污水处理站提标改造全解析

一、背景与必要性

二、提标改造目标确定

（一）依据相关政策与标准

（二）考虑受纳水体环境容量与功能需求

三、现有污水处理站评估

（一）工艺流程诊断

（二）设备设施状况检查

（三）水质水量监测与分析

四、提标改造工艺选择

（一）强化生物处理工艺

1. 改良型活性污泥法
   • 原理：在传统活性污泥法基础上进行改进，通过优化曝气系统、调整污泥回流比等方式，提高生物处理效率。例如，采用微孔曝气技术，增加氧气的传递效率，使微生物能够更充分地利用污水中的有机物进行代谢活动。
   • 适用场景：适用于处理中等浓度有机废水，且对脱氮除磷有一定要求的污水处理站。在原活性污泥法工艺基础上进行改造时，改造难度相对较小，可通过局部设备升级和工艺参数优化实现提标。
2. 生物接触氧化法
   • 原理：在生物反应池中设置填料，微生物附着在填料表面形成生物膜。污水流经生物膜时，有机物被生物膜中的微生物吸附、分解。同时，通过曝气为微生物提供氧气，维持其好氧代谢。
   • 适用场景：对于污水中有机物浓度较高、水质波动较大的情况有较好的适应性。在空间有限的污水处理站改造中较为适用，因为其生物膜的附着特性可减少污泥膨胀等问题，且处理效果相对稳定。

（二）深度处理工艺

1. 混凝沉淀工艺
   • 原理：向污水中加入混凝剂（如聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等），混凝剂在水中水解形成胶体，通过吸附、电中和等作用使污水中的细小悬浮颗粒和胶体物质凝聚成较大的絮体，然后在沉淀池中通过重力沉降分离。
   • 适用场景：可有效去除污水中的悬浮物、部分胶体有机物和磷。在污水处理站提标改造中，常用于对出水悬浮物和总磷有严格要求的情况，常作为生物处理后的后续深度处理单元。
2. 过滤工艺
   • 砂滤：以石英砂为过滤介质，污水通过砂层时，砂粒之间的孔隙拦截悬浮颗粒，达到过滤净化的目的。适用于进一步去除污水中的细小悬浮物，提高出水的清澈度。
   • 活性炭过滤：利用活性炭的吸附性能，去除污水中的有机物、色度、异味等。对于对出水水质要求较高，需要进一步降低有机物含量或改善水质观感的污水处理站较为适用。
   • 超滤与微滤：通过膜过滤技术，超滤膜可截留分子量较大的有机物、胶体和细菌等，微滤膜则主要去除悬浮颗粒和部分大分子有机物。在对出水水质要求极高，如污水回用或对特定污染物有严格限制的情况下采用。
3. 消毒工艺升级
   • 紫外线消毒：利用紫外线照射污水，破坏微生物的 DNA 结构，使其失去繁殖能力。具有杀菌速度快、不产生化学残留等优点，但消毒效果受污水水质（如浊度）影响较大。适用于对消毒副产物控制要求严格的污水处理站。
   • 二氧化氯消毒：二氧化氯具有强氧化性，能有效杀灭细菌、病毒等病原体。其消毒效果好，且不会像氯气消毒那样产生大量有害的卤代消毒副产物。在有一定消毒副产物控制要求且对消毒效果要求较高的情况下可选用。

（三）脱氮除磷工艺优化

1. 厌氧 - 缺氧 - 好氧（A²/O）工艺优化
   • 原理：通过合理调整厌氧区、缺氧区和好氧区的容积比例、停留时间和回流比等参数，强化氮、磷的去除效果。在厌氧区，聚磷菌释放磷，同时部分有机物被酸化分解；在缺氧区，反硝化细菌利用污水中的有机物将硝态氮还原为氮气；在好氧区，好氧微生物分解有机物，聚磷菌过量摄取磷，同时硝化细菌将氨氮转化为硝态氮。
   • 适用场景：适用于对氮、磷去除要求较高的污水处理站。在原 A²/O 工艺基础上，可根据实际运行情况和提标要求进一步优化各功能区的运行条件，提高脱氮除磷效率。
2. 氧化沟工艺改进
   • 原理：氧化沟具有独特的环形沟渠结构，通过曝气设备和水流推动，使污水在沟内循环流动，形成好氧、缺氧交替的环境，有利于氮、磷的去除。改进措施包括优化曝气设备的分布和运行方式，调整沟渠内的水流速度和溶解氧分布等。
   • 适用场景：对于处理规模较大、水质较为稳定且有一定脱氮除磷要求的污水处理站较为适用。在提标改造中，可通过对氧化沟工艺的改进，提高其处理效能，满足更严格的排放标准。

五、设备设施更新与改造

（一）关键设备升级

1. 更换高效曝气设备
   • 如将传统的罗茨鼓风机与微孔曝气盘组合更换为磁悬浮鼓风机与管式曝气器组合。磁悬浮鼓风机具有高效节能、噪音低等优点，管式曝气器则具有曝气均匀、氧转移效率高的特点，能够提高生物处理过程中的氧气供应效率，降低能耗。
2. 升级污泥脱水设备
   • 采用新型的板框压滤机或带式压滤机替代老旧的脱水设备。新型板框压滤机可通过增加压力、优化滤板结构等方式提高污泥的脱水效果，降低污泥含水率，便于后续污泥的处置与运输。带式压滤机则具有连续运行、处理量大等优势，在污泥处理量较大的污水处理站改造中可考虑选用。

（二）自动化控制系统改造

1. 安装在线监测仪表
   • 在污水处理站的进、出水口及各关键处理单元安装水质在线监测仪表（如 COD 分析仪、氨氮分析仪、总磷分析仪、pH 计等）和流量监测仪表，实时监测污水水质水量变化情况。
2. 构建智能控制系统
   • 基于监测数据，建立自动化控制系统，实现对污水处理工艺参数（如曝气量、加药量、污泥回流比等）的自动调节。例如，根据进水水质水量的实时变化，智能控制系统自动调整曝气设备的运行频率和功率，以保证生物处理过程的稳定高效运行。

六、工程实施与管理

（一）工程建设管理

1. 项目规划与设计
   • 制定详细的提标改造项目规划和设计方案，明确工程建设的目标、内容、进度安排及预算。组织专家对设计方案进行评审，确保方案的科学性、合理性和可行性。
2. 施工组织与质量控制
   • 选择具有丰富经验和良好信誉的施工单位进行工程施工。在施工过程中，建立严格的质量控制体系，加强对施工材料、设备安装、工艺施工等环节的质量监督检查，确保工程质量符合设计要求。

（二）运行管理优化

1. 人员培训与技术支持
   • 对污水处理站的运行管理人员进行提标改造后的工艺技术培训，使其熟悉新的工艺流程、设备操作和维护要求。同时，建立与设备供应商、技术服务单位的长期合作关系，为污水处理站的运行提供技术支持和保障。
2. 运行成本控制与效益评估
   • 分析提标改造后污水处理站的运行成本构成，包括能耗、药剂费、设备维护费等，通过优化运行管理、合理配置资源等方式降低运行成本。定期对污水处理站的运行效果进行评估，对比提标改造前后的水质改善情况、污染物减排量等指标，评估项目的环境效益和社会效益。