朱凱

（中國海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 山東青島 266100）

城鎮(zhèn)中小型污水處理廠升級探討

朱凱

（中國海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 山東青島 266100）

城鎮(zhèn)中小型污水廠由于落后的水處理技術(shù)、陳舊的水處理設(shè)備等原因面臨出水不達(dá)標(biāo)問題，需要進(jìn)行升級改造，本文分析了污水廠現(xiàn)狀及存在的問題，并總結(jié)了污水處理廠升級改造的原則及主要內(nèi)容。

污水處理廠；升級改造

《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-88）規(guī)定城鎮(zhèn)二級污水處理廠出水COD、BOD、氨氮、SS 一級標(biāo)準(zhǔn)為 60mg/l、20mg/l、15mg/l、20mg/l，二級標(biāo)準(zhǔn)為 120mg/l、30mg/l、25mg/l、30mg/l；《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級標(biāo)準(zhǔn)又分為一級A標(biāo)準(zhǔn)和一級B標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定城鎮(zhèn)污水處理廠出水COD、BOD、氨氮、SS一級A標(biāo)準(zhǔn)為50mg/l、10mg/l、5mg/l、10mg/l，一級 B 標(biāo)準(zhǔn)為 60mg/l、20mg/l、8mg/l、20mg/l。從 1988 年制定的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-88）到現(xiàn)行的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）可以看出我國污水排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。我國現(xiàn)已建立的污水處理廠，特別是20世紀(jì)90年代的污水處理廠，目前大部分面臨出水超標(biāo)問題，需要采取升級改造措施。

1 中小型污水處理廠現(xiàn)狀

截止2014年12月，全國共建成4436座污水處理廠，總設(shè)計(jì)處理能力為17052.24萬m3/d，由于各省經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不一樣，導(dǎo)致各省污水處理設(shè)施有很大差別，造成污水處理投入不平衡。處理規(guī)模同樣不均衡，最低 0.2×104m3/d，最高 280×104m3/d，中小型污水處理廠占 90%[3]。

2000～2014年污水廠設(shè)計(jì)處理量基本為先大后小的趨勢，在2008年達(dá)到最高值，設(shè)計(jì)處理量約為2000萬m3/d。但污水廠的平均利用率呈現(xiàn)出逐漸減少的規(guī)律。2000年平均利用率最高，接近90%，而2014年已經(jīng)低至55%，目前許多村鎮(zhèn)還未建立污水處理設(shè)施，處于污水無序排放狀態(tài)[5]。

根據(jù)《城鎮(zhèn)排水統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)分析，污水處理單位水量偏高，全國污水平均用電量為0.307kW·h/m3，高其他發(fā)達(dá)國家0.1kW·h/m3；目前我國城鎮(zhèn)污水再利用率不足8%，許多農(nóng)村及企業(yè)使用未達(dá)標(biāo)的水，不僅增加生產(chǎn)成本還會嚴(yán)重影響身體健康；污泥處置也存在很大問題，目前污泥利用率僅11.01%，污泥填埋量占總量的49%，還有將近40%污泥沒有得到適當(dāng)處理，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

我國城鎮(zhèn)污水處理設(shè)計(jì)時(shí)多依據(jù)以往的污水處理經(jīng)驗(yàn)為模板，造成設(shè)計(jì)流量及進(jìn)、出水水質(zhì)與實(shí)際情況不符，處理效果差等現(xiàn)象[1]。污水處理設(shè)備落后，發(fā)生故障頻率高，造成污水處理廠不能正常運(yùn)行。污水處理廠管理不完善，管理人員技術(shù)素質(zhì)差，為減少運(yùn)行成本而不規(guī)范運(yùn)行。對于建廠比較早的污水處理廠還存在污水處理技術(shù)落后，或者進(jìn)水水質(zhì)發(fā)生變化，原有工藝已不適合處理現(xiàn)進(jìn)水，造成出水超標(biāo)。

我國是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國家，人均水資源占有量不足世界人均水平的1/4。根據(jù)資料顯示，2012～2014年我國水資源總量分別為29528.8億m3、27957.9億m3、27266.9億m3，水資源總量逐年降低，其中2012年與2013年水資源總量較常年值分別偏高6.6%和0.9%，而2014年值較常年值低1.6%。面臨越來越嚴(yán)峻的水資源形勢，全國用水總量及污水排放總量基本維持在6100億m3和770億t左右。面臨日益嚴(yán)重的水環(huán)境問題，必須加強(qiáng)污水處理，運(yùn)行不達(dá)標(biāo)的污水處理廠需要進(jìn)行升級改造來改善出水水質(zhì)，緩解嚴(yán)峻的水資源形勢。

2 污水處理廠升級改造原則

污水廠升級改造需要在充分利用原有設(shè)備和構(gòu)筑物基礎(chǔ)上進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)以最小的投資取得最大效果的目標(biāo)，改造的同時(shí)盡量不要影響原有工藝的運(yùn)行，污水廠升級改造需要遵循以下原則[4]：

（1）全面的研究污水廠運(yùn)行現(xiàn)狀，對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，減少投資；

（2）調(diào)研污水廠實(shí)際運(yùn)行積累的工藝參數(shù)（污泥濃度、沉降指數(shù)、混合液回流比等），作為改造時(shí)的指導(dǎo)參數(shù)，并通過中試或生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證；

（3）工藝對比，盡量采用國內(nèi)成熟的工藝。

3 污水處理廠升級改造的內(nèi)容

污水處理廠升級改造主要包括三方面內(nèi)容：工藝改造、設(shè)備改造、水力改造[2]。

（1）工藝改造

工藝改造是污水處理廠升級改造的主要內(nèi)容，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前國內(nèi)中小型污水處理廠一般采用活性污泥法及其改進(jìn)工藝、序批式活性污泥法、氧化溝工藝。工藝改造時(shí)可以增加厭氧/缺氧過程，改變厭氧/缺氧/好氧的體積比；也可以將傳統(tǒng)的活性污泥法改造為AO工藝、A/A/O工藝。

還可以采用復(fù)合工藝，AO工藝抗沖擊負(fù)荷能力差，在好氧池內(nèi)增加生物填料，構(gòu)成AO與生物膜組合工藝，不僅提高微生物含量，還可以提高抗沖擊負(fù)荷能力，且管理方便，投資少。

對于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城鎮(zhèn)，工業(yè)污水占主要部分，進(jìn)水含油難生物降解的有機(jī)物，針對此問題水廠在改造時(shí)可以增加深度處理工藝，如芬頓氧化，氣浮、紫外消毒技術(shù)等。

（2）設(shè)備改造

對污水處理廠設(shè)備改造可以提高水廠運(yùn)行效率，便于運(yùn)行管理，降低運(yùn)行成本，采用高效水泵，使用變頻設(shè)備；采用新型除砂系統(tǒng)，提高預(yù)處理能力，降低后續(xù)處理負(fù)荷；采用先進(jìn)的鼓風(fēng)控制系統(tǒng)和曝氣設(shè)備；建立在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題解決問題。

（3）水力改造

水力改造為工藝、設(shè)備改造的輔助手段，水力改造可以有效避免短流、流量分配不均等問題。構(gòu)筑物進(jìn)水流量需要符合設(shè)計(jì)流量，沉淀池內(nèi)合理的設(shè)置擋板，避免出現(xiàn)射流現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)均勻布水，提高沉淀效率。

4 改造實(shí)例

稻莊鎮(zhèn)污水處理廠總設(shè)計(jì)規(guī)模為10000m3/d，隨著近年來化工、車輪、鋼簾等工業(yè)污水的增加，原有工藝已不能有效處理。為徹底改變運(yùn)行現(xiàn)狀，2015年1月，在縣政府和上級環(huán)保部門的要求下，稻莊鎮(zhèn)政府決定對污水處理廠進(jìn)行升級改造。

針對進(jìn)水工業(yè)污水占主要部分，污水生化性差，將原有調(diào)節(jié)池改造為水解酸化池，提高污水生化性；生化段原采用AO工藝，由于進(jìn)水水質(zhì)波動較大，決定在好氧段增加填料，鋪設(shè)面積為好氧池表面積的一半，133m2，構(gòu)成AO+生物膜復(fù)合工藝，同時(shí)更換曝氣頭763個(gè)及管道，更換止回閥5個(gè)；同時(shí)引進(jìn)加載混凝—磁沉淀工藝，大大降低沉淀時(shí)間，減少土地利用面積，非常適合小型污水處理廠，水力停留時(shí)間僅為15min，其中磁種重復(fù)利用率達(dá)到90%，大大降低運(yùn)行成本，三組反應(yīng)池，尺寸為L×B×H=2.2×2.2×3.0m，沉淀池尺寸為 L×B×H=3.5×3.5×5.0m。此外更換陳舊設(shè)備，建立在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控各段設(shè)備運(yùn)行情況。

改造完成后，對污水處理廠進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，使其達(dá)到較好的運(yùn)行效果，經(jīng)過水解酸化作用B/C由原來的0.01～0.15提高到0.2～0.3，提高了污水的可生化性，曝氣池污泥濃度為4500mg/l，MLVSS/MLSS比值在65～70%之間，AO系統(tǒng)對COD去除率達(dá)到70%。出水COD降低到20mg/l，BOD為3mg/l氨氮平均出水濃度為3.6mg/l，SS平均出水濃度為6.2mg/l，COD、BOD、氨氮、SS平均去除率分別為 90.9%、86%、85.6%、74.7%，每噸污水處理成本為1.14元。

5 結(jié)論

污水處理廠在實(shí)施升級改造措施時(shí)需要結(jié)合本地實(shí)際情況，采用適合的、成熟的水處理工藝，最好進(jìn)行試驗(yàn)研究，從管理、成本角度對工藝進(jìn)行對比，來驗(yàn)證是否滿足處理要求。

[1]楊勇，王玉明，王琪，等.我國城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)及運(yùn)行現(xiàn)狀分析[J].給水排水，2011，37（8）：35～39.

[2]馬順君.小型城鎮(zhèn)污水處理廠升級改造與優(yōu)化運(yùn)行[D].華東理工大學(xué)，2014.

[3]宋連朋，魏連雨，趙樂軍，等.我國城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問題分析[J].給水排水，2013，39（3）：39～44.

[4]張 辰.城鎮(zhèn)污水處理廠升級改造工程要點(diǎn)[J].給水排水，2008，34（5）：1.

[5]陳中穎，劉愛萍，劉永，等.中國城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行狀況調(diào)查分析[J].環(huán)境污染與防治，2009，31（9）：99～102.

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1004-7344（2016）13-0135-02

2016-4-15