按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的要求，我國(guó)早期城市污水處理廠面臨增加脫氮除磷工藝的升級(jí)改造。通過(guò)文獻(xiàn)總結(jié)了近年國(guó)內(nèi)城市污水處理廠常見(jiàn)的脫氮除磷工藝改造方法。圍繞城市污水處理廠設(shè)計(jì)、進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)、工藝選擇、現(xiàn)有構(gòu)筑物處理能力等問(wèn)題進(jìn)行了分析與探討，為更多的城市污水處理廠實(shí)施脫氮除磷提供參考。

水中污染物的去除是城市污水處理的重要任務(wù)，依照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的城市污水處理廠就是完成這一任務(wù)的主要場(chǎng)所。早期國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 54-73中涉及到的污水標(biāo)準(zhǔn)只是標(biāo)準(zhǔn)中的廢水部分。20世紀(jì) 80年代后我國(guó)開(kāi)始頒布行業(yè)單獨(dú)的排放標(biāo)準(zhǔn)和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-88）。至90年代，GB8978-88標(biāo)準(zhǔn)被修訂成了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）。由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)城市污水處理廠的建設(shè)處于起步階段，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)城市污水處理廠的要求較低。隨著我國(guó)國(guó)力和環(huán)境意識(shí)的不斷提高和增強(qiáng)，對(duì)氮、磷的控制越來(lái)越重視。2003年7月1日起我國(guó)開(kāi)始實(shí)施新的、專(zhuān)門(mén)性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)。新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)城鎮(zhèn)污水廠的尾水排放不但提出了明確的要求，而且排放指標(biāo)也更為嚴(yán)格，尤其是對(duì)于氮、磷污染物排放標(biāo)準(zhǔn)變化較大。新標(biāo)準(zhǔn)不但對(duì)新建污水廠的工藝設(shè)計(jì)提出了明確要求，而且對(duì)我國(guó)目前現(xiàn)有污水處理廠的出水排放也提出了功能升級(jí)的要求，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)活性污泥法的城市污水處理廠都要面臨增加脫氮除磷工藝升級(jí)。

改造工藝分析

傳統(tǒng)活性污泥法沒(méi)有厭氧缺氧環(huán)境，因此沒(méi)有很好的脫氮除磷工藝效果。改造工藝主要都以A/A/O或A/O工藝為基礎(chǔ)進(jìn)行。具體實(shí)現(xiàn)上都集中在如何增加或改造出厭氧和缺氧工藝，其中有通過(guò)控制曝氣強(qiáng)度，調(diào)整曝氣池內(nèi)溶解氧的工藝改造，有通過(guò)增加填料實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化的工藝改造，有采用多級(jí)厭（缺）氧好氧兩段法，也有研發(fā)的新工藝，如ECOSUNIDE工藝[8]等。傳統(tǒng)曝氣方法改造后的工藝在脫氮方面同傳統(tǒng)活性污泥法相比有較好的提升，改造后的工藝氨氮指標(biāo)可以達(dá)到一級(jí)B標(biāo)或A標(biāo)。在除磷方面，雖然增加厭氧池都會(huì)有除磷表現(xiàn)，但是通過(guò)傳統(tǒng)工藝改造并依靠生物除磷達(dá)到一級(jí)A標(biāo)，還有一定的難度。使用生物強(qiáng)化除磷和化學(xué)除磷或者其他方法結(jié)合可以達(dá)到一級(jí)A標(biāo)。

對(duì)于脫氮除磷效果較好的工藝幾乎沒(méi)有采用，例如：UCT、Bardenpho等工藝。主要原因是這些工藝流程同傳統(tǒng)活性污泥法有較大差異，從傳統(tǒng)活性污泥法工藝改造過(guò)來(lái)需要增加設(shè)備和構(gòu)筑物較多。而且這些工藝本身國(guó)內(nèi)使用較少，面臨著較大的工藝改造風(fēng)險(xiǎn)。

在眾多的改造工藝中，效果比較好的是德州污水處理廠、沂水污水處理廠等采用的ECOSUNIDE工藝，具有短時(shí)高效，出水效果好，運(yùn)行簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。同時(shí)工藝回流比較A/A/O低，從節(jié)能角度來(lái)說(shuō)也較有優(yōu)勢(shì)。

改造工藝中主要問(wèn)題

池體功能升級(jí)改造

根據(jù)1999年國(guó)家城市給水排水研究中心對(duì)國(guó)內(nèi)城市污水處理廠的運(yùn)行狀況調(diào)查表明：實(shí)際進(jìn)水COD與設(shè)計(jì)進(jìn)水COD比值低于1的占65.8%，實(shí)際進(jìn)水BOD5與設(shè)計(jì)進(jìn)水BOD5比值低于1的占83%，實(shí)際進(jìn)水SS與設(shè)計(jì)進(jìn)水SS比值低于1的占61.8%[19]。在水量設(shè)計(jì)上通常還要考慮5-10年規(guī)劃水量變化，因此設(shè)計(jì)結(jié)果表現(xiàn)為池體體積偏大，尤其是實(shí)際運(yùn)行水量、水質(zhì)偏低時(shí)，問(wèn)題更加突出。但是原有工藝改造成脫氮除磷工藝要增加內(nèi)回流或增加污泥回流量，反而提高了池體的利用率。因此事實(shí)上這些當(dāng)初設(shè)計(jì)問(wèn)題遇到升級(jí)改造時(shí)反而成了優(yōu)勢(shì)。所以國(guó)內(nèi)大部分污水處理廠在現(xiàn)有基礎(chǔ)上是可以升級(jí)改造的，在適量增加回流、內(nèi)回流的情況下，就可以保證水力停留時(shí)間。

脫氮除磷的矛盾

在低碳高氮、磷時(shí)采用常規(guī)A/A/O工藝常難以滿足同時(shí)高效脫氮除磷的要求。因此按照A/A/O設(shè)計(jì)改造的傳統(tǒng)活性污泥法通常不能滿足現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1級(jí)A標(biāo)，從表1中也可以看出，已建成的還是改造成A/A/O工藝都要配合化學(xué)除磷才能達(dá)到1級(jí)A標(biāo)。國(guó)內(nèi)許多污水處理廠面臨進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷偏低（同時(shí)設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)取值偏高），碳源不足是造成總磷去除率低的主要原因。而且脫氮和除磷之間存在碳源競(jìng)爭(zhēng)，回流污泥中大量的硝酸鹽氮的存在會(huì)引起反硝化菌同聚磷菌競(jìng)爭(zhēng)碳源，導(dǎo)致除磷效果差。

二沉池

傳統(tǒng)活性污泥法工藝改造成脫氮除磷工藝，通常要增加回流泵增大回流量，回流量增加會(huì)減小系統(tǒng)總的水力停留時(shí)間，二沉池沉淀時(shí)間會(huì)縮短。國(guó)內(nèi)污水處理廠大部分低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行，因此增加回流比后對(duì)于二沉池來(lái)說(shuō)一般都能保證停留時(shí)間。

結(jié)論

盡管A/A/O工藝本身有缺點(diǎn)，如內(nèi)外回流量大、能耗高等，但從文獻(xiàn)國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)改造和正在改造的污水處理工藝來(lái)看，還是傾向于使用A/A/O工藝及其變化改良工藝的改造方案，這些工藝在調(diào)試運(yùn)行良好情況下可以達(dá)到國(guó)內(nèi)一級(jí)B標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)出水磷排放濃度低于0.5mg/L，在現(xiàn)有各工藝條件下，不增加構(gòu)筑物僅通過(guò)改造曝氣形式等內(nèi)容實(shí)現(xiàn)難度較大。因此，無(wú)論是現(xiàn)有污水處理廠升級(jí)改造，還是新建污水處理廠設(shè)計(jì)，除磷都會(huì)成為工藝改造的重要限制因素。化學(xué)除磷增加了工藝的復(fù)雜性和運(yùn)行成本，研發(fā)高效脫氮除磷的生物工藝，且運(yùn)行簡(jiǎn)單是當(dāng)前城市污水處理面臨的主要問(wèn)題。

來(lái)源：粉紅色快訊