一、污水廠提標改造的方法 1、對常規活性污泥工藝各處理單元的優化 1.1 常規預處理功能區的強化 1.1.1一般污水處理廠采用的齒耙式格柵對污水中的的毛發、織物細纖維、塑料與橡膠碎片等物質的去除效果很差，基本不能去除這類物質。旋轉式細格柵能夠去除這類物質，但當采用柵條結構時，一些片狀或絲狀物質會順著柵條間隙流入后續系統中；另外旋轉式細格柵設備結構存在清理上的難題，很容易在柵前攔截的物質通過旋轉進入柵后，而后直接進入到后續的生物系統中，從而影響后續生物系統部分功能的發揮，尤其是纏繞儀表或堵塞泵頭等問題，這也是我國城鎮污水處理廠自控儀器儀表使用壽命短以及經常失靈的原因之一。 結構分析與實驗結果表明，編織網或孔板結構在保證相同的過水通量的情況下，能更大限度 的攔截塑料片和頭發絲等影響后續生物系統功能的雜質，尤其是對后續工藝中采用了 BAF、 MBBR、MBR、濾布濾池等對懸浮顆粒物質含量要求較高的工藝，編織網或孔板結構類型格柵將具有更好的市場前景。 1.1.2 沉砂池功能的強化 目前規范和設計中對沉砂池的主要功效要求是去除污水中 0.1 ~ 0.2 mm 顆粒，采用較為廣泛的沉砂池主要包括旋流沉砂池和曝氣沉砂池兩種類型，當沉砂池不能正常發揮功效時，污水中的大量砂粒進入后續系統，不僅會在生物系統中形成沉積，嚴重影響污水處理或污泥處理過程的運行效率，同時也會導致機械設備磨損和管道堵塞，并間接的影響到生物處理系統的污泥活性以及整個系統的能耗。對于曝氣沉砂池功能的強化，可以考慮延長池長，優化水力旋轉效果，并合理的確定提砂方式方法，但由于我國城鎮污水處理廠碳源嚴重不足的實際情況，在選用曝氣沉砂池時，還是應該考慮如何合理的降低充氧量和有機物去除率的問題；旋流沉砂池的強化更重要的是應該考慮如何進行設備整體優化以適應城鎮污水水質水量波動特征，另一方面是如何克服現有許多旋流沉砂池 頂部低流速、底部高流速的不合理流場分布特征，可實施的技術路線主要包括旋流沉砂池進水渠 的水量波動自適應調節、攪拌器高度及攪拌角度的合理設計。 1.1.3 常規初沉池的取舍 進水無機懸浮固體含量高和碳氮比明顯偏低是我國城鎮污水普遍存在的特有水質特點。污水處理廠不設置初沉池，則大量的無機懸浮固體可能進入后續生物處理系統中，從而造成生物 處理系統的 MLVSS/MLSS 比值明顯偏低，目前許多城鎮污水處理廠的MLVSS/MLSS實際運行比值低于0.4，甚至低至0.3左右；而另一方面，大部分污水處理廠進水 BOD5/TN比值僅3 ~ 4，導致的反硝化碳源不足問題相當突出。在設置常規初沉池的情況下，由于初沉池較長的停留時間和較低的表面溢流負荷率，懸浮物中的部分膠體或顆粒狀有機物實現了協同沉淀，而溶解性的氮磷等去除率卻較低，導致碳氮比偏低的問題會更加突出，有些情況下， BOD5/TN 比值可能降低到2.5 ~ 3 的水平，明顯影響后續除磷脫氮系統的運行效能。 城鎮污水處理廠改造過程中，由于受到占地面積和可利用土地量的影響，許多工程都采用了拆除初沉池，改造為生物系統的做法，其實，綜合權衡，這種改造方案并不一定是真正意義上的 提高生物處理效果，更有可能出現的是大量的無機物進入生物系統并形成積累，從而在很大程度上降低了后續生物系統的池容利用率，總體效果下降。 從另一個角度，我國以前的污水處理廠排放標準中重要的考核指標是 COD，而對 TN 和 TP 的要求不高， 初沉池在很大程度上起到了降低后續生物系統 BOD 負荷的功效； 但隨著標準的提高， TN 和 TP 的去除對碳源的需求越來越高，如何更加合理的設計初沉池，以降低對 COD 的去除， 同時提高 TN 和 TP 的去除率，應將是后期一個重要的研究議題。 1.2生化處理單元的功能強化 1.2.1 內碳源利用與商業碳源的選擇 碳源不足導致TN 達標難度較大，城鎮污水處理廠在運行過程中存在著碳源不合理利用，甚至浪費的現象，如以往的初沉污泥攜帶大量的有機物，不僅造成碳源浪費，同時也增大了初沉污泥的處理難度，惡臭問題滋生；缺氧池設計不合理，原水進入缺氧池后沒有很好的實現完全混合，在整體推流的作用下，短時間反應后進入了后續生物系統，造成碳源浪費，而內回流比設計過大，同樣 更容易造成原水在缺氧池的實際停留時間不足。針對碳源不足的實際問題，可考慮投加碳源強化生物脫氮除磷到預缺氧池（如果有）或者厭氧區。目前應用的碳源以甲醇、乙酸、乙酸鈉等小分子有機物為主。 1.2.2 厭/缺/好氧區的合理分配與精確控制 回流污泥中不可避免的攜帶少量的DO或 NO3—N，嚴格意義上，厭氧池中是不應該有 NO3--N存在的，當回流污泥與原水混合進入厭氧區時，溶解氧或 NO3--N 將首先快速利用原水中的快速可生物降解性有機物，從而在一定程度上削減厭氧池的釋磷效果。前置預缺氧區的工藝流程在很大程度上緩解了這個問題， 而倒置 A2/O 工藝雖然在一定程度上解決了厭氧區 NO3--N 影響的問題，但另一方面卻降低了厭氧區的污 泥濃度，并縮短了厭氧區的實際停留時間，并不一定從總體上提升厭氧區的實際功效。混合液回流點的選取與 DO的控制對于缺氧區碳源的利用也具有重要的影響。通常情況下， 城鎮污水處理廠都將混合液回流點設置于生物系統好氧區末端，而為了確保出水 DO 濃度，并避免二沉池出現嚴重的浮泥（含反硝化浮泥和厭氧浮泥）現象，生物好氧區末端通常保持較高的溶解氧濃度，這樣不可避免的大量高溶解氧進入到缺氧區，首先利用原水中的有機物，影響反硝化 效果。因此為確保更優的碳源利用效果和缺氧區反硝化脫氮效果，在今后的污水處理工程設計中需要考慮在好氧區中后部設置一個低溶解氧回流區。 1.2.3 低溫季節及超高負荷階段生物功能的保持與強化 目前我國對城鎮污水處理廠出水水質的環保監測是采用瞬時取樣方式的，但是，城鎮污水處理廠的效果不僅受到了進水水質水量劇烈波動的影響，而且生物系統的微生物活性也在很大程度 上受環境溫度的影響，因此在系統設計和運行中通常需要考慮緩沖水質水量變化以及削減微生物 受溫度影響的問題。 為了緩解冬季低溫問題對生物系統的影響，多數冬季低溫區污水處理廠均采用不同季節，不 同運行模式和污泥濃度的方式運行，在秋末冬初就開始儲備污泥，通過增加活性生物濃度的方式 緩解生物活性冬季降低導致的處理效果低下問題，同時考慮硝化細菌對溫度的敏感性更強的問題， 部分污水處理廠設置了過渡段，過渡段夏季按照缺氧模式運行，強化反硝化脫氮，冬季按照好氧 模式運行，強化生物硝化和有機物去除，同樣獲得了很好的效果。 雖然提高污泥濃度在一定程度上緩解了溫度影響的問題，但畢竟污水處理系統的許多功能區 并不能滿足高污泥濃度的要求。另一種緩解冬季低溫問題的方式是向生物系統內投加懸浮填料， 使填料表面大量形成長泥齡生物菌群，從而在很大程度上提高了生物系統內的硝化細菌含量，強 化了污水處理廠的總體處理效果。 填料雖然是一種很好的生物系統擴容方案，但其投加和運行仍有很多技術要求，例如，必須 滿足一定的填充比，并確保生物掛膜成功，才能保證填料在生物系統具有足夠的流化效果，這也 是許多污水處理廠初期投加填料出現堆積現象的主要原因；另外，填料表面必須經過一定的掛膜 周期，才能發揮生物效益。 1.3在末端增加強化處理工藝 1.3.1 反硝化濾池強化生物脫氮 在后續工藝中增加反硝化強化生物脫氮的工藝。對于深度處理脫氮工藝，目前應用最多的工藝為反硝化濾池。 反硝化生物濾池是生物反硝化作用過程與過濾工藝的有機結合，但為降低水力阻力，增大處理能力，通常反硝化濾池不會采用細小砂躒，因此反硝化濾池的最主要功效通常在于生物反硝化脫氮，過濾工藝的性能較弱。反硝化濾池建設與運行的主要影響因素在于濾料的選擇和碳源的合理配置，濾料的優劣主要體現在生物掛膜特征；必須通過理論計算和實驗測試，合理確定碳源投加量，確保所投加碳源既可以滿足反硝化需求，同時又不會出現碳源盈余過多的現象。另外，由于很難避免所投加碳源出現過量現象，對于 COD 穩定達標較敏感的污水處理廠，為確保 COD 的穩定達標，通常應在反硝化生物濾池后設置短停留時間的曝氣池，以去除過量的碳源。 1.3.2 過濾強化懸浮物及部分有機質去除 污水處理廠生物處理系統出水SS不僅影響污水處理廠 SS、TP 和 COD 的穩定達標，而且由 于懸浮物（菌膠團）的包埋作用，高 SS 對后續消毒工藝也有極為不利的影響，因此許多污水處理 廠都在尾水端增設了過濾工藝。 傳統的砂濾工藝是一種運行性能穩定，但占地面積大、投資與運行成本高的污水深度處理工藝，在占地受到限制的污水處理工程建設與改造中，通常不再采用。近幾年，一些設備集成化程度高的機械過濾技術開始在工程實際中廣泛使用，如西門子 Disk Filter 的盤式過濾器、美國 Aqua Disk 公司和浦華控股有限公司的纖維濾布過濾等。這些過濾技術和成套系統 具有緊湊、占地小、并且總裝機功率低的優點，使得在原二級污水處理廠的基礎上改造擴建變得更可行和容易實施，運行維護更加簡單方便。 各種過濾工藝的最大問題在于必須控制進入過濾系統的懸浮物濃度，否則容易導致過濾和清洗系統頻繁啟動。另外，由于化學藥劑對濾布的黏附作用，在使用纖維濾布過濾工藝時，建議不 要在濾布前直接設置混凝或微絮凝工藝，如需增加化學除磷，除磷藥劑投加點應位于二沉池前端， 或在混凝工藝后增設沉淀，保證懸浮物濃度不會超過后續過濾系統的要求。 污水廠氨氮超標的原因 1、沒有控制好水力停留時間； 2、供氣量不足，或硝化菌不夠； 3、工藝設計的設施規模過小，處理負荷太??； 4、營養成分比例達不到設計標準，需要外加營養投加系統； 5、曝氣系統設計不負荷規范，偏?。?br /> 6、硝化反應沒有控制好，要控制好pH值、溫度、溶解氧，碳氮比等條件。 二、氨氮去除方法 2.1吹脫法 氨吹脫工藝是將水的pH 值提到10.5-11.5的范圍，在吹脫塔中反復形成水滴，通過塔內大量空氣循環，氣水接觸，使氨氣逸出，主要用于處理高濃度的氨氮廢水。 2.2化學沉淀(MAP) 法 在一定的pH 條件下，水中的Mg2+ 、HPO43- 和NH4+可以生成磷酸銨鎂沉淀，而使銨離子從水中分離出來。影響沉淀效果的因素有沉淀劑種類及配比、pH 值、廢水中的初始氨的濃度、干擾組分等。有研究表明沉淀法去除廢水中氨氮的pH 值為10.0 ，物質的量之比Mg∶N = 1.2、P∶N = 1.02 時沉淀效果最好，氨氮去除率達到90%。 國外對用化學沉淀法去除廢水中的氨氮也有較多研究。Stratful等詳細研究了影響磷酸銨鎂沉淀及晶體生長的因素，得出4點結論: ①過量的銨離子對形成磷酸銨鎂沉淀有利； ②鎂離子可能是形成磷酸銨鎂沉淀的限制因素；③如果要想從廢水中回收磷酸銨鎂，需要得到比較大的晶體顆粒，則至少需要3h的結晶時間；④沉淀的pH 值應大于8.5。 化學沉淀法的最大優點是可以回收廢水中的氨，所生成的沉淀可以作為復合肥而利用。存在的主要問題是沉淀劑的用量較大，需要對廢水的pH進行調整，另外有時生成的沉淀顆粒細小或是絮狀體，工業中固液分離有一定困難。 2.3折點氯化法 在含氨氮的廢水中投氯后，有如下反應: Cl2 + H2O——HOCl + H+ + Cl- NH4+ + HOCl——NH2Cl (一氯胺) + H2O + H+ NH2Cl + HOCl——NHCl2 (二氯胺) + H2O NHCl2 + HOCl——NCl3 (三氯胺) + H2O NH4+ + 3HOCl——N2 ↑+ 5H+ + 3Cl + 3H2O 通常一氯胺和二氯胺稱為化合余氯，次氯酸稱為余氯。當投氯量達到氯與氨的摩爾比值1∶1 時，化合余氯即增加，余氯下降物質的量的比達到1. 5∶1 時， (質量比7. 6∶1 時) ，余氯下降到最低點，此即“折點”。在折點處，基本上全部氧化性的氯都被還原，全部氨都被氧化，進一步加氯就會產生自由余氯。該法與pH 值、溫度、接觸時間及氨和氯的初始比值有關。 折點加氯法最大的優點是理論上通過適當的控制，可以把氨氮完全去除，但因加氯量大，費用高，以及產酸增加總溶解固體等原因，目前此方法只能作為氨氮廢水的后續處理，以及給水處理或飲用水處理。 2.4離子交換法 離子交換實際是不溶性離子化合物(離子交換劑) 上的可交換離子與溶液中的其它同性離子的交換反應，是一種特殊的吸附過程。用離子交換法去除氨氮時，常用離子交換劑沸石、活性炭等，也有研究采用合成樹脂。但天然離子交換劑價格便宜且再生容易;采用合成樹脂，預處理工序和再生系統均較復雜，且樹脂壽命短，應用上受一定限制。 雖然離子交換劑去除廢水中的氨氮取得了一定的效果，但由于存在其交換容量有限，再生后的交換劑交換容量下降，有些沸石使用前需要改性，改性過程產生的酸或堿性廢水需要進一步處理等問題需要解決，所以其研究基本停留在實驗室階段。 2.5生物處理法 目前，生物法是實際應用中使用最廣泛的處理低濃度氨氮廢水的方法。生物脫氮是在微生物的作用下，將有機氮和氨態氮轉化為N2 和NxO 氣體的過程，其中包括硝化和反硝化兩個反應過程。硝化是廢水中的氨態氮在好氧條件下，通過好氧細菌(亞硝酸菌和硝酸菌) 的作用，被氧化成亞硝酸鹽(NO2- ) 和硝酸鹽(NO3- ) 的反應過程。反硝化即脫氮，是在缺氧條件下，通過脫氮菌的作用，將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原成氮氣，該反應過程中，反硝化菌需要有機碳源(如甲醇) 作電子供體，利用NO3- 中的氧進行缺氧呼吸。 硝化過程的最佳pH 值在8- 9之間，反硝化過程為7. 5-8. 5，操作溫度、C/N 比及污泥齡也是影響因素，此外以A2/ O 工藝效果最好。 2.6膜處理法 膜析法是利用薄膜以分離水溶液中某些物質的方法的總稱。隨著膜技術的日益成熟，利用膜吸收法、液膜法及膜生物法等膜技術處理氨氮廢水的研究也不斷取得進展。 楊曉奕等采用電滲析法和聚丙烯(PP) 中空纖維膜法處理高濃度氨氮無機廢水可取得良好的效果，電滲析法處理2-3g/L 氨氮廢水去除率可在85%以上，同時可獲得8.9 %的濃氨水。PP中空纖維膜法脫氨效率≥90% ，回收的硫酸銨質量分數在25%左右。 膜處理法的主要問題是膜的污染和穩定性，而且相對于其他方法來說，運行成本和費用都較高，因此在一定程度上限制了其應用。 2.7催化濕式氧化法 催化濕式氧化法(CWO)開發于20 世紀80 年代，是在一定的溫度壓力和催化劑的作用下，污水中的有機物、氨等經溶解的分子氧化生成CO2 、H2O 及N2 等無害物質，達到凈化的目的。 鞍山焦炭耐火材料研究院和中國科學院采用自行研制的新型高效雙組分催化劑處理包括焦化污水在內的含高濃度有機物和氨氮污水，效果顯著。其特點為凈化效率高、流程簡單和占地面積少。但由于設備耐高溫、耐腐蝕，故投資較大。 三、COD去除方法 一般情況下，經過二級生化處理后的污水中COD濃度已經降到100mg/L以下，BOD5濃度更低，針對這種水質特點，目前采用的深度處理方法有生化法、活性炭吸附法和臭氧預處理+生化法等。 3.1生化處理方法 對二級生化出水一般不采用活性污泥法，而是采用對微生物具有較強固著能力的生物膜法。與普通二級生化處理中的生物膜法不同的是，對污水進行深度處理時對填料的選擇應更慎重，主要考慮的指標是填料的掛膜性能，采用普通的軟性、半軟性塑料或纖維填料時，由于其掛膜性能較差，難以達到預期的處理效果。研究表明，采用生物陶粒填料的接觸氧化工藝可以取得很好的處理效果，應說明的是，生化方法所能夠去除的主要是二級出水中可以生化降解的有機物，對于生化難降解的有機物是不起作用的。 3.2活性炭吸附工藝 活性炭吸附法是技術上可靠，經濟上可行的物化處理方法，其原理是利用活性炭巨大的表面積吸附水中的有機物，在國外已經有多年的生產應用實踐，一般對活性污泥法二級出水先進行混凝沉淀和過濾，然后進行活性炭吸附，炭塔的出水的COD可達到10mg/L左右，吸附的COD同活性炭的重量比可以達到0.3—0.8，運行效果都比較理想，因此采用活性炭處理污水廠二級出水從技術看是成熟、可靠的。 但是，活性炭吸附處理二級出水也存在一些障礙，其主要問題是活性炭的再生。在運行過程中，活性炭的吸附容量會逐漸飽和，必須進行再生或更換。再生方法通常為熱再生法，需要經過干化、有機物熱解、活化三個過程，其中活化溫度達到820℃以上，設備較為復雜，對于活性炭用量不大的系統，設置活性炭再生設備在經濟上是不合算的，在這種情況下，將飽和的活性炭運回活性碳廠再生更經濟，國內一些活性炭生產廠已經開展了此項業務。 3.3臭氧氧化+生化處理工藝 對于可生化性很差的污水，單獨采用生化處理方法達不到高的COD處理效果，因此出現了化學氧化+生化處理工藝，其中的氧化劑主要采用臭氧，由于臭氧是一種很強的氧化劑，它可以將很多復雜的有機物氧化為簡單的有機物，使不可生物降解的成分轉化為可生物降解的成分，在這個過程中，臭氧被分解為氧，沒有其它有害物質的產生。對于后續的生化處理單元，一些研究人員提出了生物活性炭工藝，一方面活性炭作為微生物載體用來生長生物膜，另一方面活性炭用來吸附難降解的有機物質，進一步降低污水中的COD。應用表明，該工藝對于污水中有機物的深度去除是有效果的，但也存在一定的問題，一是活性炭仍然需要再生，如果不進行再生，飽和后的活性炭只能起普通生物載體的作用;如果進行再生，則前一階段培養起來的生物膜將被破壞掉。第二個問題是經過沉淀、過濾處理的二級出水中仍然有30—40mg/L的COD，投加臭氧的濃度相應增大，運行成本增加。第三，國內目前還不能生產大容量的臭氧發生器，基建投資大，運行管理復雜。 通過對比，采用生化處理進一步降解污水中的COD是最經濟的處理工藝，其缺點是處理后出水的COD濃度難于達到很低的水平，當要求的COD值很低時，仍需要采取其它措施;活性炭吸附工藝是一項技術可靠、經濟上可行的方法，出水的COD可達到10mg/L左右的水平，缺點是需要定期再生，如附近有活性炭生產廠提供換炭業務時，活性炭吸附工藝是一種較理想的污水深度處理方法;對于臭氧預處理+生化處理方法，雖然能夠使出水COD達到較低的水平，但采用臭氧處理會大大增加基建投資和運行費用，運轉管理也將復雜化，因此在實際工程中應慎重考慮。 綜述，隨著國家環保政策的深入，污水處理廠提標改造也隨之提上日程，但是，污水處理廠提標改造是一項系統性很強的工程，需分析近一段時期內實際進、出水水質，對現狀各個處理環節進行評價，找出提標改造的重點和難點，并提出相應的對策。同時，結合污水廠中長期處理能力及當地環保排放要求，選擇合適的方案實施改造，獲取最佳的效果。
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