15種城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工藝及典型案例分析
為滿足更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，中國城鎮(zhèn)污水處理廠正在進行新一輪的提標(biāo)改造。提標(biāo)改造中的工藝選擇不僅關(guān)系到排放是否能夠達到更嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)，還關(guān)系到以能耗為主的污水處理成本。從中國各地提標(biāo)改造工藝選擇及實際工程情況來看，提標(biāo)改造必須對原水水質(zhì)、地域、原工藝的可利用程度、當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟條件、運行管理水平等多方面進行考慮，在小試、中試或相似工程的經(jīng)驗基礎(chǔ)上確定工藝。有條件的城鎮(zhèn)污水處理廠宜考慮處理設(shè)施前端配套建設(shè)調(diào)蓄水池，處理設(shè)施末端在排出前設(shè)置出水緩沖區(qū)，提高穩(wěn)定達標(biāo)的保障度。
作者簡介：劉亦凡（1994-），北京人，大學(xué)本科，生物工程專業(yè)，從事污水處理助研工作。
1 提標(biāo)改造技術(shù)路線
目前，我國現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)主要是從一級B標(biāo)準(zhǔn)提高至一級A標(biāo)準(zhǔn)或從一級A標(biāo)準(zhǔn)提高至地表水類Ⅳ類水體標(biāo)準(zhǔn)及回用水標(biāo)準(zhǔn)，部分污水廠直接從二級標(biāo)準(zhǔn)提高至一級A標(biāo)準(zhǔn)甚至更高。達到更高排放標(biāo)準(zhǔn)的核心是污水處理工藝的改造和升級。我國城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)占比見圖1，主要污染物指標(biāo)對比見表1。
圖1 我國城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)占比
表1 我國城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)主要污染物指標(biāo)對比
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《2015年中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)顯示，我國城鎮(zhèn)污水處理廠主要采用A2/O及其改良工藝、氧化溝及其改良工藝、SBR及其改良工藝、A/O及其改良工藝、生物膜工藝、普通活性污泥工藝這六大類工藝，其數(shù)量占所有城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的90.4%左右，設(shè)計處理能力占93%左右;執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn)、一級B標(biāo)準(zhǔn)、二級標(biāo)準(zhǔn)的城鎮(zhèn)污水處理廠的總處理能力和單位電耗分別約為5200萬m3/d和0.383kW˙h/m3、6100萬m3/d和0.292kW˙h/m3、2200萬m3/d和0.269kW˙h/m3。隨著處理深度的加大，單位能耗快速增加。提標(biāo)改造中的工藝選擇不僅關(guān)系到排放是否能夠達到更嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)，還關(guān)系到以能耗為主的污水處理成本。
城鎮(zhèn)污水處理廠實際運行中主要存在進水不穩(wěn)定、進水與設(shè)計差別大、含有難降解工業(yè)廢水;碳氮比低、碳源不足、SS/BOD5比值偏高;低溫條件下運行效率差、運行不穩(wěn)定;運行負荷低、能耗大、運營管理復(fù)雜、區(qū)域特性強等實際問題，如出水COD難以進一步降低、TN去除較難、出水SS偏高、TP生物處理較難等困難。
為克服這些困難，達到更高的排放標(biāo)準(zhǔn)，在提標(biāo)改造的工程實踐中，一般以“先源頭控制，后強化處理;先功能定位，后單元比選;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(xué)除磷”為總體技術(shù)原則，并采取如下技術(shù)路線來實施：①穩(wěn)定進水，使得進水符合原設(shè)計，強化預(yù)處理，增強污水的可生化性;②對原主體工藝進行運營改良、優(yōu)化參數(shù)、添加外物質(zhì)、強化生化處理;③對原主體工藝進行改造、革新;④增加尾水處理設(shè)施，進行深度處理，考慮中水回用;⑤對附屬工藝的改造，如污泥處置、隔音、除臭等;⑥機械、電氣、自控設(shè)備的升級;⑦同時考慮前述措施的組合。
目前主要處理工藝措施詳見表2。
表2 城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造典型技術(shù)措施
實踐表明，要達到一級A標(biāo)準(zhǔn)并非要盲目增加深度處理，總氮等主要污染物的去除應(yīng)通過優(yōu)先改造前段和生化段，實現(xiàn)最經(jīng)濟、最穩(wěn)定的污染物去除，不應(yīng)將降解任務(wù)更多地放在后段和外加碳源上。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對于部分中低濃度污水以及生活污水占比較大的污水，通過對原有二級處理的強化，其二級出水主要指標(biāo)中COD、BOD5、NH4+-N已經(jīng)可以達到一級A標(biāo)準(zhǔn)，TN、TP、SS也能夠接近甚至達到一級A標(biāo)準(zhǔn)，因此對該類水質(zhì)的提標(biāo)改造應(yīng)以挖掘原有工藝潛力為重點。
2 提標(biāo)改造工程實例
(1)原采用A2/O 類工藝
①江蘇某污水處理廠
該污水廠處理規(guī)模為20萬m3/d，原工藝為A2/O，出水標(biāo)準(zhǔn)為一級B。改造工藝為改良A2/O(填料)+膜過濾或濾布濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)為一級A。改造前后工藝流程詳見圖2。
圖2 江蘇某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
②河北某污水處理廠
該廠處理規(guī)模為8萬m3/d，原工藝：A2/O，出水標(biāo)準(zhǔn)二級。改造工藝：A2/O(填料)+MBBR+DN生物濾池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)一級A。改造前后詳見圖3。
圖3 河北某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
③云南某污水處理廠
該廠改造原8.5萬m3/d，新建8.5萬m3/d，新增深度處理17萬m3/d。原工藝：UCT工藝，出水標(biāo)準(zhǔn)一級B。 改造工藝：改良A2/O+混凝沉淀過濾，出水標(biāo)準(zhǔn)一級A。改造前后工藝流程詳見圖4。
圖4 云南某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
④北京某污水處理廠
該廠處理規(guī)模為4.5萬m3/d。原工藝：改良A2/O(添加生物填料的CNR)+混凝沉淀過濾，出水標(biāo)準(zhǔn)一級B。改造工藝：兩段式A/O+MBR+臭氧氧化，出水標(biāo)準(zhǔn)一級A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖5。
圖5 北京某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
(2)原采用氧化溝類工藝
①北京某污水處理廠
該廠規(guī)模為2萬m3/d，原工藝：氧化溝，出水標(biāo)準(zhǔn)一級A。改造工藝：氧化溝+兩級生物濾池+V型濾池+臭氧脫色，出水標(biāo)準(zhǔn)為北京市《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/890-2012)B標(biāo)準(zhǔn)。改造前后工藝流程詳見圖6。
圖6 北京某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
②浙江某污水處理廠
該廠處理規(guī)模為3萬m3/d，原工藝：DE氧化溝，出水標(biāo)準(zhǔn)一級B。改造工藝：改良DE氧化溝+反硝化濾池+曝氣生物濾池+活性砂濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)一級A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖7。
圖7 浙江某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
③江蘇某污水處理廠
該污水廠處理規(guī)模為15萬m3/d，原工藝：Orbal氧化溝，出水標(biāo)準(zhǔn)一級B。改造工藝：BNR+MBR，出水標(biāo)準(zhǔn)一級A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖8。
圖8 江蘇某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
④浙江某污水處理廠
該污水處理廠處理規(guī)模為15萬m3/d，原工藝：A2/O改良氧化溝+混凝沉淀，出水標(biāo)準(zhǔn)一級B。改造工藝：A2/O改良氧化溝+混凝沉淀+活性炭二級吸附、壓濾，出水標(biāo)準(zhǔn)一級A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖9。
圖9 浙江某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
(3)原采用普通活性污泥法或A/O類工藝
①北京某再生水處理廠
該污水處理廠處理規(guī)模為100萬m3/d。原工藝：普通活性污泥法，出水標(biāo)準(zhǔn)二級(1996年標(biāo)準(zhǔn))。改造工藝：改良A2/O+反硝化生物濾池+膜過濾+臭氧脫色，出水標(biāo)準(zhǔn)《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》(GB/T18921-2002)，部分指表參照地表水Ⅳ類水體標(biāo)準(zhǔn)。改造前后工藝流程詳見圖10。
圖10 北京某再生水廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
②北京某污水處理廠
該污水廠規(guī)模為10萬m3/d，改建4m3/d，擴建6m3/d。原工藝：普通活性污泥法，出水標(biāo)準(zhǔn)一級B。改造工藝：原工藝改為A2/O工藝，出水執(zhí)行北京市《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/890-2012)B標(biāo)準(zhǔn);擴建工藝為MBR+RO，MBR出水達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》( GB/ T 18920-2002) 中車輛沖洗水質(zhì)要求;RO出水標(biāo)準(zhǔn)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類水體(TN除外)，出水進入奧運場館雜用及奧運公園水體補充。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖11。
圖11 北京某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
③河北某污水處理廠
該廠規(guī)模為16萬m3/d。原工藝：A/O，好氧池采用MBBR，出水標(biāo)準(zhǔn)二級。改造工藝：改良Bardenpho工藝+MBBR+深度處理，出水標(biāo)準(zhǔn)一級A，詳見圖12。
圖12 河北某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
④浙江某污水處理廠
該廠規(guī)模為1萬m3/d，原工藝：A/O+生物濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)一級B。改造工藝：改良A/O+生物濾池+生態(tài)處理，出水達到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖13。
圖13 浙江某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
(4)原采用SBR類工藝
①江蘇某污水處理廠
該廠規(guī)模為1萬m3/d。原工藝：SBR工藝，出水標(biāo)準(zhǔn)一級B。改造工藝：A2/O+轉(zhuǎn)盤濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)一級A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖14。
圖14 江蘇某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
②浙江某污水處理廠
該污水廠改建規(guī)模2.5萬m3/d，新建2.5萬m3/d。原工藝：CAST工藝，出水標(biāo)準(zhǔn)二級。改造工藝：改良A2/O+微絮凝+濾布濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)一級A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖15。
圖15 浙江某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
③陜西某污水處理廠
該污水廠處理規(guī)模為1萬m3/d。原工藝為CAST工藝，出水標(biāo)準(zhǔn)一級B。改造工藝為兩級A/O工藝+絮凝沉淀+纖維濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)一級A。提標(biāo)改造前后工藝流程詳見圖16。
圖16 陜西某污水處理廠提標(biāo)改造前后工藝流程對比
原標(biāo)題:中國城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工藝及典型案例分析
