国内外污水处理厂提标改造实例及技术探讨

2021-11-10杨孟林张高伟张焕莉贾庆旭王彤宇

皮革制作与环保科技 2021年12期

杨孟林，张高伟，张焕莉，贾庆旭，王彤宇

（1.河北建筑工程学院，河北张家口 075000；2.张家口鸿源污水处理有限公司，河北张家口 076300）

截止2020年1月，我国共有10 113个污水处理厂拥有排污许可证，但其中有很大部分是上世纪七、八十年代建造。随着我国人口的激增和城市发展步伐的加快，城镇居民用水量及需水量与日俱增，导致城镇污水处理厂的处理压力随之增加。此外，我国2003年开始实施的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）对污水处理厂一些出水指标提出了更高的要求[1]。本文基于对国内外现有污水处理厂升级改造工作的案例分析，提出污水处理厂升级改造的常见方法，以此为我国在城市污水处理厂的升级和改造提供借鉴。

1 污水处理厂升级改造典型案例分析

1.1 余姚小曹娥污水厂案例分析

近年来，随着地区发展和人口增加，余姚小曹娥污水处理厂已经超负荷运行，最高日进水量达到20.9万 m3/d，日均进水量大于15万 m3/d，亟需进行改造扩容，以满足地区发展需求。于是对小曹娥污水厂进行三期升级改造，工程扩建规模为7.5 万 m3/d，工程建成后，厂区总设计规模可达到22.5万 m3/d，出水执行一级A标准[2]。

1.1.1 污水厂现状工艺情况及存在的问题

小曹娥污水厂目前的工艺流程如图1，污泥处理采用带式浓缩脱水一体机，出泥含水率为80%。

该污水厂现状出水基本可达到一级A排放标准，但该厂已经超负荷运行，对出水的稳定达标造成威胁。目前主要存在三方面问题：一是现状生物反应池停留时间较短，出水标准达到一级A标准后，进水水质低于设计值，深度处理段有稳定塘和滤站的情况下，勉强达标，但不利于稳定达标；二是二沉池负荷高，现状进水水量已超过设计水量，造成现状二沉池表面水力负荷较高；三是污水处理厂用地规模较小，不符合远期扩建和提标的条件。

1.1.2 改造工程设计

在污水处理工艺的选择上考虑“准Ⅳ类水”出水标准，新建Bardenpho生物反应池，强化脱氮的同时降低现有生物反应池负荷，从而提高CODCr、BOD5和氨氮的去除率，拟在深度处理段设置高效沉淀池和反硝化深床滤池，保证出水TN、TP、SS和CODCr的达标。改造后的工艺流程如图2所示。

Bardenpho工艺与常规AAO工艺相比，有利于强化脱氮，符合出水水质要求，可充分利用进水中的碳源，节省碳源投加量。该工程对污水处理厂部分现状构造、建筑物进行升级改造，于2018年5月建成运行，至今各工艺单元运行良好，污水处理规模增至22.5万 m3/d，出水水质可稳定达到GB18918-2002的一级A标准。

1.2 评估MBBR升级改造基什岛米尔莫哈纳污水处理厂案列分析

与传统活性污泥技术（AS）相比，MBBR具有许多优势，包括与AS系统相比，运行的配合物更少、对占地面积和反应器体积要求较小、生物质浓度高、抗水力和有机负荷冲击能力强。在工厂升级的极端负荷条件下，固体停留时间增加以及在极端负荷条件下具有较高的去除能力[3]。

1.2.1 升级改造分析

对污水处理厂的升级改造研究中，活性污泥工艺升级为MBBR工艺，并比较了不同的操作参数。本文在升级前和升级后进行分析，在此期间，研究了改质对有机负荷率（OLR）、混合液悬浮固体（MLSS）、混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）、污泥停留时间（SRT）、污泥体积指数（SVI）、水力负荷率（HLR）等不同参数的影响，以及对化学需氧量、生化需氧量和总悬浮固体的去除效率。表1显示了米尔莫哈纳污水处理厂改造前后的不同特性。

表1 米尔莫哈纳污水处理厂的不同特性

1.2.2 MBBR升级改造效果分析

在升级改造后可看出进水流量对活性污泥工艺性能和MBBR的影响，比较了ASP和MBBR在不同操作条件下的COD去除效果。从图3可以看出，尽管平均进水流量增加了近一倍，同时将曝气池减为一个，但MBBR工艺的效果与ASP基本相同，且随着进水流量的增加，两系统的出水水质都在缓慢恶化。从图4看出MBBR改造对曝气池水力停留时间的影响，由于增加进水速度，平均水力停留时间从23.05±1.4小时降至5.62±0.15小时，升级后两个曝气池变为一个。

图5 结果表明，M B B R 升级改造后，平均O L R 提升到1.82±0.15 kg COD/m3/d。在不同的SRT条件下，对这两个系统的MLSS和MLVSS进行了定期测定，如图6所示，悬浮态的常规ASP的MLSS为1 291±463 mg/L，而附加态的MBBR工艺MLSS平均值为7 382±272 mg/L，常规ASP的悬浮态MLSS为900±324，稳定的MBBR工艺的MLVSS为5 168±190 mg/L（图7）。

MBBR工艺已成功运行于超负荷的污水处理厂。在短时间内（HRT≈6 h），该工艺对COD<500 mg/L的生活污水处理厂进行改造是有效的，并且污泥停留时间较长（SRT≈29 d）。ASP和MBBR具有两种相同的有机物去除效率，此时进水流量从500 m3/d逐渐变为3 000 m3/d[4]，如图8所示。MBBR工艺在COD去除效率方面优于ASP，且升级前TSS的去除效率高于升级后；尽管升级后出水中TSS的含量在整个运行期间低于用水的调节值（≥100 mg/L）。

污水处理厂升级到MBBR后，ASP的平均SVI为55±16，MBBR的平均SVI为51±9（图9），升级后的SVI要比升级前低。