城鎮中小型污水處理廠升級探討

朱凱

（中國海洋大學環境科學與工程學院 山東青島 266100）

城鎮中小型污水處理廠升級探討

朱凱

（中國海洋大學環境科學與工程學院 山東青島 266100）

城鎮中小型污水廠由于落后的水處理技術、陳舊的水處理設備等原因面臨出水不達標問題，需要進行升級改造，本文分析了污水廠現狀及存在的問題，并總結了污水處理廠升級改造的原則及主要內容。

污水處理廠；升級改造

《污水綜合排放標準》（GB8978-88）規定城鎮二級污水處理廠出水COD、BOD、氨氮、SS 一級標準為 60mg/l、20mg/l、15mg/l、20mg/l，二級標準為 120mg/l、30mg/l、25mg/l、30mg/l；《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級標準又分為一級A標準和一級B標準，規定城鎮污水處理廠出水COD、BOD、氨氮、SS一級A標準為50mg/l、10mg/l、5mg/l、10mg/l，一級 B 標準為 60mg/l、20mg/l、8mg/l、20mg/l。從 1988 年制定的《污水綜合排放標準》（GB8978-88）到現行的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）可以看出我國污水排放標準越來越嚴格。我國現已建立的污水處理廠，特別是20世紀90年代的污水處理廠，目前大部分面臨出水超標問題，需要采取升級改造措施。

1 中小型污水處理廠現狀

截止2014年12月，全國共建成4436座污水處理廠，總設計處理能力為17052.24萬m3/d，由于各省經濟發展水平不一樣，導致各省污水處理設施有很大差別，造成污水處理投入不平衡。處理規模同樣不均衡，最低 0.2×104m3/d，最高 280×104m3/d，中小型污水處理廠占 90%[3]。

2000～2014年污水廠設計處理量基本為先大后小的趨勢，在2008年達到最高值，設計處理量約為2000萬m3/d。但污水廠的平均利用率呈現出逐漸減少的規律。2000年平均利用率最高，接近90%，而2014年已經低至55%，目前許多村鎮還未建立污水處理設施，處于污水無序排放狀態[5]。

根據《城鎮排水統計年鑒》數據分析，污水處理單位水量偏高，全國污水平均用電量為0.307kW·h/m3，高其他發達國家0.1kW·h/m3；目前我國城鎮污水再利用率不足8%，許多農村及企業使用未達標的水，不僅增加生產成本還會嚴重影響身體健康；污泥處置也存在很大問題，目前污泥利用率僅11.01%，污泥填埋量占總量的49%，還有將近40%污泥沒有得到適當處理，對生態環境產生嚴重影響。

我國城鎮污水處理設計時多依據以往的污水處理經驗為模板，造成設計流量及進、出水水質與實際情況不符，處理效果差等現象[1]。污水處理設備落后，發生故障頻率高，造成污水處理廠不能正常運行。污水處理廠管理不完善，管理人員技術素質差，為減少運行成本而不規范運行。對于建廠比較早的污水處理廠還存在污水處理技術落后，或者進水水質發生變化，原有工藝已不適合處理現進水，造成出水超標。

我國是一個嚴重缺水的國家，人均水資源占有量不足世界人均水平的1/4。根據資料顯示，2012～2014年我國水資源總量分別為29528.8億m3、27957.9億m3、27266.9億m3，水資源總量逐年降低，其中2012年與2013年水資源總量較常年值分別偏高6.6%和0.9%，而2014年值較常年值低1.6%。面臨越來越嚴峻的水資源形勢，全國用水總量及污水排放總量基本維持在6100億m3和770億t左右。面臨日益嚴重的水環境問題，必須加強污水處理，運行不達標的污水處理廠需要進行升級改造來改善出水水質，緩解嚴峻的水資源形勢。

2 污水處理廠升級改造原則

污水廠升級改造需要在充分利用原有設備和構筑物基礎上進行，實現以最小的投資取得最大效果的目標，改造的同時盡量不要影響原有工藝的運行，污水廠升級改造需要遵循以下原則[4]：

（1）全面的研究污水廠運行現狀，對現有設備進行統計分析，減少投資；

（2）調研污水廠實際運行積累的工藝參數（污泥濃度、沉降指數、混合液回流比等），作為改造時的指導參數，并通過中試或生產性實驗進行驗證；

（3）工藝對比，盡量采用國內成熟的工藝。

3 污水處理廠升級改造的內容

污水處理廠升級改造主要包括三方面內容：工藝改造、設備改造、水力改造[2]。

（1）工藝改造

工藝改造是污水處理廠升級改造的主要內容，據統計目前國內中小型污水處理廠一般采用活性污泥法及其改進工藝、序批式活性污泥法、氧化溝工藝。工藝改造時可以增加厭氧/缺氧過程，改變厭氧/缺氧/好氧的體積比；也可以將傳統的活性污泥法改造為AO工藝、A/A/O工藝。

還可以采用復合工藝，AO工藝抗沖擊負荷能力差，在好氧池內增加生物填料，構成AO與生物膜組合工藝，不僅提高微生物含量，還可以提高抗沖擊負荷能力，且管理方便，投資少。

對于經濟發達的城鎮，工業污水占主要部分，進水含油難生物降解的有機物，針對此問題水廠在改造時可以增加深度處理工藝，如芬頓氧化，氣浮、紫外消毒技術等。

（2）設備改造

對污水處理廠設備改造可以提高水廠運行效率，便于運行管理，降低運行成本，采用高效水泵，使用變頻設備；采用新型除砂系統，提高預處理能力，降低后續處理負荷；采用先進的鼓風控制系統和曝氣設備；建立在線監測系統，實時監測設備運行情況，及時發現問題解決問題。

（3）水力改造

水力改造為工藝、設備改造的輔助手段，水力改造可以有效避免短流、流量分配不均等問題。構筑物進水流量需要符合設計流量，沉淀池內合理的設置擋板，避免出現射流現象，實現均勻布水，提高沉淀效率。

4 改造實例

稻莊鎮污水處理廠總設計規模為10000m3/d，隨著近年來化工、車輪、鋼簾等工業污水的增加，原有工藝已不能有效處理。為徹底改變運行現狀，2015年1月，在縣政府和上級環保部門的要求下，稻莊鎮政府決定對污水處理廠進行升級改造。

針對進水工業污水占主要部分，污水生化性差，將原有調節池改造為水解酸化池，提高污水生化性；生化段原采用AO工藝，由于進水水質波動較大，決定在好氧段增加填料，鋪設面積為好氧池表面積的一半，133m2，構成AO+生物膜復合工藝，同時更換曝氣頭763個及管道，更換止回閥5個；同時引進加載混凝—磁沉淀工藝，大大降低沉淀時間，減少土地利用面積，非常適合小型污水處理廠，水力停留時間僅為15min，其中磁種重復利用率達到90%，大大降低運行成本，三組反應池，尺寸為L×B×H=2.2×2.2×3.0m，沉淀池尺寸為 L×B×H=3.5×3.5×5.0m。此外更換陳舊設備，建立在線監測系統，實時監控各段設備運行情況。

改造完成后，對污水處理廠進行運行調試，使其達到較好的運行效果，經過水解酸化作用B/C由原來的0.01～0.15提高到0.2～0.3，提高了污水的可生化性，曝氣池污泥濃度為4500mg/l，MLVSS/MLSS比值在65～70%之間，AO系統對COD去除率達到70%。出水COD降低到20mg/l，BOD為3mg/l氨氮平均出水濃度為3.6mg/l，SS平均出水濃度為6.2mg/l，COD、BOD、氨氮、SS平均去除率分別為 90.9%、86%、85.6%、74.7%，每噸污水處理成本為1.14元。

5 結論

污水處理廠在實施升級改造措施時需要結合本地實際情況，采用適合的、成熟的水處理工藝，最好進行試驗研究，從管理、成本角度對工藝進行對比，來驗證是否滿足處理要求。

[1]楊勇，王玉明，王琪，等.我國城鎮污水處理廠建設及運行現狀分析[J].給水排水，2011，37（8）：35～39.

[2]馬順君.小型城鎮污水處理廠升級改造與優化運行[D].華東理工大學，2014.

[3]宋連朋，魏連雨，趙樂軍，等.我國城鎮污水處理廠建設運行現狀及存在問題分析[J].給水排水，2013，39（3）：39～44.

[4]張 辰.城鎮污水處理廠升級改造工程要點[J].給水排水，2008，34（5）：1.

[5]陳中穎，劉愛萍，劉永，等.中國城鎮污水處理廠運行狀況調查分析[J].環境污染與防治，2009，31（9）：99～102.

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1004-7344（2016）13-0135-02

2016-4-15