浅谈污水处理厂提标改造方案设计的合理性

浅谈污水处理厂提标改造方案设计的合理性

(谭妮蔓给排水01班20096622)

摘要：07年，国家对《城镇污水处理厂污染物排放标准》的出水标准由02年的86项提高到106项，面对这样的新国标，水厂不得不采取措施。面对这样的高标准，非工程措施几乎不可能达到标准，水厂一般采取增加工艺设施。其中包括生物处理工艺的选择（一般是A2 / O、氧化沟），生化池的改造，增加深度处理设施等。本文通过对A2/ O、氧化沟常用处理工艺的简单介绍，从而从理论上分析采取这样的工艺的合理性，能否通过这样的改造，从达B标到达A标。

关键词：提标改造；一级A标准；A2 / O；氧化沟合理性

1.A2 / O工艺

1.1A2 / O工艺简介

A2/O工艺亦称A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（生物脱氮除磷）。按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，生物同步脱氮除磷工艺的简称。

其简单工艺流程如下：

污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFAs。回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解（释磷），所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分供聚磷菌主动吸收VFAs，并在体内储存PHB。进入缺氧区，反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物进行反硝化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生能量供自身生长繁殖，并主动吸收环境中的溶解磷，此为吸磷，以聚磷的形式在体内储存。污水经厌氧，缺氧区，有机物分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。

本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。

1.2一级A 提标改造的工艺流程

对于老厂，要达到A标，一般情况下是在以通过之前所有构筑物的出水，在通过A2 / O工艺。而新厂则是设计为A2 / O工艺。两者在工艺上均为A2 / O工艺，只是在池型、大小、运行参数上有变化。

提标升级改造工程采用了多模式运行的工艺，且在生物池的好氧段投加填料(见下图)，同时改进初沉池的运行工况,深度处理采用转盘过滤和膜过滤相结合的过滤工艺,并辅以除臭设施及加药除磷工艺。通过对原有生物池的改造，充分体现运行工艺的灵活性，以适应进水

水质的不同变化。主要工程改造内容包括：改造原有生物池、一期和三期污泥泵房、三期污泥浓缩脱水机房、变配电室；主要新建内容包括：鼓风机房、加药间、化学除磷一体化设备、二氧化氯消毒间、紫外线消毒渠、总出水井、储泥池及初沉污泥脱水机房、微滤布过滤车间及出水提升泵房、滤布滤池车间及出水提升泵房和膜过滤车间。

提标改造的生物处理工艺流程(改良A2/ O运行模式)

1.3简析改良A2/ O方案对提标改造运行的合理性

对合理性的分析，主要从个指标的达标情况着手

1.3.1 SS

对于城镇污水处理厂，工艺设计合理、运行控制优化和进水水质相对稳定时，部分时段的二级生物处理出水SS 浓度可以接近10 mg/ L，直接达到排放标准的要求,但绝大多数城镇污水处理厂的进水水质水量是明显波动的、环境条件是变动的(例如季节变换、温差等)，实际运行参数只能控制在一定的变化范围内，其多数时段的二级生物处理出水SS 浓度高于10 mg/ L 或者明显波动，在生物池的好氧段投加填料，同时改进初沉池的运行工况,深度处理采用转盘过滤和膜过滤

相结合的过滤工艺，在黑大程度上程度上可以去除SS，SS在理论上能够稳定达标。在去除SS的同时，吸附在表面的BOD有同时被出去，所以，在这个工艺中，添加填料式合理的。

1.3.2 TP

城镇污水生物脱氮除磷系统的出水中，多数时间TP 可以达到1 mg/ L，部分时间可以达到0. 5 mg/ L 的排放标准，因此需要采用投加化学药剂的方法进行化学除磷,作为TP 达标的把关措施。化学处理可以与二级生物处理系统协同(在二沉池之前投加药剂) 来实现，也可以与二级生物处理出水的化学混凝沉淀和过滤处理相互结合，通过化学药剂的筛选和投加方式的优化选择，可提高TP 和SS的去除效果，降低药剂成本。

1.3.3 TN和NH3—N

除了强化生物脱氮除磷系统对内部碳源的利用效率和提高反硝化效率之外，外部投加碳源进行反硝化是必要的稳定达标把关措施。外部碳源的投加可以在二级生物处理阶段进行，也可以与二级生物处理出水的过滤处理结合，同时实现TN 和SS 等水质指标的稳定达标。需要特别指出的是，外加碳源会导致能耗的提高。

1.3.3 BOD5

根据已有运行数据,碳源BOD5稳定达标基本没有问题，出水浓度一般在5 mg/ L左右。但部分时段要注意进水水质浓度的冲击性波动所造成的影响，以及污泥中毒问题。

1.3.4 COD Cr

一般情况下出水COD Cr可以达标，超标情况主要源自工业废水的不利影响，应通过监控工业废水中难生物降解有机物的排放来解决；较长的泥龄一定程度上也有助于COD Cr的降解。出水的混凝过滤处理一般可以去除10 mg/ L 左右的COD Cr 。

1.4小型污水处理厂的一级A提标改造

提标改造工艺流程见下图

污水厂建厂较早，厂内用地紧张，无新征用地可能，在污水厂占地面积确定、构筑物已建成的情况下，需寻求构筑物改造小、投资省的工艺方案。针对出水一级 A 的排放要求，特别是氮磷排放标准高的问题, 需克服碳氮比明显偏低及冬季水温低的不利影响, 以达到稳定排放。

原水经曝气沉砂池处理后，进入高负荷初沉池(选择)进行有机物和无机物的固液分离。根据工艺情况，出水可以选择性地进入预缺氧

池、厌氧池和缺氧池；二沉池回流污泥和内回流混合液回流至预缺氧池, 预缺氧池混合液以及部分原水进入厌氧池,厌氧池出水与剩余部分原水和内回流混合液进入缺氧池，缺氧池混合液全部进入好氧池，经二沉池固液分离后，出水进入后续滤布过滤器和紫外消毒装置。

该工艺流程具有很强的运行调整灵活性。首先，可以根据进水水质特征和出水排放标准的需要，调节进水在三个池内的分配比例；其次，考虑到预缺氧池过长的停留时间，可以适当调节预缺氧池以内源反硝化为主，通过内源反硝化去除部分NO-3-N，节省碳源，缓解因污水厂进水碳源严重不足所造成的TN 和TP同步稳定达标难度大的问题；其三，在两个缺氧池中以局部的环沟型结构代替原来的整体推流式结构，一方面可以降低水力负荷对系统冲击的影响，另一方面还有助于实现混合液在系统内的完全混合。

2.氧化沟工艺

2.1氧化沟工艺简介

氧化沟(Oxidation Ditch)是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，污水渗入其中得到净化，最早的氧化沟渠不是由钢筋混凝土建成的，而是加以护坡处理的土沟渠，是间歇进水间歇曝气的，从这一点上来说，氧化沟最早是以序批方式处理污水的技术。

氧化沟污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出

水等全部集中在氧化沟内完成，最早的氧化沟不需另设初次沉淀池、二次沉淀池和污泥回流设备。后来处理规模和范围逐渐扩大，它通常采用延时曝气，连续进出水，所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定，不需设置初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。不仅各国环境保护机构非常重视，而且世界卫生组织（WH0）也非常重视。在美国已建成的污水处理厂有几百座，欧洲已有上千座。在我国，氧化沟技术的研究和工程实践始于上一世纪70年代，氧化沟工艺以其经济简便的突出优势已成为中小型城市污水厂的首选工艺。

下图为以氧化沟为生物处理单元的污水处理流程：

2.2常用氧化沟系统

2.2.1卡鲁塞尔?3000 氧化沟

2.2.1.1简介

卡鲁塞尔3000 系统是在传统卡鲁塞尔2000 系统基础上所开发出的深沟型工艺，水深可达8米。即添加了一个生物选择区。该生

物的去除率。特殊设计的OXYRATOR表曝机非常适合于高水深的应用条件，其机械结构、动力输入和工艺性能完全满足卡鲁塞尔3000系统布置和水力设计的要求。

此外，在卡鲁塞尔3000 系统OXYRATOR表曝机的下方安装了特殊设计的导流筒，以加强表曝机曝气叶轮对水流的提升效果。采用在长期工程实践基础上所获得的专用水力模型，DHV公司实现了OXYRATOR表曝机、导流筒和氧化沟沟形的优化组合，保证OXYRATOR 表曝机的效能也可作用至深沟的池底。这样，在满足处理工艺所需要的曝气能力的同时，整个断面内的水流可在垂向上实现完全混合，并形成适当的紊流条件和水平流速。

卡鲁塞尔?3000氧化沟如下图：

2.2.1.2简析改良卡鲁塞尔3000方案对提标改造运行的合理性

卡鲁塞尔3000 系统是在传统卡鲁塞尔2000 系统基础上所开发出的深沟型工艺，水深可达8米。即添加了一个生物选择区。该生

物的去除率。污水自流进入装有粗格栅的格栅井，然后经污水泵提升进入细格栅井。而后进入旋流沉砂池去除一些砂粒，旋流沉砂池出水进入卡鲁塞尔3000型氧化沟，经生化处理后去除绝大部分有机污染物及氮，出水自流进入二沉池, 去除污水中的大量SS，而后再进入混凝沉淀池, 在混凝沉淀池内投加PAC，进行混凝反应, 最后经提升进入V型滤池过滤，出水经紫外消毒池消毒后达标排放。

如混凝沉淀池出水水质已达到一级 A 标准，则污水可直接超越进入接触消毒池消毒排放。

二沉池污泥通过单管吸泥机排至污泥回流泵站，部分回流至氧化沟，部分作为剩余污泥排入污泥匀质池；混凝沉淀池污泥由吸泥机排至集泥渠，再由污泥排至污泥匀质池, 与剩余污泥混合, 通过带式污泥浓缩脱水一体机脱水后，泥饼外运处置。

总之，卡鲁塞尔3000氧化沟系统处理污水效果良好，并具有脱氮和除磷的功能，处理水的各项指标易达到设计要求。

2.2.2奥贝尔(Orbal)氧化沟

2.2.2.1简介

Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟,奥贝尔氧化一般沟由三个同心椭圆形沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次。最后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数

量水平转碟曝气机，进行供氧兼有较强的推流搅伴作用。三个廊道的溶解氧分别控制为0~0.3mg/L 0.5~1.5mg/L '2~3mg/L ,通知控制曝气强度，是外圈廊道的供氧速率与渠道内好氧速率相近，保证混合液的硝化反应，同时因为溶解氧浓度低。反硝化菌可以利用硝酸盐座位电子受体进行硝化反应。氮素在外圈的反应过程是一个同步硝化反硝化过程。

如图所示：

2.2.2.2改良Orbal氧化沟工艺流程

主要由Orbal氧化沟、竖流式沉淀池以及进水水箱组成。Orbal 氧化沟按照外、中、内沟分别占总容积的64%、23%、13%的体积比设计，总有效容积为500 L，处理水量为33～35 L /h,配备两组转碟,转碟可无级调速。

新工艺流程见下图。

该工艺将Orbal氧化沟中心岛由原厌氧区改造为曝气再生池，经过中试试验，研究了改良Orbal氧化沟回流污泥曝气再生对城镇污水处理效果的影响。结果表明，改良Orbal氧化沟对TN、COD、BOD5、TP、NH3 - N的去除率分别为67%、88%、97%、83%、96%，出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准。

3 结束语

水厂通过新工艺的选择、改良、增加深度处理构筑物等措施，从理论上能达到一级A标，提标改造方案是合理。随着国家标准的不断提高，水厂的出水水质也要求越来越高，为了跟上国标的脚步，在今后水厂的设计建设中，应该为构筑物留有可调空间，尽量避免大兴土

建，节约成本。

参考文献：

《排水工程》（中国建筑工业出版社，张自杰主编）《卡鲁塞尔3000简介》（中国污水处理工程网）

《污水处理厂提标改造》（中国污水处理工程网）