太湖流域城镇污水处理厂提标改造工艺综述

高 洋，程洁红

(江苏理工学院化学与环境工程学院，江苏 常州 213001)

0 引言

太湖流域是国家重点控制的污染区域，2007年太湖流域蓝藻事件后，国家对太湖流域城镇污水处理厂的尾水排放提出了更加严格的水质要求。但太湖流域城镇污水处理厂由于接纳的工业废水比例较大，造成进水中碳源不足、进水水质水量变化大、进水无机悬浮固体含量高、冬季水温偏低、TN浓度变化幅度大等问题，使得不少污水厂的出水TN、NH+4－N不能稳定达标。另外，污水厂土地受限，不能增设处理工艺，这些因素都导致出水达到一级A标准难度增加。自2010年以来，根据国家和江苏省太湖流域水污染防治工作的总体部署，太湖流域城镇污水厂除磷脱氮提标改造技术和工程项目有组织地展开，按要求，尾水排放必须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB l 8918－2002)一级A排放标准。因此，太湖流域城镇污水厂陆续开展工艺提标改造工程。

1 提标改造工艺

太湖流域城镇污水处理厂的提标改造工程是强化生物处理和增加深度处理[1]。通常，太湖流域城镇污水厂多数采用A2/O、倒置A2/O、改良型A2/O、氧化沟、SBR等二级生物处理工艺，因此需要在原有的工艺基础上改造。

1.1 A2/O工艺的改造

1.1.1 倒置A2/O 工艺

由于传统A2/O工艺缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响系统的脱氮效果。该工艺主要改造的是碳源分配方式，目的是为了保证优先利用碳源进行生物脱氮，如苏州城东污水处理厂通过内外回流闸门的调节以及进水水量的分配，将普通A2/O工艺改为倒置A2/O工艺，即将缺氧池置于厌氧池前面，强化了脱氮除磷效果，该厂还增设混凝沉淀过滤的深度处理工艺[2]。无锡市惠山污水处理厂和苏州市福星污水处理厂的提标改造也是采用了倒置A2/O工艺，并增加了多点进水优化措施;无锡市惠山污水处理厂还增设了深度处理工艺，采用深床反硝化滤池去除SS，或投加适量碳源快捷地转换成反硝化滤池[3－4]。

1.1.2 改良型A2/O工艺

改良型A2/O工艺主要是针对降低硝酸盐对厌氧释磷影响的问题，主要是在缺氧池方面进行了改造。如常州市江边污水处理厂主要是将缺氧段分为两池，将活性污泥与好氧池混合液分别回流至第一缺氧池和第二缺氧池，缺氧池混合液进行反硝化后回流至厌氧池，从而减低流入厌氧池硝酸盐浓度。无锡市太湖新城污水处理厂一期工程则将缺氧池置于厌氧池前面，将来自二沉池的回流污泥、30% ～50%的进水和50%～150%的混合液均回流到缺氧段，回流污泥和混合液在缺氧池内进行反硝化去除硝态氮，再进入厌氧段，保证了厌氧池的厌氧状态[5];该污水处理厂二期工程则在一期改良型A2O工艺基础上，在厌氧段后设置可调节段，调整进水点和回流点实现A2O的多种模式运行，以尽可能适应实际水质变化。该污水处理厂一期和二期工程改造中均增设了深度处理工艺，采用微絮凝直接过滤工艺，即加药混合后直接过滤[6]。微絮凝过滤工艺是省去沉淀过程而将混凝与过滤过程在滤池内同步完成的一种新型接触絮凝过滤工艺，是一种经济高效的集成工艺，可减少近80%的构筑物体积[7]。

有的污水处理厂自身进水碳源严重不足，出水氮磷指标难以达标时，如常州市清潭污水处理厂，提标改造中将初沉池改造为预缺氧池，通过延长预缺氧时间达到强化生物脱氮的目的;同时在A2/O工艺中设置了缺氧/好氧过渡区，以方便污水处理厂根据水质条件和排放要求的需要，合理调整运行工艺[8]。

此外，不少污水厂采用了辅助化学除磷和辅助投加碳源的方法，如无锡钱桥污水处理厂和芦村污水处理厂，辅助化学除磷作用是采用生物与化学相结合的除磷方法，弥补生物除磷的不足，降低了出水总磷含量，提高TP的去除率[9];辅助投加碳源作用是以提高生物池进水中的碳源，尤其是冬季水温偏低时，确保TN 的去除率[10]。

1.2 化沟工艺的改造

用氧化沟工艺处理城市污水，提高池内的污泥浓度(MLSS)固然可以增加活性生物量(MLVSS)，但一般都存在后续二沉池的负荷限制问题，对此，无锡市城北污水处理厂前三期工程均将其生物段改造为强化二级生物脱氮除磷处理工艺(BNR)[11]，即将氧化沟的中心岛沟改造成活性污泥曝气再生池，对回流污泥进行曝气再生，提高其活性，从而在不过度增加进入二沉池的污泥通量负荷的情况下增加生物污泥总量。同时，减少氧化沟外沟的充氧量，在外沟内造成缺氧环境，促进反硝化细菌的繁殖，提高TN的去除能力[12]。该厂增设了深度处理，采用盘片式微过滤工艺。

1.3 SBR工艺的改造

此工艺的改造主要是针对SBR池的运行周期进行调整，如无锡市锡山区污水处理厂先将厌氧水解池改造成膜法上流式厌氧水解池，强化水解池的处理能力[13]，其一期工程改造中在SBR池的反应周期中增设进水缺氧搅拌段，在池内形成较为均匀的水力混合搅拌效果，重新设定运行周期，并增加盘片式微孔曝气头提高SBR池的氧气利用率。该污水处理厂二期工程则在不改变总池容的情况下，合理调节各反应区大小，比如取消生物选择区，增加缺氧池池容，增加缺氧池污泥浓度，从而增加处理能力，并增加搅拌设备保证运行效果。该厂一期工程和二期工程均增设盘片式微过滤池作为其深度处理工艺，用于过滤生化处理出水[14]。

1.4 MBR工艺的改造

对MBR工艺进行改造，可以强化脱氮，节省外碳源的投加。如无锡市城北污水处理厂四期工程采用MBR工艺，该厂设置精细格栅池，强化预处理，保护MBR膜系统[15]。经预处理后的出水进入MBR生物反应池，生物反应池采用两段缺氧A2/O工艺，其特点是在传统的A2/O工艺中设置了两段缺氧区(缺氧区1和缺氧区2)，在第1缺氧区内利用进水碳源实现完全反硝化，第2缺氧区内实现内源反硝化强化脱氮，同时节省外碳源的投加[16]。该污水处理厂还设有碳源投加和化学除磷等设施。

1.5 CAST工艺的改造

对于一级A标准提出的更高脱氮要求，CAST工艺的改造主要是对CAST池运行周期进行调整。如无锡太湖国家旅游度假区污水处理厂的提标改造采用强化CAST生物脱氮，在CAST池的运行周期中增加单独的缺氧反硝化反应时段，以进一步强化其反硝化脱氮的功能。由于CAST池没有严格的厌氧区，难以依靠生物除磷，因此改造中增加化学药剂除磷，投加在CAST池主曝气区内，与活性污泥同步沉淀[17]。该厂在CAST池之后增加了深度处理设施即转盘过滤器。

2 运行情况

目前，上述太湖流域城镇污水处理厂均已完成提标改造工作，根据运行情况来看，运行效果较好，各项指标均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB l 8918－2002)一级A排放标准。这是由于上述对二级生物处理的改造中，根据不同进水水质、不同季节生物脱氮除磷所需碳源的变化，投加碳源和重新调整碳源的分配等。对于A2/O工艺，通过对工况和工艺中各段之间的调整，合理地进行回流，克服了回流硝酸盐对厌氧池释磷的影响;通过控制反硝化池的溶解氧浓度提高反硝化效率，从而增强了脱氮除磷效果。对于氧化沟工艺，减少预处理段对进水有机物的去除，以提高进入生物段的有机物浓度，改善C/N比;将回流污泥进行曝气再生和控制供氧量实现缺氧曝气，促进反硝化细菌的繁殖，提高TN的去除能力。对于SBR工艺，对其运行周期进行调整，提高SBR池氧气利用率;将SBR工艺和A2/O工艺联合，合理地进行硝化液回流，从而增大处理能力。通过增设深度处理工艺和加药除磷等设施，进一步去除水中的固体悬浮物及TP等，确保水质稳定达标。

3 存在的问题及展望

目前，已经完成提标改造的城镇污水处理厂运行稳定，出水水质达标，但也存在一些问题。改造后的污水处理厂生物除磷难以达到一级A指标对TP的要求，必须增设化学除磷措施，操作繁琐，对成本也有一定要求;当进水碳氮比不高时优先考虑脱氮所需碳源，则存在投加量不易控制、出水BOD5超标的危险，同时外加碳源药剂费用比化学除磷药剂费用还高;污水厂改造后增设的工艺、设备增加了运行成本等。另外，随着我国经济飞速发展，带来了环境的日益恶化，由此污染物排放标准也在不断提高，氮、磷营养盐排放标准的双重控制和继续提升是未来发展的趋势。从其他各国的出水水质标准看，美国敏感水体排放标准限值为TN＜3 mg/L，TP＜0.1 mg/L;欧盟水体排放标准限值为TN＜10 mg/L，TP＜1 mg/L，BOD ＜25 mg/L;日本大阪湾排放标准限值为 BOD ＜8 mg/L，TN ＜8 mg/L，TP ＜0.8 mg/L[18]。从而可看出各国家对标准的制定较为严格。综上所述，如何合理改进现行工艺，在达到更加严格的氮、磷营养盐排放标准双重控制的同时解决降低成本等问题，仍有待研究。

[1]郑兴灿，尚巍，孙永利，等.城镇污水处理厂一级A稳定达标的工艺流程分析与建议[J].给水排水，2009，35(5):24－28.

[2]吴魏刚，徐菲.苏州城东污水处理厂升级改造工程设计及运行[J].污染防治技术，2012(4):71－75.

[3]沈晓铃，李大成，孔建明，等.A2/O工艺在污水处理厂一级A提标改造中的应用[J].中国给水排水，2011(8):44－46.

[4]虞正平.苏州福星污水厂改造方案的可行性分析[J].中国给水排水，2011，27(9):9－12.

[5]蒋岚岚，刘学红，谈振娇，等.无锡太湖新城污水处理厂改良型A2/O工艺的调试与运行[J].污染防治技术，2007，20(6):109－111.

[6]谈振娇，吴林安，杨勇，等.无锡太湖新城污水处理厂升级改造工程调试运行[J].中国给水排水，2010，26(14):47－49.

[7]Jonson L，Plaza E.Experiences of nitrogen and phosphorus removal in deep － bed filters in the Stockholm area[J].Water Sci Technol，1997，36(1):193 －198.

[8]孙永利，许光明，戴界红，等.常州清潭污水处理厂出水达标难度分析与改造方案研究[C].//全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集.2010:1－7.

[9]张玲玲，陈立，陈宇，等.无锡芦村污水处理厂提标改造效果分析[C].//第四届中国城镇水务发展国际研讨会暨中国城镇供水排水协会2009年年会论文集.2009:116－118.

[10]陆冬平，李大成，邹德俭，等.无锡市钱桥污水处理厂扩建工程设计[J].中国给水排水，2010，26(24):25－28.

[11]蒋岚岚，张万里，胡邦，等.无锡市城北污水处理厂升级改造工艺设计[J].给水排水，2009，35(6):29－34.

[12]陈秋萍，吴浩汀，张万里，等.改良Orbal氧化沟回流污泥曝气再生的中试研究[J].中国给水排水，2008，24(19):74－76.

[13]蒋岚岚，粱汀，刘学红.升流式污泥床水解池在城市综合污水处理中的应用探讨[J].水处理技术，2008，24(5):28－31.

[14]梁汀，华群伟，张万里，等.无锡市锡山区污水处理厂升级改造工程[J].水处理技术，2010，36(1):120－123.

[15]蒋岚岚，胡邦，冯成军.MBR工艺污水处理厂机械性预处理系统的选择与设计[J].给水排水，2010，36(5):31－33.

[16]蒋岚岚，龚兆宇，胡邦，等.无锡城北污水处理厂MBR系统运行效果分析与探讨[J].环境工程，2013，31(2):1－4.

[17]胡邦，蒋岚岚，袁越，等.无锡太湖国家旅游度假区污水处理厂提标改造设计[J].中国给水排水，2009，25(20):41－43.

[18]陈立，李成江，郭兴芳，等.城镇污水处理厂提标改造的几点思考[J].水处理技术，2011，37(9):120－122，135.