城镇中小型污水处理厂升级探讨

2016-07-12朱凯

大科技 2016年13期

关键词：处理厂城镇污水处理

朱凯

（中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛 266100）

城镇中小型污水处理厂升级探讨

朱凯

（中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛 266100）

城镇中小型污水厂由于落后的水处理技术、陈旧的水处理设备等原因面临出水不达标问题，需要进行升级改造，本文分析了污水厂现状及存在的问题，并总结了污水处理厂升级改造的原则及主要内容。

污水处理厂；升级改造

《污水综合排放标准》（GB8978-88）规定城镇二级污水处理厂出水COD、BOD、氨氮、SS 一级标准为 60mg/l、20mg/l、15mg/l、20mg/l，二级标准为 120mg/l、30mg/l、25mg/l、30mg/l；《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准又分为一级A标准和一级B标准，规定城镇污水处理厂出水COD、BOD、氨氮、SS一级A标准为50mg/l、10mg/l、5mg/l、10mg/l，一级 B 标准为 60mg/l、20mg/l、8mg/l、20mg/l。从 1988 年制定的《污水综合排放标准》（GB8978-88）到现行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）可以看出我国污水排放标准越来越严格。我国现已建立的污水处理厂，特别是20世纪90年代的污水处理厂，目前大部分面临出水超标问题，需要采取升级改造措施。

1 中小型污水处理厂现状

截止2014年12月，全国共建成4436座污水处理厂，总设计处理能力为17052.24万m3/d，由于各省经济发展水平不一样，导致各省污水处理设施有很大差别，造成污水处理投入不平衡。处理规模同样不均衡，最低 0.2×104m3/d，最高 280×104m3/d，中小型污水处理厂占 90%[3]。

2000～2014年污水厂设计处理量基本为先大后小的趋势，在2008年达到最高值，设计处理量约为2000万m3/d。但污水厂的平均利用率呈现出逐渐减少的规律。2000年平均利用率最高，接近90%，而2014年已经低至55%，目前许多村镇还未建立污水处理设施，处于污水无序排放状态[5]。

根据《城镇排水统计年鉴》数据分析，污水处理单位水量偏高，全国污水平均用电量为0.307kW·h/m3，高其他发达国家0.1kW·h/m3；目前我国城镇污水再利用率不足8%，许多农村及企业使用未达标的水，不仅增加生产成本还会严重影响身体健康；污泥处置也存在很大问题，目前污泥利用率仅11.01%，污泥填埋量占总量的49%，还有将近40%污泥没有得到适当处理，对生态环境产生严重影响。

我国城镇污水处理设计时多依据以往的污水处理经验为模板，造成设计流量及进、出水水质与实际情况不符，处理效果差等现象[1]。污水处理设备落后，发生故障频率高，造成污水处理厂不能正常运行。污水处理厂管理不完善，管理人员技术素质差，为减少运行成本而不规范运行。对于建厂比较早的污水处理厂还存在污水处理技术落后，或者进水水质发生变化，原有工艺已不适合处理现进水，造成出水超标。

我国是一个严重缺水的国家，人均水资源占有量不足世界人均水平的1/4。根据资料显示，2012～2014年我国水资源总量分别为29528.8亿m3、27957.9亿m3、27266.9亿m3，水资源总量逐年降低，其中2012年与2013年水资源总量较常年值分别偏高6.6%和0.9%，而2014年值较常年值低1.6%。面临越来越严峻的水资源形势，全国用水总量及污水排放总量基本维持在6100亿m3和770亿t左右。面临日益严重的水环境问题，必须加强污水处理，运行不达标的污水处理厂需要进行升级改造来改善出水水质，缓解严峻的水资源形势。

2 污水处理厂升级改造原则

污水厂升级改造需要在充分利用原有设备和构筑物基础上进行，实现以最小的投资取得最大效果的目标，改造的同时尽量不要影响原有工艺的运行，污水厂升级改造需要遵循以下原则[4]：

（1）全面的研究污水厂运行现状，对现有设备进行统计分析，减少投资；

（2）调研污水厂实际运行积累的工艺参数（污泥浓度、沉降指数、混合液回流比等），作为改造时的指导参数，并通过中试或生产性实验进行验证；

（3）工艺对比，尽量采用国内成熟的工艺。

3 污水处理厂升级改造的内容

污水处理厂升级改造主要包括三方面内容：工艺改造、设备改造、水力改造[2]。

（1）工艺改造

工艺改造是污水处理厂升级改造的主要内容，据统计目前国内中小型污水处理厂一般采用活性污泥法及其改进工艺、序批式活性污泥法、氧化沟工艺。工艺改造时可以增加厌氧/缺氧过程，改变厌氧/缺氧/好氧的体积比；也可以将传统的活性污泥法改造为AO工艺、A/A/O工艺。

还可以采用复合工艺，AO工艺抗冲击负荷能力差，在好氧池内增加生物填料，构成AO与生物膜组合工艺，不仅提高微生物含量，还可以提高抗冲击负荷能力，且管理方便，投资少。

对于经济发达的城镇，工业污水占主要部分，进水含油难生物降解的有机物，针对此问题水厂在改造时可以增加深度处理工艺，如芬顿氧化，气浮、紫外消毒技术等。

（2）设备改造

对污水处理厂设备改造可以提高水厂运行效率，便于运行管理，降低运行成本，采用高效水泵，使用变频设备；采用新型除砂系统，提高预处理能力，降低后续处理负荷；采用先进的鼓风控制系统和曝气设备；建立在线监测系统，实时监测设备运行情况，及时发现问题解决问题。

（3）水力改造

水力改造为工艺、设备改造的辅助手段，水力改造可以有效避免短流、流量分配不均等问题。构筑物进水流量需要符合设计流量，沉淀池内合理的设置挡板，避免出现射流现象，实现均匀布水，提高沉淀效率。

4 改造实例

稻庄镇污水处理厂总设计规模为10000m3/d，随着近年来化工、车轮、钢帘等工业污水的增加，原有工艺已不能有效处理。为彻底改变运行现状，2015年1月，在县政府和上级环保部门的要求下，稻庄镇政府决定对污水处理厂进行升级改造。

针对进水工业污水占主要部分，污水生化性差，将原有调节池改造为水解酸化池，提高污水生化性；生化段原采用AO工艺，由于进水水质波动较大，决定在好氧段增加填料，铺设面积为好氧池表面积的一半，133m2，构成AO+生物膜复合工艺，同时更换曝气头763个及管道，更换止回阀5个；同时引进加载混凝—磁沉淀工艺，大大降低沉淀时间，减少土地利用面积，非常适合小型污水处理厂，水力停留时间仅为15min，其中磁种重复利用率达到90%，大大降低运行成本，三组反应池，尺寸为L×B×H=2.2×2.2×3.0m，沉淀池尺寸为 L×B×H=3.5×3.5×5.0m。此外更换陈旧设备，建立在线监测系统，实时监控各段设备运行情况。

改造完成后，对污水处理厂进行运行调试，使其达到较好的运行效果，经过水解酸化作用B/C由原来的0.01～0.15提高到0.2～0.3，提高了污水的可生化性，曝气池污泥浓度为4500mg/l，MLVSS/MLSS比值在65～70%之间，AO系统对COD去除率达到70%。出水COD降低到20mg/l，BOD为3mg/l氨氮平均出水浓度为3.6mg/l，SS平均出水浓度为6.2mg/l，COD、BOD、氨氮、SS平均去除率分别为 90.9%、86%、85.6%、74.7%，每吨污水处理成本为1.14元。