摘要：對某污水處理廠在目前運行過程中出現的問題進行分析，找出引起這些問題的原因。根據分析的結果進行了改造方案的比選、小試模型的設計、小試試驗。通過對小試試驗中關鍵參數的控制，找出了在較優的工況條件下，A2/O工藝有效的解決了該廠大部分出水水質不能穩定達到GB18918-2002國標中一級B排放標準要求的問題。
　　關鍵詞：小試試驗，硝化，反硝化，工況
　　
　　2003年7月1日，由國家環保總局和國家質量監督檢驗檢疫總局聯合頒布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》（以下簡稱02標準）正式實施。新標準對城鎮污水處理廠的出水排放在88標準的基礎上提出了更高的要求。這使得國內大部分按照88標準設計建造的污水處理廠的出水不能滿足新標準的要求，于是就涉及到了老廠改造的問題。本文結合了某污水處理廠的現狀問題，探討了其一期工程的改造思路，希望能對國內其他老廠的改造問題提供借鑒作用。
　　1 某污水廠運行現狀及問題
　　某污水處理廠一期工程采用挪威HCR（高效生化反應塔）二級處理工藝，設計規模12萬m3/d，于2000年10月竣工驗收并正式投產，已經正常運行，目前平均日處理污水量8萬m3/d。
　　1.1工藝流程
　　某污水處理廠HCR工藝流程見圖1.1
　　
　　圖1.1現狀工藝流程圖
　　
　　1.2主要問題及原因分析
　　（1）HCR反應塔對CODcr平均去除率低，在采取脫氣池出水加藥的措施后，出水的CODcr在70~100mg/L之間，不能滿足02標準的要求。通過對進水水質及HCR反應塔的運行情況的分析，發現這一問題的原因只要有：進水中BOD5較低，BOD5/CODcr=0.27<0.30，進水的可生化性較差，生化系統缺乏水解設施；反應塔設計平均水力停留時間只有0.8h，降低了難降解的大分子有機物的去除能力；初沉池對BOD5有30％的去除率，使得原水中BOD5進一步降低，限制了微生物的增值。
　　（2）原設計中沒有去除總氮脫氮的功能區，導致了出水TN的去除率很低，不能達到02標準的要求。TP的出水情況較好，主要是通過投加聚合氯化鋁、經沉淀池排泥帶走TP，但在改變泥齡或者投藥量時，回造成出水TP的不穩定。
　　（3）HCR反應塔生化系統的HRT、SRT太小，硝化細菌難以大量繁衍和生存，造成了NH3-N出水不能達標。
　　（4）HCR循環泵經過噴嘴的高速射流，將活性污泥中生物絮體打碎，造成活性污泥的絮凝性和沉降性能變差，致使泥水分離效果不好，造成出水SS、CODcr偏高，因此需在脫氣池出水處投加大量的聚合氯化鋁，增加了運行成本。
　　2針對該廠現狀問題進行中試試驗模型設計
　　用生物法有效的去除污水中的CODcr、TN、NH4+-N、TP是對該廠進行改造的關鍵，尤其是要結合污水廠的現狀增加去除氮磷的功能。目前同步除磷脫氮的工藝很多，如：A2/O工藝、Bardenpho工藝、Phoredox工藝、UCT工藝、VIP工藝等，這些工藝的特點都是為不同功能的微生物菌種創造有利于生長的厭氧、缺氧、好氧三種不同的環境條件。各工藝之間的不同在于變換了三種運行狀態的組合方式、進水方式、回流方式以及空間分布等。
　　分析比較各種除磷脫氮的工藝，其中A2/O工藝流程簡單、停留時間短、系統穩定性高。結合該廠一期工程的實際占地情況，本改造方案擬采用傳統A2/O工藝。同時通過試驗得出，初沉池對脫氮除磷貢獻不大，總氮總磷的去除率在10％左右，同時對BOD5也有30％的去除率[1]，可能造成除磷脫氮碳源不夠，另外考慮到老廠的改造中存在的占地問題，所以改造方案決定不設初沉池。
　　模型設計進水量為0.5T/h，水質采用某污水處理廠2005年10月1日至2006年1月31日的每日進水水質的平均值，水質情況見表2-1。
　　進水水質表表2-1

　　由表中數據分析，進水的平均BOD5/CODcr=0.27,接近可生物降解的界限0.3，BOD5:N:P=30:10:1，碳源明顯不足，本次試驗研究的目的就是要找出A2/O工藝處理這種污水的較優工況控制參數。
　　2.1工藝流程
　　模型設計的主體構筑物為A2/O工藝脫氮除磷反應器，包括厭氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池，工藝流程見下圖
　　
　　圖2.1模型工藝流程圖
　　2.2模型設計的主要參數
　　（1）厭氧段設計水力停留時間：1.5h
　　（2）缺氧段設計水力停留時間：2.5h
　　（3）好氧段設計水力停留時間：8h
　　（4）設計最大污泥回流比：100%
　　（5）設計最大內回流比：200%
　　（6）溶解氧控制：厭氧區不大于0.2，缺氧區0.2~0.5,好氧區不小于2.0
　　（7）反應池污泥濃度MLSS：3000mg/L
　　
　　3中試試驗工況劃分
　　本次試驗污泥取自某污水處理廠二期工程A2/O工藝回流污泥，混合液回流比為2，進水中含有大量的工業廢水，所以處理系統中的PH值一直穩定在7.2-7.8之間。在上述條件下以污泥齡（SRT）以及污泥回流比（R）作為試驗控制的關鍵參數，以此計劃安排三個工況，并從中尋找較優工況。
　　（1）工況一：泥齡30天，污泥回流比控制在100%，時間段：8月3日～8月14日。
　　（2）工況二：泥齡16天，污泥回流比控制在70%，時間段：8月15日～8月26日。
　　（3）工況三：泥齡22天，污泥回流比控制在50%，時間段：8月27日～9月5日。
　　4 試驗結果分析
　　4.1第一工況的運行結果分析
　　第一工況污泥齡（SRT）30d，污泥回流比（R）為100％，在此工藝條件下每日對各污染指標進行測定，結果如表4-1、4-2所示。
　　
　　從上表數據分析，回流比為100％，實際上減少了污水在反應器中的實際停留時間，并且30天的污泥齡，污泥活性下降，使得出水CODCR不能達到02標準的排放要求，但由于反應器好氧池內停留時間長，曝氣充分，回流污泥量大，這又使得系統硝化反硝化徹底，聚磷菌除磷效果良好。因此TN平均去除率為71.8％，NH3-N的平均去除率為69.2％，TP的平均去除率為79.5％。達到較好的除磷脫氮效果。另外，雖然進水CODCR與SS變化劇烈，但二者的出水均比較穩定，雖然CODCR不能達標，但其平均去除率也達到了78.5％，說明反應器系統在此工況條件下具有較強的抗沖擊負荷的能力，并且穩定性好。
　　4.2第二工藝條件的運行結果分析
　　第二工況污泥齡（SRT）16d，污泥回流比（R）為70％，在此工況條件下的試驗結果如表4-3、4-4所示。
　　
　　
　　第二工況的運行結果數據分析，減小回流比，增加污水在反應器特別是在好氧池中的停留時間，CODCR的平均去除率比第一工況稍有上升，達到82.3％，但同時造成了SS的平均去除率升高，由第一工況的94.1％下降到91.7％，且出水SS不能滿足02標準。一般情況下，長泥齡對脫氮有利，短泥齡對除磷有利，所以降低泥齡，TN和氨氮的平均去除率分別下降到66.8％和67.2％，但都能達到02標準的排放要求，同時除磷效果增加，平均去除率上升到83.0％。通過表中數據可以看到，進水的水質變化依然劇烈，但系統出水的各項指標均波動不大，
　　4.3第三工藝條件的運行結果分析
　　第三工況SRT為22d，R為50％，在此工況條件下的試驗結果如表4-5、4-6所示。
　　
　　
　　降低回流比，進一步提高污水在反應器中的實際停留時間，同時為了保證系統內的污泥濃度，在工況一的基礎上適當的增加污泥齡。通過對工況的調整，CODcr的平均去除率上升到84.0％。除前兩天系統處于過渡期，出水CODcr偏高外，以后8天的出水各項指標均達到02標準的排放要求。由于較工況二增加了污泥齡，所以總氮的去除率又有升高，達到了77.2％，甚至超過了泥齡為30d工況一的平均去除率。主要原因分析為在低碳源的條件下，當泥齡大于25d時，微生物缺乏必要的代謝能量，內源代謝過程明顯，造成系統的總氮去除率反而降低【3】。
　　4.4較優工況的比選
　　從各個工況運行的結果可以看出，該廠進水的水質變化很大，并且CODcr與SS的變化趨勢相同，這是由于進水中含有大量的纖維棉絮，這些難溶物質大大提高了CODcr的含量，但也同時降低了進水的可生化性。但從上述三個工況的運行結果看，A2/O工藝對CODcr的去除率在78.5％-84％之間，有著很好的處理效果，并且在進水水質變化劇烈，沖擊負荷大的情況下，出水水質變化不大，說明A2/O工藝系統有著很好的系統穩定性。三個工況下污染物的去除率對比見表4-7。
　　
　　通過對三個工況的對比，在工況三的條件下，各污染物的去除率最高，并且都能穩定到達02標準的排放要求，說明本工藝在SRT=22d、R＝50％的時候對某污水廠的進水有著很好的處理效果，并且對于較強的沖擊負荷，系統運行穩定，能夠有效的解決該廠目前運行中存在的問題。因此本次小試試驗把工況三作為較優工況。
　　5結論
　　通過對某污水處理廠一期工程改造工藝的比選、小試試驗以及結合該廠的構筑物及占地等情況，證明A2/O工藝適用于該廠的老廠改造，因此得出如下改造方案：
　　（1）改造方案工藝圖見圖5-1。
　　
　　圖5-1
　　（2）改造方案A/A/O工藝設計推薦參數：
　　HRT=12h，其中厭氧池、缺氧池、好氧池分別為1.5h、2.5h、8h
　　污泥回流比R＝0.5
　　污泥濃度MLSS＝3000mg/L
　　污泥齡θc＝22d
　　
　　
　　參考文獻：
　　1宋曉明.厭氧+立體循環脫氮除磷中試試驗研究.碩士學位論文，2003，11：80～82
　　2國家環保局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法.第三版.北京：中國環境科學出版社，1989
　　3王濤.單池分區優化及能量模型的研究[學位論文].重慶：重慶大學.2004