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高排放標準下提標改造技術的相應對策及解決辦法

      隨著環保形勢日益嚴峻，水污染治理要求越趨嚴格。2015年，國家出臺“水十條”，隨后各省市相繼出臺地方“水污染防治行動計劃”。部分省市先后制定并實施了污水處理廠污染物排放地方標準，均較現行的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）更為嚴格。如北京、天津、安徽、四川等重點城市與流域執行準IV類標準；部分環境容量小的流域，要求執行準III類標準；也有尾水排入封閉水體的地區，如昆明試行的“雙5”排放標準。在此背景下，污水處理行業已迅速響應，污水處理廠提標改造紛紛被提上日程。

      但不同于新建項目，提標改造項目需考慮的影響因素更多。除分析規模、水質趨勢外，還需考慮現狀可達性、工藝選擇、與現有工藝銜接、現狀構（建）筑物改造及利用、用地、不停產/少減產改造措施、外電擴容等諸多限制因素。此外，提標改造對項目整體的投資造價、運行成本有較大影響，進而影響污水處理服務費的定價及收取。因此，其實施難度往往較新建項目更大。

      因工業污水處理、鄉鎮污水處理技術與特點差異性較大，本文僅對市政生活污水處理廠提標改造中比較常見的技術進行分析，著重闡述生活污水處理廠提標改造技術應用、運行現狀及需求思考。

      目前，在各處理單元進行提標改造的常規思路如下：

預處理單元

      隨著廠外雨污分流的實施，污水廠進水水質濃度提高，對于油污、砂渣等的去除要求進一步提升。可對旋流沉砂改曝氣沉砂，以提高預處理效果；對于飲食習慣含油量比較大的地區及后端有膜處理系統的地區，建議前處理增加氣浮設施，降低后端膜系統的污染概率，提高膜系統的清洗周期和使用壽命。增加初沉池、固液秒分離設備（SSgo）等一體化預處理設備，降低原有系統負荷，提高預處理效率。

生化處理單元

      在高標準下，碳氮指標較GB 18918一級A標準大幅度提高。生化系統改造常用技術手段有MBR，該技術可成倍提高系統污泥濃度及微生物含量，在廠站內不新增用地的情況下，實現水質與水量提升；可采用MBBR與現有活性污泥法結合工藝，提高容積負荷，對生化系統重新分區，以實現碳氮指標的提升；也可對生化系統進行分區，增設多點進水、多段A/O、提升回流比，以提高碳源利用，提升TN去除效率。

深度處理單元

      針對準IV類標準下TP、SS提升，其措施主要為強化沉淀過濾工藝，如高效沉淀（加砂、加磁）、砂濾等；針對更高出水要求（如準III類），建議采取氣浮、吸附、過（超）濾等工藝，通過混凝反應，固液分離實現TP與SS的提升，與此同時，隨著吸附性污染物的去除，COD和NH3-N的去除率可同時提升20%~30%；針對難降解有機物，采取高級氧化、活性炭吸附等技術。

      針對TN指標提升要求，應充分分析進水情況，盡可能利用碳源，在生化池采用生物脫氮技術進行除氮；確因碳氮比嚴重失調難以達標，可增加反硝化濾池，但需關注反硝化濾池投加碳源后出現穿碳，進而導致COD上升的風險；同時，還需關注濾池生物膜脫落導致出水SS超標風險。因此，建議在反硝化濾池后增加保障工藝措施。

MBR系統

      目前還處于準IV類及以上高標準提標初期，大多技術處于嘗試期，也少有實際工程案例，MBR系統依靠其高污泥負荷與過濾攔截能力，在提標改造中充當前鋒。其在提標改造項目中應用的特點如下：

（1）水質可達：系統污泥負荷高，抗水質沖擊能力較高，適當投加碳源，可有效保障水質達標。

（2）系統穩定性不足：技改項目中往往是將原生化系統進行改造，分隔設立膜區，或將二沉池改為膜池；增設或修改回流設施、設備。而技改項目非新建項目，建設條件往往受各種限制，導致膜系統與生化系統流態差等，引起生化系統浮泥、膜易污堵等情況。

（3）運行成本高：膜系統本來屬于高能耗工藝，技改項目中前處理未能達到理想效果，膜易污堵，增加了清洗成本。

（4）抗沖擊負荷小，系統擴展性小：受膜通量與產水泵規格制約，膜系統難以提高產水量。在冬季低溫期，大部分膜系統的處理通量將大幅下降，導致處理能力受限。同時，在進水濃度較低、來水量充足時，難以提高效益。

多級多段A/O生化系統

      該工藝是在傳統A2/O、氧化溝、SBR工藝基礎上進行分區分段改造，能夠提高系統脫氮效率。

（1）采用多級多段A/O，在不外加碳源條件下，脫氮效率可較傳統工藝提高5%~10%；可靈活投加碳源，節約藥劑量。

（2）多級多段A/O存在的運行難點在于水量分配較難控制，調整到某種穩定工況后就不便再調整，抗水量沖擊負荷能力較低。

MBBR系統

      采用MBBR系統提標技改，是在既有生化系統中挖潛，通過使用填料作為微生物生長附著的載體，實現生物膜與活性污泥法結合，增加系統微生物量，提高容積負荷，以提高碳氮處理效率。

（1）運行中抗沖擊負荷較強。

（2）在不同水質、水溫、碳源條件下，掛膜性能差異較大；也存在填料流化狀態差，引起系統堵塞、填料流失等困擾。

      加砂/加磁高效沉淀池、氣浮等除磷系統

（1）加砂與加磁高效沉淀池作為傳統高效沉淀池的衍生，具有高負荷、高除磷效率的優勢。處理生活污水，通常可將出水TP控制在0.3mg/L以內。而氣浮泥水分離效果更佳，可將TP控制在0.2mg/L。如昆明采取氣浮試點，TP達到0.05mg/L。

（2）加砂與加磁可節省占地，適用于提標改造項目。

（3）加砂與加磁對水泵閥門等設備、管道磨損較為嚴重，管道更易堵塞。若土建與設備安裝質量不到位，可能引起水流不均、跑砂、跑磁等問題。

      反硝化（深床）濾池

（1）用于深度脫氮，可解決二級處理出水硝酸鹽引起的TN過高難題，保障出水TN達標，在投加碳源條件下可以做到5mg/L以下。

（2）運營難點在于初期運營掛膜難；進水SS、浮渣較多時引起濾池頻繁沖洗，降低掛膜性能；水量波動影響對碳源的精準控制，容易引起穿碳或過量投加問題。

 

思考及建議

      我國幅員遼闊，各地區的環境、氣候和生活習慣等差異很大，污水的水質、水量以及受納水體的環境容量都不相同，應因地制宜地確定污水廠排放標準。對于湖泊、海灣等脆弱水體，應當制定更加嚴格的氮、磷等排放的地方標準。針對無富營養化的水體應當制定適當寬松的氮、磷排放標準。

      同時，國內高排放標準的各污水處理廠運行穩定時間相對較短，無更多實際運行經驗可供參考。從提標改造項目管理與技術角度，可從以下幾方面進行考慮。

      工藝路線選擇與建設方案應充分考慮不停產/少減產、廠區用地等因素，選擇最適合的提標改造工藝路線。參考江蘇省太湖地區城鎮污水處理廠DB 32/1072提標技術指引，按照“先源頭控制，后強化處理；先運行優化，后工程改造；先生物強化，后物化輔助”的原則，可經濟高效提高排放標準。

      任何工藝的運行維護管理均離不開人，高自動化程度、減少人工強度是工藝路線選擇的基礎條件。嵌入技術試點，提升運營水平，降本增效。如按照智慧水務需求，配置基礎儀表與信息采集，升級軟件系統，逐步實現智慧化轉型；有條件廠站可進行新技術試點，為行業提供一些性價比高的技術思路。

      在提標改造方案中應充分對既有處理系統進行查缺補漏，利用少許工程措施，優化提升運營管理水平。結合實際運行需求“彈性設計”，如多模式可切換的多段A/O工藝，水泵、風機大小搭配變頻控制，以應對不同水質水量沖擊；根據檢修要求，放空、超越等靈活設計；本著生態友好、對周邊環境融合，在技改后廠區恢復，提升綠化與可視化。

      提標改造核心要放在生化處理段，對現有生化系統進行挖潛，高效利用碳源，將主要污染物指標COD、BOD5、NH3-N、TN控制在高標準范圍內。對高標準技術改造，優先對既有設施進行挖潛，優化生化系統運行，采取多級多段A/O，以在生化處理單元實現碳氮降解。

      深度處理工藝采取氣浮、高效沉淀池對出水TP、SS進行保障，反硝化濾池對出水TN進行保障。深度除磷采用氣浮技術，氣浮相對穩定，也可嚴控TP排放。輔助投加活性炭，以保障COD達標排放。反硝化濾池前置于除磷單元，既保障濾池穿碳不影響出水水質，而且磷酸鹽也利于反硝化濾池掛膜。

 

      工藝的投資造價、運行成本將影響項目最終的污水處理服務費定價、政府財政承受能力。投資節省、運行成本低是工藝路線選擇需考慮的核心。

      最后，著重再從成本控制上就污水處理廠提標改造后的運行管理提出幾點建議。

（1）組織績效管理：以獎代罰，充分挖掘運營潛能，將生產運行成本的控制節約與運營人員的績效掛鉤，充分調動運營人員工作積極性。

（2）減員增效：通過提高人員辦事效率，精簡機構及人員，對人工薪酬進行二次分配，提高部分運營人員薪酬。

（3）節能降耗：提升泵、風機的能耗占整個污水處理廠能耗的70%以上，通過合理的工藝控制使得提升泵、風機控制在高效率，可有效降低污水處理廠的能耗。

（4）上游管網普查、修復

      目前國內大部分污水處理廠上游污水管網均存在雨污混流、管網滲漏等情況，導致污水處理廠進水量不足、進水水質濃度偏低等問題。建議對上游污水管網進行查漏補缺，提高污水處理廠處理效率。