吕开雷

(核工业西南勘察设计研究院有限公司, 四川成都 610000)

1 污水排放标准

为改善城市水环境质量，国家及地方先后出台严于(GB 18918-2002)《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A的排放标准。表1列出了地表Ⅳ类水水质和代表性准Ⅳ类排放标准的主要污染物限值。如表1所示，这些排放标准的污染物(除TN外的COD、BOD、NH3-N、TP等指标)限值已经达到或接近(GB 3838-2002)《地表水环境质量标准》地表Ⅳ类水相应的指标要求(本文统称准Ⅳ类)。

表1 地表Ⅳ类水标准和准Ⅳ类排放标准 mg/L

本文在介绍国内近年来准Ⅳ类污水处理常用工艺的基础上，分析了预处理、生物处理和深度处理等相关技术的应用趋势，最后给出结论与建议，以期能为准Ⅳ类污水处理厂的建设提供借鉴。

2 常用污水处理工艺及适用范围

国内近年来准Ⅳ类污水处理代表性案例详表2[2-17]。

表2中16个污水处理代表性案例中，12座污水处理厂采用了“生物处理+深度处理”为主体的工艺，3座污水处理厂采用了A2O—MBR工艺，其余1座污水处理厂采用两者并联运行。

准Ⅳ类污水处理工艺达标的基本思路可大体概括为：生物处理阶段尽可能实现NH3-N、COD的最终降解，同时最大限度地实现TN和TP的去除；深度处理主要实现截流SS、进一步脱氮除磷，起到出水把关的作用[2]。生物法泥水分离的主要类型包括二沉池、膜池、沉淀滗水等；用地条件允许时，优先选用二沉池[18]。膜生物反应器(MBR)工艺具有占地省，出水水质好等特点；但同时存在投资费用高、运行费用较高等问题；比较适合于老旧城市污水处理厂的提标改造；当用地紧张时，可考虑采用[9]。

表2中14座污水处理厂的生物处理采用处理效果好、运行稳定的活性污泥法[3]；其中12座采用A2O及其改良工艺(如多级AO工艺、Bardenpho工艺)，3座采用氧化沟工艺。另有1座采用SBR池中投加悬浮填料的MBBR工艺。其余1座采用改良型SBR与MBBR串联运行的工艺。

深度处理多采用两种及以上方法的组合工艺，具体工艺因项目情况而异，差别较大；常用的主要有絮凝沉淀、反硝化过滤、臭氧催化氧化、接触消毒等方法。

3 污水处理技术应用趋势

准Ⅳ类污水处理工艺流程一般由预处理、生物处理及深度处理三部分组成。现将各部分的作用、技术应用趋势及设计要点分析总结如下：

3.1 预处理

污水预处理一般包括粗格栅、提升泵房、细格栅及沉砂池；为防止碳源损耗，可不设置初沉池。如后续采用MBR膜工艺，应在预处理末端设置超细格栅(又称膜格栅)用于去除细小毛发和纤维物质，以防膜堵塞[9-19]。

表2 准Ⅳ类污水处理代表性案例

当城镇污水混入工业废水时，应根据来水情况设置水质水量调节、水质调整、有毒有害物质去除等工序；常用的强化预处理措施有均质调节池、气浮除油、化学沉淀、化学氧化、水解酸化等[17、19]。

3.2 生物处理

生物处理承担着降解去除大部分污染物的作用，是污水处理系统能够达标运行的“重中之重”。主要对生物处理设计工艺选择、现状生化池利用等进行分析总结。

3.2.1 工艺选择。

近年来，城镇污水厂总体呈现出进水BOD偏低的态势，而进水N、P总体偏高，进水碳源不足，导致生物脱氮效果有限[20]。因此，相比COD、BOD等碳源指标，N、P等指标的去除问题相对突出。生物脱氮和生物除磷在易降解有机物争夺、泥龄要求上存在固有矛盾[21]，生物处理设计一般优先保证生物脱氮的效果，尽量兼顾生物除磷的效果。

分段进水多级AO工艺可以在低碳氮比条件下可高效地去除氮、磷等营养，最大程度地利用原水碳源，是准Ⅳ类污水处理的常用工艺，一般分为2级[12]、3级[6]或4级[4]。在MBR脱氮除磷工艺中A2O及其变形强化工艺的处理效果和运行管理是最为稳定和方便的，因此在目前应用的工程经验来看MBR多选用改良型A2O工艺[3、7、9]。

3.2.2 现状生化池利用。

从表2可以看出，准Ⅳ类污水处理厂多为提标改造项目。现状生化池的运行模式和停留时间往往不能满足更高的出水标准要求，需要对其进行改造，如何经济有效的利用好现状生化池值得研究。改造的思路大体分为四种情况：

(1)改造现有池型，优化运行模式。王小郢污水处理厂提标改造中利用原氧化沟HRT较长的优势，将其改造为以A2/O为特征的工艺流程[2]。长沙市第二污水处理厂提标改造中，将HRT为4h的原氧化沟改造为厌氧-缺氧池，将二沉池改造为 MBR综合池，运行效果达到要求[9]。

(2)减小处理规模，增加HRT。宁波市中心某城镇污水处理厂将原7×104m3/d的AAO工艺生物反应池折减至5×104m3/d，基本满足提标处理要求[7]。台州某污水厂提标改造中将氧化沟处理规模减半并将其改造为两段AO池，HRT达到32h，保证脱氮效果[11]。

(3)投加生物填料，增加池内生物总量。长三角地区某污水处理厂提标将原SBR池改造为MSBR-MBBR工艺，将池体切割为缺氧区及好氧区，同时在好氧区投加悬浮填料，保证了反硝化和硝化效果[14]。④ 后续增加生化段，进一步去除污染物。东源县县城污水处理厂提标改造在现状氧化沟后设置曝气生物滤池进一步去除氨氮[10]。北京经开区东区污水处理厂SBR池出水可达一级B标，提标时增设缺氧-好氧两级MBBR池进一步去除NH3-N和TN[16]。

现状生化池的利用方案应依据项目提标改造的“边界条件”，对现状设施进行全面评估，通过经济技术比较后综合确定。

3.3 深度处理

深度处理主要确保出水SS、TP和TN等能稳定达标。MBR出水经消毒后能够达到“准Ⅳ类”标准，其后可不设置深度处理。常用的深度处理工艺总结如下：

(1)从表2可看出，絮凝沉淀+滤池是常用的深度处理工艺。絮凝沉淀通过投加化学药剂，用于强化TP、SS的去除，同时增加对胶体COD的去除率。高效沉淀池相比普通平流式沉淀池具有水力负荷高、运行成本低等优点[11]，得到广泛应用。过滤的主要功能是强化对水中悬浮固体的拦截效果，进一步去除SS[18]。反硝化滤池具有生物脱氮及过滤功能，可根据脱氮需求灵活运用反硝化滤池，必要时可投加碳源进行深度脱氮[12]。

(2)如污水处理厂进水混入一定量的工业废水，其中往往会含有溶解性难生物降解COD，可考虑采用高级氧化法去除。臭氧催化氧化技术在国内已有较多工程案例，可以对难降解COD实现稳定的处理效果，同时去除水中的色度[5]。

4 结论、建议与思考

(1)“生物处理+深度处理”、A2O-MBR是准Ⅳ类污水处理的常用工艺。工艺的确定应根据项目边界条件，通过经济技术分析对比确定。分段进水多级AO工艺、改良型A2O工艺脱氮除磷效果良好且运行稳定，是常用的生物处理工艺。絮凝沉淀+滤池是常用的深度处理工艺。

(2)污水处理厂提标改造应充分利用既有设施。建议对污水处理现状设施的评价制定相应标准，为现状设施的技术评估提供指引和依据，有利于提标改造方案的科学决策。

(3)污水处理厂提标到准Ⅳ类，需要增加大量的工艺流程，使得建设和运营成本明显增加。水环境质量问题的影响因素多且成因非常复杂，农业和城市的面源污染，“污水直排”“合流制溢流”等点源污染问题均应引起重视，不应将所有的工作重点都放在污水处理厂的提标改造上[23]。因此，将排放标准提升到准Ⅳ类既要考虑环境容量的要求，也要考虑经济性，即投入和产出效益；切勿“盲目跟风”。