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摘要 黑龙江科技大学污水处理厂在生物氧化处理工艺基础上，结合该厂的实际运行情况进行了升级改造，改造后工艺为A2/O法，该工艺将
固定生长的微生物引入曝气池内，形成了非固定化的活性污泥，建立了与附着态（生物膜）微生物共生的生化反应池。该系统既具有生物膜法运行稳定、容积负荷较高等优点，又能充分发挥活性污泥法出水水质好、脱氮除磷效果好等优势。
关键词 生活污水处理厂；脱氮除磷；升级改造
中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）02-0053-02
Abstract Based on biological oxidation treatment process for municipal sewage treatment plant of Heilongjiang University of Science and Technology，combining with the actual operation，the plant was upgraded and transformed.The upgraded and transformed process was A2/O.The immobilized activated sludge was formed by the introduction of fix microorganism in the aeration pool，and the attached biofilm was established in the biochemical reaction tank.The system was running stably，had the advantages of biofilm and activated sludge with efficient nitrogen and phosphorus removal.
Key words Municipal sewage treatment plant；Nitrogen and phosphorus removal；Upgrading and reconstruction
《全国城镇污水处理及再生利用设施“十一五”建设规划》规定：对排入封闭和半开放水域、现已富养化或接近富养化程度的水域，区域内污水处理厂应选用具有强化脱氮除磷功能的污水处理工艺[1]。黑龙江科技大学污水处理（中水）厂于2006年8月建成并投入运行，处理规模4 000 m3/d，部分出水作为中水回用。设计出水按《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）[2]规定：COD≤60 mg/L，BOD≤20 mg/L，SS≤20 mg/L；但对氮、磷排放的含量并未作出规定与要求。近年来，在黑龙江科技大学发展的同时，污水厂进水由设计的4 000 m3/d到实际处理近6 000 m3/d，现工艺出水水质超标现象频发。另外，随着人民生活水平的提高，对环境保护的要求也不断提高，尤其是对城市污水处理厂出水水质中氮、
磷含量的要求越来越严格。因此，黑龙江科技大学污水处理厂于2016年启动了改造工程，在原有生物接触氧化工艺基础上进行了改造，经调试，处理水量目前可达6 000 m3/d，根据《城镇污水處理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）[3]的一级 A 标准要求，出水水质稳定达标排放。
1 原工艺概况
1.1 改造前工艺流程
原中水处理厂设计规模为4 000 m3/d，采用O/O（Ⅰ级好氧/Ⅱ级好氧），经过多年的调试运行，BOD5、SS去除率均在90%以上，但脱氧除磷效果并不理想，NH3-N、TN、TP经常超标。改造前黑龙江科技大学污水处理厂污水处理工艺见图1。
1.2 存在的问题
随着学校规模不断扩大，中水处理厂进水指标不断升高，根据相关监测数据，该污水处理厂的出水水质指标在2009—2015年波动较大，CODCr含量为36.70～48.90 mg/L，BOD5含量为4.60～9.78 mg/L，SS含量为5.30～9.98 mg/L，TN含量为3.82～14.80 mg/L。该厂出水水质难以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A标准要求。
该污水处理厂机器设备的老化和磨损是NH3-N、TN、TP不能稳定达标的主要因素。生物池内管道和曝气头的脱落导致生物池内的溶解氧不均，曝气效果较差。加之缺少厌氧池、缺氧池等导致出水水质不能达标。要使黑龙江科技大学污水处理厂能够稳定达到相关污水排放标准，必须对现行的污水处理工艺进行升级改造，增加其工艺的脱氮除磷功能。
2 改造方案
污水处理厂改造后，设计主要污染物的进水、出水及水质治理目标见表1。
通过多年的工程实践运行经验和收集的大量资料，确定改造后的主体工艺为厌氧池+缺氧池+好氧池（泥膜共生）+沉淀池+砂滤池，新工艺流程见图2。
该工艺的改造方案：①将原生物池Ⅰ级改造为厌氧池，原生物池Ⅱ级改造为缺氧池，利用前置厌氧池和缺氧池调整厌氧/缺氧/好氧的体积比。围绕强化除磷目标，在改造工程中采取分点进水、分点进泥措施，缺氧池用于消除回流污泥中的硝酸盐，在满足除磷污泥量的前提下，污泥分点回流，可以减少缺氧池的氮负荷，同时使反硝化所消耗的碳源减少[4]。②污水经过格栅首先进入预曝气池均衡水量水质，预曝气调节池中污水经泵提升至厌氧池，再经缺氧池自流进入泥膜共生池，依靠固定生长的微生物形成悬浮态的活性污泥和附着态生物共生的生化反应系统，使污水中的有机污染物被大量去除，在泥膜共生池末端利用自吸泵使消化液回流至缺氧池，并在泥膜共生池末端投加适量的复合药剂，可以增加絮凝特性，并有效地去除SS。③泥膜共生池出水自流进入斜管沉淀池，斜管沉淀池中污泥部分回流至缺氧池，保证泥膜共生池中有足够的悬浮污泥及保证缺氧池有足够的反硝化菌量。斜管沉淀池出水自流进入砂滤池，进一步去除污水中的杂质，砂滤池出水自流进入清水池，并经次氯酸钠消毒后，达标回用。④为实现分点进水、进泥量可调的优化，设计了流量分配槽，利用槽内的隔板调节进水、进泥量的比例。故改造后的工艺可在传统及多点进水A2/O工艺之间互相转变，具有较强的灵活性，对不断变化的水质、水量更具有适应性[5]。 3 改造后工艺效果分析
①该次改造充分利用了污水处理厂现有污水处理构筑物，仅需要较小规模的土建工程，具有投资小、增效强等特点[5]。②由于增加了厌氧生物处理工段，具有厌氧池消耗能源较小、污泥产量低等特点[6]，可降低污泥处理费用；所需的氮、磷营养物较少，且溶解氧为零，不需充气，故耗电量也减少，经计算，节省电耗约占总电耗的8%。③通过在缺氧池上安装搅拌器，同时利用缺氧池进行反硝化作用，提高了对TN的去除效果。虽然减少了硝化时间但仍保证出水氨氮值的达标。在节能方面，将能耗较大的鼓风曝气段改为缺氧搅拌，可以节省较大电能，初步计算节省电耗约占总电耗的6%。
4 结论
在污水处理厂改造前NH3-N、TN、TP难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A出水标准，在对污水处理厂进行全面系统的研究后，通过较少的投入来实现高效的效果。第一，將生物池Ⅰ级改造为厌氧池，主要作用是通过前置反硝化阶段的优化改造使反硝化段和厌氧释磷段分离，消除了两端的相互影响。第二，将生物池Ⅱ级改造为缺氧池并安装了搅拌器，该工艺利用缺氧池将原污水中的有机碳和好氧池回流液中的硝态氮进行反硝化反应。厌氧池将氮大部分脱除，余下的氮进入缺氧池进行反硝化反应，进一步脱氮，通过2次反应总氮去除率达70%以上。黑龙江科技大学污水处理厂经过改造后，各项出水指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A标准，并降低运行能耗与管理难度，节约运行费用，改造效果明显。
参考文献
[1] 沈连峰，宋海军，胡宗泰，等.城市污水脱氮除磷工艺改造的效果研究[J].中国给水排水，2013，29（6）：77-80.
[2] 中国市政工程中南设计院.城市污水再生利用 城市杂用水水质：GB/T 18920—2002[S].北京：中国标准出版社，2003.
[3] 北京市环境保护科学研究院，中国环境科学研究院.城镇污水处理厂污染物排放标准：GB 18918—2002[S].北京：中国环境科学出版社，2003.
[4] 甘冠雄，彭永臻，桂丽娟，等.CASS工艺改造与强化脱氮研究[J].中国给水排水，2011，27（19）：68-71.
[5] 胡龙，励建全，刘鑫华，等.上海吴淞污水处理厂污水处理工艺改造设计[J].中国市政工程，2006（6）：37-40.
[6] 邓铭庭， 虞锦君， 朱丽梅.萧山城市污水处理厂HCR工艺改造[J].中国给水排水，2008，24（2）：29-31.
固定生长的微生物引入曝气池内，形成了非固定化的活性污泥，建立了与附着态（生物膜）微生物共生的生化反应池。该系统既具有生物膜法运行稳定、容积负荷较高等优点，又能充分发挥活性污泥法出水水质好、脱氮除磷效果好等优势。
关键词 生活污水处理厂；脱氮除磷；升级改造
中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）02-0053-02
Abstract Based on biological oxidation treatment process for municipal sewage treatment plant of Heilongjiang University of Science and Technology，combining with the actual operation，the plant was upgraded and transformed.The upgraded and transformed process was A2/O.The immobilized activated sludge was formed by the introduction of fix microorganism in the aeration pool，and the attached biofilm was established in the biochemical reaction tank.The system was running stably，had the advantages of biofilm and activated sludge with efficient nitrogen and phosphorus removal.
Key words Municipal sewage treatment plant；Nitrogen and phosphorus removal；Upgrading and reconstruction
《全国城镇污水处理及再生利用设施“十一五”建设规划》规定：对排入封闭和半开放水域、现已富养化或接近富养化程度的水域，区域内污水处理厂应选用具有强化脱氮除磷功能的污水处理工艺[1]。黑龙江科技大学污水处理（中水）厂于2006年8月建成并投入运行，处理规模4 000 m3/d，部分出水作为中水回用。设计出水按《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）[2]规定：COD≤60 mg/L，BOD≤20 mg/L，SS≤20 mg/L；但对氮、磷排放的含量并未作出规定与要求。近年来，在黑龙江科技大学发展的同时，污水厂进水由设计的4 000 m3/d到实际处理近6 000 m3/d，现工艺出水水质超标现象频发。另外，随着人民生活水平的提高，对环境保护的要求也不断提高，尤其是对城市污水处理厂出水水质中氮、
磷含量的要求越来越严格。因此，黑龙江科技大学污水处理厂于2016年启动了改造工程，在原有生物接触氧化工艺基础上进行了改造，经调试，处理水量目前可达6 000 m3/d，根据《城镇污水處理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）[3]的一级 A 标准要求，出水水质稳定达标排放。
1 原工艺概况
1.1 改造前工艺流程
原中水处理厂设计规模为4 000 m3/d，采用O/O（Ⅰ级好氧/Ⅱ级好氧），经过多年的调试运行，BOD5、SS去除率均在90%以上，但脱氧除磷效果并不理想，NH3-N、TN、TP经常超标。改造前黑龙江科技大学污水处理厂污水处理工艺见图1。
1.2 存在的问题
随着学校规模不断扩大，中水处理厂进水指标不断升高，根据相关监测数据，该污水处理厂的出水水质指标在2009—2015年波动较大，CODCr含量为36.70～48.90 mg/L，BOD5含量为4.60～9.78 mg/L，SS含量为5.30～9.98 mg/L，TN含量为3.82～14.80 mg/L。该厂出水水质难以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A标准要求。
该污水处理厂机器设备的老化和磨损是NH3-N、TN、TP不能稳定达标的主要因素。生物池内管道和曝气头的脱落导致生物池内的溶解氧不均，曝气效果较差。加之缺少厌氧池、缺氧池等导致出水水质不能达标。要使黑龙江科技大学污水处理厂能够稳定达到相关污水排放标准，必须对现行的污水处理工艺进行升级改造，增加其工艺的脱氮除磷功能。
2 改造方案
污水处理厂改造后，设计主要污染物的进水、出水及水质治理目标见表1。
通过多年的工程实践运行经验和收集的大量资料，确定改造后的主体工艺为厌氧池+缺氧池+好氧池（泥膜共生）+沉淀池+砂滤池，新工艺流程见图2。
该工艺的改造方案：①将原生物池Ⅰ级改造为厌氧池，原生物池Ⅱ级改造为缺氧池，利用前置厌氧池和缺氧池调整厌氧/缺氧/好氧的体积比。围绕强化除磷目标，在改造工程中采取分点进水、分点进泥措施，缺氧池用于消除回流污泥中的硝酸盐，在满足除磷污泥量的前提下，污泥分点回流，可以减少缺氧池的氮负荷，同时使反硝化所消耗的碳源减少[4]。②污水经过格栅首先进入预曝气池均衡水量水质，预曝气调节池中污水经泵提升至厌氧池，再经缺氧池自流进入泥膜共生池，依靠固定生长的微生物形成悬浮态的活性污泥和附着态生物共生的生化反应系统，使污水中的有机污染物被大量去除，在泥膜共生池末端利用自吸泵使消化液回流至缺氧池，并在泥膜共生池末端投加适量的复合药剂，可以增加絮凝特性，并有效地去除SS。③泥膜共生池出水自流进入斜管沉淀池，斜管沉淀池中污泥部分回流至缺氧池，保证泥膜共生池中有足够的悬浮污泥及保证缺氧池有足够的反硝化菌量。斜管沉淀池出水自流进入砂滤池，进一步去除污水中的杂质，砂滤池出水自流进入清水池，并经次氯酸钠消毒后，达标回用。④为实现分点进水、进泥量可调的优化，设计了流量分配槽，利用槽内的隔板调节进水、进泥量的比例。故改造后的工艺可在传统及多点进水A2/O工艺之间互相转变，具有较强的灵活性，对不断变化的水质、水量更具有适应性[5]。 3 改造后工艺效果分析
①该次改造充分利用了污水处理厂现有污水处理构筑物，仅需要较小规模的土建工程，具有投资小、增效强等特点[5]。②由于增加了厌氧生物处理工段，具有厌氧池消耗能源较小、污泥产量低等特点[6]，可降低污泥处理费用；所需的氮、磷营养物较少，且溶解氧为零，不需充气，故耗电量也减少，经计算，节省电耗约占总电耗的8%。③通过在缺氧池上安装搅拌器，同时利用缺氧池进行反硝化作用，提高了对TN的去除效果。虽然减少了硝化时间但仍保证出水氨氮值的达标。在节能方面，将能耗较大的鼓风曝气段改为缺氧搅拌，可以节省较大电能，初步计算节省电耗约占总电耗的6%。
4 结论
在污水处理厂改造前NH3-N、TN、TP难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A出水标准，在对污水处理厂进行全面系统的研究后，通过较少的投入来实现高效的效果。第一，將生物池Ⅰ级改造为厌氧池，主要作用是通过前置反硝化阶段的优化改造使反硝化段和厌氧释磷段分离，消除了两端的相互影响。第二，将生物池Ⅱ级改造为缺氧池并安装了搅拌器，该工艺利用缺氧池将原污水中的有机碳和好氧池回流液中的硝态氮进行反硝化反应。厌氧池将氮大部分脱除，余下的氮进入缺氧池进行反硝化反应，进一步脱氮，通过2次反应总氮去除率达70%以上。黑龙江科技大学污水处理厂经过改造后，各项出水指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A标准，并降低运行能耗与管理难度，节约运行费用，改造效果明显。
参考文献
[1] 沈连峰，宋海军，胡宗泰，等.城市污水脱氮除磷工艺改造的效果研究[J].中国给水排水，2013，29（6）：77-80.
[2] 中国市政工程中南设计院.城市污水再生利用 城市杂用水水质：GB/T 18920—2002[S].北京：中国标准出版社，2003.
[3] 北京市环境保护科学研究院，中国环境科学研究院.城镇污水处理厂污染物排放标准：GB 18918—2002[S].北京：中国环境科学出版社，2003.
[4] 甘冠雄，彭永臻，桂丽娟，等.CASS工艺改造与强化脱氮研究[J].中国给水排水，2011，27（19）：68-71.
[5] 胡龙，励建全，刘鑫华，等.上海吴淞污水处理厂污水处理工艺改造设计[J].中国市政工程，2006（6）：37-40.
[6] 邓铭庭， 虞锦君， 朱丽梅.萧山城市污水处理厂HCR工艺改造[J].中国给水排水，2008，24（2）：29-31.