南方城镇污水处理厂提标改造工艺路线选择探讨
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摘要：根据南方城镇污水处理厂进、出水水质特点，对提标改造目的展开分析，探讨适于南方城镇污水处理厂提标改造的工艺流程，结果表明微絮凝过滤工艺适用于二级处理出水TP接近0.5mg/L，SS在20mg/L左右的情况。沉淀+过滤工艺适用于二级处理出水TP在1mg/L，SS波动较大的情况。
1.前言
国家环境保护总局(环发[2005]110号)《关于严格执行的通知》中第一次提出，“为防止水域发生富营养化，城镇生活污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭式、半封闭水域时，应执行《标准》中一级标准的A标准”。2006年第21号公告再次重申了这个问题，这实际上在法规层面上将GB18918-2002一级标准A标准的适用范围直接扩大到绝大多数城镇污水处理厂，城镇污水处理厂升级为一级A的提标改造工程在许多流域和省市实施。
2.南方地区污水厂水质分析
南方地区，以生活污水为主的城镇污水处理厂进水水质相对偏低、成分相对简单，COD约为200~500mg/L，BOD5约为80~220mg/L，NH4-N约为20~40mg/L，TN约为20~40mg/L，TP约为3~6mg/L。表1为南方某市城市污水处理厂进、出水水质，该厂二级处理主体工艺为改良A2/O工艺。
从上述进水指标可以看出，南方城镇污水处理厂的进水水质处在中等浓度水平，各项指标存在一定的波动。出水水质指标表明，COD、BOD5、NH4-N接近《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，SS、TP、TN出水不能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。
3.1提标改造目标的确定
对于采用脱氮除磷工艺的城镇污水处理厂，从技术可行和经济合理的角度考虑，TN和NH4-N应尽量在二级生物处理工艺单元中完成，在低温和进水水质波动的情况下，常通过优化生化反应池的运行参数，比如提高回流比、增加曝气量及污泥龄、提高污泥浓度，投加外部碳源等手段，来实现完全硝化和反硝化，使生化处理阶段的出水TN和NH4-N达到一级A标准。
采用强化脱氮除磷工艺后，生化反应池具有较长的污泥龄和污泥浓度，出水BOD5能够达到一级A标准，COD指标基本接近一级A标准，通过后续SS的处理措施，进一步去除COD，使其达标。
城镇污水处理厂采用二级强化处理后，出水SS浓度多数时间高于10mg/L或存在明显的波动，故深度处理阶段需针对SS达标排放增设处理措施。
采用强化脱氮除磷工艺的污水处理系统，二沉池出水TP通常在1mg/L左右，不能满足一级A标准，因此深度处理阶段需增加化学除磷措施，使出水总磷达标。
3.2提标改造路线探讨
针对TP和SS的达标排放，提标改造工程应以过滤工艺为核心单元，混凝沉淀为强化手段，达到高效去除悬浮物、溶解性胶体和总磷的目的。常规的深度处理工艺流程有：微絮凝过滤和絮凝—沉淀—过滤两种工艺流程，通常采用处理构筑物如下：
微絮凝过滤（常规处理+V型砂滤池、连续流砂滤池）；
混凝-沉淀-过滤（常规处理+高效沉淀池、澄清池+滤布滤池、砂滤池）；
下面对微絮凝过滤和絮凝沉淀过滤两种工艺展开分析，确定适合南方城镇污水处理厂提标改造的工艺路线。
（1）从处理效果角度分析
根据《城市污水回用设计规范》（CECS61:94）对混凝沉淀、过滤及两种工艺结合的处理效率规定，当二级处理的出水SS可达到20mg/L，采用过滤工艺，出水SS浓度为8～12mg/L，不能稳定实现出水SS≤10mg/L的标准。采用过滤+沉淀工艺，综合处理效果可达到70~80%，出水SS可稳定达标。综合考虑，混凝沉淀+过滤工艺对各种污染物指标的处理效果优于微絮凝过滤工艺。
（2）从水质波动时的保障角度分析
进水水质波动时，微絮凝过滤工艺需投加药剂，使细小的悬浮物凝结成较大颗粒，提高过滤效率，保持过滤效果，但是滤池水头损失增长较快，反冲洗周期缩短，药剂投加过量时容易产生过滤介质堵塞、板结，反冲洗不彻底的问题。
混凝沉淀+过滤增加了沉淀池或澄清池，可以去除二级生物处理出水中的大部分污染物，特别是对于需辅以化学除磷的工艺，可减轻滤池的负担，延长过滤周期。
从水质波动时的保障性分析，沉淀+过滤的保障性较高，微絮凝过滤可耐受一定的冲击性，但引起反冲频率增加，滤料堵塞和板结等问题。
（3）从运行管理的角度分析
微絮凝过滤一般为深床过滤，以砂滤为主，是否投加药剂根据进水水质确定，运行方式较灵活，无需投加药剂时，以直接过滤的形式运行，过滤周期随水质变化进行调整，运行管理较简单方便。
沉淀+过滤为两座构筑物，相对而言管理稍复杂。为保证絮凝沉淀效果，沉淀池絮凝及助凝药剂经常投加，需加强投加量的控制，以经济高效地保障滤前水质。
（4）从节省占地与投资的角度分析
微絮凝过滤因采用砂滤形式，水头损失较大，构筑物埋深及占地较大，但设备较少，设备投资不高，且易耗件较少，运行费用可能较省。
沉淀+过滤一般为沉淀池+滤池的形式，两个构筑物的总水头损失、构筑物尺寸、占地及投资较大。
综合以上分析，当二级处理出水TP接近0.5mg/L时，SS在20mg/L左右，且波动不大时，推荐采用微絮凝过滤工艺。当二级处理出水TP在1mg/L时，SS波动较大，为保障处理效果，推荐采用沉淀+过滤工艺。
4.结论
国家环保总局相关法规要求当前城镇污水处理厂出水应满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，根据南方城镇污水处理厂进、出水水质的特点，对微絮凝过滤和沉淀+过滤两种提标改造工艺形式展开探讨，结果表明，微絮凝过滤工艺适用于二级处理出水TP接近0.5mg/L，SS在20mg/L，且波动不大的情况。沉淀+过滤工艺适于二级处理出水TP在1mg/L，SS波动较大的情况。
参考文献
[1]郑兴灿，尚巍等.城镇污水处理厂一级A稳定达标的工艺流程分析与建议.给水排水
[2]国家环境保护总局.国家环境保护总局公告2006年第21号关于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）修改单的公告，2006，5