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一、污水處理廠提標(biāo)改造
（一）基本條件
1處理規(guī)模：處理規(guī)模的確定主要與下列因素有關(guān)：
城市人口
包括常住人口和流動(dòng)人口。通常是根據(jù)城市總體規(guī)劃近、遠(yuǎn)期及遠(yuǎn)景人口預(yù)測(cè)來確定的。當(dāng)城市總體規(guī)劃編制年限較早，尚未修編或修編中，需對(duì)現(xiàn)狀人口核實(shí)并進(jìn)行合理的分析和預(yù)測(cè)。同時(shí)，確定人口時(shí)，要特別注意旅游城市在旅游旺季出現(xiàn)人口峰值的特點(diǎn)及對(duì)城市水量變化系統(tǒng)的影響。
城市性質(zhì)及經(jīng)濟(jì)水平
城市所在地域、自然條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度、人民生活習(xí)慣及住房條件不同，城市居民用水量標(biāo)準(zhǔn)不同，因而城市污水量亦不同。
城市排水體制
城市排水體制分為分流制和合流制。一般新建城市、擴(kuò)建新區(qū)、新建開發(fā)區(qū)及經(jīng)濟(jì)條件較好的城市宜采用分流制；一些大中型城市中已建成的舊城區(qū)由于歷史原因，一般為合流制，可改造成截流式合流制。根據(jù)城市具體情況，同一城市的不同地區(qū)可采用不同的排水體制。
城市排水體制的選擇直接影響污水量規(guī)模，當(dāng)采用分流制時(shí)，改造污水量全部為城市污水(包括生活污水和工業(yè)廢水等)，當(dāng)采用截流式合流制和分流制組合系統(tǒng)時(shí)，必須考慮截流式合流系統(tǒng)中排入的雨水量，該雨水量與改造截流倍數(shù)有關(guān)，應(yīng)進(jìn)行科學(xué)分析后合理確定。
工業(yè)廢水量
由于城市結(jié)構(gòu)各異，工業(yè)類型和工業(yè)比重不同，因而，工業(yè)廢水量及水質(zhì)量不相同。
根據(jù)“城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)”，工業(yè)廢水經(jīng)工廠內(nèi)自行處理，達(dá)到“污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”(CJ3082-1999)后，優(yōu)先考慮納入城市污水收集系統(tǒng)，與城市生活污水合并處理。因此，工業(yè)廢水量是污水處理廠確定處理規(guī)模的重要組成部分，必須對(duì)其廢水量進(jìn)行充分調(diào)查研究，合理確定工業(yè)廢水量。
污水管網(wǎng)完善程度 污水管網(wǎng)完善程度對(duì)污水處理廠提標(biāo)改造規(guī)模確定十分重要。管網(wǎng)的作用主要是承擔(dān)城市污水的收集和輸送。
目前我國(guó)各城市管網(wǎng)建設(shè)程度不同，輸送能力則不相同，如果將其定義為“污水收集率”，則各城市現(xiàn)狀污水收集率和規(guī)劃污水收集率均不相同。當(dāng)改造流域范圍內(nèi)處理污水量確定后，必須乘以污水收集率才能得到排入污水處理廠的實(shí)際污水量，換句話說，當(dāng)需要該處理廠具有一定處理能力時(shí)，必須有相應(yīng)規(guī)模的配套污水管網(wǎng)同步建成。
規(guī)劃年限 規(guī)劃年限是合理確定污水處理廠近、遠(yuǎn)期及遠(yuǎn)景處理規(guī)模的重要因素。應(yīng)與城市總體規(guī)劃期限相一致。根據(jù)“城市排水工程規(guī)劃規(guī)范”(1997年版)對(duì)規(guī)劃年限條文的說明，設(shè)城市一般為20年，建制鎮(zhèn)一般為15～20年。規(guī)劃年限分期，原則上應(yīng)與城市總體規(guī)劃和排水專項(xiàng)規(guī)劃相一致。一般近期按3～5年，遠(yuǎn)期按8～10年考慮。
綜上所述，將各相關(guān)因素進(jìn)行全面的有機(jī)的綜合分析后，便可合理的確定處理規(guī)模。
2污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)
污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)主要與下列因素有關(guān)：
城市性質(zhì)及經(jīng)濟(jì)水平 如處理規(guī)模部分中所述，由于城市所在地域及經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不同，污水的水質(zhì)亦不相同。例如沿海發(fā)達(dá)城市和南方城市用水量較大，污水濃度較低；北方城市特別是西部地區(qū)用水量較少，相對(duì)濃度較高；工業(yè)比重大的城市，由于工業(yè)廢水排入下水道的濃度較高，致使城市污水濃度較高等。
工業(yè)廢水水質(zhì)
原則上工業(yè)廢水必須經(jīng)過廠內(nèi)處理后達(dá)到“污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”后才可納入城市管網(wǎng)，進(jìn)入污水處理廠。但由于目前我國(guó)對(duì)點(diǎn)源污染的管理體制和手段尚未健全，工業(yè)廢水不經(jīng)處理后直接排入城市下水道的現(xiàn)象屢有發(fā)生；因此在確定污水處理廠提標(biāo)改造進(jìn)水水質(zhì)時(shí)，必須充分考慮該因素的影響而留有余地。
其它污染源
除生活污水和工業(yè)廢水污染源外，常常還有農(nóng)牧業(yè)污染和城市垃圾衛(wèi)生填理場(chǎng)內(nèi)滲濾液的納入等因素。因此在確定污水處理廠進(jìn)廠水水質(zhì)，應(yīng)對(duì)上述水量及水質(zhì)進(jìn)行綜合平衡計(jì)算。
排水體制
當(dāng)排水體制采用全部或部分截流合流制時(shí)，應(yīng)注意由于截流倍數(shù)、截流水量而造成的污水濃度的變化給進(jìn)水水確定帶的影響。
3處理廠出水水質(zhì)
處理廠出水水質(zhì)應(yīng)根據(jù)排入受納水體的環(huán)境功能要求，水體上下游用途及水體稀釋和自凈能力等，使出水口水質(zhì)符合國(guó)家或地方有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)排入封閉或半封閉水體(包括湖泊、水庫(kù)、江河入海口)時(shí)，為防止富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生，應(yīng)注意控制出水中TN和TP的濃度。
我國(guó)北方地區(qū)一些河流常年沒有補(bǔ)給水源，基本屬排污河，排入該河流的污水處理廠處理水應(yīng)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)需。
由于目前水資源嚴(yán)重不足，各城市都在積極推廣污水回用，如果二級(jí)處理后出水作為回用水輸送至用戶時(shí)，應(yīng)根據(jù)用戶對(duì)水質(zhì)要求及國(guó)家或地方的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等制定污水處理廠出水水質(zhì)。
4污水、污泥資源化
選擇技術(shù)工藝方案時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮污染和污泥綜合利用。污水作為水資源已逐步被排水領(lǐng)域業(yè)內(nèi)人士所接受，污水回用勢(shì)在必行。新建污水處理廠時(shí)，應(yīng)將污水凈化和污水回用一并考慮，根據(jù)回用水用戶對(duì)水量和水質(zhì)的需求，按照國(guó)家和地方回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行包括回用水處理工藝在內(nèi)的全流程工藝改造。
同時(shí)，隨著污水處理設(shè)施的完善污泥產(chǎn)量呈增加的趨勢(shì)，特別是大型污水處理廠，污泥的處置已成沉重的包袱，因此污泥利用也逐漸受到重視。在達(dá)到穩(wěn)定化無害化標(biāo)準(zhǔn)的前提下，優(yōu)先考慮制肥，利用于農(nóng)田或綠化，或可作建筑材料及能源作用。為此污泥利用也要進(jìn)行用戶需求和市場(chǎng)調(diào)查。
（二）污水處理廠提標(biāo)改造規(guī)模與工藝選擇
1選擇主要原則首先應(yīng)采用能夠保證處理要求和處理效果的技術(shù)合理、成熟可靠的處理工藝。同時(shí)可結(jié)合處理廠所在城市的具體情況和工程性質(zhì)，積極穩(wěn)妥的采用污水處理新技術(shù)和新工藝，對(duì)在國(guó)內(nèi)首次選用的新工藝、新技術(shù)、必須經(jīng)過中試或生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)，提供可靠的改造參數(shù)后方可采用。
工程造價(jià)低，省能耗，省運(yùn)行費(fèi)及占地少。
運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，控制環(huán)節(jié)少，易于操作。
因地制宜，結(jié)合處理廠所在地區(qū)特點(diǎn)，污水處理可分期、分級(jí)實(shí)施。
2不同規(guī)模污水處理廠工藝選擇
將建設(shè)規(guī)模的劃分定位于≥20萬m3/d，10～20萬m3/d和5～10萬m3/d三個(gè)類別。
國(guó)內(nèi)污水處理工藝大多采用活性污泥法?；钚晕勰喾ㄖ饕譃橐韵聨状箢悾?br />
(1)傳活性污泥法及其改進(jìn)型
(2)氧化溝法及其改進(jìn)型
(3)SBR法及其改進(jìn)型
(4)AB法及其改進(jìn)型
(5)其它類型，如UNITANK，水解酸化—好氧法等。
各種處理工藝技術(shù)都有著各自的適用條件和特點(diǎn)，大規(guī)模污水處理廠宜選用傳統(tǒng)活性污泥法及其改進(jìn)型。其原因：
去除有機(jī)物或N、P效率高；
工藝流程中設(shè)有初沉池；
厭氧、缺氧、好氧功能分區(qū)明確；
處理規(guī)模超過一定量后，基建費(fèi)可降低。
因此，傳統(tǒng)活性污泥法及改進(jìn)型出水水質(zhì)穩(wěn)定，處理全流能耗小，運(yùn)行費(fèi)用較低，并且規(guī)模越大，優(yōu)勢(shì)越明顯。
中小規(guī)模污水處理廠，特別當(dāng)規(guī)?！?0萬m3/d時(shí)，宜選用氧化溝法及其改進(jìn)型和SBR法及其改進(jìn)型。其原因：去除有機(jī)物及N、P效率高；抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；不設(shè)初沉池或不設(shè)初沉池及二沉池，設(shè)施簡(jiǎn)單，省基建費(fèi)，方便管理；基建費(fèi)低，且規(guī)模越小，優(yōu)勢(shì)越明顯；處理設(shè)備基本可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，設(shè)備費(fèi)大幅降低。
由于中小城市水量、水質(zhì)負(fù)荷變化大，經(jīng)濟(jì)水平有限，技術(shù)力量相對(duì)薄弱，管理水平相對(duì)較低等特點(diǎn)，采用SBR和氧化溝及其改進(jìn)型是適宜的。
在10～20萬m3/d類別范圍內(nèi)除常用處理工藝外，筆者推薦兩種目前還未廣泛應(yīng)用的處理工藝。其一為氧化溝型的微型曝氣生物法，該工藝將氧化溝表曝型改為底曝型，即氧化溝內(nèi)設(shè)置水下攪拌機(jī)和非滿布的微孔曝氣器，既保留了氧化溝沿水流方向間斷曝氣和循環(huán)流的特點(diǎn)，又克服了氧化溝因采用表面曝氣機(jī)而占地面積大、充氧效率低、水流斷面流速不均、池底易沉淀等不足，在有條件的地區(qū)可推廣使用。其二為水下曝氣器型生物法(OKI)，即將池底部的微孔曝氣器改為水下曝氣器，因該曝氣器兼有曝氣切割氣泡和混合攪拌的多種功能，既避免了微孔曝氣堵塞后充氧效率下降的缺點(diǎn)，又可適應(yīng)實(shí)際運(yùn)行中水質(zhì)的變化而改變各池運(yùn)行工況，形成厭、缺、好多種排列組合方式運(yùn)行，操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。該工藝曝氣氣泡屬于小氣溝，與微氣泡相比，氧的利用率低，但其設(shè)置水深可達(dá)十二米，提高了氧的分壓，從而提高了氧的利用率。改造選用時(shí)，上述兩種工藝可根據(jù)不同地區(qū)情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后確定。
二、污水處理廠提升泵房、沉砂池、二沉池和污泥消化池改造
1 提升泵房的改造與運(yùn)行
提升泵房的電耗一般占污水處理廠總電耗的10%～20%，是污水廠節(jié)能的重點(diǎn)。提升泵房的節(jié)能首先要從改造入手，尤其是水泵的選型要科學(xué)；在實(shí)際運(yùn)行中也要使水泵常在高效區(qū)運(yùn)行，科學(xué)合理地創(chuàng)造良好運(yùn)行工況。
1.1 污水提升泵的選型應(yīng)以平均時(shí)低水位確定水泵的揚(yáng)程
在常規(guī)改造中，一般取極限低水位和高水位作為確定水泵揚(yáng)程的選型依據(jù)。這就造成除在低水位以外的絕大多數(shù)工況下，實(shí)際揚(yáng)程低于改造揚(yáng)程，導(dǎo)致水泵的運(yùn)行工況在平時(shí)大部分時(shí)間里都偏離水泵運(yùn)行的高效區(qū)以外，從而水泵運(yùn)行效率較低，造成能量的浪費(fèi)。更有甚者，如果按低水位和高水位確定水泵揚(yáng)程所選水泵的所配電機(jī)的運(yùn)行功率隨水泵實(shí)際流量的增大而升高的曲線時(shí)，由于在平時(shí)的運(yùn)行中水泵的實(shí)際揚(yáng)程比改造揚(yáng)程小，固其實(shí)際流量增大，由此引起電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行功率上升而超負(fù)荷運(yùn)行，從而導(dǎo)致電機(jī)的經(jīng)常跳閘停機(jī)，這種頻繁的啟停對(duì)于電機(jī)和水泵造成極大的損壞。如圖1所示，實(shí)線表示選定的型號(hào)及參數(shù)，箭頭表示實(shí)際運(yùn)行情況。
所以必須采取科學(xué)的水泵選型方法，在改造和運(yùn)行中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)如下：
（1）以平均時(shí)低水位作為確定水泵揚(yáng)程的選擇依據(jù)，再以極限低水位對(duì)其校核，如此則能滿足實(shí)際需求，且能確保水泵在其高效區(qū)范圍內(nèi)運(yùn)行，節(jié)省能耗（一般污水處理廠的提升泵房后為沉砂池，其水位相對(duì)恒定，所以提升泵的揚(yáng)程取決于提升泵房集水井的水位）；
（2）選擇功率曲線比較平緩的全揚(yáng)程水泵，這樣可以確保在實(shí)際揚(yáng)程與改造揚(yáng)程不符時(shí)電機(jī)仍能正常運(yùn)行，避免頻繁啟停對(duì)電機(jī)和水泵的損害，并節(jié)省能耗（電機(jī)和水泵的啟動(dòng)電流遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行時(shí)的電流）。如圖2所示，實(shí)線表示選定的型號(hào)及參數(shù)，箭頭表示實(shí)際運(yùn)行情況。
1.2 提升水泵應(yīng)在高水位時(shí)啟動(dòng)以保證其在正常水位內(nèi)高效運(yùn)行
由于污水廠的進(jìn)水流量變化較大，使水泵井的水位變化較大。如果在水泵井的水位達(dá)到水泵的改造運(yùn)行水位時(shí)即啟動(dòng)，則由于污水從管道中來水的速度遠(yuǎn)小于水泵的抽水速度，這樣水泵井的水位就會(huì)下降很快，當(dāng)?shù)陀诟脑焖粫r(shí)，水泵就要停止運(yùn)行以等待來水，到改造水位時(shí)再行啟動(dòng)。由此造成水泵和電機(jī)的頻繁啟停，對(duì)其造成嚴(yán)重?fù)p害，并增加了能耗。
通過在實(shí)際運(yùn)行中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，提倡水泵要在水泵井處于高水位（可以達(dá)到高水位）時(shí)方才啟動(dòng)，這樣即使來水速度遠(yuǎn)小于抽水速度，由于在高水位啟動(dòng)相當(dāng)于儲(chǔ)備了備用水量，這樣就可以保證水泵在其正常水位內(nèi)高效運(yùn)行，節(jié)省能耗，并避免頻繁的啟停對(duì)水泵和電機(jī)的損害。同時(shí)由于在高水位下管道中為滿流，提高了污水在管道中的流速，避免了管道淤積，減少了大量管道疏通的工作量。
2 沉砂池的改造與運(yùn)行
沉砂池的功能是去除比重較大（其相對(duì)密度約為2.65）、粒徑大于0.2mm的無機(jī)顆粒如泥砂、煤渣等。沉砂池一般設(shè)于泵站、倒虹管前，以便減輕無機(jī)顆粒對(duì)水泵、管道的磨損；也可以設(shè)于初次沉淀池前，以減輕沉淀池負(fù)荷及改善污泥處理構(gòu)筑物的處理?xiàng)l件。
沉砂池的效率對(duì)于后續(xù)處理效果有很大的影響，然而大多污水廠在建成后沒有嚴(yán)格校核其沉砂效率，以至于運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)沉砂池的沉砂效果不佳，對(duì)后續(xù)的水泵及二級(jí)生化處理造成不良影響。如采用CAST工藝的污水處理廠，其旋流沉砂池的后續(xù)構(gòu)筑物為曝氣池，如果沉砂池沉砂效果不理想，則砂粒會(huì)在曝氣池內(nèi)逐漸累積，對(duì)活性污泥或生物膜的正常生長(zhǎng)、繁殖及其對(duì)污染物的降解產(chǎn)生一定的破壞，影響曝氣池的處理效果；另外，會(huì)造成沉淀污泥中無機(jī)顆粒比重超標(biāo)，影響污泥的進(jìn)一步處理效果，如脫水對(duì)污泥脫水機(jī)的損害或影響污泥堆肥的效果和污泥的肥力。
所以，污水處理廠建成后，在工藝調(diào)試的單機(jī)調(diào)試和設(shè)備聯(lián)動(dòng)調(diào)試階段有必要對(duì)沉砂池的沉砂效果作嚴(yán)格的校核。以下根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)沉砂池沉砂效果的檢測(cè)校核方法作一說明。
以采用CAST工藝的某污水處理廠的旋流沉砂池為例。旋流沉砂池是替代傳統(tǒng)沉砂池及其刮砂設(shè)備的新型裝置。旋流沉砂器通過水力旋流作用，并依靠機(jī)械攪拌輔助加強(qiáng)旋流而產(chǎn)生離心力，達(dá)到離心分離污水中固體顆粒的作用。其檢測(cè)校核方法如下：
啟動(dòng)CAST池回流泵（利用清水試驗(yàn)后的曝氣池中的清水回流入沉砂池）和攪拌機(jī)，使沉砂池處于工作狀態(tài)。從沉砂池進(jìn)水口處投入砂礫（細(xì)格柵后），并采取水樣（沉砂池進(jìn)口閘板后），測(cè)定進(jìn)水中0.2mm的砂礫重量；在沉砂池出口處（巴氏槽處）采取水樣，測(cè)定出水中0.2mm砂礫重量，以此計(jì)算沉砂池對(duì)粒徑0.2mm以上的砂礫去除率。
計(jì)算方法為：P＝（W1－W2）/W1×100％
其中：P——沉砂池對(duì)0.2mm以上的砂礫去除率；
W1——進(jìn)水水樣中0.2mm的砂礫重量；
W2——出水水樣中0.2mm的砂礫重量。
當(dāng)砂粒直徑Φ≥0.30mm時(shí)，除砂效率P≥95％；
當(dāng)砂粒直徑Φ≥0.20mm時(shí)，除砂效率P≥85％；
當(dāng)砂粒直徑Φ≥0.15mm時(shí)，除砂效率P≥60％。
一般情況下，沉砂池對(duì)于粒徑0.2mm以上砂粒的去除率需要達(dá)到85％方能滿足要求。
3 在生物脫氮除磷工藝中優(yōu)先選擇A/O(+化學(xué)除磷)工藝
當(dāng)前能夠進(jìn)行脫氮除磷的工藝很多，其中使用廣泛的是A/O工藝（早期）、A2/O工藝（近期）。由于當(dāng)前對(duì)氮和磷的指標(biāo)必須兼顧，A/O工藝雖然在脫氮或除磷中有很好的效果，但是不能同時(shí)脫氮除磷，所以近年來能夠同時(shí)進(jìn)行生物脫氮除磷的A2/O工藝更是為大多改造者所采用，而A/O工藝應(yīng)用越來越少。
按傳統(tǒng)生物脫氮除磷機(jī)理，要達(dá)到同時(shí)脫氮除磷的效果，則必須創(chuàng)造相對(duì)獨(dú)立的厭氧、缺氧和好氧環(huán)境，并讓各反應(yīng)必須具備的因素（一定量的細(xì)菌，反應(yīng)物如氨氮、硝酸鹽、作為碳源或能源的有機(jī)物，O2等）在該環(huán)境下實(shí)現(xiàn)。常規(guī)A2/O工藝（厭氧-缺氧-好氧）及其各種改良型工藝（增設(shè)預(yù)缺氧池的兩點(diǎn)進(jìn)水A2/O工藝和兩點(diǎn)進(jìn)泥A2/O工藝，缺氧池前置的倒置A2/O工藝，以UCT工藝為代表的其它工藝）的流程是設(shè)立三個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)區(qū)以分別實(shí)現(xiàn)厭氧、缺氧和好氧環(huán)境，通過污泥回流和混合液的回流使各反應(yīng)的細(xì)菌和對(duì)應(yīng)的反應(yīng)物在各環(huán)境下完成各自功能。
以下就A2/O工藝的缺陷及其各種改良型工藝的不足和A/O(+化學(xué)除磷)工藝的相對(duì)優(yōu)勢(shì)做一番有益的探討：
（1）常規(guī)A2/O工藝的缺陷
1）污泥齡方面不可調(diào)和的矛盾。
硝化菌的世代周期較長(zhǎng)，則脫氮必須具有較長(zhǎng)的污泥齡；除磷是利用聚磷菌將磷貯存在體內(nèi)然后通過排出剩余污泥的方式排出系統(tǒng)的，所以除磷要求較短的污泥齡。這是一對(duì)不可調(diào)和的矛盾，工藝中所能采取的措施皆只能在其間找到一個(gè)合適的平衡點(diǎn)，不能取得兩者俱佳的效果。另外，硝化需要長(zhǎng)泥齡以確保硝化菌的數(shù)量，而反硝化則需較短泥齡，以促進(jìn)反硝化菌的更新并保持高活性。所以，在硝化和反硝化容量的配置間存在著泥齡的矛盾。
2）混合液回流方面的矛盾。
好氧池位于流程的末端，氨氮基本上完全氧化，出水中氮的主要形式是硝酸鹽氮。從理論上說，好氧池混合液回流比越大，則出水硝酸鹽氮越少，去除總氮的效果越好。但是過大的回流比會(huì)使硝酸鹽混合液中攜帶的溶解氧對(duì)缺氧環(huán)境的破壞愈趨明顯，而在有分子氧條件下，脫氮菌優(yōu)先利用游離氧而不是硝酸鹽氮作為電子受體，從而反硝化受到阻礙。在運(yùn)行中有時(shí)要保持好氧池末端低溶解氧濃度以保證脫氮除磷的效果，但是這引起另一個(gè)問題：即較低的溶解氧濃度使二沉池容易處于厭氧狀態(tài)，沉淀的污泥會(huì)重新將磷釋放到水體中，而且會(huì)發(fā)生內(nèi)源反硝化，造成高磷污泥上浮，影響出水水質(zhì)，尤其是總磷。同時(shí)，高回流比使動(dòng)力消耗增加，運(yùn)行費(fèi)用升高。
3）污泥回流方面的矛盾。
污泥回流是為了保證各反應(yīng)池中有一定數(shù)量的完成各自功能的細(xì)菌。理論上說，參與釋磷吸磷的聚磷菌越多，參與反硝化和和硝化的細(xì)菌越多，則除磷脫氮效果越好。但是，除磷是通過排出高磷污泥來實(shí)現(xiàn)的。這樣剩余污泥的排放量就和污泥回流量發(fā)生了矛盾。并且，回流污泥中攜帶的硝酸鹽氮會(huì)對(duì)厭氧釋磷效率產(chǎn)生抑制，導(dǎo)致好氧吸磷動(dòng)力不足，從而降低除磷效率。
4）在碳源競(jìng)爭(zhēng)方面的矛盾。
碳是微生物生長(zhǎng)需要要大的營(yíng)養(yǎng)元素。在脫氮除磷系統(tǒng)中，碳源大致上消耗于釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌正常代謝等方面。從上述脫氮除磷機(jī)理可以看出，釋磷和反硝化的反應(yīng)速率都與進(jìn)水碳源中的易降解部分，尤其是揮發(fā)性有機(jī)脂肪酸（VFA）的數(shù)量關(guān)系很大。一般來說，城市污水中易降解碳源有機(jī)物的數(shù)量是十分有限的。以脫氮來說，只有當(dāng)進(jìn)水中C/N比達(dá)到8時(shí)，其中的易降解碳源有機(jī)物部分才能保證高反硝化效率所需的碳源是充足的。所以，在A2/O工藝中（尤其是進(jìn)水C/N比較低時(shí)）的釋磷和反硝化之間，存在著因碳源不足而引發(fā)的競(jìng)爭(zhēng)性矛盾。
5）對(duì)水質(zhì)、水量變化很敏感
（2）各種改良型A2/O工藝的不足之處
常規(guī)A2/O工藝中的缺陷在各種改良型A2/O工藝中仍然存在。除此之外，各種改良型A2/O工藝還存在如下問題：
1）兩點(diǎn)進(jìn)水改良型A2/O工藝在常規(guī)型的厭氧池前增設(shè)了預(yù)缺氧池，雖然可以消除回流污泥中的硝態(tài)氮對(duì)后續(xù)厭氧池聚磷菌釋磷的影響，同時(shí)也能保證厭氧池嚴(yán)格的厭氧環(huán)境以提高釋磷效率。然而，其增設(shè)預(yù)缺氧池要求兩套配水系統(tǒng)，基建投資加大，運(yùn)行管理趨于復(fù)雜；且使整體流程更長(zhǎng)，水力停留時(shí)間增大，處理效率和運(yùn)行費(fèi)用提高。
2）兩點(diǎn)進(jìn)泥改良型A2/O工藝也增設(shè)預(yù)缺氧池，并將大部分回流污泥回流至缺氧池，將少部分污泥回流至預(yù)缺氧池。這種方式只能減輕回流污泥中的硝態(tài)氮對(duì)厭氧釋磷效率的影響，而且使參與厭氧釋磷的污泥量減少，影響除磷效率。
3）缺氧區(qū)前置的倒置A2/O工藝使回流混合液和回流污泥中的硝態(tài)氮優(yōu)先利用進(jìn)水中的有機(jī)物進(jìn)行反硝化，保證很高的脫氮效率，同時(shí)也消除了硝態(tài)氮對(duì)厭氧釋磷的影響，并使后續(xù)厭氧池能夠形成嚴(yán)格厭氧環(huán)境。但是先進(jìn)行反硝化將進(jìn)水中易降解有機(jī)物消耗殆盡，使后續(xù)厭氧池中聚磷菌的厭氧釋磷過程由于缺少碳源而釋磷不充分甚至不釋磷（只降解貯存的糖原獲得能量），則后續(xù)的好氧吸磷動(dòng)力嚴(yán)重不足，影響最終的除磷效率。
4）UCT工藝把常規(guī)A2/O工藝的缺氧區(qū)分為前后兩個(gè)部分，將硝化混合液回流至缺氧區(qū)，再將缺氧區(qū)前部的混合液回流至厭氧區(qū)；回流污泥先進(jìn)入缺氧區(qū)前部。這種作法實(shí)際上是劃出一個(gè)小的缺氧區(qū)專門消耗回流污泥中的硝酸鹽，故避免了回流污泥中的硝酸鹽對(duì)厭氧區(qū)的沖擊，改善了聚磷菌的釋磷環(huán)境。但是，進(jìn)入缺氧區(qū)前部的回流污泥只有一小部分進(jìn)入?yún)捬醭亟?jīng)歷了釋磷過程，其實(shí)際除磷效果因此顯著降低。
（3）A/O(+化學(xué)除磷)工藝的相對(duì)優(yōu)勢(shì)
1）A/O(+化學(xué)除磷)工藝不必在生物脫氮除磷系統(tǒng)中同時(shí)兼顧脫氮和除磷二者都具有很高的去除率，只用考慮脫氮取得高去除率同時(shí)有一定的除磷效果（一般可以達(dá)到50％）即可，再通過設(shè)置化學(xué)除磷系統(tǒng)保證磷的去除率。所以在A2/O工藝及其各種改良型工藝中存在的缺陷和不足都可以得到很好的解決：脫氮和除磷的污泥齡方面的矛盾基本不存在，混合液回流和污泥回流中的硝態(tài)氮對(duì)聚磷菌釋磷的影響可以通過化學(xué)除磷來解決，混合液回流中攜帶的溶解氧對(duì)缺氧環(huán)境的破壞可以通過降低好氧池末端的溶解氧達(dá)到降到最低，脫氮和除磷對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的碳源不足問題基本不存在。所以，A/O(+化學(xué)除磷)工藝在保證脫氮除磷效果的前提下，具有流程簡(jiǎn)單、占地少、運(yùn)行管理方便、投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)。
2）西方國(guó)家在生物脫氮除磷方面的理論研究比國(guó)內(nèi)深入，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)比國(guó)內(nèi)豐富。當(dāng)?shù)⒘滓髧?yán)格時(shí)，鑒于傳統(tǒng)脫氮除磷理論下二者的矛盾，普遍采用生物脫氮+化學(xué)除磷的工藝。所以我們國(guó)內(nèi)的污水處理廠在工藝的選擇上不能不深入分析，能用工藝流程精簡(jiǎn)、能耗較低、運(yùn)行管理比較方便的A/O(+化學(xué)除磷)工藝，就不用A2/O工藝及其各種改良型工藝。
3）當(dāng)前在脫氮和除磷研究發(fā)面發(fā)現(xiàn)了很多新現(xiàn)象，由此產(chǎn)生了很多新理論如：短程反硝化（亞硝酸鹽型反硝化）理論、厭氧氨氧化理論（氨氮和亞硝酸鹽氮直接反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓?、好氧反硝化（在好氧條件下，由異養(yǎng)型硝化菌和好氧反硝化菌同時(shí)完成硝化和反硝化）理論、DPB菌（反硝化除磷菌）在缺氧條件下的同時(shí)反硝化除磷理論。在這些新理論基礎(chǔ)上開發(fā)出的新工藝表現(xiàn)出的共同點(diǎn)在于工藝流程精簡(jiǎn)，能耗較小，運(yùn)行管理方便。所以采用A/O(+化學(xué)除磷)工藝在流程上更接近于新工藝，只需變換運(yùn)行參數(shù)和適當(dāng)變化即可，有利于新工藝應(yīng)用后的改造或者擴(kuò)建。
選擇污水廠的處理工藝是一件復(fù)雜的事情，目前的各種處理工藝，都各有優(yōu)缺點(diǎn)，只有適合某個(gè)工程的工藝，并不存在先進(jìn)的工藝。改造者應(yīng)該優(yōu)先選擇運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低的工藝。
根據(jù)改造經(jīng)驗(yàn)和對(duì)當(dāng)前眾多使用A2/O工藝及其各種改良型工藝的污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行情況的總結(jié)和研究，我們認(rèn)為：A2/O工藝及其各種改良型工藝在理論上雖然可以達(dá)到很好的同時(shí)脫氮除磷的效果，但是其流程長(zhǎng)，運(yùn)行管理復(fù)雜，能耗大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，且在實(shí)際運(yùn)行中很難實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行條件，往往是脫氮與除磷的效果不能兩全。而相比來說，A/O(+化學(xué)除磷)工藝流程精簡(jiǎn)、占地少，投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低，運(yùn)行管理比較方便，并且便于在新理論基礎(chǔ)上開發(fā)的工藝應(yīng)用到工程實(shí)踐后的改造。所以我們推薦使用A/O(+化學(xué)除磷)工藝。
4 二沉池的改造與運(yùn)行
二次沉淀池的主要功能是進(jìn)行泥水分離以及污泥的貯存和濃縮，它處于整個(gè)生化處理系統(tǒng)的末端，其改造和運(yùn)行的效果對(duì)出水水質(zhì)具有直接而重大的影響。尤其是當(dāng)前對(duì)總磷的排放標(biāo)準(zhǔn)愈趨嚴(yán)格的情況下，其改造和運(yùn)行的效果對(duì)總磷指標(biāo)影響很大。因?yàn)槌资峭ㄟ^排出高磷剩余污泥實(shí)現(xiàn)的，若二沉池改造運(yùn)行不善，則出水SS升高，而SS實(shí)際上是高磷污泥，嚴(yán)重影響出水總磷指標(biāo)。所以，更應(yīng)該深入研究實(shí)際情況，使二沉池的改造更科學(xué)。
活性污泥的特點(diǎn)是質(zhì)輕，易被出水帶走，并容易產(chǎn)生二次流和異重流。而進(jìn)出水方式以及進(jìn)水的布水均勻性和出水堰口負(fù)荷是影響二沉池運(yùn)行效果的重要因素。根據(jù)我們的在改造和運(yùn)行中的經(jīng)驗(yàn)，我們推薦使用周邊進(jìn)水和周邊出水的方式，進(jìn)水要做到均勻布水，出水堰口負(fù)荷應(yīng)盡可能小，當(dāng)實(shí)際出水流量達(dá)不到改造出水流量時(shí)可以考慮多加幾周出水堰的方式解決。闡述如下：
（1）進(jìn)水出水方式
圖3為中心進(jìn)水周邊出水（A）和周邊進(jìn)水周邊出水（B）的沉淀池示意圖?？梢钥闯?，周邊進(jìn)水周邊出水方式與中心進(jìn)水周邊出水方式相比，出水的流程更長(zhǎng)，有更長(zhǎng)的時(shí)間完成泥水分離的過程，且二次流、異重流的影響相對(duì)較小，沉淀效果更好。
（2）進(jìn)水的布水均勻性
進(jìn)水的均勻性非常重要，對(duì)于沉淀池水流流態(tài)和運(yùn)行穩(wěn)定性具有重大影響。所以，在改造進(jìn)水槽時(shí)要盡量嚴(yán)格，計(jì)算精確，另外輔助以試驗(yàn)，以保證布水的均勻性。但由于進(jìn)水流量的不穩(wěn)定，則必要時(shí)，運(yùn)行中可以在進(jìn)水槽內(nèi)設(shè)置潛水?dāng)嚢杵鬟M(jìn)行推流以保證配水的均勻。
（3）出水堰口負(fù)荷
出水堰口負(fù)荷是影響二沉池運(yùn)行效果的重要改造參數(shù)，其大小對(duì)堰口附近水的流態(tài)有直接影響，進(jìn)而對(duì)下層水體造成擾動(dòng)，影響泥水分離效果，出水水質(zhì)變差。在保證水的流態(tài)和處理量的前提下，推薦出水堰口負(fù)荷應(yīng)取盡可能小值，當(dāng)實(shí)際出水流量達(dá)不到改造值時(shí)，可以考慮多加一道或多道出水堰。
5 污泥的處理與處置
城市污水的污泥問題是一直困擾著污水處理廠的棘手問題。污泥的處理處置涉及到的問題很多，錯(cuò)綜復(fù)雜。在此不再贅述，以下僅根據(jù)以往的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)談?wù)剮c(diǎn)看法。
（1）對(duì)于污泥的最終處置途徑堅(jiān)決主張施用于農(nóng)田。
污泥中的有機(jī)物分解產(chǎn)生的腐殖質(zhì)可以改良土壤結(jié)構(gòu)，避免板結(jié)，而其中豐富的N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素和Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等微量元素是植物生長(zhǎng)必需的，施用于農(nóng)田能夠增加土壤肥力、促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)。所以將污泥從污染物轉(zhuǎn)化為一種可利用的資源是一種科學(xué)而且成本低的處置方式，符合經(jīng)濟(jì)循環(huán)發(fā)展的思想。
（2）呼吁并主張從上游污染源頭上嚴(yán)格控制排入污水處理廠的重金屬、有毒有害物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。
為了保證污泥的無害化和施用于農(nóng)田的最終處置途徑，提議污水處理廠應(yīng)加強(qiáng)自己的水質(zhì)化驗(yàn)?zāi)芰Γ菏紫雀闱宄魃嫌挝廴驹磁欧盼鬯乃|(zhì)并限定其排放標(biāo)準(zhǔn)，然后嚴(yán)格、日常性地監(jiān)測(cè)進(jìn)水水質(zhì)，一旦發(fā)現(xiàn)某項(xiàng)指標(biāo)不正常，則可以找到其源頭，配合政府制定相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該污染源單位進(jìn)行處罰。通過這種方式保證污泥的重金屬、有毒有害物質(zhì)被控制在允許范圍內(nèi)。
（3）污泥的穩(wěn)定化處理首選厭氧消化。
一般來說，污泥量小時(shí)用好氧消化，污泥量大時(shí)則用厭氧消化。污泥厭氧消化可以使有機(jī)物消化分解，污泥不再腐??；同時(shí)，通過中溫消化，大部分病原菌、蛔蟲卵被殺滅并作為有機(jī)物被降解。經(jīng)此處理后污泥達(dá)到穩(wěn)定化、無害化的目的，伴生的沼氣可作為能源加以利用。污泥厭氧消化在發(fā)達(dá)國(guó)家被廣泛采用，歐美、日本、獨(dú)聯(lián)體等國(guó)家，用厭氧消化處理污泥占污泥總量的一半以上。
對(duì)于污泥消化工藝的運(yùn)行談幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：
1）污泥的投配采用溢流式。濃縮后的生污泥直接通過輸送管道進(jìn)入消化池，由于消化池的容積一定，則消化后的熟污泥隨即溢流出消化池，進(jìn)入的生污泥量和溢流出的熟污泥量是相同的。溢流式投配方式避免了閥門式投配系統(tǒng)的繁瑣和操作不便的缺點(diǎn)，易于控制。
2）污泥加熱采取先將生污泥投入消化池，然后再?gòu)某刂谐槌龌旌衔勰嘌h(huán)加熱的方式。由于生污泥溫度較低，如果直接對(duì)其加熱，由于需在熱交換管道中停留較長(zhǎng)時(shí)間容易使其在管道中板結(jié)，而對(duì)混合污泥加熱則比較方便。
3）攪拌采取利用消化產(chǎn)生的沼氣直接循環(huán)進(jìn)行連續(xù)攪拌的方式。一般用沼氣進(jìn)行攪拌的系統(tǒng)，在改造中都設(shè)置一個(gè)沼氣貯存罐，將消化產(chǎn)生的沼氣先收集并貯存在罐中，然后再?gòu)恼託夤拗信渌驼託鈱?duì)消化池進(jìn)行攪拌。這種方式存在很大弊端：首先沼氣罐在壓力的變化下存在突然被壓扁的隱患；其次系統(tǒng)復(fù)雜，管道、閥門和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)配置較多，故障點(diǎn)增多，也不易于控制。所以，提倡采用將消化產(chǎn)生的沼氣收集后直接循環(huán)進(jìn)入消化池進(jìn)行攪拌的方式，以精簡(jiǎn)系統(tǒng)，便于控制。
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