污水处理厂提标改造技术研究

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污水处理厂提标改造技术研究

发布时间:2021-05-28T07:18:31.217Z 来源:《学习与科普》2021年3期 作者: 何艳青 任先龙

[导读] 2019年04月29日,中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国生态环境部和中华人民共和国国家发展和改革委员会联合印发了《住房和城乡建设部 生态环境部 发展改革委关于印发城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019—2021年)的通知》,通知要求把

污水处理提质增效作为关系民生的重大问题和扩大内需的重点领域,全面提升城市生活污水收集处理能力和水平,加快推进生活污水收集

处理设施改造和建设。

中国城市建设研究院有限公司西北分院

摘要:随着污水排放标准的提高,各地污水处理厂都面临着新一轮的提标改造。本文重点介绍了目前常用的MBBR、MBR、多段多级

AO以及反硝化深床滤池等提标改造中常用的处理工艺,为其在污水处理厂升级改造中的应用提供参考和依据。

关键词:提标改造;MBBR;MBR;多段多级AO;反硝化深床滤池

2019年04月29日,中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国生态环境部和中华人民共和国国家发展和改革委员会联合印发了《住房和城乡建设部 生态环境部 发展改革委关于印发城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019—2021年)的通知》,通知要求把污水

处理提质增效作为关系民生的重大问题和扩大内需的重点领域,全面提升城市生活污水收集处理能力和水平,加快推进生活污水收集处理

设施改造和建设。同时随着生态文明的建设,“绿水青山就是金山银山”的理念已深入人心,我国各地区都面临着城镇污水管网的整治和污

水处理厂新一轮的提标改造工作。一些重点流域和地区均提高了污水处理排放标准,许多建成年份较早的执行《城镇污水处理厂污染物排

放标准》(GB8918—2002)一级B标准的污水处理厂均需进行提标改造,有些区域甚至需要对执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》

(GB8918—2002)一级A标准的污水处理厂也进行提标改造。

1、污水处理现状

我国污水处理最早、最广泛采用的是传统活性污泥法,基于传统活性污泥法的处理工艺如接触氧化工艺、AB法工艺及SBR工艺等生化处理工艺均具有运行效果稳定,易于操作管理、且成本费用较低等优点,在我国得到广泛应用。后来通过向发达国家学习先进技术,不断

引入先进污水处理工艺,同时持续加大技术研发力度,不断改进自身污水处理工艺等,A2/O、氧化沟、CASS等更多先进污水处理工艺不断

被应用,整体污水处理能力得到了有效的提升。

但是近年来,随着我国对污水排放标准的不断提高,早期建设的很多污水处理厂设备老旧、处理规模受限,已经达不到到相应的排放标准要求,无法满足现阶段的处理要求,需要进行提标改造。

2、污水处理厂提标改造原则

对于现状污水处理厂的提标改造,必须采用科学合理的工作方法,经多方案技术经济对比,选择合适的方式。

首先,需对原污水处理厂工艺及存在的问题做详实的调研,根据进水水质和水量要求选择先进、成熟、适应当地污水处理需求,运行效果稳定,易于管理且符合国家标准的工艺。其次,改造过程中需充分利用原有工艺,减少工程改造量,以便节省工程投资;再次,污水

处理厂改造应尽可能采用自动化控制、自动化管理的设施与设备,以实现污水处理厂运营过程的智能化;最后,污水处理厂所选择的处理

工艺应当充分考虑其性价比与当地实际情况的匹配度,尽可能选择成本低、效果高、与当地环境匹配的处理工艺,节约能耗和成本。

3、常用的提标改造工艺

(1)A2/O+MBBR工艺

移动床生物膜反应器(MBBR)是结合传统活性污泥法与生物膜法而发展起来的新型工艺。相比于传统生物膜反应器,该工艺应用了与水密度相当的悬浮填料,在曝气和搅拌推流的作用下,悬浮填料处于流化状态,微生物种类则由于气液固三相生长环境而更加丰富,水

中的污泥浓度可达普通活性污泥法的5~10倍,处理效率得到了明显提高。在MBBR系统中,生物膜主要生长在悬浮填料上,与活性污泥法

比较,生物膜对菌群具有更强的选择富集作用,膜上硝化菌群占比更高,且可生长大量反硝化菌群。膜上生物和悬浮态生物相互独立,污

泥龄不依托于池容,降低了硝化过程泥龄长、反硝化和聚磷过程泥龄短之间的冲突。该工艺具有有机负荷高、抗冲击能力强、同等处理效

果下池体更小、生物停留时间独立于水力停留时间、污泥产量少、无需污泥回流、方便改造、易于固液分离等优点。

由于MBBR工艺在A2O工艺的基础上改造时方便可行,因此传统污水厂在提标改造时常采用A2/O+MBBR的组合工艺。一般将原厂的

AO池或者氧化沟等生化池体改造为A2/O工艺,之后再加入悬浮填料,通过拦截筛网实现对填料的拦截,即可在有限池体空间的条件下实现良好的处理效果。台州市某污水处理厂在用地较为紧张的前提下采用MBBR工艺改造后,实现了出水水质标准由《污水综合排放标准》

(GB8978-1996)二级排放标准向准Ⅳ类的提升[1]。山西某污水处理厂采用改良A2/O+MBBR工艺进行一级A提标改造,在经历水质剧烈

波动和冬季低温等阶段仍然能稳定达到“一级A”标准,而且部分指标也能达到“准Ⅳ类”水质〔2〕。 (2)MBR工艺

膜-生物反应器(Membrane-Bioreactor,简称MBR)是膜分离技术和污水生物处理技术有机结合的产物,被普遍认为是性能稳定,效果良好,极具发展潜力的污水处理技术[3]。其特点是以超、微滤膜分离过程取代传统活性污泥处理过程中的泥水重力沉降分离过程,采用

膜分离可以保持很高的生物量和非常优异的出水效果,可有效去除水中的有机物与氨氮等污染物质。MBR工艺具有出水水质良好、占地面

积小、抗冲击能力强,运行稳定、生物量丰富、自动化控制程度高等优点,被广泛应用于污水处理厂提标改造的过程中。成都市某污水处

理厂在不新增土地的情况下,采用A2/O-MBR主体工艺,通过改造生化处理单元和深度处理单元等,将污水处理规模从10万m3/d提升至20

万m3/d,出水水质提高至类地表水Ⅳ类标准,其中COD均值低于15mg/L,总氮均值低于10mg/L,总磷均值低于0.2mg/L,改造工程分阶段

实施,成功实现不停水施工[4]。

(3)多段多级AO+高密度沉淀池

多段多级AO工艺是为克服传统脱氮除磷的缺点而开发的分段进水处理工艺,已在日本等地广泛应用。多段多级AO工艺是使生物反应池形成多组缺氧池与好氧池交替的形式,污水在每一级的缺氧段加入,分段加入的污水不但为反硝化菌提供充足的碳源,还减少了前级出

水的溶解氧、pH对后级缺氧段的影响。一般无需设置消化液回流,只需将二沉池的一部分剩余污泥回流至第一级的缺氧段,在第一段的缺

氧区聚磷菌利用少量碳源进行释磷,同时反硝化菌利用碳源将污泥回流液中的硝态氮还原,聚磷菌以硝态氮为电子受体发生部分反硝化吸

磷反应,好氧区进行硝化反应和聚磷菌的生物吸磷反应,反应后的混合液和部分进水进入第二段的缺氧区,后续各段反应功能同第一段。

从鼓风机房接出的曝气管由曝气盘向各级AO池中的好氧池进行曝气,让其保持一定的溶解氧浓度。多段多级AO工艺具有运行成本低、占

地面积小、管理强度低、脱氮除磷率高和抗冲击负荷能力强等特点。

在污水处理厂提标改造过程中,采用“多段多级AO+高密度沉淀池”的组合工艺,可有效去除COD、BOD、TN及TP,同时可以使出水SS也满足排放标准的要求。某水质净化厂采用“多段多级AO+高密度沉淀池”进行改造后,出水中的CODcr、BOD5、NH3-N、TP、DO五个指

标达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅳ类水质标准,而TN和SS则达到了设计标准(TN≤10mg/L和SS≤6mg/L,优于一级A

标准),其余指标也达到了《城镇污水处理厂污染排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,取得了很好的应用效果[5]。

(4)反硝化深床滤池工艺

反硝化深床滤池是将生物脱氮与过滤功能合二为一的处理工艺。是能同时去除TN、SS、TP的深床滤池系统,滤料采用特殊规格及形状的石英砂,依靠特殊规格的石英砂上生长的反硝化优势菌种的生物作用完成TN的去除,深层滤池本身具有的过滤功能去除SS,同时可根据

水质情况通过投加PAC实现TP的去除。反硝化深床滤池的粗滤料、深滤床为系统连续、稳定、高效运行提供了基础保证;滤池内的气水联

合反冲冼装置、布气装置、操作工艺等系统集成技术可有效解决直接过滤、生物滤池生物膜脱落堵塞滤池的问题;驱除氮气技术可以有效

解决水过滤工艺常见的“气堵”堵塞问题,该工艺可以长期、稳定、可靠地连续运行、气水反冲、驱除氮气等操作,可以有效解决人工操作

几乎无法完成的工艺过程控制问题。

在污水处理厂提标改造过程中,反硝化深床滤池工艺常被用作深度脱氮的保障手段,目前已得到了广泛的应用。上海市某城镇污水处理厂在提标至“一级A”时,为实现对总氮的去除,采用反硝化深床滤池工艺,运行结果表明:该系统可使得出水总氮稳定在10mg/L以下,

取得了硝态氮和总氮的明显控制效果[6]。

4、总结及建议

城市污水处理厂的提标改造建设是一个复杂的工程,改造过程中需考虑的因素众多,需要根据具体情况选择合适的工艺和技术手段,同时也可借鉴已有工程的成功经验,保证改造后能达到预期的处理效果。污水处理厂的提标改造作为一次重要的提升机会,运营管理者也

应该借此机会优化管理和运营能力,确保改造后的污水处理厂能够良好的运行。

参考文献:

[1]陈霖,于涛.MBBR+氧化沟与改良AAO工艺用于污水处理厂提标扩建[J].中国给水排水,2019,35(8):58~62.

[2]吴迪,周家中,郑志佳等.MBBR用于山西某污水厂提标改造效果分析[J].中国给水排水,2018,34(15):6-11.

[3]顾国维,何以亮.膜生物反应器—在污水处理中的研究与应用[M].北京:化学工业出版社,2002.

[4]李亮,汪德金,杨雪,徐婧.大型污水处理厂采用MBR工艺不停产扩能提标改造.中国给水排水,2019,35(14):52-58.

[5]江文,丁正华.多段多级AO工艺在某水质净化厂改造工程中的应用研究[J].市场与技术,2020,27(8):27~29.

[6]商佳吉,洪超,吕劲蘅,等.反硝化滤池用于城镇污水处理厂提标改造[J].中国给水排水,2019,35(6):93-98.