工业园区生活污水处理厂提标改造的要点探讨

工业园区生活污水处理厂提标改造的要点探讨

钟祥勇

珠海市斗门区水资源和水质监测中心广东珠海519000

摘要：在我国，一些位于工业园区的生活污水处理厂，在建设之初考虑以处理生活污水为主，并接纳部分工业废水进行处理。但随着工业园区的建设发展，逐渐出现接纳处理工业废水的占比过大或企业超标排放工业废水等问题，以致生活污水处理厂运行风险极大。为使出水稳定达到一级A标准，除了要求政府部门加强源头监管执法外，在开展提标改造工作时有必要充分考虑上述问题的影响并采取适当的工程技术措施予以应对。

关键词：生活污水处理厂；工业废水；提标改造；要点

一、工业园区生活污水处理厂提标改造的背景

（一）政策文件对园区污水处理设施建设的规定。2015年，国务院出台了《水污染防治行动计划》，随后各省、直辖市相应制定了实施方案，对工业集聚区水污染与城镇生活污水治理提出了目标要求。例如：《广东省水污染防治行动计划实施方案》规定，在2017年底前，工业集聚区应按规定建成污水集中处理设施并安装自动在线监控装置，珠三角区域提前一年完成；新建、改建和扩建城镇污水处理设施出水全面执行一级Ａ标准及广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）的较严值。在国家、省市政策文件规定下，不少地方面临着建设单独的工业废水处理站，或对现有位于园区的生活污水处理厂做好接纳处理工业废水的准备，并进行提标改造以应对更严格的出水标准要求。

（二）园区工业废水对生活污水处理厂造成冲击。在我国，部分工业园区在建设之初，虽然规划建设了集中式污水处理设施，但在设计时采用城镇生活污水处理思路，未充分考虑工业废水的影响，或者在设计之初未充分考虑到日后园区的建设发展，以致日后进厂水量中工业废水占比过高，造成污水处理厂常年运行在较高负荷之下，出水水质存在超标现象。另一方面，园区部分企业环保设施简陋，存在废水超标排放情况或私设暗管偷排的行为，以致超出设计进水水质。加上工业废水一般具有污染物种类多、难降解，水质浓度高、变化大等特点，对生物处理系统会造成较严重的冲击，甚至存在崩溃的风险。

（三）进水超标现象伴随存在微生物碳源不足问题。进水的水质水量特性是决定污水处理提标改造工艺方案选择的关键因素。部分位于园区的生活污水处理厂，一方面面临着短时内高浓度总磷废水或重金属离子等污染物的冲击，另一方面，在大多数情况下却存在着BOD5进水浓度偏低的问题，污水的可生化性较差，微生物生长缺乏必要营养物质，脱氮除磷效果不理想，导致出水水质难以稳定达标。

二、工业园区生活污水处理厂提标改造的要点探讨

目前，由于我国部分地方环保监管体制不够健全、执法力度不够严等原因，园区工业废水超标排放的现象时有发生，如果不加强污染物源头控制，即使污水处理厂进行提标改造后，出水水质也将难以得到有效保障。另一方面，我们也应该看到，虽然在原则上工业废水必须经过处理达到《污水排入城市下水道水质标准》或有关行业标准后方可排入市政管网，但是，无论对于政府职能部门还是设计单位来说，在开展提标改造工作时，都很有必要充分考虑进水中工业废水的水质水量因素，并采取适当的工程技术措施尽可能地减少工业废水对生活污水处理厂可能造成的影响。为此，笔者从“强化前端处理环节，升级生物处理工艺，增加深度处理设施”的思路出发，对进水中工业废水占比较高或超标的生活污水处理厂进行提标改造要点的探讨。具体如下：

（一）强化前端处理环节

为充分应对进水中工业废水造成的冲击，在生活污水处理厂提标改造时，可以考虑通过在生物处理段前端设置调节池、水解酸化池和初沉池等设施，以提高后续工艺单元的抗冲击负荷能力以及污染物去除效果。

1、前端设置调节池

如果进水中工业废水占比较高，由于工业废水排放具有间隙性，进水的水质和水量将会随着时间而变化，尤其是当园区存在违规超标排放现象时，进水水质会出现瞬时峰值，严重时可能会造成生物处理系统崩溃。因此，为了有效缓解进水水质和水量的波动，降低瞬时高浓度高水量工业废水产生的冲击负荷，使后续各工艺单元处于稳定运行状态，在工艺前端设置调节池是非常有必要。

2、增加水解酸化池

工业废水一般具有重金属和难降解有机物，可生化性较差，超量的重金属离子进入生物处理系统将对微生物产生严重毒害，而难降解有机物则加大了出水COD超标的风险。进水经水解酸化后，难降解有机物大部分被分解成小分子有机物，污水可生化性得以改善，从而为后续好氧生物处理创造了有利条件。另外，总铜等重金属离子也得到较高的去除率。

对于前端工艺是单独设置调节池和水解酸化池还是同时设置，需要结合实际进水中工业废水的情况进行具体分析，但考虑到调节池的作用相对较为单一，而水解酸化池除具有水解酸化作用外，本身池容也具有提高污水在系统内的停留时间和降低冲击负荷的作用，因此，如果是同时设置两者，在综合考虑确定两者的设计参数时，建议可以适当减少污水在调节池中的停留时间并增加在水解酸化池的停留时间。此外，针对进水悬浮物浓度情况，也可以考虑在前端设置沉淀池，但应结合后续生物处理段碳源需求等因素进行综合考虑决定。

（二）升级生物处理工艺

生物处理段是污水处理中最主要的工艺单元，由于以往污水处理主要关注有机物的去除，因此好氧处理占主要地位；由于现今出水标准的提高，对氮磷的去除率要求更加高，因此需要根据实际对原有工艺进行必要的升级，以增加除磷脱氮效果。

1、改造处理工艺，强化除磷脱氮效果

据统计，我国城镇污水处理厂主要采用AA/O工艺、氧化沟工艺、SBR工艺、A/O工艺（以上工艺含其改良工艺）、生物膜工艺、普通活性污泥工艺等六大类工艺[1]。其中，改良型AA/O工艺和氧化沟工艺具有良好的除磷脱氮效率，而普通活性污泥工艺、SBR工艺和A/O工艺的除磷脱氮效果则不明显。因此，为进一步强化除磷脱氮，需要改造设置厌氧区或缺厌区，将上述工艺升级为改良型CASS工艺、改良型AA/O工艺或倒置AA/O等工艺[2]。另外，由于传统AA/O工艺除磷脱氮去除率难以进一步提高，一般只能达到一级B标准；而传统氧化沟工艺除氮效果是有限的且对除磷几乎不起作用，因此在进水有工业废水冲击以及出水标准进一步提高的情况下，上述工艺需要进行升级改良。例如：倒置AA/O工艺缺氧区位于工艺系统首端，优先满足反硝化碳源需求，强化了处理系统的脱氮功能，所有的回流污泥全部经过完整的厌氧释磷与好氧吸磷过程，具有“群体效应”，同时聚磷菌经过厌氧释磷后直接进人生化效率较高的好氧环境，其在厌氧状态下形成的吸磷动力可以得到充分利用，提高了处理系统的除磷能力。与传统AA/O工艺相比，倒置AA/O工艺的流程形式和规模要求与传统活性污泥法工艺更为接近，因此常常被应用于提标改造。

2、投加悬浮填料，结合生物膜技术

通过将生物填料投加到活性污泥工艺里的好氧生化池，让微生物在填料上附着生长形成生物膜，从而将原工艺升级成活性污泥与生物膜复合处理工艺[3]，能更好地保证达标率。首先，由于一部分微生物固着于填料表面，该工艺的微生物量比活性污泥法要高得多，对污水水质水量变化引起的冲击负荷适应能力更强，即使短时间中断进水或工艺遭到破坏，反应器的性能也不会受到致命的影响，恢复起来较快，因此适用于处理高浓度难降解的工业废水。其次，形成的生物膜可以应对处理BOD5浓度偏低的污水并使其达到一级A标准，这是单纯活性污泥法难以做到的。最后，由于微生物固着于填料的表面，生物固体停留时间与水力停留时间无关，为增殖速度较慢的微生物提供了生长繁殖的可能性，适合世代时间长的硝化细菌生长，而且其中固着生长的微生物使硝化菌和反硝化菌各有其生长的合适环境，因而生物膜反应器内部同时存在硝化和反硝化过程，但不会对去除TN和TP所需的碳源造成负面影响，能够充分利用原水中的碳源。活性污泥与生物膜复合处理工艺，充分发挥两者优势的同时弥补了不足，既能有效去除有机物，又能取得更好的除磷脱氮效果；既能提高抗冲击负荷能力，又避免了对现状设施大幅度改造，从而节省投资，减小提标改造期间的运行影响。

需要注意的是，挂膜会受水力条件、水温、填料材质、停留时间等因素影响，填料能否挂膜成功是采用该技术要考虑的关键因素。因此，为降低建成后的运行风险，建议进行中试实验。另外补充一点，由于工业废水一般存在BOD5/TN偏低的问题，我们在充分开发利用内部碳源的基础上，一般需要投加已酸、甲醇等小分子易降解有机物作为外部碳源。

（三）增加深度处理工艺

深度处理工艺的选择主要根据前端二级处理后的出水水质确定。对于普通活性污泥法，如CAST工艺、AA/O工艺等，在面对进水中工业废水占比较高的情况，依靠单纯的二级生物处理，一般是难以保证TP和SS稳定达标[4]，而且这两者一般难以通过调整运行参数做到稳定达标，因此提高两者的去除率是提标改造成功与否的关键因素。对于TP和SS，可以考虑通过化学除磷和过滤方式予以进一步去除。另外，如果二级处理后氮氮和TN不能稳定达到一级A标准，则要考虑增加反硝化处理设施[5]。

除磷有生物除磷和化学除磷两种方法，生物除磷相对经济，但由于现阶段依靠单纯生物除磷工艺难以保证TP稳定达到一级A标准，所以常需要采用或辅助以化学除磷措施。化学除磷是指通过投加PAC等絮凝药剂，形成不溶性磷酸盐沉淀物，最终通过固液分离的方法使磷从污水中被去除的技术，具有前置除磷、后置除磷以及同步除磷三种不同类型。应用于污水处理厂深度处理的过滤工艺有多种形式，包括活性砂滤池、高效纤维滤池、纤维转盘滤池以及高效磁混凝工艺等，可根据水质情况以及各项工艺的优缺点进行比选。较为常见的反硝化处理设施有深床滤池、曝气生物滤池等。反硝化深床滤池，是集生物脱氮及过滤功能于一体的处理单元，加上微絮凝过滤，可实现同步去除TP、SS和TN的功能。

结语：

在对工业园区生活污水处理厂进行提标改造时，要使出水稳定达到一级A标准，笔者始终强调必须加强进水的源头监管，同时立足于不利因素影响的考虑，采取必要的工程技术措施予以充分应对也是非常有必要的。为此，可以通过在前端对进水进行调节或水解酸化，在生物处理段对工艺进行调整改造，后续再设置深度处理设施的方式进行提标改造。

参考文献：

[1]刘亦凡，陈涛，李军.中国城镇污水处理厂提标改造工艺及运行案例[J].中国给水排水，2016（16）：36-41.

[2]邹胜梅.污水处理厂升级改造技术方法探讨[J].科学技术创新，2014（2）：47-48.

[3]王阿华.城镇污水处理厂提标改造的若干问题探讨[J].中国给水排水，2010，26（2）：19-22.

[4]叶海明.污水处理厂提标改造关键影响因素及工艺选择[J].环境工程，2012（03）：43-46.