15种城镇污水处理厂提标改造工艺及典型案例分析
为满足更严格的排放标准，中国城镇污水处理厂正在进行新一轮的提标改造。提标改造中的工艺选择不仅关系到排放是否能够达到更严的标准，还关系到以能耗为主的污水处理成本。从中国各地提标改造工艺选择及实际工程情况来看，提标改造必须对原水水质、地域、原工艺的可利用程度、当地社会经济条件、运行管理水平等多方面进行考虑，在小试、中试或相似工程的经验基础上确定工艺。有条件的城镇污水处理厂宜考虑处理设施前端配套建设调蓄水池，处理设施末端在排出前设置出水缓冲区，提高稳定达标的保障度。
作者简介：刘亦凡（1994-），北京人，大学本科，生物工程专业，从事污水处理助研工作。
1 提标改造技术路线
目前，我国现有城镇污水处理厂执行排放标准主要是从一级B标准提高至一级A标准或从一级A标准提高至地表水类Ⅳ类水体标准及回用水标准，部分污水厂直接从二级标准提高至一级A标准甚至更高。达到更高排放标准的核心是污水处理工艺的改造和升级。我国城镇污水处理厂执行排放标准占比见图1，主要污染物指标对比见表1。
图1 我国城镇污水处理厂执行排放标准占比
表1 我国城镇污水处理厂排放标准主要污染物指标对比
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《2015年中国城乡建设统计年鉴》数据显示，我国城镇污水处理厂主要采用A2/O及其改良工艺、氧化沟及其改良工艺、SBR及其改良工艺、A/O及其改良工艺、生物膜工艺、普通活性污泥工艺这六大类工艺，其数量占所有城镇污水处理设施的90.4%左右，设计处理能力占93%左右;执行一级A标准、一级B标准、二级标准的城镇污水处理厂的总处理能力和单位电耗分别约为5200万m3/d和0.383kW˙h/m3、6100万m3/d和0.292kW˙h/m3、2200万m3/d和0.269kW˙h/m3。随着处理深度的加大，单位能耗快速增加。提标改造中的工艺选择不仅关系到排放是否能够达到更严的标准，还关系到以能耗为主的污水处理成本。
城镇污水处理厂实际运行中主要存在进水不稳定、进水与设计差别大、含有难降解工业废水;碳氮比低、碳源不足、SS/BOD5比值偏高;低温条件下运行效率差、运行不稳定;运行负荷低、能耗大、运营管理复杂、区域特性强等实际问题，如出水COD难以进一步降低、TN去除较难、出水SS偏高、TP生物处理较难等困难。
为克服这些困难，达到更高的排放标准，在提标改造的工程实践中，一般以“先源头控制，后强化处理;先功能定位，后单元比选;先优化运行，后工程措施;先内部碳源，后外加碳源;先生物除磷，后化学除磷”为总体技术原则，并采取如下技术路线来实施：①稳定进水，使得进水符合原设计，强化预处理，增强污水的可生化性;②对原主体工艺进行运营改良、优化参数、添加外物质、强化生化处理;③对原主体工艺进行改造、革新;④增加尾水处理设施，进行深度处理，考虑中水回用;⑤对附属工艺的改造，如污泥处置、隔音、除臭等;⑥机械、电气、自控设备的升级;⑦同时考虑前述措施的组合。
目前主要处理工艺措施详见表2。
表2 城镇污水处理厂提标改造典型技术措施
实践表明，要达到一级A标准并非要盲目增加深度处理，总氮等主要污染物的去除应通过优先改造前段和生化段，实现最经济、最稳定的污染物去除，不应将降解任务更多地放在后段和外加碳源上。调研发现，对于部分中低浓度污水以及生活污水占比较大的污水，通过对原有二级处理的强化，其二级出水主要指标中COD、BOD5、NH4+-N已经可以达到一级A标准，TN、TP、SS也能够接近甚至达到一级A标准，因此对该类水质的提标改造应以挖掘原有工艺潜力为重点。
2 提标改造工程实例
(1)原采用A2/O 类工艺
①江苏某污水处理厂
该污水厂处理规模为20万m3/d，原工艺为A2/O，出水标准为一级B。改造工艺为改良A2/O(填料)+膜过滤或滤布滤池，出水标准为一级A。改造前后工艺流程详见图2。
图2 江苏某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
②河北某污水处理厂
该厂处理规模为8万m3/d，原工艺：A2/O，出水标准二级。改造工艺：A2/O(填料)+MBBR+DN生物滤池+纤维转盘滤池，出水标准一级A。改造前后详见图3。
图3 河北某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
③云南某污水处理厂
该厂改造原8.5万m3/d，新建8.5万m3/d，新增深度处理17万m3/d。原工艺：UCT工艺，出水标准一级B。 改造工艺：改良A2/O+混凝沉淀过滤，出水标准一级A。改造前后工艺流程详见图4。
图4 云南某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
④北京某污水处理厂
该厂处理规模为4.5万m3/d。原工艺：改良A2/O(添加生物填料的CNR)+混凝沉淀过滤，出水标准一级B。改造工艺：两段式A/O+MBR+臭氧氧化，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图5。
图5 北京某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
(2)原采用氧化沟类工艺
①北京某污水处理厂
该厂规模为2万m3/d，原工艺：氧化沟，出水标准一级A。改造工艺：氧化沟+两级生物滤池+V型滤池+臭氧脱色，出水标准为北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11/890-2012)B标准。改造前后工艺流程详见图6。
图6 北京某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
②浙江某污水处理厂
该厂处理规模为3万m3/d，原工艺：DE氧化沟，出水标准一级B。改造工艺：改良DE氧化沟+反硝化滤池+曝气生物滤池+活性砂滤池，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图7。
图7 浙江某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
③江苏某污水处理厂
该污水厂处理规模为15万m3/d，原工艺：Orbal氧化沟，出水标准一级B。改造工艺：BNR+MBR，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图8。
图8 江苏某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
④浙江某污水处理厂
该污水处理厂处理规模为15万m3/d，原工艺：A2/O改良氧化沟+混凝沉淀，出水标准一级B。改造工艺：A2/O改良氧化沟+混凝沉淀+活性炭二级吸附、压滤，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图9。
图9 浙江某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
(3)原采用普通活性污泥法或A/O类工艺
①北京某再生水处理厂
该污水处理厂处理规模为100万m3/d。原工艺：普通活性污泥法，出水标准二级(1996年标准)。改造工艺：改良A2/O+反硝化生物滤池+膜过滤+臭氧脱色，出水标准《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)，部分指表参照地表水Ⅳ类水体标准。改造前后工艺流程详见图10。
图10 北京某再生水厂提标改造前后工艺流程对比
②北京某污水处理厂
该污水厂规模为10万m3/d，改建4m3/d，扩建6m3/d。原工艺：普通活性污泥法，出水标准一级B。改造工艺：原工艺改为A2/O工艺，出水执行北京市《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB11/890-2012)B标准;扩建工艺为MBR+RO，MBR出水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》( GB/ T 18920-2002) 中车辆冲洗水质要求;RO出水标准为《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水体(TN除外)，出水进入奥运场馆杂用及奥运公园水体补充。提标改造前后工艺流程详见图11。
图11 北京某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
③河北某污水处理厂
该厂规模为16万m3/d。原工艺：A/O，好氧池采用MBBR，出水标准二级。改造工艺：改良Bardenpho工艺+MBBR+深度处理，出水标准一级A，详见图12。
图12 河北某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
④浙江某污水处理厂
该厂规模为1万m3/d，原工艺：A/O+生物滤池，出水标准一级B。改造工艺：改良A/O+生物滤池+生态处理，出水达到地表水Ⅲ类标准。提标改造前后工艺流程详见图13。
图13 浙江某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
(4)原采用SBR类工艺
①江苏某污水处理厂
该厂规模为1万m3/d。原工艺：SBR工艺，出水标准一级B。改造工艺：A2/O+转盘滤池，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图14。
图14 江苏某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
②浙江某污水处理厂
该污水厂改建规模2.5万m3/d，新建2.5万m3/d。原工艺：CAST工艺，出水标准二级。改造工艺：改良A2/O+微絮凝+滤布滤池，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图15。
图15 浙江某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
③陕西某污水处理厂
该污水厂处理规模为1万m3/d。原工艺为CAST工艺，出水标准一级B。改造工艺为两级A/O工艺+絮凝沉淀+纤维滤池，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图16。
图16 陕西某污水处理厂提标改造前后工艺流程对比
原标题:中国城镇污水处理厂提标改造工艺及典型案例分析
