走出污水处理厂提标改造土地制约的困境-北极星水处理网

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摘要：污水处理厂原规划控制用地指标多按照二级标准预留，随着国家“水十条”发布，加速了城镇污水处理设施建设与改造。污水、污泥、除臭等处理要求不断提高，在现有用地上，既要满足规划远期处理量，又要满足提标改造的需要，用地已是十分紧张。在这种情况下，占地面积小，处理能力强的三级处理工艺被迫切需求。

作者：姚崑（上海巴安水务股份有限公司，上海201716）

前言

水资源是人类赖以生存的最重要资源，然而随着我国经济的发展和人口的增多，水污染的加剧，水与人之间的矛盾更加突出，如何更好地利用水资源、保护水资源已经成为我们亟待解决的问题之一。城市污水处理厂作为污水处理的最重要的设施越来越受到人们的关注。充分发挥污水处理厂的作用才能有效地减轻水环境的压力，实现资源环境可持续发展。随着国家“水十条”发布，加速了城镇污水处理设施建设与改造。现有城镇污水处理设施，要因地制宜进行改造，2020年底前达到相应排放标准或再生利用要求。建成区水体水质达不到地表水Ⅳ类标准的城市，新建城镇污水处理设施要执行一级A排放标准。按照国家新型城镇化规划要求，到2020年，全国所有县城和重点镇具备污水收集处理能力，县城、城市污水处理率分别达到85%、95%左右。因此，城镇污水处理厂提标改造已刻不容缓。

1城市污水处理厂提标改造分析

为了避免城市污染处理水厂尾水成为新的污染源，必须加强对污水处理厂的出水指标控制。污水处理厂的进出厂水质主要与以下几个方面有关：

1.1与城市经济发展水平相关

不同的城市所在地域和经济发展水平不同，城市污染水的水质也不同。比如南方沿海地区和南方城市用水量比较大，污水浓度比较低；北方城市特别是西部地区的降雨少，用水量也相对比较少，所以污水的浓度比较高。工业比重较大的城市，工业废水排入地下水的浓度比较高，因此城市污染水的浓度也比较高。

1.2工业废水水质

按照我国制定的工业废水排放要求，所有排入城市污水下水道的水必须经过污水处理厂的处理，只有工业废水达到了排放标准，才能排到城市管网。但是目前我国城市工业废水排放的手段和管理制度还不健全。一些工厂，为了降低生产成本，工业废水不经过处理，直接排放到地下水道的现象时有发生。

1.3其它污染源

城市污水除了工业废水和生活污水污染源外，还包括垃圾处理厂填埋渗滤液、农牧业废水等等。

目前，我国城市污水厂提标改造主要是从原来的一级B标准提高到一级A标准，其主要的污染物指标削减如表1所示。

表1主要污染物削减量要求（单位：mg/L）

注：括号外数值为水温＞12℃时的控制指标；括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。

通过表1可见，一级排放标准A标准中：①BOD5、NH3-N、SS、CODCr控制要求提高。②TN控制要求非常高，冬天水温12℃时仍要控制在15mg/L以下。③TP的控制进一步加强，由1mg/L降低到0.5mg/L。

对于以上BOD5、NH3-N、CODCr和TN指标可以通过对城镇污水厂目前普遍采用的二级处理工艺进行强化来进一步去除，但对于SS和TP必须采用三级处理工艺才能实现达标排放。以为常规的生物除磷很难使TP的去除达到0.5mg/L的限值，必须采用化学除磷；而为了不影响现有的生化工艺，化学除磷应考虑放在三级处理工艺中进行。此外，城市污水处理厂二级处理中常规重力沉淀也很难保证SS的稳定达标排放，因此也应考虑采用三级处理。

2城市污水厂提标改造工艺路线选择

城市污水处理厂提标改造前，需要结合各种因素，综合对比分析，明确改造的重点和难点，最后确定最终的提标改造工艺路线。a.应先充分理解现状及污水厂的原设计要点，包括原设计的进水指标，各工艺单元的主要设计参数；b.要全面了解污水厂现阶段的运行状况，主要出水指标数据分析，确定不达标指标有哪些；c.结合原设计及现状世纪运行情况，确定提标改造的工艺路线。

2.1二级工艺的改造方案

对于现状城市污水厂的提标改造可以分为以下几部分：一是对现状污水厂普遍采用的二级处理工艺进行改造，来强化处理效果；二是新建三级处理构筑物，来进一步去除污染物，进而做到达标排放；三是新技术膜生物反应器(membranebioreactor，MBR)的运用，MBR出水不需经三级处理即可实现达标排放和满足直接回用要求。

二级处理工艺的改造，主要是为了提高对BOD、COD、和氮磷的去除效果，因此改造的重点在于生化池。目前，城市污水厂的生化池采用的形式主要有A/A/O和氧化沟。因此对于生化池的改造主要有减荷增效和泥法-膜法联用。

2.1.1生化池减荷增效

在污水的生化处理中，根据活性污泥法的反应器理论[1]，当生化池进水污染物负荷降低时，能够有效提高微生物的去污效果，使出水中污染物的各类指标进一步降低。目前工程中通常采用的措施有：(1)进水的分流量减荷；(2)生化池的扩容减荷。

1)分流量减荷

当平面布置允许时，可以通过新建生化池来达到分流量，最终实现生化池负荷的降低。此方案最大的优点是不影响污水厂现有工艺的正常运行，大大降低了因改造而对污水厂带来的损失和不便，做到生产和改造同步进行。

2)扩容减荷

生化池的扩容主要是降低负荷，延长污泥泥龄和水力停留时间，进而提高生物处理效果。具体措施有：(1)扩大原有生化池的容积，其前提是必须有足够的场地；(2)把原有初沉池改造成生化池，初沉池对BOD5有20％～30％的去除率[2]，降低了进入生化池的BOD浓度，碳氮比的下降不利于脱氮。因此把初沉池改造成生化池，不仅有利于TN的去除，同时平面布置和高程衔接上也无任何困难。此方案最大的优点是充分利用了现有构筑物，做到了挖潜增效。

2.1.2泥法-膜法联用

在污水的生物处理中，主要有悬浮生物法，简称泥法（即常见的活性污泥法）和固定膜生物法，简称膜法。目前城市污水厂采用的主流工艺是活性污泥法，主要是固定膜生物法需要设置填料，而填料的费用一般较高。但是在微污染饮用水的生物预处理中，生物膜法已经得到广泛运用，并取得了显著的效果[3]。生物膜法的主要优点是生物量大，污泥龄长，抗冲击负荷，具有良好的硝化功能，尤其在低温季节，生物膜法的脱氮效果明显比活性污泥法要好。活性污泥法的优点是运行灵活，可靠，出水质量高，抗短时有机负荷和水力负荷能力比较强[4]。在城市污水厂的提标改造中，可以在原有生化池中设置填料，充分利用两者的优点，做到取长补短，优势互补。

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