国外4个著名的污水处理厂改造实例分析

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中国污水处理厂的数量逐年增加。随着污水处理厂排放标准的不断提高和国家对节能减排的日益重视，达标节能改造工程的设计将成为污水处理厂设计的主要工作。了解和学习国外污水处理厂的改造技术和经验，有助于更好地结合污水处理厂的特点，调查和分析其实际运行情况，采取切实可行、经济合理的改造措施。

匈牙利南珀斯污水处理厂

1.1污水处理厂简介

南派斯污水处理厂成立于1966年，规模为3万m3/d，采用高负荷活性污泥法，曝气池水力停留时间为2.5 h。污水处理厂原处理工艺由两个分支组成，每个分支有8个生物反应器作为曝气池，并联运行。20世纪80年代初，污水处理厂扩建了两个新的处理工艺，每个工艺仍包括两个分支，每个分支仍有八个曝气池。

20世纪80年代末，匈牙利制定了更严格的水排放标准，促进了新的废水处理工艺和技术的研发。除了满足新的水质标准外，污水处理厂的水处理能力也大幅提高。同时，由于污泥量的增加，污泥处理设施不能满足需求，迫切需要改造。在这种情况下，布达佩斯市政污水公司承担了污水处理厂的重建项目。

1.2转化技术

经过实验研究，将原来的8个曝气池由并联改为串联，并在整个反应器的第一季度增加一个厌氧区，以达到生物除磷的效果。原平行流和改进的串联流见图2。

1.3转化效应

改造后系统的运行数据表明，svi相对较低且稳定，约为100 mL/g，其结果与理论预测和实验数据吻合较好。将反应器从并联改为串联增加了系统的处理阶段，从而改善了污泥沉降性能。

出水codc的变化表明，系统的改进提高了有机物的去除效果，有机物的降解更加彻底。原系统出水codc为100 mg/l，改进后降至70 mg/l。运行过程中没有达到预期的生物除磷效果。经过分析，60%被微生物吸收的磷随污泥处理的上清液流回系统。添加石灰进行化学沉淀，系统除磷效果明显。

改造后的系统仍不能实现有效的硝化和除磷，需要进一步改进。

1.4进一步的技术改造

由于污水处理厂面积有限，不考虑扩建现有的活性污泥单元，而是采用能够完成硝化反硝化的生物过滤系统。在进水codc为500 mg/l、总氮为40mg/l、总磷为7 mg/l的条件下，采用新工艺后，出水codc为50 mg/l、总氮为10 mg/l、总磷为1mg/L，该工艺要求反硝化段尽可能利用进水中的有机碳。此外，系统中磷的去除是通过强化沉淀实现的。

2美国华盛顿的蓝平原污水处理厂

2.1污水处理厂简介

蓝平原污水处理厂位于美国哥伦比亚，污水流量为16.2 rn3/s，采用硝化处理工艺。工艺流程如图3所示，包括预处理、一沉池、高负荷活性污泥系统、二次硝化活性污泥系统、多介质过滤器和消毒处理。污水被排放到切萨皮克湾。

2.2转换要求

随着经济的发展，切萨皮克湾河口及其支流的水质日益恶化，这主要是由于点源和非点源排放过量的营养物质(氮和磷)。蓝平原污水处理厂是向切萨皮克湾排放氮污染物的最大点源，因此哥伦比亚特区政府参与签署了切萨皮克湾协议，该协议规定，到2000年，每年向该湾排放的营养物应至少比1985年减少40%，蓝平原污水处理厂需要进行改造，以具备脱氮功能。确保出水总氮夏季(5 ~ 10月)低于5.55毫克/升，冬季低于8.58毫克/升，并满足排放标准中的各项指标，如硼(B)和总悬浮颗粒物分别为5毫克/升和7毫克/升，总磷为0.18毫克/升，氨氮夏季为1毫克/升，冬季为6.5毫克/升。

2.3改造方案

据介绍，原12个处理分支中有6个已改为硝化-反硝化运行模式，其余6个仍保持硝化模式。每个处理分支由五个完整的7-5元串联反应器组成，第四个(夏季)或第五个(冬季)反应器中加入纯甲醇作为反硝化的补充碳源。该工艺的关键是确保前三个反应器中的硝化作用，并为反硝化作用提供硝酸盐。修改后的运行模式见图4。

当系统在硝化模式下运行时，在所有五个反应器中进行曝气，当系统在硝化-反硝化模式下运行时，在加入甲醇的反应器中不进行曝气，这为反硝化提供了缺氧条件。脱氮后，污水在第五个反应器中再次曝气，并通过长出口通道输送至沉淀池。该工艺可使用原有设施，不需要硝化液回流等特殊变化。

2.4改造效果及存在的问题

脱氮工艺成功实现了每季度、全年脱氮的目标。出水总氮年平均值为5.8毫克/升，冬季为5.9毫克/升，夏季为5.7毫克/升。出水各项指标均达到水质标准。

虽然污水处理厂改造方案在总氮去除方面非常成功，但也存在以下问题:

(1)后脱氮工艺在运行和管理上比硝化工艺复杂，具体体现在以下几个方面:

(1)有两个处理阶段需要监控；

②甲醇应在反应罐的12个不同位置加入；

③现有甲醇储存设备体积有限；

④添加甲醇作为反硝化细菌的食物，导致剩余污泥增加。

(2)因为该过程实际上是硝化阶段

反硝化段取代了两段(反硝化段和硝化段)，占据了原来用于硝化的容积，降低了冬季硝化处理的可靠性和高负荷。在紧急情况下，必须停止反硝化作用，恢复完全硝化过程。

(3)添加甲醇作为补充碳源增加了系统的运行成本。一般来说，购买甲醇的年成本为500万~ 600万美元。

(4)脱氮效果受工艺限制。例如，二沉池流出物中低浓度的磷将限制反硝化细菌的生长。如何在保证出水水质不超标的同时满足反硝化细菌对磷的需求，已成为目前污水处理厂管理中亟待解决的问题。

3美国加利福尼亚州圣何塞废水处理厂

3.1污水处理厂简介

圣何塞污水处理厂处理能力为54.1万m3/d，采用常规的二级活性污泥处理工艺处理旧金山、加州、南湾、硅谷等地区的生活污水和工业废水。污水处理的季节性变化是由于果蔬罐头工业的季节性生产。每年8月下旬至9月，污水处理厂的有机负荷比平时翻了一番，冬季雨季的高峰流量也是影响因素。夏季，罐装对污水处理厂的负荷和运行有特别明显的影响。

1978年，对原二级处理工艺进行了改造，增加了脱氮除磷工艺，包括硝化反应池、硝化沉淀池、过滤池、氯化消毒等设施。污水处理的工艺流程包括进水格栅、沉砂池、一沉池、普通曝气活性污泥系统(曝气池和二沉池)、硝化悬浮生长系统(硝化反应池和硝化沉淀池)、过滤进水的二次提升、颗粒填料过滤、氯化消毒/脱氯、后曝气，最终出水排入旧金山南湾。生物处理剩余污泥经气浮浓缩后，与原生污泥一起消化，消化后的污泥储存在污泥储罐中。工艺流程见图5。

污水处理厂的出水水质标准要求月平均出水生化需氧量和总悬浮固体低于10毫克/升.经消毒后，出水符合加州第22条的要求，即浊度小于2 ntu，细菌总数小于2.3 /100毫升，氨氮小于5毫克/升.

3.2污水处理厂改造

由于夏季罐头加工带来的冲击负荷，活性污泥系统中出现丝状菌引起的污泥膨胀，导致进入硝化反应池的污泥超负荷，出水ss浓度过高，直接影响过滤阶段的处理效果，使出水水质远超排放标准。为了防止污泥膨胀的再次发生，有必要对污水处理厂进行改造。

3.2.1污水处理厂分析

经调查发现，污泥膨胀的主要原因是有机负荷的突然增加，使得普通曝气池供氧不足。在低do浓度条件下，丝状菌的生长导致污泥膨胀。

对污水处理厂运行的分析表明，氮源的缺乏和进水管道厌氧条件产生的二氧化硫也是导致污泥膨胀的因素；同时，活性污泥系统的有机负荷相对较高，特别是在峰值水力负荷下，常规活性污泥系统与硝化处理系统之间的水力条件有限；此外，污泥储存后不考虑最终处置，影响生物系统的污泥排放。因此，为了控制污泥膨胀，改善污水处理厂的水力条件，保证处理工艺、设备和电气系统的可靠运行，污水处理厂必须进行一系列改造。改造项目分阶段规划和实施，分为短期、中期和长期三个阶段。

3.2.2近期改造措施

近期改造的目标是控制污泥膨胀并稳定运行以达到排放标准。主要措施是采用一些能快速安装和使用的设备。虽然这些设备的运行成本很高，但运行稳定。近期转型的主要内容是:

(1)提高供氧能力。增加了一套纯氧供应系统，包括液氧储罐、蒸发器、微孔曝气器、空气流量计和自动控制设备等。这些设备仅在高峰季节原设备缺氧时使用。运行后，由于运行成本高，增加了额外的鼓风机来增加氧气供应。

(2)添加氮源。安装氨水系统补充污水中缺乏的氮源，有利于曝气池中微生物的生长。在实际操作中，氮源不需要不断添加，只需在夏季罐头食品加工季节添加即可。罐头厂每天工作16小时，产生的废水由于有机物含量高，需要补充额外的氮源。废水的营养浓度足以在停止生产后8小时内维持微生物的正常生长。

(3)向初沉池中加入化学药剂。加入氯化铁可以降低后续活性污泥系统的有机物负荷和需氧量，铁离子可以与污水中的硫化物一起沉淀，从而降低后续活性污泥系统的硫化氢负荷。

(4)污泥的氯化处理。污泥回流前的氯处理能有效抑制丝状菌的生长，防止污泥膨胀。氯的投加量和投加点对丝状菌和活性污泥絮体的去除效果影响很大。根据实验分析，确定在回流污泥泵入口处投加氯气可以获得较好的混合效果，投加量根据微生物的日常镜检确定。

(5)滤池改造。首先，对过滤器的入口部分进行改造，以减少反冲洗过程中滤料的损失。其次，增加了滤池反冲洗水处理系统，包括调节池、化学混凝沉淀，处理后的出水排入滤池入口端或直接排放。

3.2.3中长期改造措施

中期改造将逐步取代近期改造中运行费用较高的部分设施，保持污水处理能力541 000 1113/d，达标排放；长期改造目标是淘汰高能耗、低效率的设备，包括运行不稳定、耐久性差的污泥处理设备，将污水处理厂规模扩大到63.2万m3/d。中长期改造所需的主要设施包括:

㈠改造传统的二级处理系统。在普通曝气池后，增加一个新的二沉池和鼓风机设备，以取代原来备用的纯氧供气系统，并取代空气体扩散系统的设备。

(2)深度处理系统改造。二级处理的附加硝化系统，包括硝化曝气池和沉淀池。

(3)水力改造。将原污泥储罐改造为一沉池的出水调节池，并新建一级处理出水提升泵房，使一沉出水能够超过深度处理的硝化池，当二沉有机负荷过高时，工艺操作更加灵活稳定；改造厂内其他泵房，增加新水泵及相应的电气仪表和设备。

(4)进水二级处理改为多点进水。在这种模式下，污水处理厂的运行过程更加灵活，抗冲击负荷能力大大增强。

(5)改造和更换厂内机电设备，使系统运行更加安全稳定。

(6)污泥厌氧消化系统的扩建。

(7)污泥的最终处置。污泥储罐中的污泥在夏季干燥，然后运输到填埋场。

10年间完成了多项改造工程，改造后的污水处理厂运行更加可靠，处理能力和出水水质得到改善。经过改造，污水处理厂处理能力提高到632 000 m3/d，出水水质达标。

4佛罗里达州奥兰治县东污水处理厂

4.1污水处理厂简介

佛罗里达州奥兰治县东部污水处理厂采用改良(5级)bardenpho工艺达到深度处理标准，年平均BOD 5mg/l，TSS 5 RNG/l，TN 3mg/l，TP 1mg/l，除部分废水再生回用外，其他出水经人工湿地和自然湿地处理后排入地表水。标准中没有季节平均的要求。每周平均体重。总悬浮固体、总氮和总磷分别为9.6毫克/升、9.6毫克/升、6毫克/升和2.4毫克/升。污水处理厂的设计处理能力为71，920立方米/天，系统由两个独立的处理工艺组成。一、二处理段由四个平行运行的反应池和六个二沉池组成，一处理段包括两个大型平行反应池和三个大型二沉池，设计处理能力为37850 m3/d，工艺流程如图6所示。

4.2污水处理厂改造

2004年1月，出水浊度略有增加，污泥沉降性能下降，出水总氮增加，主要是由于氨氮的增加。一级和二级工艺排放物中的氮。到2月份，数据显示nh的浓度。一、二级工艺出水含氮量增加到4 ~ 8毫克/升，一、二级工艺二沉池回流污泥有轻微的酸性气味。

在接下来的几周内，便携式tss测试仪将用于测量mi ss和vss，这将通过实验室测量进行验证，ix)将在现场测量，nh。-将通过实验室方法测量氮值，以评估污水处理厂的运行情况，找出问题并采取相应的改进措施。2月和3月，采取了一系列改造措施:

(1)由于nh浓度上升。一、二级出水I-n和好氧区do浓度低，曝气量不能满足有机负荷降解的需要，因此将2 840 m3/d的进水从一、二级转到三级处理。

(2)通过调节表面曝气机的浸没深度，提高了好氧区的曝气效果，在一、二工序的四个好氧池中，有两个增加了浮动曝气机。

(3)通过去除原空空气扩散器上的沉积物，改善二次曝气区的曝气效果，并在无法去除的位置安装和使用微孔空空气扩散器系统。

(4)将所有二沉池的回流污泥量从75%增加到100%，避免回流污泥在二沉池停留时间过长而造成酸化。

(5)增加污泥排放量，降低两套工艺的运行成本，提高脱氮效果。

转化结果表明nh。第一阶段和第二阶段工艺流出物中的氮、氮、磷、氮和总氮相应减少。氮磷钾比的降低也提高了离子交换法的处理效果，混合出水总氮为1.8 ~ 2.2微克/升，出水浊度为0.6 ~ 0.8 NTU。

5结论

介绍了国外四家污水处理厂的改造实例，从中可以看出，一些经济实力较强的国家的污水处理厂非常注重因地制宜，根据实际情况，采取经济有效的措施实现达标改造，充分利用现有设施，使污水处理厂的结构和设备效益最大化。