表1 我国城镇污水处理厂排放标准主要污染物指标对比
mg·L-1
项目 | COD | BOD5 | SS | NH4+-N | TN | TP | |
GB18918-2002 | 一级A | 50 | 10 | 10 | 5(8) | 15 | 1(2006年前) 0.5(20006年后) |
一级B | 60 | 20 | 20 | 8(15) | 20 | 1.5(1) | |
GB18918-2015 征求意见稿 | 特别排放限值 | 30 | 6 | 5 | 1.5(3)/3(5) | 10/15 | 0.3 |
北京地标DB11/890-2012 | A | 20 | 4 | 5 | 1.0（1.5） | 10 | 0.2 |
B | 30 | 6 | 5 | 1.5（205） | 15 | 0.3 | |
天津地标DB12/599-2015 | A | 30 | 6 | 5 | 1.5(3.0) | 10 | 0.3 |
B | 40 | 10 | 5 | 2.0(3.5) | 15 | 0.4 | |
GB3838-2002 | Ⅳ类 | 30 | 6 | —— | 1.5 | 1.5(湖库) | 0.3 0.1(湖库) |
Ⅴ类 | 40 | 10 | —— | 2 | 2(湖库) | 0.4 0.2(湖库) | |
注：1）GB18918-2015氨氮指标括号内为水温≤12℃时的控制指标；DB11/890-2012中氨氮指标括号内数值为每年12月1日-次年3月31日执行值；DB12/599-2015氨氮指标括号内为每年11月—次年3月执行值。2）“/”左侧限值适用于水体富营养化问题突出的地区。 | |||||||
《2015年中国城乡建设统计年鉴》数据显示，我国城镇污水处理厂主要采用A2/O及其改良工艺、氧化沟及其改良工艺、SBR及其改良工艺、A/O及其改良工艺、生物膜工艺、普通活性污泥工艺这六大类工艺，其数量占所有城镇污水处理设施的90.4%左右，设计处理能力占93%左右；执行一级A标准、一级B标准、二级标准的城镇污水处理厂的总处理能力和单位电耗分别约为5200万m3/d和0.383kW·h/m3、6100万m3/d和0.292kW·h/m3、2200万m3/d和0.269kW·h/m3。随着处理深度的加大，单位能耗快速增加。提标改造中的工艺选择不仅关系到排放是否能够达到更严的标准，还关系到以能耗为主的污水处理成本。
城镇污水处理厂实际运行中主要存在进水不稳定、进水与设计差别大、含有难降解工业废水；碳氮比低、碳源不足、SS/BOD5比值偏高；低温条件下运行效率差、运行不稳定；运行负荷低、能耗大、运营管理复杂、区域特性强等实际问题，如出水COD难以进一步降低、TN去除较难、出水SS偏高、TP生物处理较难等困难。为克服这些困难，达到更高的排放标准，在提标改造的工程实践中，一般以“先源头控制，后强化处理；先功能定位，后单元比选；先优化运行，后工程措施；先内部碳源，后外加碳源；先生物除磷，后化学除磷”为总体技术原则，并采取如下技术路线来实施：①稳定进水，使得进水符合原设计，强化预处理，增强污水的可生化性；②对原主体工艺进行运营改良、优化参数、添加外物质、强化生化处理；③对原主体工艺进行改造、革新；④增加尾水处理设施，进行深度处理，考虑中水回用；⑤对附属工艺的改造，如污泥处置、隔音、除臭等；⑥机械、电气、自控设备的升级；⑦同时考虑前述措施的组合。目前主要处理工艺措施详见表2。
表2 城镇污水处理厂提标改造典型技术措施
主要问题 | 主要技术措施 | |
进水不稳定 | 前段 | 设置调节池、储水池等 |
进水难降解有机物多、B/C比低、出水COD偏高 | 前段 | 设置水解池、稳定池等 |
生化段 | 添加生物填料等 | |
后段 | 增设强化物化处理工艺，如混凝沉淀-过滤、臭氧氧化、Fenton氧化、活性炭吸附、超滤-反渗透等 | |
进水碳氮比偏低 | 前段 | 添加外碳源、取消初沉池等 |
生化段 | 改进工艺利用内碳源，如多点进水等 | |
出水SS偏高 | 生化段 | 二沉池中投加化学混凝剂、提高污泥沉降性能等 |
后段 | 设置深度过滤，如生物过滤、物理过滤设施；辅助化学混凝沉淀、微絮凝等 | |
出水TN偏高 | 生化段 | 强化生物脱氮、增加外碳源等 |
后段 | 设置反硝化滤池、生物滤池、膜过滤等 | |
出水TP偏高 | 生化段 | 强化生物除磷等 |
后段 | 增加化学辅助除磷等 | |
景观生态要求 | 后段 | 增加人工湿地、氧化塘等生态处理等 |
原主体工艺改进 | 生化段 | 运行参数改进、多点进水、添加碳源、精细曝气、多模式、强化污泥回流等 |
污泥处置 | 污泥段 | 污泥减量、生物能利用等 |
扩展空间受限 | 全程 | 半地下式、地下式等 |
大量雨水流入 | 前段 | 设置调节池、加强工艺抗冲击负荷能力等 |
臭气、噪声 | 全程 | 加盖封闭、生物除臭、离子除臭；降噪措施等 |
实践表明，要达到一级A标准并非要盲目增加深度处理，总氮等主要污染物的去除应通过优先改造前段和生化段，实现最经济、最稳定的污染物去除，不应将降解任务更多地放在后段和外加碳源上。调研发现，对于部分中低浓度污水以及生活污水占比较大的污水，通过对原有二级处理的强化，其二级出水主要指标中COD、BOD5、NH4+-N已经可以达到一级A标准，TN、TP、SS也能够接近甚至达到一级A标准，因此对该类水质的提标改造应以挖掘原有工艺潜力为重点。
原采用A2/O 类工艺
该污水厂处理规模为20万m3/d，原工艺为A2/O，出水标准为一级B。改造工艺为改良A2/O（填料）+膜过滤或滤布滤池，出水标准为一级A。改造前后工艺流程详见图2。
该厂处理规模为8万m3/d，原工艺：A2/O，出水标准二级。改造工艺：A2/O（填料）+MBBR+DN生物滤池+纤维转盘滤池，出水标准一级A。改造前后详见图3。
该厂改造原8.5万m3/d，新建8.5万m3/d，新增深度处理17万m3/d。原工艺：UCT工艺，出水标准一级B。 改造工艺：改良A2/O+混凝沉淀过滤，出水标准一级A。改造前后工艺流程详见图4。
该厂处理规模为4.5万m3/d。原工艺：改良A2/O（添加生物填料的CNR）+混凝沉淀过滤，出水标准一级B。改造工艺：两段式A/O+MBR+臭氧氧化，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图5。
该厂规模为2万m3/d，原工艺：氧化沟，出水标准一级A。改造工艺：氧化沟+两级生物滤池+V型滤池+臭氧脱色，出水标准为北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》（DB11/890-2012）B标准。改造前后工艺流程详见图6。
该厂处理规模为3万m3/d，原工艺：DE氧化沟，出水标准一级B。改造工艺：改良DE氧化沟+反硝化滤池+曝气生物滤池+活性砂滤池，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图7。
该污水厂处理规模为15万m3/d，原工艺：Orbal氧化沟，出水标准一级B。改造工艺：BNR+MBR，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图8。
④浙江某污水处理厂
该污水处理厂处理规模为15万m3/d，原工艺：A2/O改良氧化沟+混凝沉淀，出水标准一级B。改造工艺：A2/O改良氧化沟+混凝沉淀+活性炭二级吸附、压滤，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图9。
①北京某再生水处理厂
该污水处理厂处理规模为100万m3/d。原工艺：普通活性污泥法，出水标准二级（1996年标准）。改造工艺：改良A2/O+反硝化生物滤池＋膜过滤＋臭氧脱色，出水标准《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002），部分指表参照地表水Ⅳ类水体标准。改造前后工艺流程详见图10。
该污水厂规模为10万m3/d，改建4m3/d，扩建6m3/d。原工艺：普通活性污泥法，出水标准一级B。改造工艺：原工艺改为A2/O工艺，出水执行北京市《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB11/890-2012）B标准；扩建工艺为MBR+RO，MBR出水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》( GB/ T 18920-2002) 中车辆冲洗水质要求；RO出水标准为《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水体（TN除外），出水进入奥运场馆杂用及奥运公园水体补充。提标改造前后工艺流程详见图11。
该厂规模为16万m3/d。原工艺：A/O，好氧池采用MBBR，出水标准二级。改造工艺：改良Bardenpho工艺+MBBR+深度处理，出水标准一级A，详见图12。
该厂规模为1万m3/d，原工艺：A/O+生物滤池，出水标准一级B。改造工艺：改良A/O+生物滤池+生态处理，出水达到地表水Ⅲ类标准。提标改造前后工艺流程详见图13。
该厂规模为1万m3/d。原工艺：SBR工艺，出水标准一级B。改造工艺：A2/O+转盘滤池，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图14。
该污水厂改建规模2.5万m3/d，新建2.5万m3/d。原工艺：CAST工艺，出水标准二级。改造工艺：改良A2/O+微絮凝+滤布滤池，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图15。
该污水厂处理规模为1万m3/d。原工艺为CAST工艺，出水标准一级B。改造工艺为两级A/O工艺+絮凝沉淀+纤维滤池，出水标准一级A。提标改造前后工艺流程详见图16。
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