我国城市污水处理现状及城市污水处理厂提标改造路径分析

3.1.1A2/O及其改进型工艺

A2/O工艺是普遍使用的一种生物除磷脱氮工艺，国内运行的经验最为丰富，也是最常用于城市污水处理厂提标改造中的改进工艺，其工艺流程图如图1所示.对A2/O工艺的变型工艺改良是在A2/O工艺前端添加厌氧/缺氧调节池，污泥回流至前端添加厌氧/缺氧调节池里，当进水氮磷浓度高或建设规模较大的情况下可以考虑改良A2O工艺.济南市第一污水处理厂一期工程采用的传统的活性污泥工艺，设计处理水量为22万m3/d，出水达到二级排放标准，在升级改造中把处理能力提高到30万m3/d，把传统的活性污泥工艺改造为具有脱氮除磷能力的A2/O工艺，同时增加深度处理工艺，出水完全达到一级A标准达到了升级改造的目的.另外该工艺还应用在保定市鲁岗污水处理厂的改造工程、扬州市六圩污水处理厂二期工程和清河污水处理厂二期工程.

3.1.2氧化沟工艺及其改进工艺

氧化沟工艺作为活性污泥工艺的改型具有构筑物简单、耐冲击负荷强、处理效果和运行费用低等优点[15]，在我国的应用广泛，在我国南方城市应用较多.图2为典型侧沟式一体化氧化沟，该装置混合液在流经侧沟时一部分经过导流板均匀进入侧沟，固液分离后，上清液通过出水口流走，下沉污泥在重力作用下经侧沟自动下滑，回流至主沟，污水经过如此循环而得到净化，并能取得较好的脱氮效果[16].从处理效果上讲，氧化沟工艺的工程应用效果比较可观.昆明市第一污水处理厂的运行效果表明，TN去除率可以达到70%，TP去除率近90%左右.对于新型氧化沟，如DE型氧化沟和三沟式氧化沟也有相关的工程应用实例，更适于中高污染物浓度的中小型城市污水处理，效果较好，如四川省新都污水处理厂，出水中TP浓度达到0.5mg/L以下.我国四川新都污水处理厂、山东梁山县污水处理厂、北京大兴县黄村污水处理厂等目前都在运用此工艺.

3.1.3SBR及其改良工艺

SBR工艺也称为序批式间歇式反应器法[17]主要包括进水、曝气、沉淀、排水、待机五个过程，限制曝气进水与非限制曝气进水是两种基本的运行方式且该工艺不会发生污泥膨胀.根据运行方式改进后具有除磷脱氮功能的主要有ICEAS、DAT-IAT(曝气池+反应池)工艺、CASS工艺等.国际上较多的中小型污水处理厂常采用CAST工艺，循环曝气活性污泥法CAST是SBR工艺的变型工艺，属于间歇式活性污泥法.与传统SBR相比，CAST池在主反应池前端设置生物反应器用于污泥回流，污泥回流泵将主反应区的活性污泥回流到生物选择器中，图3为CAST工艺构造图.生物选择器中溶解氧浓度低于0.5mg/L，选择器呈缺氧-厌氧环境状态.SBR工艺及其改良工艺在我国浙江遵义市污水处理厂、河南山阳县污水处理厂、江西宜宾市南岸污水处理厂及四川五通桥区污水处理厂(二期)等均有应用.

3.1.4悬链式活性污泥法

悬链式活性污泥工艺也被称作百乐克工艺(BLOLAK)，该工艺作为活性污泥处理特色系统，已经在国内外有了广泛的应用，积累了丰富的实践经验，技术成熟，不仅可以达到去除有机物的目的，也能满足污水对氮磷指标的排放要求，图4为百乐克工艺流程.悬链式活性污泥工艺的反应池型比较灵活，可以根据地形，采用投资低廉、池易于开挖的土地结构，铺设HDPE防渗透膜以保护地下水与污水的隔绝.但该工艺降低了土地利用率，适用于工厂企业的生产废水处理，投资少，效率高.九台市污水处理厂(1.0×104m3/d)，2009年投入使用，污泥负荷过低，反应停留时间长达20h，经过控制参数调整，运行效果良好，可以达标。

3.2增加深度处理

污水深度处理是一种新的污水处理技术，主要是在污水预处理及主处理的基础上，用物理化学处理法、生物处理法及膜处理法去除二级出水中存留的细菌、重金属等危害人体健康的有害有毒物[19-22].对于常规城镇污水水质，为使出水达到一级B质，以实现污水的回收和利用的一种处理技术标准，将二级生物处理工艺升级为具有生物脱氮除磷的工艺即可完成，但如果出水水质执行一级A标准的话，处理难度会加大，就需要考虑增加深度处理环节.根据国内外经验，利用新型过滤工艺可以提高对SS和有机物的去除率，化学除磷可以强化对TP的去除，强化脱氮工艺可以提高TN的去除率.常用的深度处理方法主要有混凝沉淀法、砂滤法、臭氧氧化法、离子交换法、膜处理法、活性炭法、催化氧化法、曝气生物滤池技术等.

3.2.1混凝沉淀法

该方法是通过投加混凝剂将二级处理出水中呈胶体和微小悬浮状态的有机和无机污染物凝聚成大颗粒的絮团，在沉降设备中进行絮团和水的分离.我国大多数污水处理厂在进行升级改造中都使用此方法[3].张中亮[23]对四种常用的混凝剂:聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)、硫酸亚铁和硫酸铝处理效果进行了对比，发现处理效果依次为PAC>硫酸铝>PFS>硫酸亚铁，其中PAC的混凝效果最好，在投加量为25mg/L时，可使浊度从4.95降到0.808，去除率可达83.7%，可以对生活污水处理厂出水进行深度净化.

3.2.2膜处理法

膜处理法分为纳滤、超滤、微滤和反渗透，是用一定的具有选择性分离功能的材料来分离膜处理法水中污染物质，由于膜处理对水质适用性强，并且运行稳定，在运行过程中不需要投加其它物质，因而不改变分离物质的性质.李萌等利用纳滤技术研究了膜对不同离子的截留效果，结果表明:通过运行参数的优化可以使纳滤膜对Mg2+的去除率达90.69%对Mn2+的去除率达89.72%对Ca2+截留率最高，高达100%.超滤技术在废水深度处理中主要用于工业废水的处理.由于膜处理法投资较大，适用于处理量较小要求标准很高的污废水.辽宁省辽阳市中心污水处理厂在2013年提标改造工程中，增加了膜处理单元，运行两年以来出水稳定达到一级A标准.

3.2.3臭氧氧化法

该法是利用臭氧的强氧化性，氧化污水中的有机物，能去除异味和臭味，主要优点就是没有二次污染，且流程简单，反应迅速.在污水处理中，一般将臭氧作为预氧化剂，现在国内外广泛应用的工艺为:O3(预处理)+生物活性滤池.张金松[27]等对此工艺研究表明，此工艺比普通的活性炭工艺的去除COD(去除率高达68%)更有效.臭氧可作为废水的深度处理主要是臭氧在高pH(9～10)下诱发臭氧产生强氧化能力的羟基来氧化废水中的氨氮.

4结语

城市污水处理厂提标改造方式除对原工艺进行改造，增加深度处理两个方面外还可以选择采用化学除磷等方法，同时还要注重污水的源头控制.总的来说二级污水处理厂的提标改造路径的选择要充分利用原有工艺，选用投资少、效果佳、运行方便的路径，改造过程中除了要重视污泥的无害化资源化利用外，还要考虑再生水的回用问题，从而真正实现污水处理厂的可持续发展.

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