中小型污水處理廠提標(biāo)改造技術(shù)
摘要:根據(jù)國內(nèi)中小型污水處理廠目前的運(yùn)行現(xiàn)狀，總結(jié)了出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的難點(diǎn)及應(yīng)對措施，然后分析了中小型污水處理廠提標(biāo)改造難點(diǎn)及解決思路，重點(diǎn)探討了提標(biāo)改造技術(shù)措施并提出幾點(diǎn)綜合建議，為國內(nèi)中小型污水處理廠提標(biāo)改造工程實(shí)踐提供參考。
關(guān)鍵詞:污水處理廠;穩(wěn)定達(dá)標(biāo);提標(biāo)改造
隨著城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，我國中小城鎮(zhèn)污水處理能力日益增強(qiáng)，根據(jù)我國住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部的最新統(tǒng)計(jì)結(jié)果，截至2014年底，我國污水處理廠總數(shù)達(dá)5300余座，污水處理能力達(dá)1．63億m3/d，大多數(shù)污水處理廠由于建設(shè)時(shí)間較早，排放標(biāo)準(zhǔn)低，約50%以上的污水處理廠只能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918－2002)中的一級B標(biāo)準(zhǔn)要求，甚至還有將近25%的污水處理廠執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)。由于我國城市河道補(bǔ)水的重要來源是城鎮(zhèn)污水廠出水，排入河道后，稀釋能力小，若不提高出水水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，將嚴(yán)重威脅城市生態(tài)環(huán)境。國家環(huán)�？偩忠�，對于污水處理廠出水作為城市景觀用水的此類污水處理廠，出水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918－2002)中的一級A標(biāo)準(zhǔn)，因此，對我國城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造勢在必行。
1中小型污水處理廠提標(biāo)改造的必要性
1．1中小型污水處理廠現(xiàn)狀
1．1．1設(shè)備老化程度高
由于資金投入力度不夠等原因，導(dǎo)致污水廠設(shè)備在長期運(yùn)行過程中，缺乏足夠的維護(hù)和管理，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)不同程度的老化和損壞，更有甚者出現(xiàn)設(shè)備無法運(yùn)轉(zhuǎn)，卻得不到及時(shí)維修的情況，嚴(yán)重影響了污水處理效率。
1．1．2處理能力和處理要求不匹配
隨著城鎮(zhèn)工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，排放污水中污染物種類愈加復(fù)雜，對排放標(biāo)準(zhǔn)的要求提高。很多污水處理廠在早期設(shè)計(jì)過程中并未考慮到城市發(fā)展情況，設(shè)施處理量沒有預(yù)留足夠的遠(yuǎn)期處理量，不能滿足現(xiàn)有的處理要求。在現(xiàn)階段對水質(zhì)要求提高的形勢下，中小污水處理廠應(yīng)推進(jìn)更新擴(kuò)容改造。
1．1．3建廠初期調(diào)試不到位
工藝調(diào)試對于污水處理設(shè)備是否正常運(yùn)行至關(guān)重要，關(guān)乎出水是否能夠達(dá)標(biāo)排放。很多污水處理廠建成初期，忽略了工藝參數(shù)的調(diào)試，或者因?yàn)槿狈I(yè)技術(shù)人員的種種原因，導(dǎo)致工藝調(diào)試不到位，致使污水處理廠設(shè)備運(yùn)行不暢，處理不達(dá)標(biāo)，增加處理成本。
1．2污水廠出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的難點(diǎn)及應(yīng)對措施
1．2．1污水處理廠出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的難點(diǎn)
①低碳源問題2009年抽樣統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，我國60%的污水處理廠碳氮比低于4，碳氮比偏低影響反硝化的完成。
②工業(yè)廢水接入導(dǎo)致污水處理廠出水COD穩(wěn)定達(dá)標(biāo)困難。
③冬季低溫問題導(dǎo)致污水處理廠出水TN難以達(dá)標(biāo)。低溫條件下，污水處理系統(tǒng)中微生物活性降低，數(shù)量減少。太湖流域污水處理相關(guān)研究成果表明，冬季水溫低于15℃時(shí)，對微生物活性、污泥硝化反硝化性能以及生物脫氮效果影響較大，導(dǎo)致出水TN不達(dá)標(biāo)。
1．2．2應(yīng)對措施針對污水處理廠難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的難點(diǎn)問題，現(xiàn)提出以下應(yīng)對措施。
1．2．2．1提標(biāo)改造技術(shù)方案中合理取舍預(yù)處理單元
當(dāng)城鎮(zhèn)污水處理廠有工業(yè)廢水，由于工業(yè)廢水間歇排放，水質(zhì)水量波動(dòng)大，為保證處理單元穩(wěn)定運(yùn)行，前設(shè)調(diào)節(jié)池很有必要。若是印染廢水或其他易引起pH值變化大的特殊廢水，還要特別注意pH值的調(diào)節(jié)，避免對水處理設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。鄉(xiāng)鎮(zhèn)等小型污水處理廠規(guī)模小、水質(zhì)水量變化大，通常在格柵后也常設(shè)調(diào)節(jié)池。對于進(jìn)水可生化性偏低的廢水(B/C值＜0．3)，例如制藥廢水、印染廢水、高濃度有機(jī)廢水等，應(yīng)考慮設(shè)置厭氧水解池。利用兼性水解產(chǎn)酸菌，將難以生物降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易生物降解有機(jī)物，提高可生化性，從而提高后續(xù)生物處理效率。
1．2．2．2提標(biāo)改造同時(shí)要注重源頭污染物的控制
加快雨污分流制排水體制的建設(shè)，新建城區(qū)嚴(yán)格采用雨污分流制排水系統(tǒng)，老城區(qū)采用合流制或截流式合流制作為過渡時(shí)期的排水體制;接入城鎮(zhèn)污水處理廠的污廢水需嚴(yán)格按照國家、行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，防止對污水廠污水、污泥處理系統(tǒng)分產(chǎn)生不良影響。對于進(jìn)水碳源不足的污水處理廠，需重新考慮服務(wù)范圍內(nèi)設(shè)置化糞池的合理性，適當(dāng)放寬碳源充足的普通有機(jī)廢水(如糖業(yè)廢水、食品廢水等)排入污水廠的水質(zhì)濃度。
1．2．2．3低溫強(qiáng)化硝化和反硝化措施
王阿華等人研究表明，水溫低于12℃時(shí)，污泥的反硝化速率和硝化速率比常溫下減少了一倍，只有0．5～1mg/h，0．6～0．8mg/h。一體化固定膜活性污泥IFAS、包埋硝化菌工藝是工程實(shí)際中常用的兩種低溫下提高脫氮效果的方法。IFAS工藝常采用向好氧池中投加填料的方法，該工藝附著生物的硝化活性是活性污泥的3倍以上;包埋硝化菌工藝受水溫影響更小，投加率12%的情況下，硝化活性就達(dá)到了普通活性污泥的3倍以上。
1．2．2．4合理使用化學(xué)除磷
針對碳源不足的情況，犧牲生物除磷，采用化學(xué)除磷，這種方法在北美已有非常成熟的案例。
2中小型污水處理廠提標(biāo)難點(diǎn)分析及解決思路
2．1中小型污水處理廠提標(biāo)難點(diǎn)剖析
多數(shù)小型城鎮(zhèn)污水處理廠受原水濃度、設(shè)備處理效率等因素影響，二級處理很難達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，出水指標(biāo)從一級B標(biāo)準(zhǔn)提高到一級A標(biāo)準(zhǔn)。針對表中SS，提標(biāo)改造時(shí)，增加深度處理工藝即可達(dá)到要求，增加深度處理工藝的主要目的是去除二級出水中的SS，BOD5、COD也伴隨SS的去除得到進(jìn)一步的去除，但TN、TP的無法通過簡單固液分離進(jìn)行去除，因?yàn)門N、TP是以溶解態(tài)形式存于二級出水，因此，城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)是TN、TP、SS的去除。
2．2中小型污水處理廠提標(biāo)改造思路
①了解目前中小型污水處理廠提標(biāo)改造技術(shù)的研究現(xiàn)狀以及主要提標(biāo)改造技術(shù)。
②根據(jù)污水廠運(yùn)行現(xiàn)狀分析提標(biāo)難點(diǎn)。
③針對提標(biāo)難點(diǎn)逐一分析探索并選擇適宜本廠要求的強(qiáng)化生化處理方法。
④結(jié)合實(shí)際情況，選擇合適的深度處理技術(shù)，進(jìn)一步提升出水水質(zhì)。
3中小型污水處理廠提標(biāo)改造技術(shù)措施
對現(xiàn)有中小型污水處理廠提標(biāo)改造主要從三個(gè)方面著手:一是改造現(xiàn)有污水處理廠的二級處理工藝，主要是強(qiáng)化生物處理單元;二是新建三級處理設(shè)施;三是新技術(shù)膜生物反應(yīng)器(MBＲ)工藝的使用，新技術(shù)往往無需三級即可達(dá)標(biāo)或者滿足回用水要求。
3．1生物處理工藝改造
對二級處理工藝進(jìn)行改造，主要是為了提高脫氮除磷效果以及有機(jī)物的去除率，改造重點(diǎn)在生化池。對于生化池的技術(shù)改造主要有兩種:降低容積負(fù)荷和泥膜聯(lián)用。
3．1．1降低生化池的容積負(fù)荷
目前工程中常用的措施有進(jìn)水分流量減荷和擴(kuò)容減荷。前者適用于廠區(qū)平面布置允許的情況下，在廠區(qū)新建生化池，達(dá)到分流量的目的，最終實(shí)現(xiàn)生化池減荷的效果。此法生產(chǎn)改造同步進(jìn)行，不影響現(xiàn)有工藝的正常運(yùn)行。后者主要通過擴(kuò)大容積來減小負(fù)荷、延長水力停留時(shí)間和污泥泥齡，進(jìn)而提高生化處理效果，擴(kuò)大容積的方式有兩種:一是在場地允許情況下，直接將原有生化池?cái)U(kuò)容;二是將原有初沉池改造為生化池，這種方法提高了進(jìn)入生化池的碳氮比，有利于TN的去除，高程銜接無阻，此法充分利用了現(xiàn)有構(gòu)筑物。
3．1．2泥法－膜法聯(lián)用
懸浮生物法(活性污泥法)和固定膜生物法是污水生物處理的兩種常見技術(shù)。其中活性污泥法在實(shí)際工程中應(yīng)用較多，這是因?yàn)楣潭ど锓ㄐ枰O(shè)置填料，填料造價(jià)一般較高。生物膜法具有硝化功能強(qiáng)大、抗沖擊負(fù)荷、生物量大、污泥齡長等優(yōu)點(diǎn)，受溫度影響小，在低溫條件下，其脫氮效果要遠(yuǎn)好于活性污泥法。因此在污水廠的提標(biāo)改造中，可充分利用兩者優(yōu)點(diǎn)，在生化池中設(shè)置填料。
3．2新建三級處理設(shè)施經(jīng)
技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，目前適合我國中小型污水處理廠的三級處理工藝有以下三種:常規(guī)混凝－沉淀－過濾;微絮凝－過濾;直接過濾。三級處理的核心是過濾單元，目前工程實(shí)際中應(yīng)用最為廣泛的是V型濾池，這是因?yàn)閂型濾池的濾料采用均質(zhì)深層砂濾料，截污能力強(qiáng)，反沖洗強(qiáng)度低、效果好，過濾周期長。此外還有翻板濾池、D型濾池、濾布濾池等。
3．3膜生物反應(yīng)器(MBＲ)的應(yīng)用
MBＲ是一種新型污水處理裝置，結(jié)合超微濾膜和污水處理中的生物反應(yīng)器，通過超微濾膜截留細(xì)小微生物絮體，增加了生化池中的活性污泥濃度，極大的提高有機(jī)物的去除效率，同時(shí)，超微濾膜可取代二沉池，實(shí)現(xiàn)泥水分離。MBＲ適用于需同時(shí)脫氮除磷、對出水水質(zhì)要求高、用地緊張或者回用要求的場合。
4中小型污水處理廠提標(biāo)改造的綜合建議
(1)污水處理廠提標(biāo)改造應(yīng)充分考慮技術(shù)的合理性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定可靠性以及工程實(shí)施可行性，而不應(yīng)該注重技術(shù)先進(jìn)性和新型性，對于新技術(shù)、新設(shè)備，應(yīng)在小范圍內(nèi)工程應(yīng)用，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為大規(guī)模推廣提供參考。尤其是國內(nèi)首次實(shí)用的新型技術(shù)，一定要進(jìn)行中試和生產(chǎn)性試驗(yàn)，參數(shù)穩(wěn)定后才可投入實(shí)際工程應(yīng)用。
(2)只有在經(jīng)濟(jì)條件許可、用地緊張、尾水需循環(huán)利用的情況下才考慮采用MBＲ工藝。
(3)若用地緊張，經(jīng)濟(jì)條件不許可，過濾單元可考慮濾布濾池或轉(zhuǎn)盤濾池。
(4)生物除磷難以滿足出水TP一級A排放要求時(shí)，可考慮化學(xué)除磷。
