文_謝丹 代權(quán) 余丹 吳超 紀(jì)曉夢

1. 四川省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院 2.成都市龍泉驛區(qū)國營電力提灌站

沱江流域早期修建的小城鎮(zhèn)污水處理廠普遍對對氮、磷的去除效率較低，大多設(shè)計執(zhí)行一級B標(biāo)準(zhǔn)。其中SBR工藝因其具有工藝簡單、操作靈活、耐沖擊負(fù)荷和處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，適合處理小水量，間歇排放的生活污水，成為早期一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)污水處理廠的選擇。

近年來，為進(jìn)一步改善沱江流域水環(huán)境質(zhì)量，流域內(nèi)不少鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水廠也將陸續(xù)開始提標(biāo)升級改造，改造后出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級A標(biāo)準(zhǔn)。本文基于四川沱江流域內(nèi)某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠原SBR工藝提標(biāo)改造實際案例，為SBR工藝鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的提標(biāo)改造提供技術(shù)支持和經(jīng)驗參考。

1 提標(biāo)改造目標(biāo)分析

某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計處理規(guī)模200m3/d，廢水來源為當(dāng)?shù)鼐用裆顝U水，進(jìn)水量在時間上有較大的變化性。原設(shè)計排放標(biāo)準(zhǔn)為一級B標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)需提高到一級A標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)污水廠長期水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，其主要污染指標(biāo)進(jìn)水水質(zhì)及出水情況如表1所示。

表1污水處理廠主要污染指標(biāo)進(jìn)出水水質(zhì)及削減負(fù)荷 單位：mg/L

由表1可以看出，污水處理廠SS、COD、BOD5、NH3-N、TN、TP出水濃度滿足一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，SS可直接滿足一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。其中COD、BOD5、NH3-N出水濃度接近一級A標(biāo)準(zhǔn)，可通過強(qiáng)化運(yùn)行管控進(jìn)一步提高處理效率，而出水TN及TP濃度相對較高，故該污水處理廠提標(biāo)改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)是強(qiáng)化對TN、TP的去除。

2 原工藝存在的問題及改造思路

2.1 原工藝存在的問題

2.1.1 反硝化脫氮能力不足

當(dāng)廢水中大量的氨氮在好氧條件下被氨氧化菌硝化后變成硝酸鹽和亞硝酸鹽，同時大量有機(jī)物被微生物降解后，生化池逐漸進(jìn)入缺氧狀態(tài)，而此時水中有機(jī)物濃度較低，難以為反硝化菌提供足夠的碳源，影響了反硝化效率。此外， SBR工藝因其通過時間上的變化使生化池交替的處于好氧、缺氧及厭氧的條件下，導(dǎo)致生化池內(nèi)的不同種群的微生物難以生長在各自適宜的環(huán)境下，進(jìn)而影響了脫氮效率的提高。因此，SBR工藝相對其他具有脫氮除磷能力的工藝偏低，在一定條件下出水水質(zhì)難以達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 總磷去除率較低

傳統(tǒng)的生物除磷是通過厭氧好氧交替過程中聚磷菌過量攝取磷形成高磷污泥,以剩余污泥的排放將磷從系統(tǒng)中排出，從而達(dá)到除磷目的。SBR工藝中當(dāng)系統(tǒng)停止曝氣后進(jìn)入沉淀、排水工序的缺氧段，當(dāng)反硝化不完全而留下大量硝酸鹽，硝酸鹽的存在導(dǎo)致反硝化菌與聚磷菌爭奪有機(jī)碳源，導(dǎo)致厭氧釋磷量減少，導(dǎo)致好氧條件下攝磷能力下降，影響除磷效果。此外，SBR在時間上的沉淀、排水、排泥過程使污泥處于厭氧和缺氧狀態(tài)，污泥中部分磷提前釋放，也將影響出水水質(zhì)。

2.1.3 污泥干化能力不足

鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠普遍處理規(guī)模較小，污泥產(chǎn)生量低，通常未配置污泥濃縮脫水設(shè)備。該污水廠采用污泥濃縮池進(jìn)行污泥濃縮，隨后直接進(jìn)入儲泥池進(jìn)行儲存，缺乏干化能力，經(jīng)檢測，污泥含水率約為98%，導(dǎo)致后續(xù)運(yùn)輸處置不便。

2.2 工藝改造思路

通常，污水廠升級改造要遵循以下幾個原則：工藝運(yùn)行可靠，改造后出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；盡量利舊，減少改造投資費(fèi)用；布置緊湊，合理利用空間；在改造過程中盡量不影響污水廠正常運(yùn)行。

由表1水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，該污水廠改造前可穩(wěn)定達(dá)到一級B標(biāo)準(zhǔn)，但有機(jī)物及氮磷等營養(yǎng)元素等指標(biāo)還不能滿足一級A標(biāo)準(zhǔn)，因此本次提標(biāo)改造主要在于強(qiáng)化系統(tǒng)內(nèi)的污泥活性，增強(qiáng)有機(jī)物分解及脫氮除磷能力。

氮是污水廠常規(guī)二級生物處理工藝比較難以去除的污染物，污水中氮的去除主要靠硝化、反硝化過程，硝酸鹽的反硝化過程是控制生化處理缺氧單元設(shè)計的主要因素。對于SBR類工藝，其脫氮除磷能力一般稍遜于A2/O工藝，因此此類污水廠升級改造時需針對氨氮和總氮的去除合理選取改造工藝和設(shè)計參數(shù)，突出生物脫氮優(yōu)先，兼顧生物除磷的設(shè)計原則。

由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)波動較大，當(dāng)進(jìn)水碳源較低時，SBR工藝的生活除磷效果難以保證。為確保出水總磷達(dá)標(biāo)，需要輔以化學(xué)除磷，目前常用的化學(xué)除磷有前置除磷、同步除磷、后置除磷三種方式。對于SBR類工藝，生化池本身也是沉淀池，采用前置除磷、同步除磷時難以避免除磷藥劑對活性污泥的抑制作用，對于水量較小的SBR工藝鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠，由于出水的不連續(xù)性，采用后置除磷時，需要將藥劑的投加和生化池的出水實現(xiàn)聯(lián)動，否則將造成不必要的藥劑浪費(fèi)。

污泥干化有自然蒸發(fā)法和機(jī)械脫水法兩種，一般情況下，鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠由于進(jìn)水量較小，污泥產(chǎn)量較小，采用自然蒸發(fā)法更為經(jīng)濟(jì)合理。因此，該污水廠考慮采用污泥干化床對污泥進(jìn)行干化，通過污泥自身排水及從外露的表面向空氣中蒸發(fā)，可使污泥含水率下降至85%左右。

3 提標(biāo)改造方案及效果

本次改造考慮在利用現(xiàn)有SBR生化處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，考慮在增設(shè)部分處理單元，具體改造方案如下：

強(qiáng)化生物脫氮能力，在SBR工藝前段新增缺氧池，HRT=3.0h，并將SBR中混合液回流至前段的缺氧池，回流比為300%，將廢水中在好氧條件下產(chǎn)生的的硝酸鹽氮經(jīng)反硝化后變成氮?dú)舛コ?/p>

新增化學(xué)除磷單元，在SBR工藝后端增設(shè)混凝池及二沉池，實現(xiàn)對生化除磷的效果進(jìn)一步強(qiáng)化。其中二沉池表面負(fù)荷為0.92m3/m2·h，停留時間為3.5h。

改造污泥處理方法，將儲泥池改造為污泥干化床，通過污泥自身排水及自然增發(fā)降低污泥含水率，節(jié)省污泥處置費(fèi)用。

污水處理廠改造后各處理單元設(shè)計參數(shù)如表2所示。

表2 污水處理廠改造后主要構(gòu)建筑物表

本次提標(biāo)改造采用“缺氧池+一體化SBR+混凝沉淀”的污水處理工藝和自然干化的污泥處理工藝，提標(biāo)改造后通過對污水處理廠出水進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測，數(shù)據(jù)顯示：改造后6個月出水水質(zhì)均連續(xù)穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，各項水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3。經(jīng)過污泥干化床自然干化的污泥含水率將至約85%，可減輕后續(xù)污泥處置壓力。

表3 改造后COD監(jiān)測數(shù)據(jù)表 單位：mg/L

4 提標(biāo)改造總結(jié)與建議

以SBR工藝為主的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠在進(jìn)行提標(biāo)改造時，應(yīng)重點(diǎn)考慮強(qiáng)化系統(tǒng)的脫氮除磷能力，同時盡可能利用原有構(gòu)筑物及設(shè)備，減少提標(biāo)改造工程量，降低改造費(fèi)用。

污水處理量較小的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠其污泥處理建議以自然干化為主，既可有效降低污泥含水率，又可減少運(yùn)營成本。

小鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠宜加強(qiáng)運(yùn)行管理，應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和水量的變化調(diào)整運(yùn)行模式確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。