高效除磷脱氮新工艺(Esude工艺)在城镇污水处理厂提标改造中的应用效果

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摘要：本文介绍了中国矿业大学环境与测绘学院张雁秋教授主持研发的高效消化技术在徐州、临沂两个污水处理厂的应用效果，同时介绍了在此基础上研发的高效除磷脱氮新工艺（esude）在山东沂水县污水处理厂的应用效果，说明高效除磷脱氮新工艺（Esude）具有较高的推广应用价值。

关键词：脱氮除磷 高效硝化 应用

1. 概况

随着城市化进程加快和环境标准的日益严格，国家和企业加大了环境治理投资力度，新建了一大批污水或工业废水处理厂，截至2010 年底，全国已建成城市污水处理厂 3000多座，全国各地的污水处理率得到了大幅提升，水环境得到了很大程度的改善。

国家环保部批准颁发的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)，明确提出了城镇污水处理厂污染物排放的分级标准，根据排放水体的功能将一级标准划分为一级A标准和B标准，其中一级标准的A标准是城镇污水处理厂出水作为回用水的基本要求，当污水处理厂的出水引入稀释能力较小的河湖作为景观用水和一般用水等途径时，执行一级标准的A标准。2007年太湖蓝藻事件爆发后，太湖流域率先提出了一级A标准的排放要求，随后在全国范围内得到了较大程度的推广。随之而来的是对高效的除磷脱氮技术和深度处理技术的需求提高。

由中国矿业大学环境与测绘学院张雁秋教授主持研发的高效硝化技术和在此基础上研发的高效脱氮除磷新工艺（Esude）填补了空白，分别获得了科技部2004年的技术推广证书和2008年环保部科学技术三等奖两项荣誉，该技术在实际工程中得到了有效地应用，获得了良好的效益。

2. 高效硝化技术的应用效果

城市污水处理高效硝化新工艺主要适用于污水的生物处理。该项目在统一动力学、动力学负荷、回流污泥浓度优化等理论的指导下，突破整个活性污泥法工艺的瓶颈―氨氮的硝化过程，开发成功分点进水缺氧好氧活性污泥法(A/O法)新工艺。经徐州污水处理厂及临沂污水处理厂改造工程应用表明，采用该项新工艺后，出水水质稳定达标。

2.1 高效硝化技术在徐州污水处理厂的应用

徐州污水处理厂是淮河流域首先建成的第一家城市污水处理厂，主要负责处理徐州市奎河流域排放的生活污水和工业废水。目前该厂已经过三次建设，1994年12月份完成一期工程的建设，处理规模为10万吨／日，采用普通活性污泥法工艺；1998年12月完成了二期扩建工程建设，使处理规模达到16.5万吨／日，采用的处理工艺与一期工程相同，出水执行二级排放标准；2002年5月完成了工艺改造工程，处理规模不变，污水处理工艺采用由中国矿业大学环境与测绘学院张雁秋教授研发的缺氧好氧活性污泥法(高效硝化)工艺，出水除CODCR执行70mg/l外，其他指标执行GB18918-2002一级B标准。工艺改造后的试运行效果良好，出水水质稳定、达标。

2.1.1 改造工艺流程

改造工程工艺流程如下图所示：

图1徐州污水处理厂改造工艺流程

2.1.2 工艺流程说明：

（1）污泥回流至缺氧池之前，污泥回流比根据运行调试控制在50-80%之间，缺氧池内为缺氧状态；

（2）缺氧池配水量为总进水量30-50%，其余部分分为四次配入后续曝气池中；

（3）曝气池由一次配水改为三次配水，由一级完全混合并联运行方式改为三级完全混合串联运行方式。

（4）改造前后好氧池的容积（约21000M3）不变，水力停留时间约3.1小时。

（5）污泥处于缺氧――好氧的反复循环中。

（６）初沉池改为缺氧池

2.1.3 改造前后处理效果：

该工程改造前后运行效果显示，采用本工艺改造后，处理效果明显优于改造前，各种水质污染指标得到了大幅度降低，处理率大大提高。以改造前后各半年的实际运行氨氮指标的变化足可以说明硝化效率的提高。

改造前后的氨氮处理效果见下图所示：

改造后在维持原有曝气量的情况下出水水质为：NH3-N≤3mg/L，BOD5≤8mg/L，CODcr≤45mg/L，SS≤20mg/L；如适当增加曝气量，出水水质可达到：NH3-N未检出，BOD5≤6mg/L，CODcr≤40mg/L，SS≤20mg/L。给企业创造了明显的经济效益和环境效益。

2.2 高效硝化技术在临沂污水处理厂的应用

高效硝化技术在徐州污水处理厂得到成功运用以后，又于2006年12月份，对临沂市污水处理厂一期工程实施了改造，同样取得了预期的效果。

2.2.1 临沂污水处理厂概况

临沂污水处理厂一期工程设计规模10万吨/日，负责处理临沂市区的生活污水和工业废水，污水处理主要采用初沉池+曝气池+二沉池的处理工艺，曝气池采用鼓风曝气的卡鲁塞尔氧化沟，好氧停留时间8小时，出水执行二级排放标准。由于淮河流域水污染防治的要求，该厂务必于2006年底完成升级改造，出水执行GB18918-2002一级B标准，因此，临沂市政府投入400余万元，采用中国矿业大学环境与测绘学院研发的高效硝化技术，圆满地完成了升级改造任务，运行状况良好。改造工艺流程如下:

图2临沂污水处理厂改造工艺流程

2.2.2 改造内容简介

1）初沉池改为厌氧池，池内安装搅拌器，达到泥水混合效果，进水由原来全部进入初沉池改为部分（30-50%）进入厌氧池；

2）回流污泥由原来进入氧化沟前段改至厌氧池；

3）将卡鲁塞尔氧化沟的进水口和出水口之间封闭，将氧化沟改为推流式曝气池；

4）曝气池由原来的一点进水改为4段分点进水，总水量分为5点配入，厌氧池配水比例为30-50%，其余水量（30-70%）分点进入好氧池，好氧池的总水力停留时间仍为8小时。

5）其余设施不变。

2.2.3 改造前后运行效果比较

临沂污水处理厂一起工程改造后，各项污染指标的去除率都得到了不同程度的提高，以2006和2007两年水质的月度平均值予以说明。

2.2.3.1 改造前后COD处理效果比较，去除率显著提高，见下图所示：

2.2.3.2 改造前后NH3-N去除效果比较，去除率得到了大幅度提高，硝化进程彻底，见下图所示：

2.2.3.3 改造前后TP去除效果比较，除磷效果明显高于改造前，为进一步优化完善工艺奠定了基础，见下图所示：

综上所述，采用高效硝化技术对临沂污水处理厂进行改造，在不改变原有构筑物容积的情况下，通过改变工艺线路，各种污染物指标的去除效率得到了很大程度的提高，显示了该工艺高效硝化的特点，同时除磷效果也得到了提高。

3. 高效除磷脱氮新工艺―易速德（Esude）在沂水污水处理厂的应用

高效硝化技术在徐州、临沂两地污水处理厂的实际应用，收到了预期的处理效果，不论是COD、BOD5还是NH3-N的处理效率都得到了大幅度提高，同时也得到了较好的除磷效果，结合GB18918-2002标准的要求，除上述指标外，还应兼顾TN的脱除，经过二次研发、优化和完善，得到了高效除磷脱氮新工艺（Esude），并且在山东沂水县污水处理厂、山东德州污水处理厂等项目得到了有效的应用和验证。

3.1 沂水污水县处理厂概况

沂水县污水处理厂一期工程设计规模5万吨/日，负责处理城区生活污水和工业废水，原处理工艺为“水解酸化+高负荷生物滤池+好氧生化”，设计进水水质为COD≤500mg/l，BOD5≤200mg/l，SS≤300mg/l，出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准。

2007年8至11月，采用由中国矿业大学研发的“厌氧+多级缺氧好氧”工艺（Esude）进行技术改造，新增脱氮除磷功能，设计进水水质不变，新增氮磷指标为NH3-N≤40mg/l，TP≤3mg/l，改造后出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。

3.2、改造工艺流程

工艺改造后，对原有工艺在不增加构筑物数量和容积的前提下进行全面整改，改造污水、污泥管线，形成“厌氧+多级缺氧好氧（AO）工艺”，工艺流程如下：

图3沂水县污水处理厂改造工艺流程

3.3、改造后运行效果

工艺改造工程完成后，运行效率明显提高，各项水质指标全面达到设计标准，特别是氮磷指标较改造前的去除率得到大幅度提高，设施、设备运行稳定。在此，仅以改造前后同期氨氮指标变化对去除率予以说明，具体数据见如下图表：

4. 高效除磷脱氮新工艺（Esude）特点

4.1 优化功能分区：根据进水指标和一年四季的浓度变化，对缺氧区、好氧区能够完全满足优化调整，调整各段水力停留时间，分段、分项控各项指标达标；

4.2 提高污泥浓度：准确分点，多次配水，使生物形成高污泥浓度梯度及控制低营养工作状态；

4.3 降低运行费用：生物系统采用了分级多次硝化反硝化技术、同步硝化反硝化高效曝气技术、无内回流技术、高污泥浓度梯度使污泥减量、高污泥浓度高效捕集气泡，运行费用节约20%以上；

4.4 缩减改造费用：根据不同的工艺条件及达标要求，一般改造费用为200-300元/吨水；

4.5 系统生态优势：生物系统长期稳定的在高污泥浓度及低营养状态下工作，有效促进硝化菌、亚硝化菌、反硝化菌繁殖生态优势，提高脱氮效率；

4.6 减少占地面积：生物反应停留时间短，与传统的工艺相比可减少20%，生物池形几何比例采用计算机优化设计；

4.7 节省一次性投资：生物池内无搅拌器、无回流泵、污泥减量使脱水设备减少，生物反应池容积减少，节约投资20%以上。

5. 结语

高效脱氮除磷新工艺（Esude）是在高效硝化技术的工程实践基础上研发的，并得到了工程验证，具备国内自主知识产权，工程应用效果明显，具有投资省、运行效率高、运行成本较低的特点，特别在污水处理厂提标改造方面具有显著的优势，具有较高的推广价值。

参考文献：

[1]王小文，张雁秋，等。《水污染控制工程》，煤炭工业出版社，2008年第1版