污水处理升级改造的5个关键问题（二）

如何进行水处理？

衡美水处理为您介绍一项污水处理的专业知识——污水处理升级改造的5个关键问题。

二、生物处理工艺选型

生物处理工艺的选型是一件很复杂的事情，涉及的面很广，这里仅对目前常见的做法做一些探讨。

A2O是常用的工艺，受制于实际内回流比的影响，即使在碳源充足的情况下，A2O工艺的脱氮率上限一般在70%左右。所以如果进水TN小于50mg/L，出水TN达到15mg/L是可以的，但要求达到10mg/L以下是非常困难的。这是一个大型A2O工艺的污水处理厂进出水TN曲线图，这个厂的进水碳源很充足，脱氮率一般就在70%左右。

这些年另外常见的一种工艺是多级AO工艺，多级AO工艺实际上是早期多点进水（Step-feed）工艺的改进，多点进水工艺是1935年RidGould提出，并应用在纽约的一座污水处理厂，这种工艺的本质目的是为了降低曝气池前后廊道供氧差异、降低峰值水量的冲击，通过不同进水点流量的分配，在生物池从前到后的廊道上形成由高到低的污泥浓度梯度，降低进入二沉池的入流固体通量，从而避免在雨季期间大量污泥的流失。多级AO工艺的本意也是如此，它并不能显著提高脱氮率，因为在实际工程中不可能设置无限多的进水点，一般常用的是3级或4级。

这是一座改造为多级AO工艺的污水厂，改造时将曝气池前面的一部分曝气头拆掉，用粗孔曝气的方式进行缺氧搅拌，建议安装搅拌器进行搅拌。为了获得较高的脱氮效果，实际上Bardenpho工艺是很好的方法，出水总氮达到3-10mg/L之间是没有问题，但中国很多污水处理厂缺乏碳源，所以需要投加外部投加碳源，一般来说较常见的外加碳源是乙酸钠，其反硝化速率较快，所需的二缺氧池容也相对较小。

山东某污水处理厂的Bardenpho工艺实际出水水质，该厂的进水COD约200mg/L、进水TN约35mg/L，通过在Bardenpho工艺中投加乙酸钠后，出水TN可以低于5mg/L。

另外一种改造模式是A2O+反硝化滤池，反硝化滤池虽然有很高的脱氮率，但做的好的反硝化滤池投资还是比对活性污泥工艺改进的投入要高，另外反硝化滤池需要在二沉池之后专门设置水泵的再次提升以满足水头的需要，而一些上向流的反硝化滤池在实际运行中堵塞的现象比较明显，这些都是需要考虑的地方。

现在还比较常见的一种改造形式是在生物池中投加填料，一般我们称之为IFAS工艺，曝气池中既有活性污泥也有附着在填料之上的生物膜，当然也有回流污泥。而MBBR是没有污泥回流，生物池中以附着在填料上的生物膜生长为主，悬浮的MLSS很低。我们应该明确区分这两种工艺。IFAS或MBBR工艺主要是用于在占地面积较小或水温较低的情况下，在不显著增加池容的情况下实现稳定的硝化效果。

IFAS工艺有固定式填料和移动式填料，两种形式各有利弊，固定式填料改造起来相对简单，有的以框架的形式直接放在曝气池中，其他需要考虑的环节较少，但固定式填料容易滋生蠕虫，需要定期采取措施清除。下面这个图是北京某污水处理厂采用的固定式填料的IFAS工艺，改造后的效果很好。

移动式填料IFAS工艺的优点是填料的比表面积大，但设计不当会出现很多问题，比如填料流失、填料堵塞筛网、填料在池内角落堆积、曝气设置的问题等等，这些方面涉及很多工程细节，主要是生物池水力流态方面的问题，需要格外注意。

三、生化池优化设计

很多污水处理厂到了冬春季节，曝气池上都会产生大量的浮泥泡沫，严重的污水处理厂二沉池上全是浮泥，有的甚至大量翻泥，引起出水水质的严重超标，连现在的标准都达不到，就更不要说新的标准了。这种现象并非个别，在全国各地实际上是一种长期、普遍的现象，各地的污水处理运行同行深有感受。

很多年来我们一直对各地的这种现象进行分析和调查，实际上这种现象与污泥膨胀、低温有密切的关系，这些调查包括微生物方面的鉴定与水质方面的分析。我们发现在很多污水厂冬季出现的这种现象是MicrothrixParvicella（微丝菌）这种丝状菌的过度繁殖造成的，这种微生物在泥龄较长、生物脱氮除磷工艺、水温低于15度的环境中容易大量出现，这种情况和欧洲的很多污水厂类似。

而且微丝菌在泡沫中丰度远远比在混合液中的要高，一种务实的方法是选择性地将这些微生物排除出系统，排除的速率要比它的生长速率高，这样才能解决问题。所以需要对生物池进行优化的设计以控制这种现象的发生，首先需要在曝气池出口处进行挡板的设置，不能让大量泡沫进入二沉池，其次是需要在曝气池廊道的转弯处形成自由移动的表面，廊道的转弯开口不能只在水下，改造前后的效果很明显。

四、二沉池优化

二沉池是生物处理的关键，生物处理是在曝气池内完成，但水质的表现是在二沉池体现出来。但是很遗憾国内对二沉池的研究、优化并不特别重视，往往在二沉池之后再增加一个高密度沉淀池，形成沉淀+沉淀的单元堆砌，从逻辑上来说不是很合理，另外还有一些实际运行中存在的各种弊端。实际上欧美的污水厂很少有在二级出水之后用高密度沉淀池，一般都是用在初级处理方面，欧美对二沉池的优化非常重视。

二沉池优化的一个重要工具是CFD模拟，通过CFD的模拟可以对二沉池内部的流态进行科学的分析，从而采用有针对性的合理措施来改进其实际效果。

这是山东某污水处理厂的周边进水、周边出水的二沉池的CFD模拟，通过模拟发现，进水裙板的高度对二沉池的流态有重要的影响，加长了裙板以后，出水SS就会降低很多，把污泥层的界面也降低很多。

二沉池另外一个常见的现象是在出水槽外侧靠近池壁这一侧的SS比较高，而在内侧比较低，这其实是一种异重流的现象。对于已经建好的二沉池来说，通过CFD的模拟，在池壁上设置一定的水力挡板可以有效地改善这种情况，将上升的SS折回到池中。对于这种所以有些情况，我们可以根据实际情况做一些水泥的挡板。

五、水力的优化

水力的优化实际上涉及的面比较多，这里仅从DO对厌氧、缺氧的影响、进水与回流污泥、混合液回流的混合、反应池部分区域的短流简单举两个例子。比如，在厌氧池设计的时候，往往是进水管、回流污泥口一起进入厌氧区，实际上比较好的做法设置一个混合区，让污泥与水进行充分的混合。另外，进水是要从底部、上部同时进，这样的话降低了进水带入的DO。

下面这个例子是一个多级AO工艺的污水厂，由于上级好氧池的影响，在下级缺氧池、第三缺氧池的三分之一到四分之一廊道的DO在1毫克/升以上，这无疑会降低有效的缺氧池容，投加的碳源也会形成无谓的浪费。

针对这种情况，可以在上级好氧区的末端做一个消氧区。因为水力问题通常涉及到具体的项目，情况也不完全相同，需要针对性地分析。

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