1一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的主要工藝單元考慮

　　從技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性角度考慮，有機(jī)物(COD、BOD5)和氮、磷的達(dá)標(biāo)去除應(yīng)盡量在污水二級(jí)生物處理工藝單元中完成，特別是TN和NH3-N的去除。二級(jí)(強(qiáng)化)處理應(yīng)確保有機(jī)物、懸浮固體和氮磷營養(yǎng)物有足夠高的去除率，一般采用生物除磷和生物硝化/反硝化方法，必要時(shí)增加化學(xué)協(xié)同除磷。特殊(微量)污染物和有毒有害物質(zhì)應(yīng)盡量在工業(yè)企業(yè)源頭加以控制，必要時(shí)在深度處理工藝流程中設(shè)置針對(duì)特定水質(zhì)指標(biāo)的處理單元。表1匯總了城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)處理中可供選擇采用的代表性工藝操作單元。

　　二級(jí)(強(qiáng)化)處理之后的深度處理應(yīng)以過濾工藝為核心單元、混凝沉淀為強(qiáng)化手段，起到高效去除懸浮固體和膠體物質(zhì)的作用，降低處理水的濁度和消除病原體，必要時(shí)通過調(diào)整混凝劑優(yōu)選和劑量同步完成化學(xué)除磷。高級(jí)處理是達(dá)標(biāo)深度處理的選用單元，通過物理、化學(xué)或生物方法更充分地去除水中某些特定的成分，例如反硝化濾池去除硝態(tài)氮，活性炭吸附和臭氧化去除難生物降解有機(jī)物及脫色、反滲透法去除溶解性固體。消毒處理是達(dá)標(biāo)的必備單元，也是深度處理流程的最后一個(gè)單元，其功能是利用物理、化學(xué)或生物的方法去除和滅活水中的各種病原體。

　　2一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的工藝單元選擇

　　針對(duì)太湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠的除磷脫氮改造需求，結(jié)合代表性城鎮(zhèn)污水的水質(zhì)特點(diǎn)和水質(zhì)處理要求，以表1所列出的工藝單元為基礎(chǔ)，按圖1所示的工藝選擇過程組合出適合該區(qū)域城鎮(zhèn)污水處理廠出水一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的基本工藝流程及變化方式。

　　在城鎮(zhèn)污水一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)處理工藝流程中，粗格柵、細(xì)格柵、提升泵站和沉砂池是必備的前處理工藝單元，二級(jí)生物處理采用膜生物反應(yīng)器(MBR)時(shí)，還需要在前端設(shè)置超細(xì)格柵(1mm間距)。除非進(jìn)水懸浮物濃度很低或進(jìn)水SS/BOD5比值較低，否則，常規(guī)初沉池或高負(fù)荷沉淀池應(yīng)該成為必選工藝單元，以盡量去除進(jìn)水中的無機(jī)懸浮固體。后續(xù)生物處理單元存在碳源不足時(shí)，可考慮初沉污泥的產(chǎn)酸發(fā)酵以補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)碳源，或者部分時(shí)段超越初沉池直接進(jìn)入生物處理池。

　　二級(jí)生物處理工藝的選擇是一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的最重要環(huán)節(jié)，特別是TN和NH3-N的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)去除，對(duì)于氮磷去除，建議采用回流污泥反硝化生物除磷脫氮(改良A2/O)及其變型工藝作為基本工藝流程，目前已經(jīng)得到較為廣泛的工程應(yīng)用?？刹扇〉闹饕に嚳刂萍案倪M(jìn)措施為：

　　(1)污水生物處理系統(tǒng)采用15d以上的設(shè)計(jì)泥齡，考慮進(jìn)水水質(zhì)水量的變動(dòng)和運(yùn)行操作的調(diào)節(jié)能力限制，實(shí)際運(yùn)行過程中應(yīng)盡量控制在12～20d的范圍內(nèi)，以保障冬季低水溫(例如10℃)條件下生物處理池有足夠數(shù)量的硝化菌與硝化能力。

　　(2)可采用環(huán)形溝道生物反應(yīng)池(氧化溝)池型構(gòu)造，較高倍率的循環(huán)流量形成快速混合作用，加上多個(gè)溝道的串聯(lián)，可以明顯減小進(jìn)水水質(zhì)水量的時(shí)變化峰值系數(shù)(由3～10倍降低到1.5倍左右)，相應(yīng)降低出水NH3-N濃度的波動(dòng)，有效發(fā)揮硝化菌的作用，有利于NH3-N穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

　　(3)進(jìn)水水質(zhì)水量的波動(dòng)和碳氮比偏低是影響TN穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的最主要因素，進(jìn)水水質(zhì)水量的波動(dòng)通過溝道串聯(lián)布置來緩解，碳源不足可通過初沉污泥發(fā)酵進(jìn)行一定程度的補(bǔ)充;必要時(shí)，補(bǔ)充外部碳源(例如甲醇、醋酸鈉、醋酸等)強(qiáng)化生物反硝化效果。

　　(4)強(qiáng)化前端預(yù)處理以去除盡量多的進(jìn)水無機(jī)懸浮固體，降低活性污泥的惰性組分含量，以提高生物池的反硝化速率，縮短反硝化所需時(shí)間或提高反硝化總量;部分溝(渠)道可按虧氧方式運(yùn)行，促進(jìn)同時(shí)硝化反硝化及部分短程硝化反硝化的實(shí)現(xiàn)，提高碳源利用效率和TN去除總量。

　　(5)冬季低溫到來之前，在秋季提前逐步提高整個(gè)污水生物處理系統(tǒng)的活性污泥總量，增加實(shí)際運(yùn)行泥齡，系統(tǒng)中累積硝化菌和反硝化菌的總量，以改進(jìn)和保障冬季的硝化和反硝化效果。

　　在二級(jí)處理出水TN和NH3-N穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)的情況下，可采用直接過濾或者混凝過濾的工藝單元進(jìn)一步降低出水的COD、BOD5、SS和TP濃度，使其穩(wěn)定達(dá)標(biāo)?；瘜W(xué)混凝有助于強(qiáng)化COD、BOD5、SS和TP的去除以及后續(xù)過濾單元的穩(wěn)定運(yùn)行。過濾方式可以有多種選擇，包括砂濾池、機(jī)械過濾器和膜過濾系統(tǒng)，主要取決于出水水質(zhì)的具體要求和達(dá)標(biāo)考核方式、處理出水的出路與用途、工程造價(jià)和運(yùn)行成本、操作管理與運(yùn)行調(diào)整難易等方面。

　　在二級(jí)處理出水TN和NH3-N不能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的情況下，需要采用反硝化濾池和曝氣生物濾池系統(tǒng)，將TN和NH3-N的進(jìn)一步穩(wěn)定去除與過濾處理相結(jié)合，但這種方式的出水濁度和SS含量要高于砂濾、機(jī)械過濾和膜濾，另外，反硝化濾池需要投加外部碳源(甲醇)，去除1mg/L硝態(tài)氮一般需要投加3mg/L甲醇。

　　采用膜生物反應(yīng)器(MBR)時(shí)，生物處理與膜濾結(jié)合為一體，占地面積較小，出水感官指標(biāo)好，適合處理出水的直接再利用，但運(yùn)行成本和工程投資高，曝氣能耗會(huì)有明顯的升高。

　　3一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的基本工藝流程建議

　　3.1基本工藝流程的構(gòu)成

　　一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的基本工藝流程為：二級(jí)強(qiáng)化處理+化學(xué)混凝(沉淀)+介質(zhì)過濾+消毒。這一工藝流程選擇基于二級(jí)強(qiáng)化處理出水的TN和NH3-N已經(jīng)能夠穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，COD穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，碳源BOD5一般在12mg/L以下。

　　其中，化學(xué)混凝(沉淀)過濾工藝包括以下三種主要組合方式：

　?、倩炷恋磉^濾：快速混合+絮凝+沉淀+過濾。在快速混合池或進(jìn)水管道內(nèi)完成快速混合，經(jīng)過絮凝反應(yīng)過后，在澄清池中沉淀處理，沉淀出水進(jìn)入濾池過濾。在二級(jí)處理出水SS不穩(wěn)定或需要化學(xué)除磷的情況下，需要采用該工藝組合，以確保出水的全面穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

　?、诨瘜W(xué)絮凝過濾：快速混合+絮凝+過濾;在快速混合池或進(jìn)水管道內(nèi)完成快速混合，經(jīng)過一定時(shí)間的絮凝反應(yīng)，不經(jīng)沉淀，直接進(jìn)入濾池過濾。一般采用聚鋁或硫酸鋁作為化學(xué)除磷藥劑。

　?、畚⑿跄^濾：管道混合+過濾;通過快速混合器或管道內(nèi)部混合器完成化學(xué)藥劑的投加與快速混合，絮凝過程在深床上向流濾池的底部或深床重力流濾池的頂部完成，不設(shè)置中間沉淀段。采用聚鋁作為除磷藥劑時(shí)，需要一定的化學(xué)沉淀反應(yīng)時(shí)間，否則除化學(xué)磷效果會(huì)受到一定影響。

　　3.2化學(xué)混凝處理

　　深度處理工藝流程中設(shè)置化學(xué)混凝劑投加系統(tǒng)，其核心目的是提高后續(xù)過濾工藝的顆粒去除性能，以增強(qiáng)懸浮物、膠體物質(zhì)、磷酸鹽和病原體的去除;混凝劑包括鋁鹽、鐵鹽、石灰、復(fù)合藥劑和聚合物等。

　　如果深度處理工藝系統(tǒng)在不投加化學(xué)藥劑的情況下就能穩(wěn)定達(dá)到TP去除要求和3NTU的濁度，則允許混凝劑投加系統(tǒng)停止運(yùn)行，但化學(xué)藥劑投加系統(tǒng)必須每月至少保持運(yùn)行兩次，以保證需要時(shí)整個(gè)加藥系統(tǒng)能夠投入正常運(yùn)行。

　　如果混凝工藝之后采用粒狀濾料濾池工藝，則化學(xué)混凝工藝應(yīng)至少滿足：

　?、龠B續(xù)監(jiān)測(cè)和記錄生物處理出水的濁度值，以便后續(xù)混凝劑投加設(shè)備能依據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化自動(dòng)調(diào)整混凝劑的投加量。

　?、诔⑿跄^濾外，設(shè)計(jì)中應(yīng)提供包括快速混合和絮凝池在內(nèi)的化學(xué)處理設(shè)施，必要時(shí)增加中間沉淀設(shè)施，以確保所有運(yùn)行條件下均能達(dá)到后續(xù)過濾水質(zhì)的要求。

　?、凵疃忍幚碓O(shè)施的每個(gè)處理工藝單元(凝聚或快速攪拌以及絮凝等)應(yīng)至少設(shè)置兩套，以確保某一套設(shè)備停機(jī)維修、保養(yǎng)或反沖洗時(shí)，能連續(xù)進(jìn)行再生處理。

　?、芡都踊炷齽┑耐瑫r(shí)，提供足夠的初期快速混合或等效措施，以確?；炷齽┰谖鬯械挠行U(kuò)散和高效利用，促進(jìn)后續(xù)絮凝反應(yīng)的高效完成。

　?、菰谛跄磻?yīng)池中一般需要提供促進(jìn)絮體粒子形成的模式。要通過慢速攪拌控制水流的紊流或攪拌強(qiáng)度，既要防止絮體粒子的沉淀，也要防止絮體的破碎與解體。

　?、薰に嚳刂浦胁坏贸霈F(xiàn)絮凝時(shí)間不足，以防過濾出水中繼續(xù)發(fā)生絮凝而影響出水水質(zhì)。

　　⑦投加混凝劑后需要一定的時(shí)間才能形成肉眼可見的絮體，根據(jù)污水性質(zhì)以及所選混凝劑的不同，絮體形成的時(shí)間也有所不同，可能需要5min或更長(zhǎng)時(shí)間。要提供充足的絮凝反應(yīng)停留時(shí)間，以確保絮體在污水過濾之前全部形成，而不是過濾之后繼續(xù)形成。絮凝反應(yīng)停留時(shí)間應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果或參照同類工程運(yùn)行數(shù)據(jù)。

　?、嗖煌鬯幚韽S的生物處理出水水質(zhì)會(huì)有一定程度的不同，每個(gè)擬建項(xiàng)目都需要進(jìn)行前期試驗(yàn)，合理選擇混凝劑和聚合物類型，以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)投加量。

　?、岵捎眯跄笾苯舆^濾方式時(shí)，建議快速混合單元的停留時(shí)間小于30s，絮凝單元的停留時(shí)間20~45min。

　　3.3過濾處理

　　過濾處理是達(dá)一級(jí)A達(dá)標(biāo)處理的重要組成部分，可以在消毒之前去除固體物質(zhì)、TP和濁度，從而能提高后續(xù)消毒效果，使病原微生物失活或去除。過濾技術(shù)的選擇不僅體現(xiàn)在出水水質(zhì)的好壞，而且也需要考慮操作難易程度、運(yùn)行的限制條件、系統(tǒng)構(gòu)件的可靠性以及對(duì)流速和負(fù)荷變化的適應(yīng)性問題。粒狀濾料過濾是應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)，也是應(yīng)用效果最好的城市污水過濾處理技術(shù)。

　　濁度是混凝-絮凝沉淀-過濾工藝處理效果的主要度量參數(shù)，雖然不能用于度量病原體的去除程度，但濁度卻是出水消毒效果的重要控制指標(biāo)。濾池可采用雙層濾料濾池、單層濾料濾池、均質(zhì)濾料濾池等。

　　3.4消毒處理

　　對(duì)于凈化處理水的消毒，其衛(wèi)生學(xué)與環(huán)境性能目標(biāo)包括：將微生物病原體的濃度降低到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低濃度標(biāo)準(zhǔn)值以下，達(dá)到國家規(guī)定的排入受納水體的水質(zhì)要求;不會(huì)因處理水的排放而增加用水過程與環(huán)境中有毒物質(zhì)的濃度;消毒效果穩(wěn)定可靠且經(jīng)濟(jì)有效;消毒劑或副產(chǎn)物的運(yùn)輸、儲(chǔ)存或處置過程不會(huì)對(duì)公眾健康或環(huán)境造成額外風(fēng)險(xiǎn)?？晒?yīng)用的消毒方法包括化學(xué)品消毒(例如氯化或臭氧消毒)、物理消毒(例如紫外消毒)、生物法消毒(例如滯留蓄水塘或生態(tài)凈化處理)等，膜濾技術(shù)也有較好的病原體去除效果。

　　三種典型消毒技術(shù)的特點(diǎn)為：

　?、俾然荆郝葘?duì)E.coli等腸道細(xì)菌的消毒非常有效，但對(duì)其他微生物種屬的消毒效果就沒有那么好，因此，使用大腸桿菌度量消毒效果時(shí)，應(yīng)考慮不同病原體類群對(duì)氯化消毒的敏感度。氯化消毒效果取決于pH、氯濃度和接觸時(shí)間，并受氨和懸浮固體的影響。氯化消毒的不足之處是，余氯對(duì)水生生物有毒害作用，還可能形成具有較大毒性、持久性和生物累積性的有機(jī)氯衍生物。

　?、诔粞跸荆号c氯化消毒相比，臭氧對(duì)病毒和細(xì)菌的消毒效果要好得多，但如果條件不理想，滅菌的效果也會(huì)出現(xiàn)問題。臭氧在水中的溶解度較低，使其消毒能力明顯降低;另外，由于其反應(yīng)活性高，難以維持殘留臭氧，這可能導(dǎo)致微生物的再次生長(zhǎng)。

　?、圩贤庀荆篣V消毒的效率主要取決于消毒前凈化處理水的物理化學(xué)水質(zhì)特征，水質(zhì)越好，UV消毒的效率越高。UV進(jìn)行消毒的優(yōu)勢(shì)在于消毒速度快，而且不會(huì)增加處理水的毒性。與臭氧一樣，UV消毒不會(huì)在水中產(chǎn)生持久的殘存。需要經(jīng)長(zhǎng)距離和長(zhǎng)時(shí)間輸送或儲(chǔ)存時(shí)，可能存在微生物再次繁殖的風(fēng)險(xiǎn)。

　　4達(dá)標(biāo)排放與再生利用兼顧的工藝流程

　　考慮到再生水利用的水質(zhì)可靠性和穩(wěn)定性要求較高，一級(jí)A達(dá)標(biāo)排放與再生水生產(chǎn)相結(jié)合的基本工藝流程為：二級(jí)強(qiáng)化生物處理+膜過濾(多層濾料過濾)+消毒，必要時(shí)膜過濾之前增加混凝沉淀預(yù)處理。有化學(xué)除磷需求，或者生物處理出水SS濃度偏高時(shí)，應(yīng)采取混凝沉淀預(yù)處理。

　　4.1混凝沉淀

　　可選用鋁鹽、鐵鹽、石灰、聚合物等作為化學(xué)混凝劑。不同污水處理廠的生物處理出水水質(zhì)會(huì)有一定程度的不同，每個(gè)擬建項(xiàng)目都需要進(jìn)行初期試驗(yàn)研究，以合理選擇混凝劑和聚合物類型及設(shè)計(jì)投加量。

　　作為SS的達(dá)標(biāo)控制措施時(shí)，如果進(jìn)水濁度低于10NTU，可以不投加化學(xué)藥劑。作為化學(xué)除磷的達(dá)標(biāo)控制措施時(shí)，應(yīng)保持加藥系統(tǒng)的運(yùn)行，除非進(jìn)水磷濃度已經(jīng)低于限定的標(biāo)準(zhǔn)值。投加鐵鹽或鋁鹽進(jìn)行化學(xué)除磷的摩爾比一般為2~3，通常通過試驗(yàn)確定?；瘜W(xué)除磷和生物除磷均盡量安排在生物處理工序完成，以降低處理成本和藥劑消耗量。

　　在絮凝反應(yīng)池中一般需要提供某些促進(jìn)絮體粒子形成的方式。通過慢速攪拌控制水流的紊流或攪拌強(qiáng)度，既要防止絮體粒子的沉淀，也要防止絮體的破碎與解體。要提供一定的絮凝反應(yīng)停留時(shí)間，一般為10~20min，具體根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果或參照同類工程的生產(chǎn)性運(yùn)行數(shù)據(jù)。

　　沉淀工序采用平流沉淀池時(shí)，沉淀時(shí)間可選用2.0~4.0h，水平流速可采用l.0~10.0mm/s。如采用澄清池，上升流速可選用0.4~0.6mm/s。需要連續(xù)監(jiān)測(cè)和記錄生物處理出水的濁度值，以便后續(xù)混凝劑投加設(shè)備能依據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化自動(dòng)調(diào)整混凝劑的投加量。

　　4.2膜過濾

　　經(jīng)過前端工序處理后進(jìn)行膜過濾(微濾、納濾等)，采用微濾膜過濾時(shí)，主要技術(shù)參數(shù)為：

　?、傥V膜孔徑宜選擇0.2μm或0.1~0.2μm。

　?、诙?jí)處理出水進(jìn)入微濾裝置前，應(yīng)投加適量抑菌劑;如果沒有混凝沉淀預(yù)處理，應(yīng)進(jìn)行粗過濾處理(500μm)。

　　③微濾系統(tǒng)宜設(shè)置在線監(jiān)測(cè)微濾膜完整性的自動(dòng)測(cè)試裝置和自動(dòng)反沖洗系統(tǒng);可以采用氣水反沖系統(tǒng)，也可根據(jù)膜材料采用其他沖洗措施。

　?、芪V系統(tǒng)宜采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，在線監(jiān)測(cè)過膜壓力，控制反沖洗過程和化學(xué)清洗周期，多數(shù)處理系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)為：反沖洗周期30~60min，化學(xué)清洗周期：20~40d。

　?、菀笪V或其他等效膜過濾的出水濁度不超過0.5NTU。

　　4.3消毒處理

　　膜過濾能有效去除微粒、細(xì)菌、某些病毒、藻類和原生動(dòng)物。原生動(dòng)物一般大于0.2μm，通過微濾可以有效去除，這使得該方法優(yōu)于其他技術(shù)。粒徑大于0.2μm的病毒(包括多數(shù)腸道病毒)也能得到有效去除。但反沖洗液中含有大量的微生物污染。膜濾出水需要進(jìn)一步消毒處理，可以采用氯化或紫外線消毒，或其他等效方法，要求消毒出水的糞大腸菌群數(shù)小于3MPN/L。

　　5低濃度和高濃度城鎮(zhèn)污水的達(dá)標(biāo)工藝流程

　　5.1低氮磷生物處理出水的達(dá)標(biāo)處理工藝

　　部分中低濃度污水和進(jìn)水水質(zhì)特性較好的中等濃度污水，其二級(jí)處理出水的TN、NH3-N已經(jīng)能夠達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，TP、COD和BOD5接近一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，只要直接進(jìn)行過濾處理，出水水質(zhì)就可以全面達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求，過濾方式包括砂濾池、機(jī)械過濾器或膜過濾系統(tǒng)等。

　　5.2一級(jí)A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)工藝流程的功能擴(kuò)展

　　在二級(jí)強(qiáng)化生物處理+化學(xué)混凝(沉淀)+過濾的基本工藝流程的出水水質(zhì)難以穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的情況下，需要在基本工藝流程的基礎(chǔ)上擴(kuò)展某些功能。例如：在二級(jí)強(qiáng)化生物處理部分，主要包括好氧生物池添加填料提高硝化能力和硝化穩(wěn)定性，缺氧段投加碳源提高反硝化能力及其穩(wěn)定性，初沉污泥發(fā)酵和剩余污泥破解補(bǔ)充碳源。在二級(jí)強(qiáng)化生物處理之后，主要包括去除氨氮的曝氣生物濾池，去除TN的反硝化濾池，去除COD的活性碳吸附，脫除色度的臭氧氧化，脫除鹽分的反滲透，以及膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用，等等。

　　需要特別注意的是，采用投加外部碳源的方式強(qiáng)化生物脫氮效果時(shí)，對(duì)于進(jìn)水總氮濃度高、碳氮比低的城鎮(zhèn)污水處理廠，其工程投資和運(yùn)行費(fèi)用可能出現(xiàn)大幅度的增加，使得單位資金投入的減排效果并不顯著，此時(shí)應(yīng)該特別加強(qiáng)源頭控制，一是降低排入污水管網(wǎng)的原水總氮濃度，二是適當(dāng)降低存在優(yōu)質(zhì)碳源的工業(yè)污水(例如生物發(fā)酵行業(yè)排水)的BOD5排放要求，以提高城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水的碳氮比和優(yōu)質(zhì)碳源(可快速生物降解有機(jī)物)比例。