨著“水十條”和新環保法的頒布，水質超標按日計罰和追究刑責堪稱史上最嚴，隨之又迎來新地標的實施可謂是雪上加霜。

目前天津大部分污水處理廠采用氧化溝、A2/O、SBR等傳統工藝的活性污泥處理方法，現有的工藝流程已經無法滿足新的水質要求，必須要進行優化改造。

1 天津地方標準分析

1.1 新標概述

《天津市污水處理廠標準》將天津市污水處理廠污染物控制項目限值分為A、B、C三級標準，其中：A標準主要指標達到地表水IV類水平；B標準主要指標達到地表水V類水平。根據我國《地表水環境質量標準》，依據地表水水域環境功能和保護目標，按功能高低依次劃分為五類，其中Ⅳ類主要適用于一般工業用水區及人體非直接接觸的娛樂用水區；Ⅴ類主要適用于農業用水區及一般景觀要求水域。

1.2 達標難點分析

1.2.1 COD

化學需氧量，出水中殘存的COD多為難降解成份，主要來源分兩個方面即微生物代謝產物和原水難降解成份，實踐表明微生物代謝產物貢獻值不足10 mg/L，主要需應對來水中的難降解成份，而這些成份多來源于工業廢水，這一點在很多市政大型污水處理廠可以得到驗證。

1.2.2 氨氮

氨氮不是難題，也不存在難降解的問題，水溫在10 ℃以上一般不存在壓力，只要求設計的HRT和運行的MLSS足夠即可。

1.2.3 懸浮物和總磷

絮凝劑可以同時去除總磷和懸浮物，因此這兩項指標作為1個問題。運行經驗表明，普通的三級處理設施通過化學除磷總磷達到0.3 mg/L壓力不大，但懸浮物卻不能穩定達到5 mg/L以下[1]。

1.2.4 總氮

標準制定者顯然充分考慮到了總氮達標的可行性。類四類和真四類的唯一區別就是總氮，為什么從1.5 mg/L放寬到10 mg/L，而北京類四類地標實際總氮要求15 mg/L，標準制定者為何唯獨對總氮放寬要求？顯然是因為總氮達標很難，確實很難，位于難題榜榜首。

2 提標改造工藝技術

2.1 高效反應沉淀池+深床反硝化濾池+曝氣生物濾池

高效反應沉淀池是把混凝池、絮凝池、沉淀池和污泥濃縮集合于一體的污水處理工藝。混凝時添加助凝劑，使得反應可產生較大的礬花，污泥回流可進一步增加礬花的密度和沉降性能，加快其沉淀速度，斜管沉淀區利用層流原理，提高沉淀池的處理能力。通過高密池可以有效降低SS，同時磷酸鹽磷（PO4-P）通過化學除磷確保總磷能達到0.3 mg/L以下。

深床反硝化濾池采用粗石英砂濾料，在濾池運行過程中存在以下過程：截留、吸附和脫附。反硝化過程中，有機物作為電子供體提供能量并得到氧化降解，利用硝酸鹽中的氮作電子受體，使得硝態氮還原成氮氣，其反應式如下：

NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7NO2+0.47N2↑+1.68H2O+HCO3-

NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H|NO2+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3-

由上述反應可知，反硝化反應中每還原1gNO3-需消耗2.47 g的甲醇，每還原1 gNO2-需消耗1.53 g的甲醇[2]。

濾池進水的碳源（BOD5）已經比較低，為保障反硝化生物菌群的正常生物活性，需要適當的碳源（如甲醇）。通過深床反硝化濾池深度處理，總氮控制在10 mg/L以下。

曝氣生物濾池過濾介質為陶粒，通過陶粒濾料表面附著生長的好氧微生物菌群氧化代謝污水中的COD、BOD5、氨氮等物質，是深度處理的保障性工藝。

2.2 改良多級AO+微孔過濾

改良多級AO工藝是利用同步硝化反硝化（SND）現象脫氮原理，在低氧環境下實現了生物脫氮過程的硝化、反硝化同步進行。研究發現，在進水碳氮比約為3.0的條件下，改良多級AO相對于傳統多級AO工藝在生物脫氮方面具有如下優勢。

（1）運行電耗更低，這得益于更多的硝態氮參與了反硝化，使得化合態氧氣更多的參與COD的氧化，從而節約了曝氣量。

（2）改良多級AO較普通多級AO可以多脫除10 mg/L的TN，相當于節約30 mg/LBOD當量的碳源，以乙酸鈉計折合節約碳源成本0.2～0.3元/t。

（3）改良多級AO可使TN穩定達到10 mg/L以下，而普通多級AO則無法突破瓶頸，而這一點比節約運行成本更為重要。

微孔過濾是一種機械過濾方法，它適用于液體中存在的微小懸浮物質。微濾裝置不是過濾機理的創新，而是設計思路的創新[4]。由于孔徑小至微米級，可截流粒徑為幾微米的微小顆粒，因此出水水質及出水穩定性都優于顆粒濾池。當量孔徑有10 μm時，懸浮物等于或小于35 mg/L的設計水質在出水時懸浮物可達到等于或小于5 mg/L。

2.3 膜技術

膜處理技術，是基于膜分離材料的水處理新技術，是一種將膜分離技術與傳統污水生物處理工藝有機結合的新型高效污水處理與回用工藝。

通過和傳統的活性污泥法及生物膜法比較，膜技術工藝有以下特點[4]。

（1）出水水質標準高，品質穩定。膜生物反應器采用PVDF膜，其表面孔徑只有0.1～0.4 μm，能夠高效地進行固液分離，懸浮物和濁度接近于零，可直接回用。

（2）運行控制更加靈活穩定。膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反應器內，實現了反應器水力停留時間（HRT）和污泥齡（SRT）的完全分離。

（3）對水質水量的變化適應力強，耐沖擊負荷強。尤其是在冬季進水水溫條件較低的條件下，依靠高濃度的微生物，依然可保持較強的生物活性。

（4）脫氮效果好。有利于增殖緩慢的硝化細菌及其他細菌的截流、生長和繁殖，系統硝化效率、COD去除率等各項指標得以提高，反應時間也大大縮短；同時大的有機物被截留在池內，保證其被繼續降解。

（5）容積負荷高，占地少。

（6）啟動快，不受污泥膨脹的影響。

2.4 其他工藝

天津地區污水處理廠地標提標改造過程中還應用了以下工藝技術，包括硝化、反硝化及強化除磷功能的連續流砂過濾技術，投加懸浮填料的掛膜技術，臭氧催化氧化和高級芬頓技術等，這些工藝技術根據各個地區各個項目的實際情況，合理地組合，為天津此次提標任務提供了有效的技術保障。

3 結語

天津城鎮污水處理廠面臨進水水質水量多變，按照新地方標準要求達到365 d，天天達標實為不易。總之，天津城鎮污水處理廠提標改造要根據污水廠自身的特點、項目投資以及周邊環境針對性地制定方案，盡可能獲得最大的環境效益、經濟效益、社會效益。

參考文獻

[1] 李亞峰，晉文學，陳立杰.城市污水處理廠運行管理[M].北京：化學工業出版社，2016.

[2] 祖波，張代鈞，周富春.強化廢水生物脫氮新技術[M].北京：中國環境科學出版社，2009.

[3] 許振良，馬炳榮.微濾技術與應用[M].北京：化學工業出版社，2005.

[4] 陳觀文.膜技術新進展與工程應用[M].北京：國防工業出版社，2013.