摘要：为探索适合城市污水厂尾水深度净化经济、有效的处理技术系统，使出水水质达到回补当地地表水源要求，为地区水环.境健康与水质安全保障提供理论依据和示范。以城市污水处理厂尾水为研究对象，通过小试试验建立适合城市污水厂尾水深度净化的组合系统，尤其体现在无机离子和重金属离子、有机污染物去除方面。纳滤工艺对于水质要求较高的回用途径，其优势较传统的深度处理工艺比较明显，其出水可作为城市污水回用于农业用水、景观环境用水、Y-，3k用水和城市杂用水。 随着国家对污水处理厂出水要求的进一步严格，污水厂的升级改造逐渐成为当今水处理界的关注焦点。本文主要从工艺改造、水力改造和设备改造三个方面较为全面地综述了污水厂技术改造过程，最后在此基础上，对污水厂改造作了简要评述。
关键词：污水厂；尾水处理；污水净化 ；改造
引言
工业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一。目前，我国工业废水排放量及COD排放量均居各类工业排放量的首位，工业对水环境的污染最为严重，它不但是我国工业污染防治的首要问题，也是我国工业废水进行达标处理的首要问题。据统计，我国县及县以上及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6%，其中处理排放达标量占工业废水总排放量的49.3%，排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0%。近年经过多方不懈努力，工业水污染防治已取得了一定的成绩，虽然纸及纸板产量逐年增加，但排放废水中的COD却逐年降低。由此看出，工业初步实现了“增产减污”的目标。
2008年6月，国家环保部颁布了《工业水污染排放标准》。新标准分2个排放等级，将按3年时间分两阶段实施，2008年8月1日至2011年7月1日为第一阶段，2011年7月1日后为第二阶段，第二阶段要求比第一阶段更高。新标准（第一阶段）较旧标准COD排放减量85%，BOD5排放减量81%，SS排放减量81%，AOX排放减量82%，即新标准容许的污染物排放量仅为旧标准的1/5，新标准较旧标准减排力度极大。新标准的颁布和实施，对于促进行业废水处理技术的进步和国家节能减排总目标的实现具有重大意义。
一、我国城市污水处理的现状和技术
（一）在水资源日益短缺的今天，处理城市污水已经成为亟待解决的问题。我国对城市水污染的处理工作已经经历了较长时期，虽然治理工作不断开展，但由于污水排放量的增多，这就使污水治理取得的成效较小。我国大多数污水处理厂采用活性污泥处理工艺对污水进行除污，但这一工艺不能将污水中的氮和磷去除，有些污水处理厂使用的工艺虽然具有去除氮和磷的作用，但只是对污水进行二级处理，水质中仍然含有一定的氮和磷，处理后的水质仍然会对天然水体造成一定影响，不能解决污水对环境造成的污染问题。
（二）传统的污水深度处理技术是在二级处理后对污水进行过滤、沉淀、吸附和消毒等，使用这种处理方法能够消除污水中的COD和SS等污染物，但不能有效的去除氮、磷等物质。活性炭吸附法是城市污水深度处理中经常用到的处理方法。活性炭不仅能去除污水中的臭味和色度，还能有效的消除水中大部分有机物和无机物，但这种方法在使用时很难解决活性炭再生的问题。膜生物反应器技术是近年来新兴的一种污水处理技术，我国的许多城市和工业污水处理中都用到这种技术，这一技术的使用能够最大限度的减少污水中的有害物质，处理污水的效率极高，并且处理后的水质可以进行再次利用。但这种工艺的投入成本较高，并且膜污染问题不能有效的解决，这就给膜生物反应器技术的应用增加了一定的局限性。湿地处理系统是利用湿地对污水进行处理的系统。在利用湿地系统进行污水处理时，可以利用湿地植物的根系和微生物来过滤，通过湿地来达到净化水质的目的。经过湿地系统处理过的水质能够达到相关标准，但由于人工湿地的占地面积较大，使湿地系统污水处理工艺在推广中受到限制。
（三）近几年出现一些新的深度处理方法，取得较好的污水处理效果。微絮凝过滤技术是利用混凝和过滤相结合的方式对污水进行处理的技术，这种污水处理工艺适用于低浓度的污水处理。这种工艺一般使用铝盐或者铁盐作为主要的混凝剂，并利用PAM作为助凝剂。利用这种工艺进行污水处理，不仅能减低投资成本，而且能增加过滤周期，同时达到净化水质的目的。鸟粪石法是一种脱氮除磷效果较好的方法，这种工艺中所应用的鸟粪石，不仅能够用作化工原料，还能够用作饲料添加剂和水泥粘结剂等，在利用这种技术进行脱氮除磷后，可以将MAP进行回收。
二、工程概况
城市污水深度处理回用工程（城市污水是指经市政污水处理厂处理后的达标排放水）设计规模6万ｍ３／ｄ，一期3万ｍ３／ｄ。利用原有循环水系统澄清单元，主体工艺采用ＡＢＦＴ工艺。
2.1设计进、出水水质
本工程设计进水为污水处理厂《污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ18918—2002）一级Ｂ达标排放水，设计出水指标优于《再生水用作冷却用水的水质控制标准》（ＧＢ／Ｔ19923—2005）。具体设计进、出水水质见表1。
2.2工艺选择
曝气生物流化床（ＡＢＦＴ）、厌氧／好氧（Ａ／Ｏ）以及曝气生物滤池（ＢＡＦ）的工艺比较见 表2。由表2可知，ＡＢＦＴ工艺特点为：
其较高的容积负荷对大规模污水处理工程的经济效益显著。
2.3工艺流程
该工程水质净化主要去除污染物为ＮＨ３—Ｎ、ＣＯＤＣｒ、ＴＰ等，工艺选择满足低负荷、低污染水质条件下高效脱氮、除磷，故采用ＡＢＦＴ处理工艺。
工程内容包括新建ＡＢＦＴ生物单元、废水提升单元，风机间、配电间等辅助用房等，还包括对原系统混凝澄清单元的相应改造。
（一）主要构筑物及设备参数
该工程一期规模3万ｍ３／ｄ，输水管、高压配电部分一次实施；预留二期用地。为了节省项目投资，可有效利用原有净水系统和污泥处理系统，ＡＢＦＴ池可与机械澄清单元良好衔接。
（1）配水池
1座，尺寸20ｍ×1ｍ×5.5ｍ，流量1600ｍ３／ｈ，出水堰为不锈钢栅格网。配水池与ＡＢＦＴ池合建，均匀配水至2组生物处理池。
配水池设置在线监测取样泵将水样输送至在线监测室，检测项目包括ＮＨ３—Ｎ、ＣＯＤＣｒ、pＨ 及水温。取样频率由ＰＬＣ系统控制、并可进行人工设定。
（2）ＡＢＦＴ池
1座，2组并联，每组４格；尺寸10ｍ×10ｍ×5.5ｍ（脱碳区、高速硝化区、中速硝化区），14ｍ×10ｍ×5.5ｍ（低速硝化区），流量1250ｍ３／ｈ，有效水深5ｍ，有效容积4400ｍ３，ＨＲＴ3.5ｈ。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆池底安装ＰＶＣ穿孔管曝气系统，生物载体分2层，并设格栅支架３层，硝化菌专用填料（ＮＣ－5ｐｐｉ）高0.8ｍ，总容积672ｍ３。设3台多级离心式鼓风曝气机（2用1备），功率110ｋＷ，风量70ｍ３／ｍｉｎ，出口风压58.8ｋＰａ，其中一台配置变频器。每台鼓风机进口处配置手动蝶阀、细过滤器及消声器；出口处设置电动旁通阀及消音器，出风管设逆止阀和手动蝶阀，并设温控监测点以监测风机运行状态。
（3）中间水池
１座，尺寸20ｍ×2ｍ×5.5ｍ，设3台潜水泵（2用1备），功率45ｋＷ，流量800ｍ３／ｈ，扬程12ｍ。水池上方安装工字钢吊架，设置电动葫芦一套，方便潜水泵安装及检修。潜水泵由ＰＬＣ控制，实现全自动管理。泵站设置超声波液位计，根据水位信号控制多台水泵的启停次序和运行状态，同时系统累计各水泵的运行时间而自动切换水泵使得各水泵累计运行时间基本相当。若进水流量大于设计流量，或发生事故致使潜水泵站无法正常工作时，可通过中间水池溢流管排除水量。
（4）机械搅拌澄清系统
机械搅拌澄清系统包扩浑水井、机械搅拌澄清池和循环给水系统，布置形式为中间浑水井1座，周围均匀布置4座机械搅拌澄清池，单座澄清池流量320ｍ３／ｈ；混凝剂投加量为ＰＡＣ10ｍｇ／Ｌ，ＰＡＭ3ｍｇ／Ｌ，采用原管道混合式加药器。
（5）综合用房
1座，尺寸20ｍ×8.5ｍ，包括配电间、风机房及在线监测室，各辅助工房预留二期设备安装空间。在线监测室设置ＰＬＣ 柜1台，进、出水ＮＨ３—Ｎ、ＣＯＤＣｒ、pＨ、水温监测系统柜1台，电磁阀进行切换取样监测，监测数据输送至中央控制系统。
三、污水厂改造的技术要点
总的而言，污水厂技术改造主要包括水力改造、设备改造和工艺改造三个方面，其中工艺改造最为常用。
3.1工艺改造
工艺改造是污水处理厂升级改造的主要方面，具体措施包括：
（1）调整活性污泥工艺，比如：增加厌氧/缺氧处理过程、调整厌氧/好氧/缺氧的体积比、增设不同区域的污泥回流和混合液回流系统，将传统的活性污泥工艺改造为A2O工艺、改良A2O工艺、倒置A2O工艺等，同时达到脱氮除磷目的[2]。
连云港市赣榆县力洁污水处理厂处理规模2×104m3/d，采用传统的活性污泥处理工艺+深度处理工艺，主要去除CODCr、BOD5、SS、NH3-N、TP，出水为了达到《污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级标准的A标准，对污水处理厂进行升级改造。改造内容主要涉及到预处理系统更换吸砂泵及工艺管道；水解生化处理系统更换吸泥泵、增加潜水搅拌机；A/O系统增加配水墙和溢流墙，更换原有微孔曝气管道，增加A池中的推流搅拌机；改造的初衷如下：增加A/O池的有效容积，进而提高生化反应停留时间，提高生化反应效率；增加污泥和污水的接触时间和接触面积，加速大分子链的断裂，以利于后续好氧生化处理，提高好氧生化处理效率，同时利于生物反硝化，提高生物脱氮效率；在经过一段时间的调试和运行之后，在多纤维转盘过滤系统正常运行情况下出水水质各项监控指标达到了新标准，取得了不错的效果。
（2）采用活性污泥和生物膜复合工艺，充分发挥两个污泥系统的特点和优势，达到高效脱氮除磷的目的。生物膜反应器和活性污泥工艺的处理负荷在1.0～2.0kgBOD/m3.d之间，而以三相内循环流化床反应器为代表的移动床反应器的负荷可以达到5-10kgBOD/m3.d。所以，对生活污水的处理从反应器发展趋势角度是从生物膜反应器、活性污泥工艺向高效的移动床和流化床发展。
复合工艺对于那些用地比较紧张的污水厂改造具有很大的优势，其改造时简单易行且不占用新的用地，但由于国内性能良好的填料较少且缺乏相应的工程经验，而且主要用于提高氮的去除率，因此应用复合式工艺时需要进行可行性的研究。
（3）增加化学处理过程，在沉淀池或污水处理反应池内投加金属盐和聚合物等化学药剂，通过化学反应和凝聚作用生成沉淀物以达到去除悬浮有机物和除磷的目的；
一些工艺比如A2O工艺存在泥龄等的固有矛盾，除磷与脱氮不可能同时兼顾，随着我国排放标准对氮磷要求的提高，尤其在我国南方地区碳源比较低的情况下，通过单纯的能耗提高去除率已经行不通，而改扩建化学除磷工艺成为很好的选择。
化学处理与絮凝剂的发展密切相关，现在由于高效、廉价絮凝剂的出现，国外在城市污水处理中已经应用。瑞典的城市污水处理厂[3]大部分都采用了化学处理与生物处理联用。瑞典有关部门曾对生物处理和化学处理中所需能量进行了比较，生物处理每降解1 kgBOD7需1.3kW.h。絮凝剂生产的原料、运输和形成最终产品所需能耗为每kg产品约0.3kw・h，通常絮凝剂的投加量平均约为150g/m3，可见化学处理的药耗能耗远低于生物处理。
（4）增加深度处理工艺，污水的深度处理在城市和工业污水回用处理中扮演着非常重要的角色。在传统的生物方法之后，深度处理用于去除额外的污染物、特殊金属以及其他有害成分。现在已有的深度处理方法包括颗粒介质过滤、吸附、膜技术、高级氧化和消毒等。
天津开发区污水处理厂[4 ]采用微滤膜对SBR二级出水进行深度处理, 满足了景观、冲洗路面和冲厕等市政用水和生活用水的需求。赣榆力洁污水处理厂采用多纤维转盘过滤系统对传统活性污泥法加药混凝沉淀后的二级出水进行深度处理，再加上后续的二氧化氯发生器的氧化作用，出水水质稳定达到《GB18918-2002》规定的一级A标准。
3.2 设备改造
设备改造有助于污水处理厂安全稳定、节能降耗、能够挖掘出已建污水厂的处理潜力。具体措施主要有：（1）采用更高效的水泵和变频设备，提高输水能力和效率；（2）采用新型除砂系统，提高预处理的能力；（3）采用更有效的鼓风控制系统和曝气设备，提高氧气的转移效率；（4）采用实时监控和在线监测技术提高处理效率。
此外，大多数污水厂运行效果不理想，很大部分原因在于管理不到位，设备老化生锈或者运行不到位，因此通过对设备的改造或是采用一些更先进的仪表去挖掘污水厂的原有潜力，而不是一味的采用新的工艺去改扩建污水厂。
3.3 水力配水方式改造
在污水厂实际改造过程中，水力配水方式改造通常贯穿于工艺改造和设备改造之中，作为工艺、设备改造的辅助手段，在此只作简单介绍。
水力配水方式改造有助于改善流量分配不均、短流、死水区、密度流、射流和污泥流失等问题。具体的措施[5 ]如下：（1）为保证流量分配均匀，使每组构筑物处理流量都能达到设计要求；（2）防止水的溢流，解决由于流量变化，导致处理构筑物发生短流、沉淀物溢出等问题；（3）沉淀池内挡板的合理设置，可以消能、均匀配水，提高沉淀效率。
结束语：
随着污水排放标准更加严格以及城市对再生水需求量的日益增加，污水厂升级改造工程将备受关注。概括而言，污水厂的改造工程应针对污水厂现状工艺流程、进出水水质、现有构筑物参数及现状可改造条件，结合污水处理的最终出路，确定工艺改造方案，并充分考虑日后的日常维护管理及通风，只有这样才能使得在污水厂改造的过程中达到质量与经济价值的最优。
参考文献
[1]李倩.生物活性炭法在城市污水深度处理中的应用研究.山东大学2011.09
[2]鞠凤.大连开发区污水处理一厂升级改造工程设计.中国给谁排水.2014.08
[3]张志峰.绍兴污水处理厂曝气系统的改造.中国给水排水.2016.08
论文作者:陆宏智
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/19
标签：污水论文; 工艺论文; 污水处理论文; 系统论文; 污泥论文; 水质论文; 排放量论文; 《防护工程》2018年第16期论文;