老污水处理厂技术改造与排放标准升级.pdf

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1、净水技术2 0 1 2，3 1(2)：1 0 1 1 0 4W a t e rP u r i f i c a t i o nT e c h n o l o g y老污水处理厂技术改造与排放标准升级王肖军(上海市海洋事务管理中心上海2 0 0 0 5 0)摘要2 l 世纪初。上海对建于上世纪8 0 年代的1 1 座中心城区老污水处理厂进行了技术改造以提高排放标准，由于各厂的进出水水质、用地和设备等差异较大，针对各厂的实际情况采用了许多不同的技术改造路线和T 艺。随着节能减排要求的提高，这些厂又将面临更高的排放标准因此对前一次改造的经验和效果进行总结和回顾，可以为后续的改造提供参考。关键词污水厂排

2、放标准升级技术改造硝化反硝化中图分类号：T U 9 9 2文献标识码：B文章编号：1 0 0 9-0 1 7 7(2 0 1 2)0 2-0 1 0 1-0 4T e c h n i c a lR e h a b i l i t a t i o na n dE f f l u e n tS t a n d a r dU p d a t ef o rO l dW a s t e w a t e rT r e a t m e n tP l a n tW a n gX l a o j u n例研l g 娩M u n i c i p a lO c e a n i cB u r e a u，S h a

3、n g h a i2 0 0 0 5 0,C h i n a)A b s t r a c tI nt h ee a r l y2 1 s tc e n t u r y，S h 珊l g I l 8 ir e h a b i l i t a t e d1 1o l dw 钺肥w a l rt r e a t m e n tp l a n t sl o c a t e di nc e n t e ra i e at om e e t 眦一t i o n a ld i s c h a r g es t a n d a r d s，a l lo fw h i c hw e r eb u i l ti

4、nt h e1 9 8 0 s I nv i e wo ft h es u b s t a n t i a lv a r i a n c ei ni n t l u e n tq u a l i t y，d i s c h a r g es t a r t-d a 耐&l a n du s a g ea n dc o n d i t i o n so fe q u i p m e n to fe a c hw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t,8 0 m ed i f f e r e n tt e c h n i c a lr o u t

5、e sa n dn e wp r o c e s s e sw e r ea d o p t e di na c c o r d a n c ew i t ht h ea c t u a ls i t u a t i o n W i t ht h er i s i n ge n e r g y-s a v i n g 僦l u i r e m e n t sh o w e v e r,t h e s ep l a n t ss h o u l dr e a c hs t r i e t e rd i s c h a r g es t a n d a r d s T h ee x p e r i

6、 e n c ea n de f f e c t so fl a s tr e h a b i l i t a t i o nf o rt h ep u 珥哪帕o fp r o v i d i n gr e f e r e n c ef o rt h ef u t u r e 肛c o n s t r u c t i o nW a Ss u n u n a r i z e d K e y w o r d sw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n te f f l u e n ts t a n d a r du p d a t et e c h n

7、 i c a lr e h a b i l i t a t i o nn i t r i f i c a t i o nd e n i t r i t l c a f i o n1 技术改造和提高排放标准的提出上海是我国最早建设污水处理厂的城市，在上世纪6 0 年代得到发展，但当时人们对于污水处理的认识局限于对生化需氧量和悬浮固体s S 的去除，并作为主要的控制目标。因此，8 0 年代前建成的污水厂多为传统活性污泥法，不具备脱氮除磷的功能【1 1。8 0 年代末随着经济的迅速增长后，兴建了一些具备脱氮功能的污水处理厂以改善黑臭、富营养化和溶解氧消耗等，直到1 9 9 0 年前后建成的吴淞污水处

8、理厂、长桥污水处理厂和闵行污水厂扩建二期工程才具备了硝化和反硝化脱氮功能。随着对水环境质量要求不断提高，新的排放国家标准陆续出台，新标准对氮磷排放提出了更严格的要求。上海市黄浦江水源保护法对黄浦江上游水源保护区和准水源保护区制定了更严格【收稿日期】2 0 1 2-0 2-0 6【作者简介】王肖军(1 9 6 5 一)。高工，研究方向为城市捧水规划。电话：0 2 1-6 2 2 6 9 1 0 0。的污染物排放标准，其中氮和磷分别为 1 2n g L 和0 5m g L 的指标。为此上海市提出要对中心城区老污水处理厂进行改造，实现提高处理量和处理能力，保护上海水环境。上海的老污水处理厂建成年代早

9、，建设标准都不高，而且不同单位、不同时期设计的风格迥异，受外部环境条件制约差异较大，不宜采用统一的改造模式和方案。因此相继采用了一些新工艺和新模式对污水厂进行升级改造。2 技术改造和排放标准升级的基础及改造目标至2 0 0 2 年，市区共有l l 座污水处理厂，总设计处理能力为4 8 万m V d，当时设计选用的设计进水水质和出水标准如下。进水：B O D，=1 8 0-2 2 0m g L、S S=1 8 0 2 7 0m g L；出水：B O D s 2 0 3 0m g L、S S 一 2 0-3 0m s L。所用工艺主要是传统活性污泥法，污泥大都经浓缩后外运处理。其典型流程如图l 所

10、示。1 0 1 万方数据王肖军老污水处理厂技术改造与排放标准升级V 0 1 3 1，N o 2，2 0 1 2回流污泥二剩余污泥q-J-图1 上海老污水处理厂典型流程F i g 1T y p i c a lP r o c e s so fO l dw w l 甲i ns l l 锄鲥虽然大多数的污水厂采用相同的活性污泥法工艺流程，但曝气池的形式有所不同，如北郊、程桥污水厂采用表面加速曝气池，泗塘污水厂采用双螺旋曝气。上世纪8 0 年代后期，闵行污水厂的二期工程和新建的长桥污水处理厂和吴淞污水处理厂采用了A O 脱氮工艺。2 0 0 2 年，上海市水务局开始编制上海市污水排水系统专业规划，计划对

11、规划保留的7 座污水处理厂进行改造，拟使各污水厂全部生产设施能正常运转，最大限度发挥效益。同时对工艺进行改造，进一步削减营养物，使出水水质符合排放标准。3 排放标准升级的理论和技术方法表1 为1 1 座老污水处理厂的情况。表1 上海1 1 座老污水厂改造前概况及规划情况T a b 1G e n e r a lS i t u a t i o na n dL a y o u to f11o l dW W 口i nS h a n g h a i从排放标准分析，除了龙华、长桥、天山和闵行污水厂必须采用脱氮除磷工艺外，其他厂只要求达到二级排放标准。但由于进水中N H，一N、T N 和P 指标很高，传统活

12、性污泥法已无法满足达标要求，故而也要采用脱氮除磷工艺，也需要对原工艺进行改造。脱氮1 2 1 主要通过硝化和反硝化过程实现，硝化作用是指在有氧存在的条件下，N H，被微生物氧化成N O r，然后再进一步氧化成N O；的过程。氨氮氧化成硝酸盐的硝化反应是由两组自养型好氧菌通过两个过程来完成的。亚硝酸菌有亚硝化单胞菌属、亚硝化螺杆菌属和亚硝化球菌属；硝酸菌有硝化杆菌属、硝化螺菌属和硝化球菌属。亚硝酸菌与硝酸菌统称为硝化菌。硝化菌属专性好氧菌，它们利用无机化合物(如一1 0 2 一C 0 3 z-、H C O f 和C O：)作碳源，从氧化N m 或N O r 的氧化反应中获得能量。如果以C 5 1

13、-1 7 0 2 N 作为硝化菌的细胞成份，则硝化过程的化学计量方程可用下式表示。亚硝酸菌N H 2+1 3 8 2 0 z+1 9 8 H C O；叼0 1 8 C 5 H 7 0 2 N+0 9 8 2 N O i+1 0 3 6 H 2 0+1 8 9 1 H 2 C 0 31N H f+0 0 0 3 N H 彳+0 0 1 H z C 0 3+O 0 0 3 H C O f+0 4 8 8 0 2骂0 0 3 C0 0 8 H 2 02反硝化作用将硝酸盐(N O，一)和亚硝酸盐(N 0 2-)还原为气态氮N A 和N：的过程，参与这一生化反应的微生物是反硝化菌，属兼性菌(如假单胞菌属

14、、变形杆菌属、微球菌属、芽孢杆菌属、产碱杆菌属和黄杆菌属)。在有氧情况下反硝化菌利用万方数据净水技术W A 7 I E RP U R I F I C A T I O NT E C H N O L O G YV 0 1 3 1，N o 2，2 0 1 2A p r i l2 5 t h，2 0 1 2分子氧作为最终电子受体，氧化分解有机物；但在无氧而有硝酸盐存在的条件下，它们利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N“和N 3+作为能量代谢中的电子受体，0 2-作为受氢体，有机物作为碳源和电子供体提供能量并得到氧化稳定，而使硝态氮还原为N：或N 2 0。如果假定硝态氮完全还原为N：，则反硝化过程可用下式描述。N

15、 O 汁C H 3 0 H+H 2 C 0 3 _+N 2+H 2 0+H C O 一微生物细胞3N O；+C H 3 0 H+H 2 C O，N 2+H 2 0+H C O i+微生物细胞4除磷方法有生物除磷I，1 和化学除磷两种方式。污水处理厂中活性污泥的含磷量通常为污泥干重的1 5 一2 0，然而某些微生物能以比普通活性污泥高3 7 倍的能力积累和释放磷，其排放的剩余污泥中含磷量可达污泥干重的6。生物除磷是利用微生物的特性从污水中过量地摄取磷，并通过剩余污泥排除，使出水磷含量降低。生物除磷机理f 4】如图2 所示。厌氧段好氧段A D PA T PA T PA D P莲聚磷&堂磷彳溶磷溶磷

16、k 吸磷彳聚磷K一聚磷菌聚磷菌L溶解质办成、孓P H BP H B 歹确弋警无机物A T PA D PA D PA 1 1 PIL“，L E污泥回流(富磷)图2 生物除磷机理图F i g 2P r i n c i p l eo fB i o l o g i c a lP h o s p h o r u sR e m o v a l本世纪初，关于老厂的改造技术有一些初步的研究，但国内的实例很少。基于对生物脱氮除磷基本原理的认识，国外污水厂改造常采用扩大曝气池容积或提高曝气池活性污泥浓度的减负法。而上海的老污水厂基本都已被居民区包围，没有条件扩容。传统活性污泥法的曝气池停留时间为4“h，挖潜余量十

17、分有限，无法达到A A O 脱氮除磷工艺所需的生物反应池1 2h 以上的停留时间，因此必须采用新的方法。实际运行中在不投加填料或药剂的情况下，曝气池污泥浓度的提高有一定的限度，与进水水质条件、曝气池池型和曝气方式、污泥分离回流系统的设计及运行管理有关，对于常规的城市污水挥发性污泥浓度较难超过3k g m 。如果要提高处理程度而不减量只有增加曝气池容积，需要增建处理的构筑物。但如果在不同的反应池中造成适宜专属微生物生长的特殊环境，形成优势菌种就能提高处理效率，因此一些特殊的两段法工艺应运而生。在上海7 座老厂改造时采用了许多新的工艺和技术，改造方案各有特点。归纳起来有减量降负法、增容降负法、续接

18、深度处理法、加药法以及分段挖潜法和分级处理混合达标法等。4 升级改造采用的工艺和经验总结从2 0 0 2 年至2 0 0 8 年，经过建设和运行调试，7座老污水处理厂改造全部完成。各厂的改造后情况如表2 所示。表2 升级改造情况一览表T a b 2S u m m a r yo fU p g r a d i n g厂名裂撵)原处舡艺改造采用工艺簇注：投资均为2 0 吣-2 0 0 6 年间初步设计上报值。经过这些年的运行，各污水厂运行情况良好，除了粪大肠菌群外，其余主要出水指标均能达到设计标准，对比各厂的出水情况，以A A O t 聊为主体工艺的闵行、泗塘和长桥污水厂运行最稳定；龙华1 0 3

19、万方数据王肖军老污水处理厂技术改造与排放标准升级V 0 1 3 l，N o 2，2 0 1 2污水厂的A O 段运行情况良好，原设计处理量为7 5 万m 3 d，实际运行到8-9 万m 3 d，抗冲击负荷能力较强，运行能耗也低于其他污水厂，A O 或A A O段的出水达到一级B 标准；其他污水厂虽然也能达到二级排放标准，但运行的稳定性不女I I A A O 工艺，设备设施的维护工作量也较大，新工艺对工人的操作要求较高，运行成本也较大。5 结论(1)适当提高改造标准，为后续工程创造条件上海老污水厂的改造从上世纪末开始前期研究，直至2 0 0 8 年全部完成，历时长达1 0 年，其间多个厂经历了几

20、轮改造。随着国家对环保的日益重视，新政策不断出台，对污水厂排放要求仍在不断提高，并涵盖了水、气、泥、声各个方面。因此对老污水厂的改造项目应该适当超前设计规划，充分考虑按高排放标准实施的可能性，为今后的再次升级创造条件。(2)选用稳定成熟的工艺是改造成败的关键在7 个老污水厂的改造中，共用了6 种方法，涉及A A O、H y b r i d、物化法、生物膜法。其中最稳定的还是以A A O 为核心的成熟工艺，污泥培养、驯化非常快，基本实现了同步改造同步达标排放，但有些采用新工艺的污水厂则或多或少经历了反复调试和整改，给项目的顺利移交造成不利影响。因此改造中慎用设备设施多、对控制要求高或尚处在理论研

21、究阶段的技术。(3)充分认识改造工程的复杂性中心城区老污水厂改造的特点是占地紧张施工作业面小，而且要求改造中不能停止运行，以免影响服务范围内的污水排放。为了维持改造过程中污水厂的正常运行，需要大量的施工措施。老污水厂往往建成年代较早，建设标准较低。由于相应的建设标准提高，老污水厂显然达不到新标准的要求，一旦对某部分进行改造，就要满足现行规范，产生较大的额外投资。另外，老污水厂历经多年的运行，可能存在一一1 0 4 一些隐患(如不均匀沉降、池体开裂、管道接头松脱等)，一旦开始改造，花费在保护、更换、维护、修理上的费用很难事先估算。对应设备的更新，由于受到已建设施和土建的限制以及运行单位使用习惯的

22、影响，选择的范围较小，通过招投标来控制价格作用有限。上述种种因素造成改造项目投资要高于新建项目，因此在投资控制时不能按常规的项目来进行类比，要充分留有余量便于项目的实施推进。(4)理顺建管关系，利于项目推进中心城区老污水厂改造时适逢上海水务行业体制调整，不但投资主体发生了变化，建设和运营单位也多次改变。体制的变化造成建设单位和运行管理单位相互配合协调出现问题。在7 座老污水处理厂的改造中，共有3 种建管模式：建设和运营方是同一家单位、建设和运营方分属两家单位、设计施工一体化的建设方式。实践中第一种模式推进工作非常顺利，而其余两种模式或多或少总有些问题。在这种情况下，建设和管理方各司其职，遇有问

23、题应当及时沟通解决以推进项目顺利完成。参考文献 1 张欣两段活性污泥法在老污水处理厂提标改造中的应用叨中国市政工程，2 0 0 8，3 2(4)：4 7 4 9 2 林进条，林涛，刘丽玲新型生物脱氮工艺的研究和进展忉净水技术。2 0 0 5，2 4(2)：4 8 5 0 3 姜鸣，张静慧，宫飞莲，等生物反硝化除磷技术研究进展们净水技术，2 0 11，3 0(6)：11 1 5 4 沈耀良，王宝贞废水生物处理新技术【明北京：中国环境科学出版社2 0 0 6 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，2 0 0 6，3 0(6)，3 7 _ 4 0 6 张

24、辰，邹伟国，李正明，等上海曲阳污水处理厂改造工艺及应用叨给水排水，2 0 0 7，3 3(1 0)：3 3 3 6 7 邵志刚H y b r i d 工艺用于城市污水处理厂升级改造后的启动调试【J 1 净水技术2 0 0 8,2 7(4)：7 3-7 6 8】李贤胜，王琳，施永生生物法同步脱氮除磷主要工艺及问题探讨田净水技术,2 0 0 5,2 4(6)：3 0-3 3 万方数据老污水处理厂技术改造与排放标准升级老污水处理厂技术改造与排放标准升级作者：王肖军，Wang Xiaojun作者单位：上海市海洋事务管理中心,上海,200050刊名：净水技术英文刊名：Water Purification Technology年，卷(期)：2012,31(2)本文链接：http:/