近日，山東省印發(fā)《山東省城市排水 “兩個清零、一個提標(biāo)”工作方案》， 方案中提出： 2023年山東省40%的城市污水處理廠出水水質(zhì)達(dá)到地表水準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，其中總氮控制在10-12mg/L；2025年60%城市污水處理廠完成提標(biāo)改造。

可以預(yù)見 在多重政策需求及環(huán)境治理壓力下，污水廠將迎來新一輪的提標(biāo)改造市場 ， 污水廠必須在運行管理或技術(shù)改造方面尋求有效的工藝或措施，以應(yīng)對更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。

其實，對于工藝運行成熟、管理水平高、設(shè)施有余量且生活污水比例大的污水廠來說，通過二級生化+深度處理工藝，在穩(wěn)定達(dá)到“一級 A”排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，完全具有提標(biāo)至“準(zhǔn)Ⅳ類”的潛力。 

但是！ 由于我國管網(wǎng)滲漏等客觀問題，污水處理廠的進(jìn)水中有機物濃度與碳氮比均表現(xiàn)出偏低的現(xiàn)象，這在無形中給提標(biāo)改造工作帶來了不小的挑戰(zhàn)和難度。

難點一 ：

如何解決污水廠進(jìn)水有機物濃度偏低的問題 ？

通過對我國各地的127家污水處理廠進(jìn)行調(diào)研，其結(jié)果顯示這些 污水廠的大部分進(jìn)水BOD5/TN＜2.59，80%的污水處理廠進(jìn)水BOD5/TN＜3.6，僅有10%的污水處理廠BOD5/TN＞4.0。 

這其中屬雨水、地下水充沛的南方地區(qū)最為突出，太湖流域的207家污水處理廠進(jìn)水BOD5/TN平均值僅為3.86。

眾所周知， 原水中有機物濃度的不足，將會嚴(yán)重制約生化段對總氮的脫除效率 。因此， 如何解決污水處理廠進(jìn)水有機物濃度偏低的問題成為提標(biāo)改造中的第一個難點。

其實，不用小編多說，大家都知道 造成污水廠進(jìn)水中有機物濃度偏低甚至過低的主要原因是配套管網(wǎng)的功能性和結(jié)構(gòu)性存在問題 。

首先，是 管網(wǎng)長期運行引起的破損和滲漏問題。

管道的破損容易導(dǎo)致地表水、地下水進(jìn)入管網(wǎng)而稀釋原水，致使進(jìn)入污水處理廠的水量變大， 負(fù)荷變高，而水中有機物濃度卻下降，這也間接提高了污水處理廠的處理難度和制水成本。

其次，是管網(wǎng)存在的雨污混接與錯接的問題。

一方面雨水易通過混接的管段進(jìn)入污水管網(wǎng)，導(dǎo)致進(jìn)水中的有機物濃度降低，另一方面污水進(jìn)入雨水管網(wǎng)后會直接排入水體，導(dǎo)致水體污染，此外部分雨污管網(wǎng)分流不徹底的現(xiàn)象也會使進(jìn)廠水質(zhì)波動過大，碳氮磷比例規(guī)律性變差，從而帶來晴雨天交替的水質(zhì)沖擊問題，間接提高了污水處理廠的運行和維護(hù)難度。

• 開展管網(wǎng)摸底調(diào)查，及時發(fā)現(xiàn)存在問題的管網(wǎng)，尤其是老城區(qū)和年代久遠(yuǎn)的管網(wǎng)系統(tǒng)，完善管網(wǎng)的運維管護(hù)。

• 加快管網(wǎng)改造，推進(jìn)廠網(wǎng)一體化，加快建立管網(wǎng)的日常運維機制，保障管網(wǎng)高效運作。 
• 現(xiàn)有地區(qū)仍采用一般合流制系統(tǒng)的，應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)排水規(guī)劃，制定改造計劃，逐年進(jìn)行截留式合流制改造或雨污分流改造。目前暫不具備條件的區(qū)域，可結(jié)合海綿城市建設(shè)，控制徑流污染.
• 新建污水窨井，應(yīng)禁止使用磚砌井；若位于綠化帶內(nèi)，井口高度建議高于地面高程10cm以上。
• 有條件的情況下，污水管道驗收前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格閉水試驗，包括新建小區(qū)，在無居民入住的情況下，污水管中的流量應(yīng)接近于零；埋深超過4m或臨河污水管道驗收前宜做入滲水試驗。

難點二：

如何在低碳氮比的情況下進(jìn)一步提高總氮去除率？

一般來說，生物處理技術(shù)在所有的碳源均用于反硝化反應(yīng)的理想情況下，轉(zhuǎn)化1g硝態(tài)氮所需的碳源量約為2.86g，即 進(jìn)水中的BOD5/TN要大于2.86時，才有可能進(jìn)行完全的脫氮。

而在實際應(yīng)用中，進(jìn)水BOD5/TN大于4時才能保證較高的脫氮率。

因為厭氧釋磷、好氧硝化等均會消耗碳源，而反硝化過程僅在碳源充足的前提下才屬于零級反應(yīng)。也就是 碳源充足時，反應(yīng)速率只與微生物量有關(guān)，與硝態(tài)氮濃度無關(guān)；相反，碳源不足時，反應(yīng)速率會受限于碳源的量，碳源越少，反硝化速率越低。

這也是許多污水處理廠的總氮去除率相對其他指標(biāo)較低的原因之一。 因此，進(jìn)一步提高脫氮效率是提標(biāo)改造中的另一個難點與重中之重。

值得一提的是， 為在提高總氮去除率的同時控制成本，污水處理廠在提標(biāo)改造時，應(yīng)綜合自身情況采取適宜策略。

1、管理性優(yōu)化措施

對于 “準(zhǔn)Ⅳ類”標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)率較高、工藝運行成熟、管理水平高且設(shè)施有余量的污水處理廠，從成本上考慮，應(yīng)優(yōu)先采取管理性優(yōu)化措施 。

措施一 ， 調(diào)整工藝運行參數(shù)

為強化反硝化脫氮、提高原水中碳源的利用效率，在保證出水氨氮達(dá)標(biāo)的情況下，應(yīng)適當(dāng)增加硝化液回流比，延長缺氧段水力停留時間，保證反硝化階段對碳 源的充分利用和反硝化的充分反應(yīng)。

水溫較低時，可適當(dāng)增加污泥濃度，降低污泥負(fù)荷，有助于抵消低溫 帶來的不利影響。

但一般污水處理廠投產(chǎn)運行后，隨著時間的推移和運行管理的不斷完善，工藝運行參數(shù)也會趨于穩(wěn)定，運行參數(shù)上的調(diào)控對總體的優(yōu) 化幅度有限。

措施二 ，投加 易降解的 外部碳源

另一種方便有效的措施是 投加易降解的外部碳源如甲醇、乙酸、乙酸鈉、葡萄糖等，以提供反硝化反應(yīng)所需的碳源，保證其反應(yīng)進(jìn)行的速率，提高總氮脫除率。 碳源投加要考慮水廠的自身情況和以下3方面：

• 碳源種類。 甲醇存在運輸和儲存的危險性以及高濃度會對微生物的活性產(chǎn)生抑制，葡萄糖則難以降解且易引起亞硝態(tài)氮的積累，而乙酸會帶來堿度過度消耗的問題。相比較而言，乙酸鈉是更為合適的外加碳源。
• 碳源投加點。 碳源投加點設(shè)置在缺氧區(qū)前端，可以有效節(jié)約成本，并保證充足的停留時間，避免CODCr的超標(biāo)。
• 投加量的控制。 應(yīng)建設(shè)一套完整的碳源計量投加設(shè)備，并以2.86為標(biāo)準(zhǔn)碳氮比對脫氮所需的碳源進(jìn)行計算和精確投加，再結(jié)合尾水CODCr的變化進(jìn)行調(diào)整，最終建立一套碳源精準(zhǔn)投加方案。

2、工程性優(yōu)化措施

若管理性措施仍然無法解決出水的總氮問題或投藥成本過高時， 則 以開發(fā)內(nèi)部碳源和優(yōu)化碳源分配為主要思路，通過工程性措施進(jìn)行改造，如改變進(jìn)水點 /回流點、優(yōu)化池體功能區(qū)、增加水力停留時間、改善曝氣設(shè)施等。

工程應(yīng)用表明，我國污水處理廠二級處理工藝主要以AAO、氧化溝以及SBR三種基本的活性污泥法為主，其中以運用較為廣泛且成熟的AAO工藝為主。

迄今為止，已經(jīng)發(fā)展出了眾多的改良型AAO工藝，并逐步應(yīng)用到提標(biāo)改造中。這些改良型 AAO工藝的總體思路是以強化反硝化反應(yīng)、解決碳源分配矛盾為主，旨在開發(fā)內(nèi)部碳源，間接減少投藥成本。

措施一 ： 前置預(yù)缺氧段。  

在普通AAO工藝前增設(shè)預(yù)缺氧池和回流點，延長缺氧段水力停留時間，使得一部分硝化液優(yōu)先接觸進(jìn)水中的優(yōu)質(zhì)碳源，可以產(chǎn)生良好的內(nèi)源脫氮效果，并緩解厭氧段硝態(tài)氮濃度過高而影響釋磷的問題，還可以保證低溫下的脫氮效果。

措施二 ： 倒置 AAO與多點進(jìn)水。  

多點進(jìn)水和倒置缺氧與厭氧區(qū)，使原水中的一部分優(yōu)質(zhì)碳源直接與回流的硝化液進(jìn)行接觸， 能有效提升原水中碳源用于脫氮的效率，從而將碳源優(yōu)先用于反硝化；同時，另一部分原水則進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)保證釋磷環(huán)境，一定程度上緩解微生物之間對碳源的競爭。

若輔以外部碳源或與MBR工藝聯(lián)合，可進(jìn)一步提高處理效果。

措施三 ： 后置 AO段。

后置AO段旨在進(jìn)一步削減二級處理尾水中濃度較高的硝態(tài)氮。

一般可通過控制好氧段末端曝氣強度，追加后置缺氧區(qū)，同時輔以投加外部碳源，有效進(jìn)行二次脫氮，同時末端的好氧區(qū)不僅可結(jié)合生物膜法和MBR工藝進(jìn)行配合處理，也有利于增加尾水中溶解氧濃度，防止二沉池出現(xiàn)二次釋磷。

措施四 ： 多級 AO工藝。

多級AO工藝一般水力停留時間較長，對碳源的利用率較高，硝化液回流量少。另外通過減少生物池的曝氣量，使溶解氧控制在較低水平，還能大大降低多級AO的能耗和運行成本。

值得一提的是， 上述同樣的思路也可應(yīng)用于氧化溝和間歇曝氣式活性污泥法，即將原有工藝改造為帶回流污泥反硝化的生物除磷脫氮工藝及其變形工藝。

3、 新建工藝

若以上措施仍然不能解決脫氮問題并且用地存在余裕的情況下，可選取合適工藝進(jìn)行新建，并與原有工藝有機結(jié)合，進(jìn)一步強化脫氮。

應(yīng)用于提標(biāo)改造的工藝種類繁多，但主要是以提高污泥濃度、培養(yǎng)優(yōu)勢菌種、提高微生物活性周期為思路的生物膜法與活性污泥法的組合工藝和MBR工藝，以及以處理尾水硝態(tài)氮，結(jié)合投加外部碳源為思路的深度反硝化生物濾池工藝。

結(jié)語

“準(zhǔn)Ⅳ”標(biāo)準(zhǔn)下污水廠提標(biāo)改造的難點是總氮的去除

綜上所述， 在 “準(zhǔn)Ⅳ類”標(biāo)準(zhǔn)下污水處理廠提標(biāo)改造的主要難點是總氮的去除，而攻克此難點的關(guān)鍵在于解決進(jìn)水碳源不足的問題。

一方面，要從源頭做起，實施城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)修復(fù)改造，推進(jìn)廠網(wǎng)一體化，建立日常運維機制，同時做好新建和監(jiān)督工作。

另一方面，可從以下3個方面入手： 

• 通過調(diào)整生物處理功能區(qū)和原水配比，保證缺氧段碳源充足，從而有效提高脫氮效率；
• 可結(jié)合生物膜法和MBR工藝，提高活性污泥濃度，培養(yǎng)優(yōu)勢菌種，保證充足的反應(yīng)速率，進(jìn)一步降解原水中的有機物；
• 通過新建池體，降低二級處理負(fù)荷，延長水力停留時間，保證反硝化反應(yīng)的充分進(jìn)行。

楊晨宵,盛銘軍,黃繼會,林振鋒,郭永福.  “準(zhǔn)Ⅳ類”標(biāo)準(zhǔn)下城鎮(zhèn)污水廠提標(biāo)改造的難點與舉措[J]. 工業(yè)水處理 2020-11，40（11）.

（來源｜微信公眾號「環(huán)保水圈」   作者｜COD君）