高排放标准下城镇污水处理厂的提标改造

污水厂提标改造势在必行

《水污染防治行动计划》加速了我国城镇污水厂建设，截至2018年6月底，全国建成城市污水处理厂5222座，处理能力达2.28×10⁸m³/d，《关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》提出“实施城镇污水处理‘提质增效’三年行动”促使污水厂排放标准的提高，污水厂提标改造势在必行，如何提标改造及安全高效的运营管理是污水处理提质增效的关键。

污水厂面临的挑战

① 水质波动大

受污水收集系统质量及服务区功能调整的影响，污水厂进水水质波动大，生产普遍受水质冲击负荷影响，表1、表2 为文献统计的不同地区城镇污水厂的水质统计数据。

② 排放标准不断提高

过去大多数污水厂执行《污水综合排放标准》( GB 8978—1996) 一级标准或《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002) 一级B 标准，近年来，标准提高至一级A 甚至类似《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002) Ⅲ类、Ⅳ类标准，如江苏省排放标准《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(DB 32 /1072—2018) 、北京地方标准《水污染物综合排放标准》(DB 11 /307—2013)。

③ 管理难度加大

高排放标准使得污水处理流程加长、处理单元及管理环节增多。排放标准越高，污染物去除率要求越高，特别是氮、磷的去除，常规的二级生物处理已不能满足排放要求，必须通过强化生物处理、增加物化处理才能满足高排放标准。为确保出水水质、合理控制生产成本，需调整进水、进泥点、供氧量、回流量、碳wei源及药剂投加量、处理流程以应对水质水量变化，要求管理者具有较高的专业技术水平，而新工艺新技术在使用过程中有待进一步总结完善，亦加大了管理难度。

④ 运营成本增加

高排放标准增加了污水处理建设投资、电耗、药耗、运营成本。建设投资因采用工艺、设备不同差异较大。电耗的增加主要来自三方面: 一是有机物氧化、生物硝化需要更高的供氧量; 二是生物反硝化要求更大的回流量; 三是处理流程的加长通常需要设置中间提升。药耗主要出自反硝化所需碳源和以去除SS、TP 为主的混凝剂、助凝剂的投加。以一级B提至一级A 标准为例，一级B 标准单位污水处理成本约为0.45～1.40 元/m³，一级A 标准根据处理设施设备的不同其单位污水处理成本比一级B 增加50%以上。

污水处理去除目标及重难点分析

① 主要去除目标

城镇污水去除目标主要有SS、BOD5、COD、氨氮、总氮和总磷，不同标准对污染物的去除率要求如表3 所示。

② 重难点分析

无机颗粒和大直径有机颗粒经自然沉淀去除，小直径有机颗粒经微生物降解去除，小直径无机颗粒经活性污泥絮体吸附、网捕作用与污泥同时沉淀去除，二级处理对SS 的去除率可达90%，经投加药剂的物化深度处理，SS 及所含BOD5、COD、氮、磷可同步去除，SS 去除率可达95% 以上，出水可达5mg /L 以下，重点难点是药剂成本的控制。
污染物经微生物吸附、代谢为CO2和H2O 等，生物处理后残余浓度很低。生物量适宜、供氧足够，结合物化处理，去除率可达95%以上，出水BOD5可达4mg/L以下，重点难点是控制污泥浓度、供氧量，提高充氧效率。
COD 去除原理、重点难点与BOD5基本相同，残余COD 主要为微生物代谢产物和难降解COD，良好的生物处理代谢产生的COD＜10 mg /L，无大量难降解污染物时，经强化处理后废水COD 可达20mg /L以下。
良好的生物硝化可使氨氮去除率达85% 以上，供氧充足时出水氨氮可降至2mg/L以下，重点难点是保障硝化菌活性及供氧量。
生物脱氮经济适用，良好的生物反硝化可获得80%以上的脱氮率，总氮可小于10mg/L，重点难点是确保生物硝化充分、碳源充足。
生物除磷为主，化学除磷为辅。化学除磷能够有效去除生物处理残留的磷，出水总磷可达0.3mg /L 以下，重点难点是提高生物除磷效率，控制药剂的用量。

污水厂提标改造工艺

高标准的污水处理重点是脱氮成本高，近年来以同步硝化反硝化为主体的生物处理工艺有效降低污水处理厂的运行成本，尤其是MABR技术的应用，以高效节能、低运行成本的优势为污水处理厂开辟了新道路。

相比传统生物膜法，MABR技术特点鲜明，氧的传递由内向外，决定了MABR技术的生物膜内层靠近膜丝表面的是好氧微生物，外层是缺氧或厌氧微生物，与传统生物膜法的氧传递方向截然相反。特殊的氧传递方向使其具备同步硝化反硝化特点，在有限的生化池容积内，直接完成对COD和氮素的去除，使之达到出水要求，较传统工艺更高效。

海之凰科技MABR膜系统应用于污水处理厂提质增容项目，数据表明可增加污水处理规模、节约碳源、减少原系统供气量、降低内回流、减少剩余污泥量；并且工程综合投资较少，运行管理方便，是非常值得推荐的污水厂提标改造工艺。

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