广东省某城镇污水处理厂提标升级改造工艺流程的选择
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摘 要：随着环保要求的日益严格，目前我国许多城镇污水处理厂都面临着出水水质提标的问题，特别是出水从《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准升级到一级A标准。该文主要结合工程实例，阐述城镇污水处理厂提标升级改造的工艺流程的选择和研究，从而有效保证污水处理厂提标升级改造顺利达到预期目标。
关键词：城镇； 污水处理厂； CAST； 升级改造； 提标； 工艺流程
中图分类号：[R123.3] 文献标识码：A 文章编号：
工程背景
广东省某城镇污水处理厂首期工程建设规模2万m3/d。首期工程已建成并于2011年12月投入运行。该污水厂处理厂首期工程原设计出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准中B类标准。主体工艺采用CAST工艺。根据当地政府相关部门的要求，该厂出水水质要求从《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准提高到一级A。设计进出水水质见表1：
表1污水处理厂设计进出水水质一览表
该城镇污水处理厂处理主体工艺采用“CAST”工艺，工艺流程如下：
CAST共4组，单组运行周期为4小时，其中曝气2小时（进水1小时），沉淀1小时，滗水1小时。
污水处理厂升级改造主要包括：预处理单元、主体二级生物处理单元、深度处理单元三个部分的升级改造。
预处理单元
该单元主要升级改造思路：强化预处理单元去除进水无机悬浮固体的效率，提高生物池生物活性、反应速率，缩短微生物降解所需的时间。可采取的改造措施包括增设超细格栅、初沉池等。
该城镇污水处理厂进水SS浓度不高，同时考虑到后续反硝化碳源的需要，因此升级改造工程对预处理单元维持不变。
主体二级生物处理单元
主体二级生物处理单元主要升级改造思路是强化生物处理功能。
强化生物处理可维持处理规模不变，增加处理系统的有效生物量，立足于最大程度地去除有机物、NH3 - N、TN，并兼顾TP的去除。可采取的主要措施包括： ①人工投加生物填料形成活性污泥和生物膜复合生物处理工艺；②回流污泥曝气再生提高生物活性；③调整生物池内部分隔区（例如将CAST池改为A2O - SBR池,分隔成为厌氧区、缺氧区、过渡区、序批区四个区域等）；④调整运行周期（例如调整CAST运行方式后增加缺氧搅拌时段，提高系统的脱氮能力) 。
该城镇污水处理厂厂内无预留增加二级生化处理的用地，同时对BOD5、COD、TN、NH3-N的去除率需要进一步提高，因此强化二级生物处理效率是可行的。
深度处理单元
单纯物化处理
当二级生化处理效果较好，主要是C、N类有机污染物已经可以稳定达到一级A标准时，可以考虑针对SS、TP的去除，以过滤为核心单元，混凝沉淀为强化手段，通过投加混凝剂完成化学除磷。可采取的主要工艺包括：砂滤、纤维滤料过滤、表面过滤、膜过滤等。
该城镇污水处理厂出水SS的去除率要求达到95%以上，同时TP需要辅助化学除磷，因此增加物化处理是必须。但由于该项目C、N的去除效率要求较高，因此单纯物化处理是不足的，需要和其他处理单元组合使用。
生化深度处理
当原有生物处理段采用强化措施后，NH3-N、TN仍然不能达标时，在生物处理段后增加曝气生物滤池、反硝化滤池等设施，将C、N类有机污染物进一步稳定去除与过滤处理相结合，在处理构筑物前补充必要的外加碳源，以确保NH3-N、TN的稳定达标。
该城镇污水处理厂原设计已预留有深度处理用地，同时为了保证C、N类污染物的稳定达标，增加生化深度处理也是可行的。
升级改造工艺流程的比选
通过升级改造总体设计思路的分析，最终确定可供该城镇污水处理厂升级改造选择使用的工艺方案如下：
方案一：A2/ O（MBBR+SBR）+砂滤池
方案二：A/ O（MBBR+SBR）+反硝化深床滤池
各升级改造工艺流程说明
方案一：A2/ O（MBBR+SBR）+砂滤池
经预处理后的污水进入生化池，将原CAST池改为A2/O - SBR池（即分隔成生物选择池、厌氧池、缺氧池、好氧池，其中好氧池分为MBBR池和SBR池，MBBR池投加悬浮填料）。污水在生化池中进行硝化和反硝化、有机物降解、除磷等生物反应，净化污水的水质。
生化池出水后通过二次提升进入砂滤池，进一步去除SS及TP。过滤出水消毒达到一级A标准。
方案二：A/O（MBBR+SBR）+反硝化深床滤池
经预处理后的污水进入生化池，将原CAST池改为A/O - SBR池（即分隔成生物选择池、厌氧池、好氧池，其中好氧池分为MBBR池和SBR池，MBBR池投加悬浮填料）。污水在生化池中进行硝化、有机物降解、除磷等生物反应，净化污水的水质。
生化池出水后通过二次提升进入深床反硝化滤池，进一步去除TN、SS及TP。过滤出水进入消毒池，经过氯消毒后，达到一级A排放标准。
各升级改造工艺流程技术经济比选结论
三种方案优缺点和技术性能分别见下表3和表4。
表3各方案优缺点比较表
表4各方案经济技术性能比较表
通过经济技术比选，适合项目的实际情况，从保证出水水质达标的能力、方便运行管理及维护、节能降耗等方面考虑，该城镇污水处理厂首期工程升级改造项目最终选择采用方案一A2/ O（MBBR+SBR）+砂滤池工艺作为升级改造工艺流程。
结论
出水污染物指标
从升级改造前后出水污染物指标处理难易程度来看，提标升级改造最难的污染物指标是TN、NH3-N，需要具有良好的硝化、反硝化条件才能实现稳定达标排放，是工艺选择优先考虑的指标；TP、SS指标是重点考虑的指标，从实际运行情况来看均可通过加药过滤达到稳定达标；COD、BOD指标只要生化处理系统正常运转也可达到稳定达标。
工艺流程：
从升级改造选用的工艺流程及实际运行情况来看，在进水营养物满足要求的前提下，虽然改造的处理工艺不同，但最终采用的都是经典的具有同步脱氮除磷的A2O工艺作为主体工艺，配套各种形式的深度处理单元，从而实现出水由一级B升级至一级A，并且实际运行情况都较为良好稳定。
因此，从工艺流程来看，升级改造的首选工艺流程为：A2O+深度处理单元（普通滤池、纤维转盘滤池、深床反硝化滤池等）。