城市污水处理厂升级改造的探讨

摘 要：随着我国水资源的日益短缺以及对污水处理厂处理要求的提高，污水处理厂的升级改造成为热点的话题，城镇污水处理开始从“达标排放”向“再生利用”转变。本文分析了城市污水处理厂升级改造。

关键词：污水处理厂；升级改造；探讨

中图分类号：U664文献标识码： A

一、我国城市污水处理厂升级改造的必要性

污水处理事业在我国起步于一十九世纪三十年，并且在改革开放以后得到了迅速的发展，据2008的《中国水业市场统计分析》统计，截至2008年6月，我国已经有达到一千四百个污水处理厂在正常运行，这些污水处理厂的建设，极大地提高了城市污水的处理水平，但是随着城市的发展污水的排放量的增加远远超过了处理水量的增长速度。我国有近1/3的污水处理厂没有能到达到设计的运行水平，甚至有部分污水处理厂以该建为名长期处于一种闲置的状态，很多地方的污水可能没有进入污水处理厂就直接排入就近的水域。通过调查，存在一部分的城市污水处理厂在管理、运行、排放等各方面存在以下问题：与市政污水管网系统不配套；水量负荷过高处理厂达不到处理负荷要求；污水处理后氨氮的排放达不到要求；进出水水质不稳定；缺少先进的自动化控制管理需要大量人员配置；污水处理厂经费投资不足导致很多污水处理厂得不到充分利用等。污水处理厂的处理能力在我国增加速度缓慢，处理效率也也比较低，这些因素都是造成当前我国水环境污染比较严重的重要原因。并直接导致生活环境质量的下降，对我国经济的可持续发展造成了很大的制约。据统计，我国污水处理厂执行的排放标大部分达不到一级A标准的要求，目前城市污水处理厂的排放标准达仅有6%能够达到一级A的排放标准，大多数的污水处理厂设备都需要通过升级改造来改变这一现状，其中规定，所有新建污水处理厂的排放标准都要从以往的一级B提高到一级A。另外，我国20世纪80年代及其以前建设的污水处理厂，由于当时所设计的标准对碳氮的去除没有严格的标准，生物处理工艺主要采用传统的活性污泥工艺及其改良工艺，其主要功能是大幅度去除污水中呈胶体态和溶解态的有机污染物，使经处理的污水BOD5、CODcr达到排放标准，而这种处理方式通常忽略了污水中对碳氮等物质的去除。随着水的富营养化的问题的日益突出，人们也更加重视了对污水碳氮的去除，为适应国家对氮磷的排放要求，保护水环境，我国大多数城市污水处理厂都有必要进行改造。

二、污水厂提标改造要点

1、工艺选择

污水处理厂的技术升级改造一般包括水力改造、设备改造和工艺升级改造等，其中污水处理工艺升级改造是提高出水水质的关键。与新建污水处理厂不同，污水处理厂升级改造的工艺选择问题相对复杂，通常情况下要考虑3个问题：

尽量利用原有构筑物，投资少；工艺运行可靠，灵活性强；处理效率高，能耗低。就处理功能而言，化学除磷、生物脱氮除磷和深度处理等工艺均可实现工艺升级改造的目的。

1.1化学除磷

在沉淀池或污水处理反应池内投加金属盐和聚合物等化学药剂，通过化学反应和凝聚作用凝聚胶体颗粒，生成沉淀物以达到强化除磷效果。

1.2生物脱氮除磷

1）双污泥系统。基于双污泥理论，增设生物膜法硝化池，使之独立于活性污泥法缺氧、厌氧和好氧池之外，为除磷和脱氮微生物创造各自最佳生长环境，克服传统活性污泥法存在的泥龄、碳源等矛盾，实现高效脱氮除磷。2）活性污泥和生物膜复合工艺。将生物载体直接投加到已建曝气池中形成活性污泥和生物膜复合生物处理工艺，使活性污泥主要负责有机物去除，生物膜主要负责硝化，提高曝气池内生物量，增强系统硝化性能，提高系统抗冲击负荷能力，节省占地和投资。3）增加反应区容积。通过在普通曝气池外增设厌氧、缺氧区，可以将普通活性污泥法升级改造为Bar-denpho工艺、A2/O工艺、改良A2/O工艺、倒置A2/O工艺和VIP工艺，以达到脱氮除磷目的。4）调整反应区容积。在生物反应池容积允许的条件下，将普通曝气池分隔成厌氧、缺氧和好氧区，使之升级为脱氮除磷工艺。

1.3深度处理

污水深度处理升级改造措施主要包括应用新型过滤、吸附、混凝、沉淀、气浮及消毒工艺；采用曝气生物滤池工艺；应用膜技术；应用膜生物反应器技术。一般来说，对于常规城镇污水水质，为使出水水质达到一级B标准，将传统二级生物处理工艺升级为生物脱氮除磷工艺即可实现；但出水水质如若执行一级A标准，则处理难度相对较大。根据国内已建污水处理厂的实际设计与运行经验，利用三级过滤工艺可以提高对SS和有机物的去除率，利用化学除磷可以强化对TP的去除，利用以强化脱氮为主的脱氮除磷工艺可以提高对TN的去除率。

2、节能降耗

城镇污水处理是高能耗行业，我国二级污水处理厂的标准电耗为0.15～0.28 kW・h/m3。有资料表明，我国污水处理厂单位耗电量约为0.262 kW・h/m3，从表面上看与日本的全国平均值(0.26 kW・h/m3)相近，比美国的(0.2 kW・h/m3)稍高，但日本沉砂池普遍有洗砂、通风、脱臭等设施，约耗电0.01 kW・h/m3；美、日两国对污泥都进行硝化、脱水、焚烧处理，美国还进行气浮处理，约耗电0.05～0.1 kW・h/m3，而回收的能源均未计算在内。另外，美、日两国自控设备数量较多，照明、空调等耗电量也比我国高。可见，我国污水处理的能耗相对较高，如果污水处理可节省能耗0.01 kW・h/m3，则全国可节省运行费用＞1亿元/a，节能潜力巨大。污水处理厂的能耗主要用于生物处理、污水提升和污泥处理，节能主要从节省曝气量、选择高效处理技术和高效设备等方面考虑。

2.1控制曝气量

曝气量控制的目标是根据污水处理厂的实际运行状况，按需供气，防止过量曝气，降低污水处理能耗。曝气量控制方法主要包括按程序、进水比例和溶解氧控制等。其中，程序控制是根据历史水质、水量变化特性，再由经验确定曝气量与时间的关系控制曝气量；按进水比例控制是按一定气水比，根据进水量调节曝气量；按溶解氧控制是根据溶解氧的在线监测结果和设定的DO目标值，及时调节曝气量。最近有研究者提出了优化和节省曝气量的新途径，如低氧处理工艺、曝气量智能控制系统等，但距实际应用尚有一定差距。

2.2采用高效低耗处理技术

在污水处理厂升级改造过程中，通过系统的经济技术分析和比较，选择适合具体污水处理厂特点的高效低耗污水、污泥处理技术。污水处理技术尽量选择以高效率、低能耗见长的生物处理工艺，如条件允许，在前期试验研究的基础上，不妨尝试采用节能效果显著的污水处理新技术。污泥处理尽量选择可最大程度回收与利用能源的厌氧消化技术。

2.3选用高效设备

污水处理厂设备陈旧、效率低是造成我国污水处理行业能耗高居不下的重要原因之一。因此，在升级改造过程中，为节约处理能耗，必须选用高效设备，特别是高效水泵、风机、电机、曝气装置及污泥处理设备等。

结束语

城镇污水处理厂提标改造，核心是要提高除磷脱氮的效果，现有较为成熟的工艺主要通过调整生物处理工艺技术来提高氮和磷的去除效果。实践证明，单一的工艺改造或者设备改造均能通过调整相应的技术参数，完成提标这一任务，事实上这些技术已得到广泛的应用，然而，对于工艺改造和设备改造的联用技术却仍有待加强研究，今后还应将理论与实践相结合，不断摸索，探寻更合理、更经济的工艺、设备联合使用的技术，以期为我国城镇污水处理厂的提标改造提供借鉴和指导。

参考文献

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[2]马勇,彭永臻.城市污水处理系统运行及过程控制[M].北京：科学出版社,2013.