城鎮污水處理廠改造研究與實例 上海市天山污水處理廠 上海市曲陽污水處理廠 鄭州市王新莊污水處理廠

由于水環境治理工作的深入，原建城鎮污水處理廠大多面臨達標改造的問題，開展污水脫氮除磷工藝改造，在工藝改造的同時，部分污水廠已運行多年，技術和設備陳舊、效率不高，要求改造更換設備以提高處理效率，降低處理成本，適應新的處理標準。

1 污水廠升級改造步驟

污水廠的升級改造就是在污水脫氮除磷標準的要求下，通過污水處理工藝的研究，同時改進污水廠的運行，改善水力條件，提高處理程度。對現有污水廠的處理容量和能力進行準確評估，最大程度地利用現有處理設施，是污水廠改造的優選方案。在污水廠改造過程中，應注重調查分析全面評估。

1.1 對污水廠進行調查分析

盡可能多地收集污水廠現狀設施和運行狀態的數據，包括工藝計算，水力計算，歷年的實測數據，設施和設備狀態等。工藝計算是對各單體的工藝負荷進行計算并與運行值進行復核；水力計算用來確定水力負荷并確定水力流程的瓶頸點。歷年實測數據，如污水進水水量和水質數據，可以確定峰值和平均的流量和濃度負荷；設施和設備的評價可以是定性的也可以是定量的。

1.2 確定污水廠運行的限制因素

根據調查資料，可以對污水廠進行全面的評估，由不同專業的專家進行，確定影響處理能力的單體及原因。

1.3 編制污水廠改造方案

應該盡可能多地提出改造方案，進行綜合技術經濟比較，確定改造的推薦方案；對各個方案采用統一的標準進行全面的技術經濟比較，定量分析基建費用和運行維護費用。定性分析運行可靠度、方便程度、人員能力、可實施性等。

1.4 編制改造工程的實施方案

污水廠的升級改造不能過多影響處理能力，為保證不斷水施工，達到一定的處理程度，還需要考慮編制改造的實施方案，確定新舊構筑物水力切換的時間步驟，達到的處理能力和標準，并征得有關部門的同意。

2 污水廠改造技術研究

2.1 水力改造技術

（1）水力改造有助于改善流量分配不均、短流、死水區、密度流、射流和污泥流失等問題，保證流量分配均勻，通過多個堰配水，每個堰對應一組處理單元，堰的長度與相應的處理單元流量占總流量的比例成正比，也可以在每個處理單元前安裝流量計和控制閥等控制措施，保證流量分配均勻；

（2）防止水量的溢流

通過改用變頻泵或采用溢流管將過多的水量回流至進水井，保證處理構筑物流量的均衡，解決由于流量變化，導致發生紊流、沉淀物溢出等問題；

（3）在沉淀池添加合適的擋板

在進水處設置擋板，可以消能、均勻配水，還可以使進水和污泥充分絮凝；在刮泥板上設置擋板，可以起到消能和減少密度流的形成；在出水處設置擋板，可以防止活性污泥系統中因密度流使污泥隨出水流失；

2.2 設備改造技術

各類新設備、新技術不斷推陳出新，可以提高污水處理的效率，降低能耗，應用在污水處理中的設備改造包括：

（1）采用高效、無堵塞的水泵和變頻設備提高輸水能力和效率；

（2）采用新型機械細格柵、新型除砂設備提高預處理能力；

（3）采用高效的曝氣設備提高充氧能力、供氧可靠性和降低能耗；

（4）增加各種在線監測和自控設備提高污水處理的運行水平；

（5）采用先進的控制方式，在保證供氧充足的前提下，降低供氧量，降低能耗。

2.3 污水處理工藝改造技術

（1）脫氮除磷技術

隨著標準的提高，污水中氮磷的去除要求也在提高。可以通過以下方法進行改造：

a . 在沉淀池或污水處理反應池內投加金屬鹽和聚合物等化學藥劑，通過化學反應和凝聚作用來凝聚膠體顆粒，生成沉淀物以達到去除懸浮有機物和除磷的目的；

b . 在普通曝氣反應池內增設單獨的厭氧區以維持積磷菌的優勢生長，達到生物除磷的效果，設置單獨的缺氧區可以達到生物脫氮的目的。同時設置厭氧、缺氧區，改造為 Bardenpho工藝、AAO工藝、改良AAO工藝、倒置 A A O 工藝和 V I P 工藝，能同時達到脫氮除磷目的。在達到營養物去除的同時，還有改善污泥沉降性能、堿度回收和減少耗氧量等優點。

c . 在傳統兩段法工藝的基礎上，增加兩段間的回流，將一段中沉池的部分污泥進入二段，提供反硝化菌和碳源，與二沉池的回流污泥混合形成具有硝化和反硝化能力的混合污泥；同時將二段污泥回流至一段，提供硝化菌，改善一段泥齡短無法硝化的缺點，使兩段同時具有脫氮功能，實現系統部分污泥交替處于厭氧好氧條件，增加脫氮除磷效果。

（2）深度處理

a . 常規的過濾、吸附、混凝、沉淀、氣浮和消毒工藝可以達到深度處理的目的。濾池近年來出現了許多新形式，濾料也從單一的砂增加到纖維束、燒結陶粒、塑料顆粒等；消毒工藝有液氯、二氧化氯、紫外線、臭氧等。

b . 曝氣生物濾池是在普通生物濾池的基礎上，借鑒給水濾池工藝而開發的污水處理新工藝，在生物反應器內裝填高比表面積的顆粒填料，以提供微生物膜生長的載體，并根據污水的不同流向分為下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流過濾料層，在濾料層下部鼓風曝氣，空氣與污水逆向或同向接觸，使污水中的有機物和填料表面生物膜通過生化反應得到穩定，填料同時起到物理過濾作用。實現有機物的降解、硝化、反硝化，以達到去除污染物的目的，該工藝具有容積負荷高、水力負荷大，水力停留時間短、所需投資少、占地面積小、處理出水水質好等特點。

c . 膜技術是指利用微濾膜、超濾膜、反滲透膜、納濾膜、電滲析等技術進行過濾，以去除水中的懸浮物、膠體物、細菌和病毒等。具有出水水質好、不受進水水質波動影響、模塊化設計、安裝維護方便、占地小、自動化程度高等優點。

d . 以生物反應池和膜分離技術有機結合的膜生物反應器技術也是最近發展起來的高新技術。它用膜分離系統代替了傳統活性污泥法中的二沉池，既利用了膜分離的選擇透過性和高效性 , 又利用了生物處理的有效性和徹底性，從而將水中的有害物質最大程度地去除，處理后的污水水質可直接回用。

3 污水廠改造工程實例

3.1 上海市天山污水處理廠

上海市天山污水處理廠1987年10月正式投入運行，處理能力為7.5萬 m3 /d，采用鼓風曝氣普通活性污泥法處理工藝。改造工程采用 Hybrid工藝，增設厭氧池 1 座，將原 3 組曝氣池中的 1 組改為一段曝氣池，3座初沉池改為中間沉淀池， 另 2 組曝氣池作為二段曝氣池；原有 6 座二沉池改為最終沉淀池，最終沉淀池及中間沉淀池另配置回流污泥泵，各自回流；最終沉淀池出水回流到一段曝氣池，以及一段及二段曝氣池混合液回流，另配置水泵。鼓風機房更換并增設風機。另外，在曝氣池前、曝氣池內或曝氣池后投加 F e C l3 化學藥劑進行同時沉淀除磷，處理后出水經紫外線消毒達標排放。

3.2 上海市曲陽污水處理廠

上海曲陽污水處理廠是一座上世紀 80 年代初建設的中心城區污水處理廠，處理能力為 6 萬m3 /d，采用常規活性污泥法。為使中心城區的污水處理廠在沒有增加土地的前提下達標改造，進行了長時間的中試研究，采用雙污泥脫氮除磷處理 ( P A S F ) 工藝。該工藝采用上海市政工程設計研究總院近年來為滿足新的排放標準而開發的以AAO 短泥齡活性污泥工藝和 BIOSMEDI 曝氣生物濾池相結合的新型脫氮除磷工藝。該工藝的核心思想是在兩個污泥系統中，分別提供適合積磷菌和硝化菌的最佳生長環境，解決積磷菌和硝化菌的泥齡矛盾，消除回流污泥中硝酸鹽對積磷菌放菌的不利影響。前一階段以短泥齡活性污泥法為主，主要考慮磷的去除、反硝化和部分硝化，當對磷的去除目標嚴格時，還可考慮設置內回流。后一階段采用生物膜處理工藝，由于活性污泥段泥齡短，硝化不充分，對氨氮的去除有限，后一階段采用生物膜，培養自氧硝化細菌，以確保出水氨氮達到排放要求。曝氣生物濾池為本次改造工程新建，包括污水提升井、生物濾池、生物濾池反沖洗污泥池和消毒池等，曝氣生物濾池采用BIOSM EDI工藝，分為8組，每組有效面積為7m×9m，呈對稱布置，中間設置管廊，管廊下部為濾池反沖洗污泥池，進入生物濾池流量按進水流量的 50%~100% 計，濾池上升流速為 2.5~5.0m / h，填料厚2.5m，濾料的負荷為 0.35k g / m3 濾料，反沖洗采用濾池上部出水進行反沖，采用脈沖反沖洗的形式，反沖洗水排入污泥池，由水泵提升入污水處理廠內進水泵房，消毒采用紫外線消毒，采用低壓高強燈。經曝氣生物濾池處理的出水可用于廠區綠化、脫水機房和除臭補充水的回用。

3.3 鄭州市王新莊污水處理廠

鄭州市王新莊污水處理廠于 2000 年12月28日建成，處理能力為40萬 m3 / d，采用厭氧 / 好氧二級生化處理工藝，由于進水 N H4- N 值遠遠高于原設計值，致使出水 N H4- N 值除夏季外，均不能達標排放，升級改造勢在必行。由王新莊污水處理廠近年進水水質可以看出，進水水質中 BOD5、CODcr、SS濃度下降明顯，BOD5/TN、BOD5/TP偏低，不利于生物脫氮除磷。本工程出水水質要求出水TP≤ 3mg/l，因此設計采用帶前置缺氧段的 A/A/O工藝做為本次設計的污水生物處理工藝。

設置前置缺氧段，其目的主要是去除回流污泥中的硝酸鹽，使厭氧區內的厭氧環境得到保證，從而確保生物除磷效果。內回流中的硝酸鹽在厭氧段后設置的缺氧段中進行反硝化，避免過量的硝酸鹽進入二沉池，在二沉池內進行反硝化引起污泥上浮，同時回收氧及堿度，節約能量。在前置缺氧段及厭氧段設兩個進水點，以保證前置缺氧段反硝化及厭氧段生物除磷所需的碳源，同時在生物反應池的設計中考慮可以根據進水水質、水溫的變化采用不同運行方式。當進水碳源嚴重不足時，設置了可超越初沉池的旁通管，同時還可將污泥離心脫水機濾液經除磷池處理后的上清 液直接進入生物反應池。本次設計考慮適當增加新建生化處理構筑物硝化段及反硝化段的停留時間，降低出水 N H4- N 和 T N濃度，為將來王新莊污水處理廠出水回用采用深度處理工藝創造有利條件。并且考慮增加除磷池，消化池上清液和離心脫水機濾液進入除磷池，同時投加硫酸

鋁進行化學除磷。以避免高濃度的消化池上清液和離心脫水機濾液進入污水處理系統，對污水處理系統造成沖擊，使出水TP超標。