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 ●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
  
  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。
  相关报道
湘潭最大污水处理厂提标改造
设计20万吨/日规模水质将达一级A
  中国环境报综合报道 湖南省湘潭市河西污水处理厂20万吨/日的提标改造项目工程预计今年10月底竣工,届时污水处理厂的出水水质可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。
  河西污水处理厂现为湘潭最大的污水处理厂,日处理规模15万吨,目前的污水排放标准为一级B标准。
  据了解,这一提标改造工程将按照20万吨/日的规模进行建设,主要建设项目包括滤布滤池、加氯消毒池等项目的新建,同时将对紫外线消毒池、氧化沟等进行改造、增加设备。这次提标改造项目占地约15亩,总投资1亿多元,为2014年湖南省、市重点建设生态环保类项目。
  据河西污水处理厂的相关负责人介绍,提标改造项目建成后,出水中所含的悬浮物、生化需氧量、总磷、总氮能得到大幅下降。


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