城市污水处理厂提标改造技术的应用研究

城市污水处理厂提标改造技术的应用研究

1 熊世勇 2代理，3刘亮

重庆市大渡口区西城大道1号，400084

摘要：随着我国城市化进程的快速推进和水环境保护要求的不断提高，现有城市污水处理厂面临着出水水质标准提高的挑战。为了满足日益严格的出水标准，越来越多的城市污水处理厂需要进行提标改造。本文分析了城市污水处理厂提标改造的必要性，系统介绍了污水处理厂提标改造所采用的预处理、生物处理和深度处理等关键技术，并结合典型案例分析了提标改造技术的应用效果。城市污水处理厂的提标改造需要综合运用多种新工艺、新技术，因地制宜地进行技术集成和优化，并重视与运行管理水平的提升相结合，实现污水处理系统的稳定达标排放和环境效益 大化。

关键词：城市污水处理厂；提标改造；必要性；关键技术；应用案例

引言：近年来，我国经济社会持续快速发展，城市化和工业化进程不断推进，给水环境保护带来巨大压力。城市污水处理是控制水体污染、改善水环境质量的关键环节。国家对城镇污水处理提出了更高的要求，新修订的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)大幅提高了污水处理厂的出水标准。很多已运行多年的城市污水处理厂，受原设计标准偏低、工艺单一、设备老化等因素影响，出水水质越来越难以稳定达标，亟需进行提标改造。

一、城市污水处理厂提标改造的必要性

改革开放以来，我国城市化进程明显加快，城镇人口比重已从1978年的17.9%上升至2021年的64.7%。城市环境基础设施也得到快速发展，全国城镇污水处理率从2000年的34.3%提高到2021年的96.8%。然而，人口的快速城镇化和经济社会活动的持续增长，给城市水环境带来前所未有的压力。工业废水和生活污水排放量逐年增加，污染物浓度上升，水质日益恶化。虽然污水处理能力不断提高，但受水体纳污能力下降、水质目标提高等因素制约，不少城市河湖水质改善缓慢，甚至出现反复。统计显示，2021年，全国地表水国控断面中，Ⅰ-Ⅲ类、Ⅳ-Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为84.9%、12.8%和2.3%，与人民群众对优美水环境的期待还有较大差距。[1]

二、城市污水处理厂提标改造技术

污水处理厂的提标改造需要遵循“因地制宜、经济适用、突出重点、兼顾全面”的原则，综合采用多种工艺技术和管理措施，优化处理系统，提高出水水质，扩大污水资源化利用，实现污泥减量化和无害化处置目标。针对目前污水处理厂普遍存在的问题，提标改造主要从预处理、生物处理和深度处理三个方面加以完善。

(一)预处理技术

预处理是污水处理的第一道工序，对于去除污水中的大颗粒悬浮物、纤维、油脂等杂质，减轻后续处理单元负荷，保证生物处理系统的稳定运行十分重要。传统污水处理厂多采用粗格栅+沉砂池的组合工艺，存在阻力损失大、清污不彻底、除砂效果差等问题。提标改造中，应采用细格栅取代粗格栅，并改进沉砂池工艺，强化固液分离效果。

(二)生物处理技术

生物处理技术通过微生物的新陈代谢作用，去除污水中的有机物、氨氮、总氮、总磷等污染物。目前很多污水处理厂采用传统活性污泥法(如A2/O工艺)，虽然投资省、工艺简单，但普遍存在硝化不完全、除磷脱氮效果差、剩余污泥产量大等不足。随着出水标准的提高，传统工艺难以满足脱氮除磷要求，需要进行工艺升级和优化。

改良型A2/O工艺是在传统A2/O工艺基础上，通过设置缺氧–好氧交替区、调节回流和供氧方式等，强化反硝化脱氮和过量吸磷，显著提高脱氮除磷效率。常见的改良工艺有UCT工艺，总氮去除率可达75%~85%。例如，某污水处理厂采用改良A2O工艺，COD去除率达到94.2%，总氮由原来的20.1 mg/L 降至8.6 mg/L，总磷由1.2 mg/L降至0.3 mg/L 。

膜生物反应器(MBR)是一种将膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型水处理工艺，具有出水水质好、设备紧凑、占地省、运行稳定等优点。MBR工艺大大延长了污泥龄，强化了硝化作用。由于膜组件截留了大部分细菌和病毒，无需二沉池，出水实现了泥水分离，浊度和细菌总数大幅降低。研究表明，MBR工艺对COD、氨氮、总氮、总磷的去除率可达到95%、97%、70%和94%。但MBR工艺也存在膜污染、运行能耗高、维护费用大等局限，适用于提标幅度较大、出水回用率高的污水处理厂。[2]

(三)深度处理技术

为了进一步去除污水中残留的有机物、氨氮、总氮、总磷、色度、细菌、病毒等污染物，实现稳定达标排放和回用要求，需要在二级处理的基础上增加深度处理工艺。活性炭吸附以颗粒活性炭(GAC)或粉末活性炭(PAC)为吸附剂去除水中有机污染物。活性炭比表面积大，吸附性能好，技术成熟可靠。活性炭吸附池置于二沉池或高级氧化单元之后，对残留的微量有机物、色度、嗅味等进行深度去除，可使COD降至30 mg/L 以下。但GAC造价高，再生周期长；PAC投加量大，药耗高，运行成本较高。

三、污水处理厂提标改造技术的应用案例分析

针对不同规模、不同特点的污水处理厂，提标改造方案应具体问题具体分析，因地制宜地选择合适的工艺路线和技术组合，优化设计参数，并重视新工艺设备与现有构筑物的衔接匹配，确保系统协调、稳定、高效运行。以下结合实际案例，分析污水处理厂提标改造技术的应用效果。

武汉市某污水处理厂设计处理规模20万m3/d，采用“预处理+改良A2/O+二沉池+紫外消毒”工艺，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B标准。为进一步提高出水水质，减少污泥产量，该厂对现有工艺进行了升级改造。在预处理段更换为转鼓式细格栅，并增设旋流沉砂池；生物处理段在A2/O流程后增加MBBR工艺，以填料为载体强化脱氮除磷；深度处理增加臭氧氧化和过滤工艺，进一步去除COD、氨氮、色度等。改造后，COD由原来的60 mg/L降至30 mg/L，氨氮由8 mg/L降至1.5 mg/L，总氮由20 mg/L降至15 mg/L，出水稳定达到地表水准Ⅳ类标准，且污泥产量减少30%。

江苏省某污水处理厂处理规模为5万m3/d，原采用“粗格栅+沉砂池+氧化沟+二沉池”工艺，设计出水达到一级B标准。由于进水水质波动大，氧化沟硝化不完全，出水总氮超标严重。提标改造时，在预处理段新增细格栅，生物处理系统采用UCT工艺，并配以PAC投加和过滤等深度处理措施。通过延长污泥龄、设置缺氧段强化反硝化，出水COD降至50 mg/L，氨氮降至5 mg/L以下，总氮稳定在15 mg/L左右，达到一级A排放标准。

结语

随着水环境保护形势的日益严峻和标准要求的不断提高，越来越多的城市污水处理厂面临提标改造的紧迫任务。如何因地制宜地制定改造方案，合理选择新技术新工艺，强化运行管理，已成为业界普遍关注的热点问题。

参考文献：

[1] 贾海涛,夏夏静,詹征,等.MBR一臭氧催化氧化在江苏某工业污水处理厂提标改造工程中的应用[J].给水排水, 2023, 49(9):63-68.

[2] 张强.城市污水处理现状及污水处理厂提标改造[J].山西化工, 2023, 43(12):255-257.