城市污水處理廠提標(biāo)改造工藝探析

陳剛亮 蔣丹丹

摘要：城市污水處理廠是處理城市廢水的主要基礎(chǔ)設(shè)施，具有收集城市污廢水、凈化污廢水、減少城市污廢水排放量、減輕對(duì)自然環(huán)境污染程度等功能和效果。隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市所排放的工業(yè)廢水、生活污水量在不斷變大，污染物種類也在不斷變化，現(xiàn)有的多數(shù)城市污水處理廠的修建時(shí)間在幾十年前，短一點(diǎn)的也在十幾年前，其處理能力需要進(jìn)行相應(yīng)的提升，處理工藝需要相應(yīng)的優(yōu)化，才能夠滿足城市發(fā)展的需求。文章主要圍繞城市污水處理廠提標(biāo)改造的必要性、具體策略進(jìn)行分析和探討，為提高城市污水處理廠提供一些思路和參考。

關(guān)鍵詞：城市污水處理廠;提標(biāo)改造;工藝;生產(chǎn)運(yùn)行

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）11-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.025

Discussion on the technology of upgrading municipal sewage treatment plant

Chen Gangliang，Jiang Dandan

（Zhejiang Industry Design&Research Institute，Hangzhou Zhejiang 310000，China）

Abstract：Municipal sewage treatment plant is the main infrastructure for the treatment of municipal wastewater.It has the functions and effects of collecting municipal wastewater， purifying sewage，reducing the discharge of municipal wastewater and reducing the degree of pollution to the natural environment. With the continuous development of urban economy，the amount of industrial wastewater and domestic sewage discharged by the city is increasing， and the types of pollutants are constantly changing.The construction time of most existing municipal sewage treatment plants is decades ago，and the treatment capacity needs to be improved， and the treatment process needs to be optimized to meet the needs of urban development. This paper mainly analyzes and discusses the necessity and concrete strategy of upgrading the standard of municipal sewage treatment plant， and provides some ideas and references for improving the municipal sewage treatment plant.

Key words：Municipal sewage treatment plant;Upgrading;Technology;Production and operation

隨著我國對(duì)于水污染防治的重視程度不斷上升，各個(gè)省市地區(qū)的城市污水處理廠提標(biāo)改造工程陸續(xù)提上當(dāng)?shù)卣ぷ魅粘?，?duì)城市污水處理廠的出水處理質(zhì)量要求越來越高，污水處理廠的處理工藝與城市污水處理需求匹配程度也越來越受到重視。目前，我國的城市污水處理廠的總處理能力已經(jīng)超過每天1.90億m3，能夠覆蓋城市污水處理的95%以上;但其生產(chǎn)工藝不能有效適應(yīng)污水水質(zhì)日益復(fù)雜的情況，超負(fù)荷運(yùn)行的情況還比較普遍，因此，城市污水處理廠的改造工程推進(jìn)十分有必要。

1 城市污水處理廠提標(biāo)改造案例

以Z省D市的污水處理廠為例，該污水處理廠的第一次建設(shè)于2010年10月完成，主要采用CASS處理工藝，每日處理規(guī)模在0.5萬t，處理對(duì)象是當(dāng)?shù)毓I(yè)園區(qū)排出的工業(yè)廢水。CASS工藝是一種在間歇性活性污泥法基礎(chǔ)上發(fā)展出的污水處理工藝，與間歇性活性污泥法相比，CASS前置了生物選擇區(qū)，后置了可升降的自動(dòng)潷水裝置，集反應(yīng)、沉淀、排水功能于一體，能夠充分滿足城市污廢水脫氮除磷的需求。在CASS處理工藝中，COD值處理效率約為89%，BOD5值處理效率約為94%，SS值處理效率約為93%，總磷處理效率約為80%，氨氮值處理效率區(qū)間為77%～86%。在CASS處理工藝之后，處理廠中還配備了過濾和離子交換處理工藝，進(jìn)一步提升出水水質(zhì)，對(duì)達(dá)到一級(jí)A類的出水進(jìn)行回用;離心脫水工藝處理污泥，壓縮污泥含水量至80%以下，后外運(yùn)處理。

2 城市污水處理廠現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)方面的問題

隨著我國對(duì)于污廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，早期投產(chǎn)的很多污水處理廠在處理效率和排放標(biāo)準(zhǔn)方面存在超標(biāo)問題。超標(biāo)問題的產(chǎn)生原因多與處理工藝的適應(yīng)性、有效性，處理設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量、維護(hù)質(zhì)量有關(guān)，導(dǎo)致污水處理廠的出水達(dá)不到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行提標(biāo)改造。以Z省D市的污水處理廠為例，CASS是一種間歇性活性污泥法的升級(jí)版本，這種處理工藝對(duì)處理設(shè)備各部分運(yùn)行的質(zhì)量和效率要求都比較高，但在處理廠的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程中，處理設(shè)備所擁有的維護(hù)、維修力量卻難以滿足需求，導(dǎo)致設(shè)備老化速度較快，系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性有限，導(dǎo)致末端出水的水質(zhì)無法穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)周邊環(huán)境造成一定的影響。

2.2 深度處理工藝方面的問題

為了有效提高對(duì)水資源及其他可回收利用資源的利用率，污水處理廠進(jìn)行深度處理已經(jīng)成為一種必然的發(fā)展趨勢(shì)，如原有污水處理廠中配備的過濾+離子交換處理工藝就是進(jìn)一步提升出水水質(zhì)的環(huán)節(jié)。在CASS工藝能夠穩(wěn)定運(yùn)行、保證出水水質(zhì)的情況下，過濾+離子交換處理工藝能夠進(jìn)一步提升出水水質(zhì)。但在實(shí)際使用過程中，過濾+離子交換處理工藝難以適應(yīng)污水處理廠所接納的污廢水水質(zhì)，導(dǎo)致出水質(zhì)量低于預(yù)期。

3 城市污水處理廠提標(biāo)改造的具體策略

3.1 根據(jù)用水量預(yù)測(cè)污水處理廠處理指標(biāo)

城市污水處理廠的提標(biāo)改造需要滿足后續(xù)數(shù)年、十?dāng)?shù)年的污廢水處理需求，因此，其設(shè)施建設(shè)的體量應(yīng)當(dāng)能夠滿足當(dāng)?shù)厝司潘颗c人口數(shù)量的積數(shù)，并且需要考慮到未來數(shù)年內(nèi)的人口數(shù)量增幅;或滿足當(dāng)?shù)毓I(yè)企業(yè)的生產(chǎn)效能與工業(yè)企業(yè)數(shù)量的積數(shù)，并且充分考慮到未來數(shù)年內(nèi)當(dāng)?shù)毓I(yè)發(fā)展的幅度。比如：一個(gè)人口在10萬人以下的小城市，根據(jù)《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》中的該人口體量下最高日人均綜合用水量320L，來確定當(dāng)?shù)厝司C合用水量，預(yù)估人均綜合排水量，根據(jù)80%的自來水會(huì)變成污水的產(chǎn)污系數(shù)、日變化系數(shù)、地下水深入系數(shù)等系列指標(biāo)計(jì)算，繼而可得到當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S的處理量指標(biāo)。

根據(jù)國家環(huán)保總局發(fā)布的《污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》可知，當(dāng)城市污水處理廠的排水需要排入省級(jí)以上重點(diǎn)流域、湖泊、水庫時(shí)，需要執(zhí)行一級(jí)A等標(biāo)準(zhǔn)。具體到控制項(xiàng)目和指標(biāo)，COD值50mg/L，BOD5值10mg/L，SS值10mg/L，氨氮值1.5mg/L，每年11月至次年3月為3mg/L，總氮值12mg/L，每年11月至次年3月為15mg/L，總磷值0.3mg/L，酸堿值6～9。

3.2 污水處理工藝提標(biāo)改造選擇的原則

城市污水處理廠的工藝選擇需要考慮諸多因素，主要包括污水水質(zhì)、設(shè)計(jì)規(guī)模、當(dāng)?shù)貙?shí)際條件等。首先，在工藝選擇時(shí)，所選工藝應(yīng)先進(jìn)、成熟、適應(yīng)當(dāng)?shù)匚鬯幚硇枨?、運(yùn)行效果穩(wěn)定，且能夠滿足當(dāng)?shù)刈匀凰w對(duì)排放出水的水質(zhì)要求。比如：城市污水處理廠收集、處理的污水需要在判斷其可生化性與工藝的匹配程度，污水的可生化性的判斷標(biāo)準(zhǔn)是BOD5值與COD值的比值，當(dāng)比值大于0.45時(shí)污水為可生化性高的一類污水，當(dāng)比值在0.3～0.45之間時(shí)，污水為可生化的一類污水，當(dāng)比值在0.25～0.3之間時(shí)，污水為難生化的一類污水，當(dāng)比值低于0.25時(shí)，污水屬于不宜生化的一類污水?？缮栽礁叩奈鬯?，越適合使用生物處理工藝，可生化性較低的污水，適合進(jìn)行可生化性提高后使用生物處理工藝，不宜生化的污水則比較適合使用物理、化學(xué)工藝。其次，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化成為我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的主流發(fā)展趨勢(shì)，因此，污水處理廠中的處理工藝應(yīng)當(dāng)屬于能夠有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、自動(dòng)化管理的類型，滿足后續(xù)污水處理廠可能的改造工作。然后，污水處理廠所選擇的處理工藝應(yīng)當(dāng)充分考慮其性價(jià)比與當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的匹配度，盡可能選擇成本低、效果高、與當(dāng)?shù)丨h(huán)境匹配的處理工藝，節(jié)約能耗和成本。最后，處理工藝要盡量選擇不對(duì)周邊環(huán)境造成過大影響的，尤其在氣味、噪音、占地面積等方面進(jìn)行要求。Z省D市的污水處理廠根據(jù)自身的實(shí)際需求進(jìn)行選擇，最終確定的處理工藝為水解酸化+A/O+二沉池+沉淀池+反硝化深床濾池+消毒接觸，能夠有效滿足城市污水處理廠中工業(yè)廢水比例超出50%的實(shí)際情況，并有效調(diào)節(jié)水質(zhì)。

3.3 污水處理廠處理設(shè)備、設(shè)施改造

污水處理廠的處理工藝進(jìn)行提標(biāo)升級(jí)，滿足處理工藝應(yīng)用和發(fā)揮作用的硬件設(shè)備設(shè)施也同樣需要進(jìn)行提標(biāo)改造，才能夠滿足污水處理廠的提標(biāo)改造要求。

3.3.1 進(jìn)水泵房及預(yù)處理環(huán)節(jié)的設(shè)備設(shè)施改造

為了應(yīng)對(duì)和提高城市污水處理廠對(duì)于城市污廢水排放量的承受能力，處理廠中的進(jìn)水泵房和預(yù)處理環(huán)節(jié)必須擴(kuò)大體量，提高泵機(jī)的配置，確保在每日污水達(dá)到峰值的情況下也能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3.2 生物反應(yīng)池改造

生物反應(yīng)池是城市污水處理廠中提高污水水質(zhì)的主要環(huán)節(jié)，因此，在污水處理廠的提標(biāo)改造中，生物反應(yīng)池部分的改造十分重要。為了保證生物反應(yīng)池的處理量和處理質(zhì)量，一方面，要擴(kuò)大生物反應(yīng)池的容積，另一方面，要適當(dāng)增加曝氣設(shè)備、潛水?dāng)嚢柙O(shè)備、回流設(shè)備等滿足處理工藝的設(shè)備。若采用活性污泥法等處理工藝，在增加曝氣設(shè)備時(shí)，還需要同時(shí)考慮進(jìn)水管、曝氣頭等配套設(shè)備的體量擴(kuò)充，有效增加曝氣通量。除此外，必要時(shí)需要考慮對(duì)生物反應(yīng)池增設(shè)碳源添加的設(shè)備，補(bǔ)充進(jìn)水碳源的不足，保證污水在生物反應(yīng)池中的反映質(zhì)量和效率，常用的碳源包括乙酸鈉等。

3.3.3 二沉池改造

在污水處理廠中，二沉池部分是進(jìn)行固液分離的重要環(huán)節(jié)，二沉池的體量需要跟隨污水處理廠的實(shí)際處理體量來進(jìn)行擴(kuò)大，且二沉池的沉淀方式也需要根據(jù)生物反應(yīng)環(huán)節(jié)出水的實(shí)際需求來進(jìn)行改造。比如：Z省D市的污水處理廠一期建設(shè)中的二沉池環(huán)節(jié)為潷水設(shè)備，這種設(shè)備在排出上層澄清水的同時(shí)避免對(duì)下層污泥形成干擾，有效提高生物反應(yīng)池的處理質(zhì)量和處理效率。在污水處理廠處理規(guī)模提升的情況下，在斜板沉淀池、機(jī)械攪拌澄清池、輻流式沉淀池中，輻流式沉淀池更好管理，也能夠與潷水設(shè)備進(jìn)行有效匹配，受力結(jié)構(gòu)也比較好，且便于機(jī)械自動(dòng)化管理，缺點(diǎn)在于占地面積稍大。

3.3.4 消毒等深度處理環(huán)節(jié)改造

在二沉池之后，通常就進(jìn)入到污水處理廠的深度處理環(huán)節(jié)，包括對(duì)出水的過濾、消毒、除臭，對(duì)污泥的脫水、減量等。在Z省D市原有的污水處理廠中，多介質(zhì)過濾+離子交換處理技術(shù)是對(duì)出水進(jìn)行深度處理的技術(shù)。在進(jìn)行提標(biāo)改造工程中，處理廠為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)出水中氨氮、總氮部分的消除，最終選擇了反硝化深床濾池，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的脫氮，還能夠?qū)崿F(xiàn)深層過濾，有效提高污水處理廠的出水水質(zhì)，使其滿足國家對(duì)于一級(jí)A等出水的要求。后續(xù)的消毒、除臭等環(huán)節(jié)通常需要根據(jù)出水的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，因?yàn)閆省D市污水處理廠所處理的污水中包含一部分工業(yè)廢水，這部分工業(yè)廢水的色度較高，為了在消毒的同時(shí)進(jìn)行脫色，具有消毒和脫色雙重功效的臭氧接觸消毒更適合污水處理廠的選擇。而在除臭環(huán)節(jié)中，考慮到污水處理廠在城市中所處的位置，和具體的臭氣排放量，選擇生物濾池除臭比較適合處理廠。因?yàn)槠溆嗟碾x子法、噴淋法、土壤除臭法都在臭氣濃度方面有較為嚴(yán)格的要求。

4 結(jié)束語

城市污水處理廠的提標(biāo)改造建設(shè)十分有必要，能夠有效改善原有污水處理廠處理能力不足的問題，能夠有效提高處理工藝與污廢水實(shí)際處理需求之間的匹配度，能夠有效降低城市污廢水對(duì)周邊環(huán)境的污染和影響，有效提高城市運(yùn)行對(duì)環(huán)境的友好程度。城市污水處理廠是打造生態(tài)城市不可缺少的一環(huán)。

參考文獻(xiàn)

[1]郭強(qiáng).城市污水處理廠升級(jí)改造工藝及運(yùn)行研究[D].西安：西安工業(yè)大學(xué)，2018.

[2]洪猛.某城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行控制研究[D].石家莊：河北科技大學(xué)，2019.

[3]岳達(dá)超.污水處理廠提標(biāo)改造工程工藝設(shè)計(jì)方案優(yōu)化[D].長(zhǎng)春：長(zhǎng)春工程學(xué)院，2020.

[4]陳雪愛.城市污水處理廠提標(biāo)改造生產(chǎn)運(yùn)行分析[J].福建建材，2020（01）：100-102.

收稿日期：2020-10-03

作者簡(jiǎn)介：陳剛亮（1988-），男，漢族，碩士研究生，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)槌鞘形鬯幚怼?/p>