楊潔

（北控（秦皇島）水務(wù)有限責(zé)任公司第三污水處理廠，河北 秦皇島 066000）

現(xiàn)階段，城市規(guī)模持續(xù)擴大，工業(yè)污水及生產(chǎn)污水的排放問題十分突出，對城市污水處理效能和出水水質(zhì)提出了更高要求，傳統(tǒng)的污水處理廠工藝落后，處理方法單一，無法滿足現(xiàn)代城市的污水處理需求。因此，應(yīng)加強污水處理廠的提標(biāo)改造，從根本上解決出水水質(zhì)偏低等實際問題，改善城市生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)水資源循環(huán)利用目標(biāo)。

1 城鎮(zhèn)污水處理現(xiàn)狀

1.1 沖擊負(fù)荷過大

當(dāng)前，我國部分城市仍舊采取傳統(tǒng)的合流制排水模式，將生活污水、工業(yè)廢水連同雨水一同排放至城鎮(zhèn)污水處理廠，在排水量較大或年降雨量集中時，排放的污水對污水處理廠造成一定程度的沖擊負(fù)荷，由此引發(fā)污水中SS固體含量增加、工藝負(fù)荷加大等一系列問題出現(xiàn)，最終對出水水質(zhì)造成明顯影響。

1.2 設(shè)備老化嚴(yán)重

目前，部分城鎮(zhèn)污水處理廠的使用年限較長，在污水處理廠運營期間，設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)工作不到位，沒有及時更換老化磨損嚴(yán)重的設(shè)備，少量污水處理設(shè)施處于“超期服役”狀態(tài)。隨著時間推移，受到污水水質(zhì)、惡劣環(huán)境條件等諸多因素影響，污水處理設(shè)施老化速度加快，使用性能全面下降，實際污水處理效果遠(yuǎn)低于預(yù)期。同時，為滿足日益增長的污水處理需求，多數(shù)處理設(shè)施長時間處于超負(fù)荷運行狀態(tài)，不但進(jìn)一步加快了設(shè)備老化速度，還會提高設(shè)備故障率，導(dǎo)致現(xiàn)場應(yīng)急搶修工作頻繁[1]。通過提標(biāo)改造工作，將配置一批全新的污水處理設(shè)備取代老化設(shè)備，并設(shè)置一定比例的備用設(shè)備，在主處理設(shè)備出現(xiàn)故障問題時，由備用設(shè)備接替污水處理作業(yè)。

1.3 污水處理能力低

當(dāng)前，城鎮(zhèn)污水產(chǎn)生量呈現(xiàn)逐年增加的態(tài)勢，實際污水產(chǎn)生量超過污水處理能力，導(dǎo)致部分污水未經(jīng)處理就直接排放到河流水域當(dāng)中，或是對城鎮(zhèn)污水進(jìn)行簡單處理后即進(jìn)行排放，實際出水水質(zhì)并未達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。這一問題的癥結(jié)在于企業(yè)缺乏深度處理工藝、設(shè)備數(shù)量有限兩方面。首先，企業(yè)缺乏深度處理工藝，部分污水處理廠僅采取格柵除污、絮凝沉淀、生態(tài)氧化降解等一二級處理工藝，很難有效去除污水中的氮、磷等污染物，處理后的水體仍舊具備一定的污染性。其次，設(shè)備數(shù)量不達(dá)標(biāo)，沒有根據(jù)污水產(chǎn)生量的變化情況，在污水處理廠內(nèi)新增足夠數(shù)量的處理設(shè)備，忽視了設(shè)備處理能力而盲目選擇工藝種類、設(shè)備型號[2]。

2 城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造原則

2.1 尊重實際情況

考慮不同污水處理廠的設(shè)備配置情況、當(dāng)?shù)爻鏊|(zhì)要求和城鎮(zhèn)污水產(chǎn)生量存在明顯差異。因此，要在提標(biāo)改造項目中遵循實際出發(fā)原則，提前收集項目資料，確定城鎮(zhèn)污水處理廠的不足之處，在其基礎(chǔ)上確定提標(biāo)改造思路。例如，對于工藝種類單一、缺乏深度處理工藝的污水處理廠，應(yīng)以創(chuàng)新現(xiàn)有污水處理工藝和安裝配套處理設(shè)施為提標(biāo)改造工作重點。對于污水處理能力欠缺、設(shè)備老化嚴(yán)重的污水處理廠，則以新增污水處理設(shè)施、安裝全新處理設(shè)備取代老化設(shè)備為提升改造工作重點，還可以選用新型節(jié)能處理設(shè)備來減少處理成本、降低污水處理廠總體能耗水平。

2.2 力求經(jīng)濟適宜

在污水處理廠提標(biāo)改造項目中，工作人員應(yīng)遵循經(jīng)濟適宜原則，提前制定多套提標(biāo)改造方案，各套方案中的工藝形式、污水處理流程存在明顯差異。隨后，進(jìn)行仿真實驗，模擬各套提標(biāo)改造方案下的污水處理過程，從工藝效能、建設(shè)費用、污水處理系統(tǒng)運行成本、出水水質(zhì)等多個維度進(jìn)行評價打分，在保證處理效果滿足城鎮(zhèn)污水實際處理需求的情況下，從中選擇綜合表現(xiàn)好、經(jīng)濟效益顯著的方案作為最終污水處理廠提標(biāo)改造方案。

2.3 盡量提高效能

城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造是為滿足污水處理需求，提高出水水質(zhì)，工作人員要遵循效能分析原則，著重分析改造后的整體工藝處理效能是否達(dá)到預(yù)期要求，具體采取COD去除效能分析、氨氮去除效能分析、總氮去除效能分析和總磷去除效能分析四項措施，根據(jù)分析結(jié)果來確定提標(biāo)改造方案的不足之處，并加以改進(jìn)。例如，在總磷去除效能方面，可選擇在厭氧池前側(cè)布置調(diào)節(jié)池，控制二沉池內(nèi)回流污泥與10%進(jìn)水，流入調(diào)節(jié)池內(nèi)停留0.5 h，憑借微生物作用，還原污泥中含有的亞硝態(tài)氨與硝態(tài)氮等物質(zhì)，以此來維持厭氧池脫氮發(fā)過程穩(wěn)定性與強化除磷效果[3]?？梢圆扇』炷恋沓刈鳛樯疃瘸坠に嚕ぷ魅藛T在沉淀池內(nèi)投入適量絮凝劑來去除總磷，可以保證最終污水處理效果達(dá)到國家除磷標(biāo)準(zhǔn)。

3 城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造措施

3.1 預(yù)處理改造

3.1.1 跌水區(qū)改造

跌水復(fù)氧是污水預(yù)處理環(huán)節(jié)碳源消耗量最高、消耗速度最快的步驟，在污水跌水過程和進(jìn)入后續(xù)構(gòu)筑物時持續(xù)消耗優(yōu)質(zhì)碳源，并同步增加溶解氧含量，其原理在于水體自高處向下跌落時破壞表面張力、形成波浪導(dǎo)致水體與氣體混合處理。對此，需要在預(yù)處理單元中的跌水區(qū)域內(nèi)采取表層覆蓋措施，以物理方式來阻隔污水跌落時與外部空氣間的接觸，如在提升泵出水渠部位額外設(shè)置橡膠材質(zhì)控制蓋板，在蓋板上加鋪一層防水油氈，起到密封作用。一般情況下，經(jīng)過跌水區(qū)改造后，出水井內(nèi)溶解氧含量可以減少50%左右，以此來節(jié)省大量的優(yōu)質(zhì)碳源，所節(jié)省碳源積極參與到后續(xù)生物脫氮除磷處理過程當(dāng)中。

3.1.2 初沉池改造

為解決優(yōu)質(zhì)碳源在初沉池內(nèi)迅速消耗的問題，可選擇采取污泥開發(fā)內(nèi)碳源方法，提前對初沉污泥以及剩余污泥進(jìn)行厭氧水解酸化處理，酸化產(chǎn)物后續(xù)持續(xù)向外揮發(fā)VFAs物質(zhì)，憑借此類物質(zhì)來彌補污水處理期間被消耗的碳源，始終維持穩(wěn)定的碳源水準(zhǔn)。同時，也可選擇在系統(tǒng)中搭配采取生物絮凝沉淀，以及水解發(fā)酵兩項處理技術(shù)，布置初沉發(fā)酵池，把水力停留時間控制在60 min左右，這類發(fā)酵池的處理效能明顯優(yōu)于普通初沉池，SS去除率提高至2倍、出水SCOD提升40%左右、TP平均去除率提升至4倍。必要情況下，還可選擇在預(yù)處理單元中布置APT活性初沉池，沉淀池前端安裝淘洗裝置，以及在污泥斗與淘洗裝置間隔處搭建污泥回流系統(tǒng)，在淘洗過程中實現(xiàn)顆粒態(tài)碳源釋放[4]。

3.1.3 投加耐低溫菌種

為減小水溫狀態(tài)對出水水質(zhì)造成的影響，工作人員需要在生物反應(yīng)器中投加具備較強耐低溫能力的菌種，一般情況下可選用Proteobacteria或Chlorflexi等菌種，這類菌種在低溫條件下仍可維持良好活性，持續(xù)降解污水中分布的各類污染物。同時，必要情況下還可選擇在活性污泥中額外投加微生物活性劑，起到強化菌種活性、加快污泥培養(yǎng)速度和縮短污水處理周期等多重作用。

3.1.4 生物膜處理

為減弱細(xì)菌對溫度的敏感性，可以在預(yù)處理單元中設(shè)置生物膜床，以生物膜表面作為細(xì)菌繁殖附著載體，控制細(xì)菌在生物膜上富集繁殖，可以通過生物膜直接對低溫廢水進(jìn)行預(yù)處理。

3.2 強化二級處理工藝

3.2.1 優(yōu)化工藝參數(shù)

為減少碳源消耗量與提升磷氮等污染物質(zhì)的去除效率，需要根據(jù)污水處理工藝情況，準(zhǔn)確計算混合液回流比、缺氧時間和污泥齡等工藝參數(shù)的最佳值。為實現(xiàn)這一目的，可選擇使用GPS-X等軟件來建立工藝模型，依托模型進(jìn)行仿真實驗，觀察各項工藝參數(shù)值的污水處理效果。例如，某污水處理廠位于寒冷地區(qū)，采取AAO處理工藝，將污泥齡設(shè)定為15 d、污泥回流比設(shè)定為50%、混合液回流比設(shè)定為150%。根據(jù)模型仿真實驗結(jié)果，后續(xù)把污泥齡設(shè)定為20 d、污泥回流比設(shè)定為75%、混合液回流比設(shè)定為200%，污水處理效能得到明顯改善[5]。

3.2.2 改造主體生物處理工藝

傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)中，普遍以CAST池作為生物段工藝主體，起到污水脫氮除磷的作用。為進(jìn)一步提升脫氮除磷效能，可以采取調(diào)節(jié)池改造、MBBR鑲嵌改造兩種方法。其中，調(diào)節(jié)池改造是把原有CAST池，經(jīng)過改造處理后作為調(diào)節(jié)池，搭建AAO搭配MBR工藝的污水處理系統(tǒng)，改造后可以把氨氮去除率保持在99%以上、總氮去除率保持在70%以上、總磷去除率保持在96%以上。MBBR鑲嵌改造是在原有活性污泥系統(tǒng)中，額外設(shè)置MBBR移動床生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，在反應(yīng)器內(nèi)投加懸浮載體，憑借曝氣與水流來維持載體硫化狀態(tài)，確保生物膜完全覆蓋反應(yīng)器空間，同步完成去除有機物和脫氮除磷等處理任務(wù)，實現(xiàn)提標(biāo)增效目標(biāo)。

3.2.3 采取側(cè)流除磷的方法

在傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)中，需要持續(xù)消耗大量碳源與投加化學(xué)藥劑，以配合生物除磷作業(yè)，但實際除磷效果有限，并增加了污水處理成本。對此，可以在系統(tǒng)中采取側(cè)流除磷方法，控制適量的富磷回流污泥，排到厭氧釋磷池內(nèi)后，要停留一段時間，等池內(nèi)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，采取化學(xué)除磷手段來處理上清液，再將其排入好氧/缺氧池內(nèi)進(jìn)行生物除磷操作，處理完畢后銜接至A2/O工藝當(dāng)中進(jìn)行繼續(xù)處理。如此，可以明顯提高除磷系統(tǒng)C/P比，并把出水總磷含量控制在0.3 mg/L以內(nèi)。

3.3 強化深度處理工藝

3.3.1 濾池脫氮除磷

為提高氮磷指標(biāo)去除率，可選擇在污水處理系統(tǒng)中新增設(shè)反硝化濾池、V型濾池與纖維轉(zhuǎn)盤濾池等種類的濾池設(shè)施，反硝化濾池與活性砂濾池等濾池，可以明顯改善脫氮效果，纖維轉(zhuǎn)盤濾池和V型濾池等種類濾池，可以顯著改善除磷效果。同時，在選擇濾池種類時，應(yīng)著重考慮濾池和原有污水深度處理設(shè)施間的關(guān)系，遵循實際出發(fā)原則。

3.3.2 磁混凝澄清強化除磷

相比于普通混凝沉淀池，磁混凝沉淀技術(shù)是在池內(nèi)額外投加適量磁粉，一段時間后磁粉和污染物相互形成絮凝體，再對絮凝體進(jìn)行分離處理后回收磁粉，將磁粉循環(huán)使用。根據(jù)污水處理效果來看，對磁混凝沉淀技術(shù)的應(yīng)用，可以在改善除磷效果的前提下，減少混凝劑實際用量，把系統(tǒng)運行成本壓低在0.2元/m3左右。同時，此項技術(shù)還具有設(shè)施占地面積小、建造費用低廉的優(yōu)勢。

3.3.3 人工濕地脫氮除磷

在污水處理系統(tǒng)中修建人工濕地作為處理設(shè)施，濕地由預(yù)處理、潛流濕地、表流濕地和塘系統(tǒng)四部分組成，由人工濕地來攔截、去除污水中含有的氮、磷等污染物質(zhì)。同時，也可根據(jù)污水處理需求，來隨機搭配濕地單元。例如，在以一級B至一級A作為污水深度處理目標(biāo)時，可以搭配使用塘系統(tǒng)和表流濕地單元。

3.4 搭建自動控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)以人工控制方式為主，對工作人員的專業(yè)素養(yǎng)提出嚴(yán)格要求，工作人員將根據(jù)污水處理情況來實時調(diào)節(jié)溫度、進(jìn)水量等工藝參數(shù)。根據(jù)實際處理情況來看，受到人為因素影響，偶爾出現(xiàn)錯誤決策、操作不及時的問題，導(dǎo)致污水處理效果存在不確定性。因此，為減小人為因素對污水處理效果造成的影響，除改進(jìn)工藝技術(shù)和更新設(shè)施設(shè)備外，還應(yīng)把搭建自動控制系統(tǒng)作為一項重要的提標(biāo)改造措施。在污水處理系統(tǒng)中的預(yù)處理等單元內(nèi)，安裝傳感器與探測器作為終端感知設(shè)施，安裝電動執(zhí)行器作為執(zhí)行機構(gòu)，并安裝控制器負(fù)責(zé)決策分析。如此，在系統(tǒng)運行期間，工作人員提前導(dǎo)入控制方案、確定各項工藝參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值和允許偏差范圍，系統(tǒng)采取閉環(huán)控制方式，通過傳感器持續(xù)采集溫度、進(jìn)水量、水力停留時間等工藝參數(shù)的測量值，對比測量值與額定值二者偏差程度是否超限，偏差程度較大時自動下達(dá)調(diào)節(jié)指令來糾偏參數(shù)，確保工藝技術(shù)方案得到貫徹執(zhí)行。

4 結(jié)語

綜上所述，為推動我國污水處理事業(yè)，高效處理城鎮(zhèn)污水，通過提升出水水質(zhì)來實現(xiàn)水資源循環(huán)利用目標(biāo)。污水處理廠都應(yīng)提高對提標(biāo)改造工作的重視，嚴(yán)格遵循實際出發(fā)、經(jīng)濟適宜、效能分析三項基本原則，積極落實預(yù)處理改造、強化二級處理工藝、強化深度處理工藝、搭建自動控制系統(tǒng)等提標(biāo)改造措施，為污水處理提供有力保障。