●要有全达标理念，需统筹考虑水、泥、气、声，同步达标
●根据部分城市水资源短缺的现状，一些地方污水处理厂提标改造的目标值估计应考虑达到再生水标准
●应优先考虑优化运行管理，而不要急于改造。尽量利用现有设施和设备以及控制新增能耗等
◆中国环境报见习记者 张蕊
随着我国水污染问题日益突显，城镇污水处理排放标准的提高已是大势所趋。近年来，各地污水处理厂的提标改造工作正在陆续进行。然而，在这一过程中，不能合理设置目标，以致刚建成就要改造，改造后出水水质仍难以达到预期要求的案例屡见不鲜。
在前不久举行的2014首届珠三角（东莞）水处理创新交流会上，北京市市政工程设计研究院原副总工程师杭世珺表示，提标改造不能盲目进行，不要急于改造。应该在原有的污水处理厂的基础上优先考虑优化运行管理，根据当地需求合理设定目标；尽量利用现有设施和设备。
提标改造确有必要
排放标准提高、水环境污染严重、水资源不足，都迫切需要对不达标的污水处理厂进行升级改造
除了国家层面提高排放标准带来的“行政”压力，水环境污染问题和水资源短缺，也让各地污水处理厂提标改造工作更为迫切。
《城镇污水处理厂污染物排放标准》规定，城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级A标准。
而根据《重点流域水污染防治规划（2011~2015）》，国家重点流域包括松花江、淮河、海河、辽河、黄河中上游、太湖、巢湖、滇池、三峡库区及其上游、丹江口库区及上游等10 个流域。“2010 年，重点流域总人口占全国56.5%，面积占全国32.2%。在我国很多河流还是黑臭河流，湖泊整体水质还是五类或者劣五类水体。在这种情况下，污水处理厂提标改造工程已经非常必要。”杭世珺说。
环境保护部总量司水总量处副处长刘赞表示，污水处理厂在污染物减排上起着举足轻重的作用。“十二五”期间，需要系统提升城镇污水处理水平。他强调说：“当前要系统提升城镇污水处理水平，加快推进污水处理厂总量减排工作。”
此外，水资源短缺的现状也逼得污水处理厂升级改造。杭世珺表示，我国水资源人均占有量2240立方米，仅为世界平均水平的1/4；水资源地区分布也很不平衡， 目前有16个省（区、市）人均水资源量低于严重缺水线。因此开发符合标准的再生水作为第二水源十分必要。
对污水处理厂的升级改造目标，刘赞表示，到2015年要实现我国污水处理厂的平均负荷率由70%提高到80%以上的目标，需要系统提升城镇污水处理水平。“包括升级改造现有污水处理设施，强化脱氮除磷功能，大力推进再生水回用，实施节水工程等。”
上海市政工程设计研究总院总工程师张辰也曾公开表示，对于污水处理厂的提标改造，要有全达标理念，需统筹考虑水、泥、气、声，同步达标。污水处理厂提标改造需结合原有处理工艺进行系统分析统筹考虑，同时需关注低温硝化效率低、脱氮除磷碳源不足、改造用地受限等问题。
标准不能一刀切
考虑污水排放标准、水环境污染现状、水资源短缺的现状，提标改造的标准不同；改造前应优先考虑优化运行管理
对于污水处理厂提标改造，杭世珺认为，前提是要明确需要。
首先，从污水排放标准的要求来说，污水处理厂出水需要达到一级A标准。第二，从水环境质量改善的要求看，在很多城市，污水处理厂处理后的出水往往成为河流的水体，所以要求污水处理厂出水达到地表水准四类。
“比如北京市等地的地方标准都严于国家标准，对污水处理厂的出水标准要求严于一级A，需要达到地表水准四类标准。
需要说明的是，并非要求达到四类水体。”杭世珺说，“因为按照总氮的排放要求来说，北京市还达不到地表水四类水体的要求。现在北京市污水处理厂出水的地方标准对出水总氮排放的要求为15mg/L。”。
同时，杭世珺表示，根据部分城市水资源短缺的现状，一些地方污水处理厂提标改造的目标值估计应考虑达到再生水标准。
除了在目标设定上要具体问题具体分析，污水处理厂提标改造时也应遵循一些原则。杭世珺认为，在原有的污水处理厂的基础上应优先考虑优化运行管理，而不要急于改造。尽量利用现有设施和设备以及控制新增能耗等。
她特别指出，污水处理厂提标改造的原则中最重要的是获取足够可靠的水质数据。如果没有最新、最可靠的数据，即使对污水处理厂进行提标改造，结果也不会理想。
改造不能简单套用工艺
应针对去除污染物的不同需要进行技术选择，除磷应以生物除磷为主，优先开发内部碳源，辅助使用外部碳源
住建部城镇污水处理厂的实时管理系统显示，截至今年8月，全国城镇污水处理厂共3900座，日处理能力1.55亿立方米。其中，一级A项目约860个，日处理能力2925万立方米。珠三角地区污水处理厂共308座，日处理能力1835万立方米。其中，一级A项目约46个，日处理能力415万立方米。“这些出水达到一级A的项目都是进行过提标改造的项目，但并不是出水全部都能达到一级A。”杭世珺说。
据了解，有相关机构对全国46个污水处理厂的提标改造情况进行了统计研究，发现有些提标改造项目仅采用生化处理工艺，有的采用沉淀+生化工艺，还有的采用物理过滤或者沉淀+物理过滤的升级改造技术。
“对这些项目的升级改造经验可以总结为：以处理总氮或氨氮为目标时，主要以强化生物处理或深度段增加生化处理为主，多采用反硝化滤池或曝气生物滤池；在生物处理强化脱氮功能后，可满足TN（总氮）去除要求时，深化处理段以去除TP（总磷）和SS（悬浮物）为主，多采用过滤或沉淀+过滤处理的方式。”杭世珺说。
但是，污水处理厂升级改造并不能简单套用工艺，而应针对去除污染物的不同需要进行技术选择。“比如，原来很多污水处理厂采用厌氧好氧或者缺氧好氧的处理工艺，如果要出水达到一级A，就要采用厌氧缺氧好氧的污水处理技术。所以改造脱氮除磷工艺时，在原有好氧池有余量的情况下，需要通过在好氧池内设置隔墙，将其改造为A2O、多级AO等工艺。”
“值得注意的是，在改造中一定要有足够的缺氧池，这必须经过对进出水的总氮的浓度进行测算后决定。一般情况下，缺氧池容积：好氧池容积=（0.5~1）:1左右。而在我国，很多污水处理厂的缺氧池是不足的。这就需要改变A2O各单元容积比。”杭世珺说。
在强化氨氮去除方面，杭世珺表示，当缺氧池和好氧池容积比一定时，好氧池往往不够，这就需要在好氧池增加填料，通过固定、悬浮、包埋等形式增加微生物的投入量。
同时，还可以将部分好氧池改建为膜分离单元。增加SRT（污泥泥龄）浓度和增加MLSS（混合液悬浮固体浓度）。“当利用现有设施都不能满足提标改造要求时，就需要增加新建设施。可采用曝气生物滤池等设施进行提标改造。”
同时，污水处理厂提标改造需要注意强化总磷去除，现在多以化学除磷，即加药的方式进行。但是，由于药量控制不准确，极易造成污水中新的污染。因此，化学除磷并不能完全解决除磷问题。杭世珺经过研究以后认为，还是应该优先进行生物除磷，余下部分再辅助以化学除磷。
在碳源问题上，张辰曾表示，由于我国城市污水碳源不足，当前为了达到脱氮效果还需向污水中加碳源，只有达到完全吻合，碳源才是最高效的，但由于污水处理厂的水质波动，很难达到完全吻合。
对此，杭世珺表示，在污水处理中，碳源投加往往不足，尤其在珠三角等南方地区，这一问题更为突出。“碳氮比不足的情况下，应该优先开发内部碳源，辅助使用外部碳源。可以利用初沉池开发内部碳源。通过初沉池发酵，增加VFA（挥发性脂肪酸）等快速降解COD。也可以设置超越管，根据需求直接进生物池或者减少初沉池数量，保留部分碳源。当内部碳源仍不足时，需增加外部碳源（乙酸钠、乙酸、甲醇等）。”
过程控制、水力条件优化一个都不能少
可采用高效水泵和变频设备，增设格栅、格网，增加一次仪表，增加或优化控制回路；优化运行管理
除了对污水处理工艺进行改进，污水处理厂的设备改造、过程控制、水力条件优化也不容忽视。杭世珺表示，可以采用高效、无堵塞的水泵和变频设备，提高设备的效率，降低能耗和运行费用，减少设备检修率。
此外，可以优化格栅配置，根据水质情况合理配置粗、中、细格栅；同时，根据需要格栅可改造为格网。“尤其在南方部分地区，河流中有鸡毛、鸭毛等细长形状的物体，往往就需要格网解决这一问题。但由此也需要加强反冲洗。此外，在MBR或机械过滤前应设置超细格网。”
杭世珺表示，我国污水中泥砂量较大，有机物的浓度较低，且大部分污水处理厂未设初沉池；宜将沉砂池HRT（水力停留时间）提高至5~8分钟，既可提高沉砂效率，又可替代初沉池部分功能，提高污水的有机物浓度。
此外，可以选用新型曝气器，比如微孔曝气板、直径1mm超微气泡、专用超微气泡曝气器，但同时需要解决堵塞新问题。还可以改造内回流泵，通过增加内回流比，提高脱氮效率。在鼓风机的选用上，尽量保留原有鼓风机，部分予以更换。输出空气量应有较大调节余地，以适应水量和水质的变化。
在过程控制上，可以增加一次仪表。工艺过程控制应设ORP（氧化还原电位）、MLSS、DO（溶解氧）、空气流量计、回流污泥及剩余污泥流量计、污泥液面计等仪表。此外，还需要增加或优化控制回路。
改造中水力条件优化也值得重视。过去我国在污水处理厂升级改造中往往比较忽略水利条件优化，均匀布水。现在，特别是大型污水处理厂提标改造中需要优化水力流态。“在初沉池进水配水过程中，可以增设水下推动器，但是需要计算合理的推动力。”
“在优化运行管理方面，应当提高MLSS浓度。此外，在不同季节采用不同运行模式，保证出水稳定性，而不能全年用一个运行模式。”杭世珺说。
