城鎮污水處理廠提標改造工藝及其成效探析
——以莆田市仙游縣第二污水處理廠為例

陳岱琳

(莆田市環境保護科學研究所，福建 莆田 351100)

1 概述

隨著莆田市各城鎮污水處理廠處理規模不斷擴大，尾水排放量隨之劇增，原執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B的尾水排放對納污水環境現狀造成的污染影響較大，導致部分受納水體控制斷面水質中氨氮、總磷超標，甚至城區內河及農村河流水質為黑臭水體。為不斷改善莆田市水環境質量，推進農村污水污染整治工作，確保國控、省控斷面水質提升且穩定達標，消除黑臭水體，需進一步加快污水處理廠污水管網建設，并削減污水處理廠尾水COD、氨氮、總磷等主要水污染物的排放總量，污水處理廠尾水需滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A排放標準，但現有城鎮污水處理廠處理工藝不能滿足一級A排放標準，需要對污水處理廠進行提標改造，進一步提高水污染物處理率。污水處理廠提標改造會受到一些因素的影響，本文以仙游縣第二污水處理廠(以下簡稱“二污廠”)提標改造為例，分析污水處理廠提標改造工藝及治理成效，以期為其他城鎮污水處理廠提標改造提供技術參考。

2 提標改造案例分析

2.1 工程基本概況

仙游縣第二污水處理廠位于仙游縣蓋尾鎮仙溪村內、木蘭溪北側，主要收集仙游縣榜頭鎮、蓋尾鎮及瑞峰工業園區生活污水，設計處理總規模為6.0萬m3/d，現狀處理規模2.0萬m3/d，處理工藝采用改良型Carrousel 2000氧化溝主體生化工藝，尾水采用紫外消毒工藝，并執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B排放標準。尾水納污水體為木蘭溪干流，根據木蘭溪流域水環境綜合整治要求，二污廠尾水排放需提標執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。

2.2 二污廠現有污水處理工藝存在的問題

2.2.1 進水COD濃度偏低，而氨氮、總氮濃度偏高

二污廠服務范圍內因接納了當地一些瓊脂加工廠的工業廢水，導致進水水質中氨氮及總氮濃度偏高，而現有處理工藝未考慮脫氮，尾水氨氮出現超標現象。

2.2.2 具有生物除磷效果，但除磷效率較低

按照設計進水水質BOD5≤130mg/L、TP≤4.0mg/L，BOD5/TP=32.5(>17)，具有一定的生物除磷效果，但尾水中TP排放濃度是無法滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，需考慮采取強化除磷措施。

2.2.3 進水BOD5濃度偏低，氨氮高，導致C/N值低

由于進水水質B/C偏低且C/N小于3，生物脫氮存在碳源不足，需考慮補碳源強化生物脫氮。

2.3 提標改造方案

2.3.1 提標改造工程設計進、出水水質

根據二污廠污水收集范圍、處理污水性質，結合進水水質現狀，確定提標改造工程設計進、出水水質和處理效率，詳見表1。

表1 二污廠提標改造工程進水和出水水質要求

2.3.2 提標改造處理工藝

2.3.2.1 提標工藝流程

二污廠提標改造工程在現有處理工藝基礎上，對現有部分處理設施進行合理改造，同時增加污水深度處理工藝，確保尾水排放滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。二污廠提標改造污水處理工藝流程見圖1。

圖1 提標改造污水處理工藝流程圖

2.3.2.2 提標改造主要內容

為解決原工藝存在的碳源不足問題，提標工藝不再使用初沉池，而在原氧化溝厭氧段新增碳源投加設施。污水經原有A2/O氧化溝處理后，再采取深度處理工藝。污水通過新建二次提升泵房進入高密度沉淀池混凝沉淀(加PAC 混凝劑)去除TP和SS。混凝沉淀出水進入濾布濾池再進行生物脫氮除磷，達到深度去除 TN、TP、SS。

2.3.2.3 提標改造主要設備

提標改造新建一組2.0萬m3/d 含二級提升、高密度沉淀池、濾布濾池深度處理綜合池，配套主要設備包括混凝攪拌器、快速混合器、刮泥機和污泥螺桿泵；新設1套乙酸鈉碳源儲存及投加系統、1套PAC/PAM絮凝劑投加系統，配套主要設備為儲罐、加藥泵和計量泵等。

2.3.2.4 提標改造工藝運行相關控制參數

根據二污廠運行相關記錄統計分析，確保提標改造工藝運行成效，水質穩定一級A排放，適宜本提標改造工藝運行的相關參數：乙酸鈉碳源投加量41.25mg/L；A2/O系統平均MLSS取3500mg/L，污泥齡取15d，污泥負荷為 0.068kg BOD5/(kg MLSS·d)，設計污泥回流比為60%～100%；水力總停留時間為12.3h；PAC混凝劑投加量9mg/L，PAM助凝劑投加量0.5mg/L；濾布濾池設計每組流量1.0萬m3/d，設計平均濾速≤10.34m/h，有效過濾面積為60m2，排泥間隔是60h。接觸消毒池接觸時間≥30min，次氯酸鈉溶液消毒藥劑的有效氯≥10%。

2.4 設施治理效果分析與討論

2.4.1 提標前后處理效率變化分析

依據環境監測部門對二污廠提標改造后進、出水水質的監測結果[1]，二污廠提標改造前后出水水質變化情況見表2。主要水污染物氨氮及總磷處理率變化分析結果見圖2。

表2 二污廠提標改造前后進出口水質監測結果

圖2 提標改造前后出水水質中氨氮和總磷處理率變化分布圖

由表2和圖2可知，采取強化脫磷除氮提標改造處理工藝，出水水質中主要水污染物氨氮處理率由提標前的41.1%提高到91.3%，而總磷處理率由提標前的54.2%提高到87.9%，可見，提標所采取強化脫磷除氮處理工藝對氨氮、總磷去除提效明顯，提標的氨氮、總磷處理率均高于設計處理率，提標后氨氮及總磷排放濃度占《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準限值的36%和37.9%，提標后出水主要水污染物排放均符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。由此可見，二污廠一級B提標改造工藝是可行的，處理效果符合設計要求。

2.4.2 治理費用及減排環境效益分析

二污廠提標改造后新增運行費用包括電費、維修費、藥劑費、污泥處置費和人工費用等。經測算，提標改造后單位污水處理費用增加了0.51元/m3污水，年增加運行費用372.3萬元。

提標改造工程實施后，尾水排放由原符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B排放標準提標為一級A排放標準，按日處理2萬m3/d且以實測排放濃度計，年可削減COD排放量為14.6t/a、氨氮排放量為36.6t/a，其減排環境效益參照福建省排污權核定與交易費用進行估算，經測算，提標改造工程減排環境效益為71萬元/年。同時，二污廠尾水提標排放可大大減緩對位于二污廠下游木蘭溪園頭橋國控斷面水質的影響，消滅了園頭橋國控斷面氨氮、總磷時常超標問題。根據莆田市環境監測部門對園頭橋斷面水質監測結果，二污廠提標改造工程實施后木蘭溪園頭橋斷面水質現狀已穩定達到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)Ⅲ類水質標準，水質現狀滿足功能區劃要求，這對確保莆田市水環境考核斷面目標任務完成具有重要的保障。由此可見，二污廠提標改造工程產生了良好的直接和間接環境效益。

2.5 提標改造工藝運行成效的對策措施

2.5.1 落實污水廠配套的相關設施建設和管道排查工作，提高污水處理量、進水濃度和處理率

要及時落實與城鎮污水處理廠配套相關設施建設，包括新建污水管網和提升泵站的建設，對現有雨污水合流管、河水及雨水泄漏管和堵塞管采取CCTV檢測儀進行排查，對排查存在問題的管道進行整改。通過新建管網，擴大污水處理廠服務范圍并提高污水收集量、處理量，以及通過合流制改造和設置合理截流倍數等措施，提高污水廠進水濃度和污水處理率。

2.5.2 加強污水廠進水污染源及污水處理設施運行管理，確保設施正常運行

城鎮污水處理廠設計污水處理工藝主要針對生活污水，但適當考慮接納部分類似生活污水的工業廢水(以排放生活污水為主的工業企業，如制鞋業)，為了確保提標改造工藝正常運行，相關部門要嚴格控制工業廢水進污水處理廠處理，尤其要禁止含重金屬或難處理的工業廢水進廠，同時要嚴格執行納管標準。要加強污水處理廠運行設施運行檢查，配備運行專業技術人員，完善污水處理廠日常運行管理制度，加強各處理設施運行巡查力度，若發現濾布堵塞或損壞，要及時進行反清洗和更換，并要求投加的碳源、混凝劑、助凝劑均要采用設備自動投加，避免人工投加造成不足或過量，滿足提標工藝最佳的C/N參數要求，并根據季節性的進水水質變化情況，適時調整工藝運行參數。

2.5.3 依提標改造采取的工藝，控制污水處理相關水質參數，采取相應的監控設備，及時掌握污水處理動態

目前污水處理廠提標改造多采用回流污泥反硝化除磷脫氮及其變型工藝，為確保該工藝具有較高的除磷脫氮效果，需對水質相關指標進行控制，因此有必要在污水廠調節池、生化池內安裝pH計、溶解氧計、污泥濃度計等監控設備，有效控制處理污水的pH值和污泥濃度，這對于提高污水處理效率、控制運行成本和運行風險預警均有很好作用。

3 結論

通過分析仙游縣第二污水處理廠提標改造工藝、運行控制和治理成效，發現其采取強化脫磷除氮改造工藝是可行的，其相關運行控制參數設定合理。采取的提標工藝不僅能解決現有污水處理廠運行存在的問題，并能確保尾水排放滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A排放標準要求，同時提標改造后新增單位總成本僅0.51元/t，經濟可行，工程建成投產后取得較顯著的社會效益和環境效益。當前，各地正大力推進農村生活污水污染整治和消除黑臭水體工作，仙游縣第二污水處理廠提標改造工藝可為其他城市污水處理廠的提標改造提供技術參考。