城鎮(zhèn)污水處理廠升級改造分析

李蓉蓉

摘要：近些年，城鎮(zhèn)化的水平不斷提高，環(huán)境污染問題也就隨之而來，三廢的排放對環(huán)境造成了嚴重的污染，作為三廢之一的廢水也成為了各個污水廠重點處理的對象。污水排放不僅會對周圍的土地環(huán)境造成重污染，有毒物質(zhì)的含量增加會給當?shù)氐膭又参镌斐晌：ΑＮ覈?500家縣級以上的污水處理廠，僅有20%能夠做到國家一級A排放標準。面對污水處理帶來的巨大壓力，進行污水處理廠升級改造成為現(xiàn)今的首要問題。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)污水;處理廠;升級改造

一、城鎮(zhèn)污水處理廠進水水質(zhì)分析

城鎮(zhèn)污水處理廠進水水質(zhì)檢測指標主要包括COD、BOD5、懸浮物（SS）、氨氮、TN和TP。進水水質(zhì)的設計多以當前年度調(diào)查的水質(zhì)為依據(jù)，保證率一般為90%或95%，并作適當調(diào)整。各指標的比值在污水處理過程中具有重要的工程意義。BOD5/COD可以預測污水生物的降解。一般來水BOD5/COD應該是>0.3。為了進行生物脫氮或生物除磷，一般要求進水BOD5/TN>4或BOD5/TP>17。同步脫氮除磷，需要的碳氮比、碳磷比更高，若碳源不足，則影響生物脫氮除磷效果;SS/BOD5>1.5時，表明進水中無機固體組分含量偏高，則需設置初沉池或具有同等功能的設施，以強化對進水SS的去除。從全國范圍來看，污水處理廠平均進水COD、BOD5、SS、氨氮、TN和TP分別為219.97mg/L、81.64mg/L、148.54mg/L、22.83mg/L、30.36mg/L、3.70mg/L。根據(jù)污水處理廠進水BOD5/COD、BOD5/TN、BOD5/TP、SS/BOD5等指標，我國98%的樣本污水處理廠進水都適用于生化處理，有機物滿足生物除磷需求。但大多數(shù)情況下需添加甲醇、葡萄糖、乙酸和乙酸鈉等彌補反硝化的碳源不足。

二、城鎮(zhèn)污水處理廠升級改造

1.升級改造技術(shù)及工藝

由生活污水、工業(yè)廢水和雨水組成的城市污水水質(zhì)水量變化很大，有機質(zhì)濃度高，BOD5/TN值偏低，SS/BOD5值偏高。若遭遇低溫，會導致TN、氨氮、TP和SS的去除率下降。為了達到更高的排放標準，城市污水處理廠應根據(jù)達標難易程度，對超標污染物進行有效治理，使COD、SS、氨氮、TN和TP得到有效去除。可以通過設置調(diào)節(jié)池等預處理單元對污水進行均質(zhì)均量，可以通過設置水解酸化池提高水中污染物的可降解性。如果水中懸浮物較多，可以在進入后續(xù)生物單元之前設置初級沉淀池，對COD和SS進行初步的去除。經(jīng)過一系列預處理后的污水進入生物處理單元，生物處理單元也可以通過增加生物質(zhì)或添加填料來加強COD、BOD5、TN、TP和氨氮的去除。

污水處理廠總體改造原則為先優(yōu)化運行，后工程措施;先內(nèi)部碳源，后外加碳源;先生物除磷，后化學除磷，合理控制成本和運行費用。生物單元強化通常是改造的核心。生物處理單元中，可以通過添加填料形成生物膜來提高生物量（MBBR），提高該單元處理負荷，強化處理效果，實現(xiàn)原池提量，對低碳源污水有較好的去除效果。有研究表明，在針對GB18918—2002一級A的提標改造中，添加懸浮載體的MBBR中硝化菌豐度為6.08%，是其在污泥中的6倍，反硝化菌的豐度可達到13.40%，未投加碳源情況下，MBBR中通過同步硝化反硝化（SND）途徑去除TN的貢獻率可以達到13.20%。低溫下城鎮(zhèn)污水處理廠水質(zhì)達標更為不易，但6～8℃下改造的MBBR工藝出水氨氮始終保持在5mg/L以下，去除率達到94.2%，系統(tǒng)具有較好的耐低溫性能。無建設用地時，AAO、SBR和氧化溝工藝均能改造成MBBR，在好氧池或缺氧池原位原池進行，對工藝流程影響小，大大縮短建設工期。

城鎮(zhèn)污水處理廠的改造升級工作應因地制宜，充分利用現(xiàn)有的設施，盡量減少新建設施。工藝選擇應力求運行安全可靠、技術(shù)先進成熟、出水水質(zhì)優(yōu)良、抗沖擊負荷能力強、維護管理方便、高效節(jié)能，以降低項目投資和運行成本。常用的轉(zhuǎn)化工藝路線是“強化預處理+生物處理+同步化學除磷+深度處理”。深度處理后，出水水質(zhì)應當符合當?shù)叵鄳奈鬯欧艠藴省?/p>

2.改造工藝運行參數(shù)設置

工藝升級改造時需依據(jù)原有工藝的組成和特點，重新選取與之匹配的水力負荷、有機負荷、混合液懸浮固體濃度（MLSS）、污泥齡（SRT）、回流比和水力停留時間（HRT）等設計參數(shù)。設計參數(shù)的正確選用，對工藝穩(wěn)定運行、污染物去除和節(jié)能降耗有重要影響。水力負荷過低會使HRT過長，影響池體容積及規(guī)模;水力負荷過高會使HRT過短，污染物去除效率降低，同時對二沉池泥水分離產(chǎn)生不利影響;。高有機負荷將加快有機物降解，產(chǎn)生更多剩余污泥，加重污泥系統(tǒng)處理負荷;低有機負荷需加大池容，與實際處理需求不符。維持適宜的MLSS，可以保證足量的生物濃度和活性，MLSS過低會導致生物數(shù)量不足，污水處理效果降低;MLSS過高則會導致SRT延長，活細胞濃度降低，同時影響泥水分離和傳質(zhì)效果。

SRT決定了活性污泥中微生物的種類，產(chǎn)生時間較長的微生物不能成為污泥中的優(yōu)勢菌種。脫氮和除磷微生物對SRT的要求不同，脫氮需要的SRT較長，而除磷需要的SRT比脫氮要短。SRT越長，有機負荷越低，硝化效果越好;通過調(diào)節(jié)回流比，可使MLSS保持在一個適當?shù)乃剑苟脸乇３址€(wěn)定。回流比過高，會降低二沉池的污泥沉淀效率，導致出水水質(zhì)和污泥濃度下降。回流比過低，生物池的MLSS不足，出水水質(zhì)無法保證。HRT應適應污染物的去除和功能性微生物的時間周期。如果HRT過短，水質(zhì)會下降甚至惡化。我國城鎮(zhèn)污水處理廠運行溫度冬季10～16℃，夏季24～30℃，冬季低溫條件下COD、BOD5、TN、TP、氨氮和SS去除率有所降低，水質(zhì)難以穩(wěn)定達標。適當降低有機負荷，提高污水HRT，增大回流比以及提高SRT可應對低溫的不利影響。

3.升級改造工藝的評價與優(yōu)化

通常依據(jù)經(jīng)驗或者使用簡單傳統(tǒng)的計算即可完成城鎮(zhèn)污水處理廠的升級改造與參數(shù)設計，但對于排放標準較嚴格的污水處理廠，基于經(jīng)驗和計算的升級改造通常難以滿足設計要求，為確保升級改造后污水處理達到效果，且運行穩(wěn)定可靠，需對升級改造的工藝進行模擬分析、診斷和優(yōu)化。利用活性污泥數(shù)學（ASM）模型對污水處理過程進行模擬可對升級改造后的工藝進行評價和優(yōu)化，在設備選型上篩選出節(jié)能高效設備，使之能夠有效應對生產(chǎn)運行中的水量波動，實現(xiàn)節(jié)能降耗。常用的ASM模型主要包括ASM1、ASM2、ASM2D、ASM3 4個，在污水處理廠工藝評價和優(yōu)化中發(fā)揮了重要作用。利用BIOWiN軟件對某城市污水處理廠懸浮填料生物膜工藝的運行問題進行模擬診斷，結(jié)果表明調(diào)整DO≥4.5Mg/L、排泥量≤回流比≥50%均可使出水氨氮達到排放標準;將填料投配于生化池的后段能夠改善硝化效果;參數(shù)調(diào)節(jié)的優(yōu)先次序依次是排泥量、回流比、投配方式和DO。利用GPS-X軟件對采用傳統(tǒng)方法設計的污水SBR處理工藝進行了評價，結(jié)果表明，利用傳統(tǒng)方法設計的SBR工藝的循環(huán)設置并不能滿足所有運行條件下的出水水質(zhì)要求，可以通過模擬分析技術(shù)優(yōu)化SBR的循環(huán)設置，使得出水水質(zhì)滿足設計要求。利用ASM2D模型對實際奧貝爾氧化溝工藝進行建模，并校準與驗證模型，通過優(yōu)化氧化溝的回流比與BOD5污泥負荷率以達到對工藝的優(yōu)化，結(jié)果表明，當污泥回流比為55%～60%、污泥負荷為0.056～0.060kg/（kg.d）時，奧貝爾氧化溝工藝可取得較好的污染物去除率。

結(jié)束語

污水處理廠的升級改造應結(jié)合工程實際，綜合分析進水水質(zhì)、出水水質(zhì)標準、現(xiàn)有工藝存在的問題、技術(shù)經(jīng)濟水平等。改造技術(shù)和工藝的選擇應因地制宜，在借鑒類似工藝改造經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，盡量結(jié)合現(xiàn)有設施。在數(shù)學模型仿真和優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對改造過程的處理效果和運行成本進行分析。

參考文獻

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