●要有全達(dá)標(biāo)理念，需統(tǒng)籌考慮水、泥、氣、聲，同步達(dá)標(biāo)
●根據(jù)部分城市水資源短缺的現(xiàn)狀，一些地方污水處理廠提標(biāo)改造的目標(biāo)值估計(jì)應(yīng)考慮達(dá)到再生水標(biāo)準(zhǔn)
●應(yīng)優(yōu)先考慮優(yōu)化運(yùn)行管理，而不要急于改造。盡量利用現(xiàn)有設(shè)施和設(shè)備以及控制新增能耗等
◆中國環(huán)境報(bào)見習(xí)記者 張蕊
隨著我國水污染問題日益突顯，城鎮(zhèn)污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的提高已是大勢所趨。近年來，各地污水處理廠的提標(biāo)改造工作正在陸續(xù)進(jìn)行。然而，在這一過程中，不能合理設(shè)置目標(biāo)，以致剛建成就要改造，改造后出水水質(zhì)仍難以達(dá)到預(yù)期要求的案例屢見不鮮。
在前不久舉行的2014首屆珠三角（東莞）水處理創(chuàng)新交流會(huì)上，北京市市政工程設(shè)計(jì)研究院原副總工程師杭世珺表示，提標(biāo)改造不能盲目進(jìn)行，不要急于改造。應(yīng)該在原有的污水處理廠的基礎(chǔ)上優(yōu)先考慮優(yōu)化運(yùn)行管理，根據(jù)當(dāng)?shù)匦枨蠛侠碓O(shè)定目標(biāo)；盡量利用現(xiàn)有設(shè)施和設(shè)備。
提標(biāo)改造確有必要
排放標(biāo)準(zhǔn)提高、水環(huán)境污染嚴(yán)重、水資源不足，都迫切需要對(duì)不達(dá)標(biāo)的污水處理廠進(jìn)行升級(jí)改造
除了國家層面提高排放標(biāo)準(zhǔn)帶來的“行政”壓力，水環(huán)境污染問題和水資源短缺，也讓各地污水處理廠提標(biāo)改造工作更為迫切。
《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入國家和省確定的重點(diǎn)流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時(shí)，執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
而根據(jù)《重點(diǎn)流域水污染防治規(guī)劃（2011~2015）》，國家重點(diǎn)流域包括松花江、淮河、海河、遼河、黃河中上游、太湖、巢湖、滇池、三峽庫區(qū)及其上游、丹江口庫區(qū)及上游等10 個(gè)流域。“2010 年，重點(diǎn)流域總?cè)丝谡既珖?6.5%，面積占全國32.2%。在我國很多河流還是黑臭河流，湖泊整體水質(zhì)還是五類或者劣五類水體。在這種情況下，污水處理廠提標(biāo)改造工程已經(jīng)非常必要。”杭世珺說。
環(huán)境保護(hù)部總量司水總量處副處長劉贊表示，污水處理廠在污染物減排上起著舉足輕重的作用。“十二五”期間，需要系統(tǒng)提升城鎮(zhèn)污水處理水平。他強(qiáng)調(diào)說：“當(dāng)前要系統(tǒng)提升城鎮(zhèn)污水處理水平，加快推進(jìn)污水處理廠總量減排工作。”
此外，水資源短缺的現(xiàn)狀也逼得污水處理廠升級(jí)改造。杭世珺表示，我國水資源人均占有量2240立方米，僅為世界平均水平的1/4；水資源地區(qū)分布也很不平衡， 目前有16個(gè)省（區(qū)、市）人均水資源量低于嚴(yán)重缺水線。因此開發(fā)符合標(biāo)準(zhǔn)的再生水作為第二水源十分必要。
對(duì)污水處理廠的升級(jí)改造目標(biāo)，劉贊表示，到2015年要實(shí)現(xiàn)我國污水處理廠的平均負(fù)荷率由70%提高到80%以上的目標(biāo)，需要系統(tǒng)提升城鎮(zhèn)污水處理水平。“包括升級(jí)改造現(xiàn)有污水處理設(shè)施，強(qiáng)化脫氮除磷功能，大力推進(jìn)再生水回用，實(shí)施節(jié)水工程等。”
上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院總工程師張辰也曾公開表示，對(duì)于污水處理廠的提標(biāo)改造，要有全達(dá)標(biāo)理念，需統(tǒng)籌考慮水、泥、氣、聲，同步達(dá)標(biāo)。污水處理廠提標(biāo)改造需結(jié)合原有處理工藝進(jìn)行系統(tǒng)分析統(tǒng)籌考慮，同時(shí)需關(guān)注低溫硝化效率低、脫氮除磷碳源不足、改造用地受限等問題。
標(biāo)準(zhǔn)不能一刀切
考慮污水排放標(biāo)準(zhǔn)、水環(huán)境污染現(xiàn)狀、水資源短缺的現(xiàn)狀，提標(biāo)改造的標(biāo)準(zhǔn)不同；改造前應(yīng)優(yōu)先考慮優(yōu)化運(yùn)行管理
對(duì)于污水處理廠提標(biāo)改造，杭世珺認(rèn)為，前提是要明確需要。
首先，從污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求來說，污水處理廠出水需要達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。第二，從水環(huán)境質(zhì)量改善的要求看，在很多城市，污水處理廠處理后的出水往往成為河流的水體，所以要求污水處理廠出水達(dá)到地表水準(zhǔn)四類。
“比如北京市等地的地方標(biāo)準(zhǔn)都嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)污水處理廠的出水標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)于一級(jí)A，需要達(dá)到地表水準(zhǔn)四類標(biāo)準(zhǔn)。
需要說明的是，并非要求達(dá)到四類水體。”杭世珺說，“因?yàn)榘凑湛偟呐欧乓髞碚f，北京市還達(dá)不到地表水四類水體的要求�，F(xiàn)在北京市污水處理廠出水的地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)出水總氮排放的要求為15mg/L。”。
同時(shí)，杭世珺表示，根據(jù)部分城市水資源短缺的現(xiàn)狀，一些地方污水處理廠提標(biāo)改造的目標(biāo)值估計(jì)應(yīng)考慮達(dá)到再生水標(biāo)準(zhǔn)。
除了在目標(biāo)設(shè)定上要具體問題具體分析，污水處理廠提標(biāo)改造時(shí)也應(yīng)遵循一些原則。杭世珺認(rèn)為，在原有的污水處理廠的基礎(chǔ)上應(yīng)優(yōu)先考慮優(yōu)化運(yùn)行管理，而不要急于改造。盡量利用現(xiàn)有設(shè)施和設(shè)備以及控制新增能耗等。
她特別指出，污水處理廠提標(biāo)改造的原則中最重要的是獲取足夠可靠的水質(zhì)數(shù)據(jù)。如果沒有最新、最可靠的數(shù)據(jù)，即使對(duì)污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造，結(jié)果也不會(huì)理想。
改造不能簡單套用工藝
應(yīng)針對(duì)去除污染物的不同需要進(jìn)行技術(shù)選擇，除磷應(yīng)以生物除磷為主，優(yōu)先開發(fā)內(nèi)部碳源，輔助使用外部碳源
住建部城鎮(zhèn)污水處理廠的實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)顯示，截至今年8月，全國城鎮(zhèn)污水處理廠共3900座，日處理能力1.55億立方米。其中，一級(jí)A項(xiàng)目約860個(gè)，日處理能力2925萬立方米。珠三角地區(qū)污水處理廠共308座，日處理能力1835萬立方米。其中，一級(jí)A項(xiàng)目約46個(gè)，日處理能力415萬立方米。“這些出水達(dá)到一級(jí)A的項(xiàng)目都是進(jìn)行過提標(biāo)改造的項(xiàng)目，但并不是出水全部都能達(dá)到一級(jí)A。”杭世珺說。
據(jù)了解，有相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)全國46個(gè)污水處理廠的提標(biāo)改造情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)研究，發(fā)現(xiàn)有些提標(biāo)改造項(xiàng)目僅采用生化處理工藝，有的采用沉淀+生化工藝，還有的采用物理過濾或者沉淀+物理過濾的升級(jí)改造技術(shù)。
“對(duì)這些項(xiàng)目的升級(jí)改造經(jīng)驗(yàn)可以總結(jié)為：以處理總氮或氨氮為目標(biāo)時(shí)，主要以強(qiáng)化生物處理或深度段增加生化處理為主，多采用反硝化濾池或曝氣生物濾池；在生物處理強(qiáng)化脫氮功能后，可滿足TN（總氮）去除要求時(shí)，深化處理段以去除TP（總磷）和SS（懸浮物）為主，多采用過濾或沉淀+過濾處理的方式。”杭世珺說。
但是，污水處理廠升級(jí)改造并不能簡單套用工藝，而應(yīng)針對(duì)去除污染物的不同需要進(jìn)行技術(shù)選擇。“比如，原來很多污水處理廠采用厭氧好氧或者缺氧好氧的處理工藝，如果要出水達(dá)到一級(jí)A，就要采用厭氧缺氧好氧的污水處理技術(shù)。所以改造脫氮除磷工藝時(shí)，在原有好氧池有余量的情況下，需要通過在好氧池內(nèi)設(shè)置隔墻，將其改造為A2O、多級(jí)AO等工藝。”
“值得注意的是，在改造中一定要有足夠的缺氧池，這必須經(jīng)過對(duì)進(jìn)出水的總氮的濃度進(jìn)行測算后決定。一般情況下，缺氧池容積：好氧池容積=（0.5~1）:1左右。而在我國，很多污水處理廠的缺氧池是不足的。這就需要改變A2O各單元容積比。”杭世珺說。
在強(qiáng)化氨氮去除方面，杭世珺表示，當(dāng)缺氧池和好氧池容積比一定時(shí)，好氧池往往不夠，這就需要在好氧池增加填料，通過固定、懸浮、包埋等形式增加微生物的投入量。
同時(shí)，還可以將部分好氧池改建為膜分離單元。增加SRT（污泥泥齡）濃度和增加MLSS（混合液懸浮固體濃度）。“當(dāng)利用現(xiàn)有設(shè)施都不能滿足提標(biāo)改造要求時(shí)，就需要增加新建設(shè)施�？刹捎闷貧馍餅V池等設(shè)施進(jìn)行提標(biāo)改造。”
同時(shí)，污水處理廠提標(biāo)改造需要注意強(qiáng)化總磷去除，現(xiàn)在多以化學(xué)除磷，即加藥的方式進(jìn)行。但是，由于藥量控制不準(zhǔn)確，極易造成污水中新的污染。因此，化學(xué)除磷并不能完全解決除磷問題。杭世珺經(jīng)過研究以后認(rèn)為，還是應(yīng)該優(yōu)先進(jìn)行生物除磷，余下部分再輔助以化學(xué)除磷。
在碳源問題上，張辰曾表示，由于我國城市污水碳源不足，當(dāng)前為了達(dá)到脫氮效果還需向污水中加碳源，只有達(dá)到完全吻合，碳源才是最高效的，但由于污水處理廠的水質(zhì)波動(dòng)，很難達(dá)到完全吻合。
對(duì)此，杭世珺表示，在污水處理中，碳源投加往往不足，尤其在珠三角等南方地區(qū)，這一問題更為突出。“碳氮比不足的情況下，應(yīng)該優(yōu)先開發(fā)內(nèi)部碳源，輔助使用外部碳源�？梢岳贸醭脸亻_發(fā)內(nèi)部碳源。通過初沉池發(fā)酵，增加VFA（揮發(fā)性脂肪酸）等快速降解COD。也可以設(shè)置超越管，根據(jù)需求直接進(jìn)生物池或者減少初沉池?cái)?shù)量，保留部分碳源。當(dāng)內(nèi)部碳源仍不足時(shí)，需增加外部碳源（乙酸鈉、乙酸、甲醇等）。”
過程控制、水力條件優(yōu)化一個(gè)都不能少
可采用高效水泵和變頻設(shè)備，增設(shè)格柵、格網(wǎng)，增加一次儀表，增加或優(yōu)化控制回路；優(yōu)化運(yùn)行管理
除了對(duì)污水處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，污水處理廠的設(shè)備改造、過程控制、水力條件優(yōu)化也不容忽視。杭世珺表示，可以采用高效、無堵塞的水泵和變頻設(shè)備，提高設(shè)備的效率，降低能耗和運(yùn)行費(fèi)用，減少設(shè)備檢修率。
此外，可以優(yōu)化格柵配置，根據(jù)水質(zhì)情況合理配置粗、中、細(xì)格柵；同時(shí)，根據(jù)需要格柵可改造為格網(wǎng)。“尤其在南方部分地區(qū)，河流中有雞毛、鴨毛等細(xì)長形狀的物體，往往就需要格網(wǎng)解決這一問題。但由此也需要加強(qiáng)反沖洗。此外，在MBR或機(jī)械過濾前應(yīng)設(shè)置超細(xì)格網(wǎng)。”
杭世珺表示，我國污水中泥砂量較大，有機(jī)物的濃度較低，且大部分污水處理廠未設(shè)初沉池；宜將沉砂池HRT（水力停留時(shí)間）提高至5~8分鐘，既可提高沉砂效率，又可替代初沉池部分功能，提高污水的有機(jī)物濃度。
此外，可以選用新型曝氣器，比如微孔曝氣板、直徑1mm超微氣泡、專用超微氣泡曝氣器，但同時(shí)需要解決堵塞新問題。還可以改造內(nèi)回流泵，通過增加內(nèi)回流比，提高脫氮效率。在鼓風(fēng)機(jī)的選用上，盡量保留原有鼓風(fēng)機(jī)，部分予以更換。輸出空氣量應(yīng)有較大調(diào)節(jié)余地，以適應(yīng)水量和水質(zhì)的變化。
在過程控制上，可以增加一次儀表。工藝過程控制應(yīng)設(shè)ORP（氧化還原電位）、MLSS、DO（溶解氧）、空氣流量計(jì)、回流污泥及剩余污泥流量計(jì)、污泥液面計(jì)等儀表。此外，還需要增加或優(yōu)化控制回路。
改造中水力條件優(yōu)化也值得重視。過去我國在污水處理廠升級(jí)改造中往往比較忽略水利條件優(yōu)化，均勻布水�，F(xiàn)在，特別是大型污水處理廠提標(biāo)改造中需要優(yōu)化水力流態(tài)。“在初沉池進(jìn)水配水過程中，可以增設(shè)水下推動(dòng)器，但是需要計(jì)算合理的推動(dòng)力。”
“在優(yōu)化運(yùn)行管理方面，應(yīng)當(dāng)提高M(jìn)LSS濃度。此外，在不同季節(jié)采用不同運(yùn)行模式，保證出水穩(wěn)定性，而不能全年用一個(gè)運(yùn)行模式。”杭世珺說。
