国外污水处理厂改造工程实例分析

　　2．2 改造要求

　　在经济发展的同时，Chesapeake海湾河口和支流水体的水质不断恶化，主要原因是点源或非点源过量营养物质(氮和磷)的排放。 Blue Plains污水处理厂是向Chesapeake海湾排放氮污染物的最大点源，因此哥伦比亚特区政府参与签署了Chesapeake海湾协议，协议规定，到2000年每年向海湾排放的营养物应至少比1985年减少40％，需要对Blue Plains污水处理厂进行改造，使其具有脱氮功能。保证夏季(5～10月)出水TN低于5．55 mg／L，冬季低于8．58mg／I。，还要求满足排放标准中的各项指标，B()峨和TSS要达到5 mg／L和7 mg／L，TP为0．18 mg／L，NH3一N夏季为1 mg／L，冬季为6．5 mg／L。

　　2．3改造方案介绍改造工程将原12条处理分支中的6条改为硝化一反硝化运行模式，另外6条仍保持硝化模式。每条处理分支由5个完全7昆合反应器串联而成，在第4个(夏季)或第5个(冬季)反应器内投加纯净的甲醇作为反硝化的补充碳源。工艺的关键是保证前3个反应器内实现硝化，为反硝化提供硝酸盐，改造后的运行方式见图4。

　　当系统以硝化模式运行时，5个反应器内均进行曝气，以硝化一反硝化模式运行时，投加甲醇的反应器内不曝气，为反硝化提供缺氧条件。污水经反硝化后在第5个反应器内进行再曝气，经一条长的出水渠输送至沉淀池。该工艺可利用原有的设施，不需进行硝化液回流和其他特殊的改动。

　　2．4改造效果和存在问题

　　反硝化工艺成功地实现了每季度和全年的脱氮目标，出水中TN的年平均值为5．8 mg／L。其中冬季为5．9 mg／L，夏季为5．7 mg／L，出水各项指标均可满足水质标准。

　　尽管污水处理厂的改造方案在TN去除上非常成功，但是也存在以下问题：

　　(1)后置反硝化工艺在运行管理上比硝化工艺更复杂，具体表现在以下几个方面：①有两个处理阶段需要监测和控制；②甲醇应在反应池内12个不同的位置投加；③现有的甲醇储存设备体积有限；④由于投加了甲醇用作反硝化菌的食料，导致剩余污泥量的增加。

　　(2)由于该工艺其实是将原来的一段(硝化段)改为两段(反硝化段和硝化段)，反硝化段占用了原来用于硝化的容积，从而降低了在冬季和高负荷时硝化处理的可靠性。在紧急情况下，需要停止反硝化，恢复完全硝化的工艺状况。

　　(3)投加甲醇作为补充碳源，使得系统的运行成本增加。一般每年购买甲醇的费用达500万～600万美元。
(4)氮的去除效果受工艺制约，如二沉池出水中磷的浓度过低会限制反硝化菌的生长，如何在保证出水水质不超标的同时满足反硝化菌对磷的需要，成为目前污水处理厂管理中需要解决的一个问题。

　　3美国加州San Jose污水处理厂

　　3．1污水处理厂介绍

　　San Jose污水处理厂处理规模为541 000 m3／d，采用常规二级活性污泥处理工艺，处理加州旧金山南海湾硅谷等地区的生活污水和工业废水。污水处理的季节变化很大，原因在于季节性的水果和蔬菜罐装工业的生产，每年8月下旬至9月，污水处理厂的有机负荷要比平时增加一倍，冬天的雨季高峰流量也是影响因素。夏季罐装加工对污水处理厂的负荷和操作运行带来的影响尤为明显。

　　污水处理厂在1978年时对原有的二级处理工艺进行改造，增加了脱氮除磷处理工艺，包括硝化反应池、硝化沉淀池、滤池和加氯消毒等设施。污水处理的工艺流程包括进水格栅、沉砂池、初沉池、普通曝气活性污泥系统(曝气池和二沉池)、硝化悬浮生长系统(硝化反应池和硝化沉淀池)、过滤进水二次提升、颗粒填料滤池、加氯消毒／除氯、后曝气，最后出水排人旧金山南部海湾。生物处理产生的剩余污泥经气浮浓缩后与初沉污泥进行厌氧消化，消化后的污泥在污泥储存池存放。工艺流程见图5。

　　污水处理厂的出水水质标准要求月平均出水BODs和TSS均低于10 mg／L，消毒后出水达到加利福尼亚州第22条文的规定，即浊度小于2 NTU，细菌总数小于2．3个／100 mL，氨氮低于5 mg／L。

　　3．2污水处理厂改造

　　由于夏季罐头加工产生的冲击负荷，活性污泥系统发生丝状菌引起的污泥膨胀，导致进入硝化反应池的污泥超过其负荷，出水ss浓度太高，直接影响了过滤阶段的处理效果，使出水水质远远超过排放标准。为防止污泥膨胀的再次发生，需要对污水处理厂进行改造。

　　3．2．1污水处理厂分析

　　经调查后发现，导致污泥膨胀的首要原因是有机负荷的突然增加，使普通曝气池的供氧量不足，在Do浓度较低的条件下，丝状菌生长引起污泥膨胀。

　　对污水处理厂的运行分析发现，氮源不足和由于进水管道中的厌氧条件产生二氧化硫也是导致污泥膨胀的因素；同时，活性污泥系统的有机负荷相对偏高，特别是在水力高峰负荷下，常规活性污泥系统和硝化处理系统间的水力条件受限；另外，污泥储存后没有考虑最终处置，影响生物系统的排泥。因此，为了控制污泥膨胀，完善污水处理厂的水力条件，保证处理工艺、设备和电气系统的可靠运行，污水处理厂须进行一系列的改造。改造工程一次规划分期实施，分为近期、中期和远期三阶段进行。

　　3．2．2近期改造措施

　　近期改造的目标是控制污泥膨胀，稳定运行以达到排放标准。主要措施是采用能快速安装快速使用的一些设备，虽然这些设备的运行成本较高，但运行稳定。近期改造的主要内容有：

　　(1)提高供氧能力。增设了一套纯氧供氧系统，包括液态氧储存池、蒸发器、微孔曝气器、风量计和自控设备等，这些设备只在在高峰季节原有设备供氧不足时使用。运行后由于运行费用较高，增设鼓风机以增加供氧量。

　　(2)投加氮源。安装了一套氨水系统，补充污水中缺乏的氮源，有利于曝气池中微生物的生长。在实际运行中，氮源并不需要连续投加，只在夏季罐头加工季节时投加。罐装工厂每天工作16 h，产生的废水由于有机物含量高，需要补充额外的氮源，而在停产的8 h内废水的营养物浓度足够维持微生物的正常生长。