走出污水处理厂提标改造土地制约的困境

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。

1)生化池增设填料

生化池中增设填料就是在活性污泥曝气池中投加悬浮型填料作为微生物附着生长的载体。由于填料的加入，使污水处理机理和效能都大为改变。在这种系统中，微生物生存的基础环境由原来的气、液两相转变为气、液、固三相，载体表面的生物膜与液相中的悬浮污泥共同发挥作用，各自发挥降解优势，形成了一个更复杂的复合式生态系统。在复合系统中由于曝气的作用，悬浮状态和填料表面附着状态的微生物处于好氧状态，主要由去除有机物的异养菌和硝化、亚硝化菌组成。从填料表面的好氧区到填料的内部，由于受到氧转移的影响，形成中间兼氧区、内部厌氧区，存在兼性反硝化细菌，将硝酸盐氮转化成氮气，起到去除总氮的作用。

2)增设曝气生物滤池

曝气生物滤池(biological aerated filter，BAF)是将接触氧化与过滤工艺有机结合在一起的一种好氧生物膜法处理工艺。反应器内存在着不同的好氧、缺氧区域，可同步实现硝化和反硝化，对废水中的有机物、氨氮、磷等都有较好的去除效果，同时该工艺具有容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、所需基建投资少、占地面积小、出水水质好等特点[5]。

2.2三级处理工艺的新建方案

三级处理工艺的新建主要是为了去除二级处理中不能有效稳定去除的污染物，如SS和TP。二沉池出水中的SS一般波动较大，很难达到良好的去除率;而TP的去除在二级处理中主要依靠生化池的生物效应，而冬季水温一般较低，单独的生物效应很难保证达标排放。为实现中水回用和达标排放的目的，二级处理出水必须进行深度处理。

2.2.1混凝-沉淀-过滤

混凝-沉淀-过滤是目前自来水厂采用的主流工艺，当用于污水三级处理时其各处理单元的主要作用有：混凝主要是：(1)澄清降浊;(2)化学除磷。沉淀主要是：减轻后续过滤单元的负荷，防止滤料阻塞，减少滤池反冲洗次数。过滤主要是：进一步去除水中的固体悬浮物，确保出水稳定达标。

2.2.2微絮凝-过滤

微絮凝-过滤就是原水加药混合经过絮凝后不经沉淀而直接过滤的工艺。当污水厂二级处理中SS去除效果较好，同时工艺运行稳定，但需要进一步有效除磷的，后续三级处理工艺可以考虑采用微絮凝-过滤。通过加药微絮凝过程使二级处理出水中溶解态的磷酸离子形成难溶性的磷酸盐，再通过后续的过滤单元得到进一步去除。本工艺减少了沉淀单元，使得工程造价减少，同时工艺流程简洁，运行简单。

2.2.3直接过滤

直接过滤就是二级处理出水直接通过滤池过滤。在污水厂二级处理出水水质较好，并能稳定运行，三级处理可以采用直接过滤。该工艺流程简单，运行费用节省。

从以上三种工艺可以看出：过滤单元是三级处理工艺的核心，是保障出水水质的把关措施。目前，过滤在实际工程中普遍采用V型滤池。V型滤池的特点是：过滤周期长，采用均质深层砂滤料，滤料层利用率高，截污能力强、滤速高、滤后水质好，反冲洗方式为气水反冲加表面扫洗，反冲洗强度小，节省冲洗水量和电耗，反冲洗效果好。此外还有翻板滤池和D型滤池，以及最近从国外引进的转盘过滤器和滤布滤池等。

2.3膜生物反应器(MBR)的运用

MBR[6,7]是将超、微滤膜技术与污水处理中的生物反应器相结合的一种新的污水处理装置。超、微滤膜截留活性污泥混合液中微生物絮体，使之停留在生化池内，使生化池内活性污泥浓度大大提高，并延长了污泥龄，极大提高了微生物对有机物的降解，同时超、微滤膜作为泥水分离单元，可以完全取代二沉池。

MBR工艺适用于需要除磷脱氮，同时用地紧张，出水水质要求高或有回用要求的场合。目前MBR工艺的工程投资及运行成本还是相对较高，但随着膜材料研究的不断深入，MBR工艺也将更具有实用价值。

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