淺析城鎮(zhèn)污水處理提標(biāo)改造工藝

佘爭輝

（佛山市順創(chuàng)環(huán)?？萍加邢薰?，廣東 佛山 528300）

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)污水的排放量持續(xù)增加，同時，污水中污染物的性質(zhì)和含量也正逐步向復(fù)雜方向發(fā)展，因此，這對污水處理系統(tǒng)提出了新的要求。目前，部分城鎮(zhèn)污水處理廠已不能滿足現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)要求，所以，為了達(dá)到污水合格排放的目的，必須對污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造。

1 我國水資源污染及處理現(xiàn)狀

1.1 我國水資源的污染現(xiàn)狀

改革開放以來，我國高度重視經(jīng)濟發(fā)展，卻忽略了對環(huán)保工作的重視，導(dǎo)致環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，以及能源消耗持續(xù)增加。其中，水資源短缺的問題更為嚴(yán)重，這引起了社會各界的廣泛關(guān)注。在這種嚴(yán)峻的形勢下，水資源也受到了不同程度的污染，這更加劇了水資源短缺的現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在我國42個城市44條河流中，有93%的河流受到了不同程度的污染，其中32.6%的河流污染非常嚴(yán)重。由此可見，我國的水資源污染十分嚴(yán)重。

1.2 污水處理現(xiàn)狀

目前，我國的水污染不僅來自于工業(yè)廢水，還有生活污水。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近10年來，我國城鎮(zhèn)的污水量以每年5%的速度增長。因此，對城市生活污水進(jìn)行治理的問題具有重要意義。但由于我國城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)起步較晚，所以，仍落后于發(fā)達(dá)國家，不能滿足實際需要。如果城鎮(zhèn)污水處理廠的處理能力達(dá)不到要求，一些廢水就會未經(jīng)處理直接排放，從而造成河流污染，污染很容易，但治理起來就相當(dāng)困難。而在實際的處理過程中，對于污水的凈化要投入更多的時間、精力和資金。所以，為了有效解決當(dāng)前污水處理能力不足的問題，就需要建設(shè)大量的基礎(chǔ)設(shè)施，以提高污水處理廠的出水水質(zhì)。通過不斷地實踐和研究表明，對已建的污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造是解決這一問題最為有效的方法。

2 污水處理廠提標(biāo)改造的必要性

目前，在我國許多城市中，由于排放的大量的工業(yè)廢水或非法廢水，導(dǎo)致在生物處理過程中，不可生物降解的污染物濃度有所增加，甚至出現(xiàn)了微生物中毒的現(xiàn)象。這主要是因為工業(yè)廢水中重金屬的含量較高，有機物難以降解。而當(dāng)工業(yè)廢水的濃度較高時，就會直接影響廢水的處理效率。有研究分析表明，大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠排放的污水都不能滿足國家要求，指標(biāo)參數(shù)也都存在一定偏差。還有一些污水處理廠，因自身的發(fā)展問題，處理的污水已不符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，也就更無法滿足現(xiàn)行的污水處理要求[1]。因此，對污水處理廠的提標(biāo)改造勢在必行。

3 城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)面臨的主要問題

3.1 合流制排水系統(tǒng)引發(fā)的沖擊負(fù)荷

在城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)中，城市聯(lián)合排水系統(tǒng)會產(chǎn)生較大的沖擊負(fù)荷。這主要是因為，當(dāng)雨水進(jìn)入公共排水系統(tǒng)時，尤其是在年降雨量較大或集中的地區(qū)，會形成較大的沖擊負(fù)荷，這樣就會對污水處理廠產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。而且，由于前期雨水中的雜質(zhì)和污染物濃度較高，隨著雨水的增加，排水管中的沉積物會進(jìn)入污水處理廠，導(dǎo)致水量和SS（固體）的增加，這樣就會嚴(yán)重影響負(fù)荷，進(jìn)而影響廢水處理的效果。此外，不合理的城市排水管理也會導(dǎo)致一些企業(yè)偷偷排放工業(yè)廢水，最終導(dǎo)致水質(zhì)惡化[2]。

3.2 工業(yè)廢水的占比較大

如果工業(yè)廢水比例較大或存在非法排放，可生物降解污染物的濃度會直接增加，這是因為工業(yè)廢水中重金屬和難降解有機物的含量較高。此外，當(dāng)工業(yè)廢水的濃度較高，以及同行業(yè)排放的廢水量較大時，就會導(dǎo)致碳氮比不合適，從而直接影響了廢水處理效率。

3.3 設(shè)備老化嚴(yán)重

當(dāng)前，許多城鎮(zhèn)污水處理廠年久失修，設(shè)備陳舊，時有故障發(fā)生。而且，其管理模式一般是處理設(shè)施歸政府所有，相應(yīng)的資源由主管部門承擔(dān)，所以，就會出現(xiàn)一些管理部門對污水處理重視不夠，資金投入不足的現(xiàn)象，導(dǎo)致不能對設(shè)備進(jìn)行及時維護，也不能及時更新設(shè)備，致使許多設(shè)備長期超負(fù)荷運行，設(shè)備老化嚴(yán)重。所以，污水處理的效率一直達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)[3]。

3.4 處理要求和設(shè)備處理能力不匹配

在城市污水處理系統(tǒng)中，存在著處理要求和處理設(shè)備能力嚴(yán)重不匹配的現(xiàn)象。這主要是因為城市化進(jìn)程的加快，導(dǎo)致人口數(shù)量增加，且污水量也會持續(xù)增長，而相關(guān)部門并沒有從城市規(guī)劃的角度來分析現(xiàn)有污水處理廠的需求。此外，在城市的發(fā)展過程中，水污染日益嚴(yán)重，所以，對于污水處理廠處理后的水質(zhì)要求也越來越高。基于以上原因，現(xiàn)有的處理設(shè)施急需擴建和修復(fù)。

3.5 建廠初期調(diào)試不到位

在部分城市中，一些污水處理廠在建設(shè)初期并未進(jìn)行預(yù)調(diào)試，導(dǎo)致在以后的運行中，出現(xiàn)了各種問題，就沒有充分發(fā)揮出污水處理廠的作用。因此，在當(dāng)前的城市發(fā)展中，不僅要建設(shè)污水處理廠，還要保證污水處理廠能長期、全面、穩(wěn)定運行。如部分污水處理廠在投產(chǎn)后運行不穩(wěn)定，水質(zhì)不高，這在一定程度上就會增加運維成本，從而嚴(yán)重影響污水處理廠的經(jīng)濟效益和社會效益[4]。

4 污水處理廠提標(biāo)改造工藝選擇

4.1 提標(biāo)改造原則

在污水處理廠的提標(biāo)改造過程中，要根據(jù)水質(zhì)的特點，合理選擇高效同步的脫氮工藝，這是因為水質(zhì)的變化對凈化效果的影響最小，且經(jīng)濟可行。同時，還要選擇先進(jìn)的廢水處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和程序。而根據(jù)污水處理廠所處的環(huán)境，要盡量選擇節(jié)能、自動化程度高、使用壽命長、綠色無污染的設(shè)備；同時，也要盡量減少建設(shè)對污水處理廠運行的影響，并在改造的基礎(chǔ)上要充分利用原有結(jié)構(gòu)。

4.2 預(yù)處理改造

一般來說，流入污水處理廠的污水都是工業(yè)污水和生活污水。但隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)廢水的排放量持續(xù)增加，而一些環(huán)保意識較低的企業(yè)沒有科學(xué)合理地處理廢水，這就導(dǎo)致污水中碳、氮、磷的比例失衡，使廢水的處理變得越來越復(fù)雜。同時，雨季的短降雨也會使污水處理變得更復(fù)雜，尤其是在污水處理廠運行水平較低的情況下。而影響水質(zhì)的最重要的因素是懸浮物含量的明顯增加和有機物濃度對負(fù)荷的影響，因此，為了減少這些影響，就要進(jìn)行預(yù)處理改造，如要打開調(diào)節(jié)罐、儲罐，或加強沉淀池的處理功能。而對于沉淀池的處理功能，一般是通過增加沉淀池的長度來改變水流，從而提高沉淀池的處理效率[5]。

4.3 生物處理改造

生活污水處理廠反應(yīng)器的同步反硝化效果并不理想，這是因為大多數(shù)反應(yīng)罐存在著碳含量不足、分布不均、老化和工藝設(shè)施維護等問題。導(dǎo)致反應(yīng)池存在水力滯后、時間短，產(chǎn)磷量大，無法深度處理[6]。

4.3.1 核心處理構(gòu)筑物同步脫氮除磷效果不理想

當(dāng)前，城鎮(zhèn)污水處理廠同時去除磷和氮的效果并不理想，主要是一些新建和運營的污水處理廠還在采用傳統(tǒng)的活性污泥法或A1O法，所以，污水處理廠的脫氮效果并不理想，還會造成氮、磷進(jìn)入污染水箱。需要說明的是，傳統(tǒng)的活性污泥法一般適用于A210或氧化溝的脫氮除磷。

4.3.2 碳源不足

大多數(shù)污水處理廠都配備了啟動池和與無機顆粒有關(guān)的有機物，但還是會導(dǎo)致各種的生物降解過程缺乏碳源，而且，也降低了已進(jìn)入反應(yīng)罐的微生物對生物體的吸收。此外，碳源的不均勻分布也會導(dǎo)致反硝化和磷釋放之間的競爭，從而影響了反應(yīng)池的處理效率。所以，為了填補碳源的空白，通常會將反應(yīng)器內(nèi)的碳源添加到流出物或者是挖掘內(nèi)部碳源。其中，外部碳源會直接進(jìn)入反應(yīng)儲罐，如甲醇、乙醇、醋酸等。但廢水的內(nèi)部碳源未被充分提取，增加了運行成本[7]。此外，污水處理廠還可以研究內(nèi)部碳源，以減少第一個物理處理過程中可生物降解的有機物的損失，并充分利用廢水中的碳源作為附加碳源。其最大的優(yōu)點是可以減少土壤污染，滿足近年來環(huán)保部門的節(jié)能減排要求。

4.3.3 處理設(shè)備老化

工藝設(shè)備老化主要是因為污水處理廠建設(shè)得較早，設(shè)備運行的時間較長。除了要不定期地維護外，廢水處理廠還面臨著許多問題，如廢水腐蝕，廢水處理效率降低等。所以，需要采用變頻泵、微孔曝氣器、脫水器等先進(jìn)設(shè)備，這些設(shè)備運行靈活可靠，使用壽命長，自動化程度高，保證了污水處理廠的可靠運行。

4.4 深度處理

在實際的污水處理過程，如何科學(xué)合理選擇深度處理技術(shù)主要是由深度處理的總體效率、運行成本和基礎(chǔ)設(shè)施成本直接決定的。因此，選擇合適的處理方法對于改善污水處理廠的水質(zhì)非常重要。一般情況下，可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和水量的要求，選擇成本低、運行效果好、穩(wěn)定性好、體積小、能耗低的洗滌工藝。而根據(jù)污水處理深度又可以分為三種類型：生物處理、膜處理和物理化學(xué)處理[8]。當(dāng)前，大型城鎮(zhèn)污水處理廠的深度凈化已體現(xiàn)出良好的凈化效果。此外，人工濕地深度凈化技術(shù)也是一種典型的生物凈化技術(shù)。其工藝過程是，在填料和水生植物的相互作用下，有效去除廢水中的總磷和氮。

4.5 提標(biāo)改造的典型技術(shù)措施

隨著我國膜材料工藝的快速發(fā)展，污水處理廠已逐步實施膜分離技術(shù)。該技術(shù)作為一種新型的除磷技術(shù)，越來越受到人們的廣泛關(guān)注。一般來說，膜材料的孔口可分為微濾器、過濾器、超濾器和反滲透。微濾器和超濾器主要用于去除聚合物顆粒和膠體，例如沉積的膠體，但有機物的去除率很低。所以，為了提高污水的處理效率，在污水深度處理階段通常采用高吸附量的活性炭，以滿足污水回用標(biāo)準(zhǔn)。而納濾技術(shù)對有機物的去除效果良好[9]。近年來，該技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于飲用水軟化、深度廢水處理和回用。在實際應(yīng)用中，膜分離技術(shù)的缺點是膜污染嚴(yán)重等問題，這嚴(yán)重影響了膜正常運行的穩(wěn)定性。同時，由于膜更換頻率的增加和膜運行成本的增加，以及膜污染的限制導(dǎo)致該技術(shù)的應(yīng)用范圍存在一定局限性。此外，該工藝的物理過程主要包括活性炭吸附和污泥沉淀過濾。其中，活性炭吸附主要是利用多孔活性炭通過分子力、化學(xué)鍵、靜電等物理化學(xué)性質(zhì)來吸附廢水中的有機污染物[10]，以達(dá)到凈化污水的目的。

5 結(jié)語

綜上所述，為了滿足當(dāng)前城市污水的處理需求，城鎮(zhèn)污水處理廠需要實施提標(biāo)改造工藝。目前，國家對于環(huán)境保護越來越重視，且大多數(shù)城鎮(zhèn)居民也充分認(rèn)識到污水處理的必要性，由此可以看出，提升污水的處理效率將成為未來城市發(fā)展的重點工作之一。然而，我國城鎮(zhèn)的污水處理由于受區(qū)域環(huán)境的影響，評價指標(biāo)各不相同，水質(zhì)的動態(tài)變化在參數(shù)確定和提取方面也有所不同。所以，在城鎮(zhèn)污水處理提標(biāo)改造中，要充分結(jié)合工程面積、原水水質(zhì)、原水處理工藝等因素進(jìn)行研究，只有這樣才能充分發(fā)揮出污水處理系統(tǒng)的應(yīng)用效果，才能使污水進(jìn)行“層層清洗”，最終實現(xiàn)污水的達(dá)標(biāo)排放。同時，在城鎮(zhèn)污水處理廠的提標(biāo)改造過程中，還要有效調(diào)整各種參數(shù)因素，以滿足提標(biāo)改造指標(biāo)的要求，從而為城市的長期可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。