文_龚向红 楼仁有

1 义乌市水处理有限责任公司 2 义乌市水务建设集团公司

浙江省强制性地方标准《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》DB33/2169-2018于2019年1月1日起实施，极大提升了污水厂出水指标的控制要求。义乌市稠江污水厂通过增加碳源、除磷药剂等投加设备、完善过程控制仪表等清洁排放改造，自2020年1月1日起，正式施行浙江地方标准。但在生产运行中发现仅通过增加药剂投入等措施达到提标目的，与企业发展的节能增效理念相背离，无法达到资源最优化。因此，稠江污水厂通过技术创新、优化工艺控制开辟了污水厂提标的另一条科学路径。

1 污水厂概况

1.1 基本情况

义乌市水处理公司稠江污水厂于2010年7月投运，总占地面积约13.6万m2，设计日处理规模15万t，采用倒置AA0二级生物处理工艺（分点进水多点回流式）+高效沉淀池+纤维转盘滤池，尾水达到国家一级A标准，污泥处理工艺采用“污泥脱水＋污泥干化综合利用” 的处置方案。该污水厂于2019年完成清洁排放改造，2020年1月试行浙江标准。

1.1.1 工艺流程及进出水水质

稠江污水厂生物反应池可以通过进水渠道中的闸门开启位置决定采取AA0工艺或者倒置AA0工艺，基于AA0工艺的固有缺欠就是硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄以及碳源需求上存在着竞争性矛盾，很难在同一系统中同时获得氮、磷的高效去除等考虑。由于总氮控制是污水厂运行控制的难点，该厂从开始运行一直采用倒置AA0工艺。

该污水厂设计进水水质根据用地分布和用地性质，并参考《污水综合排放标准》《污水排入城镇下水道水质标准》确定。出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准（表1）。

表1 稠江运营部设计进出水水质

1.1.2 浙江标准情况

稠江污水处理厂清洁排放改造项目出水标准（表2）由《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，提升至浙江省《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准DB33/2169-2018》和金华地方标准。

表2 排放标准情况

2 清洁排放改造及浙江标准试行存在问题

该污水厂2017～2019年进水量均值为14.4万m3/d，负荷率为96.1%，进水B/C比约0.35，进水生化性较好，但也存在进水氨氮、总氮、总磷等部分时段超设计标准，进水量波动较大等情况，出水总氮、总磷无法稳定达到浙江标准排放。针对以上情况，该污水厂于2019年通过增加碳源投加系统、除磷药剂投加系统，增加过程控制仪表，自控系统优化等改造措施，完成了清洁排放改造，出水基本能达到浙江标准排放。

该清洁排放改造工程主要通过增加碳源、除磷药剂等药剂的额外投加来保障浙江标准的水质要求，全年将额外增加碳源投加230t，除磷药剂2200t，极大地增加了污水处理厂的运行费用。

3 低溶氧工艺控制技术及效果分析

有研究表明，当好氧区DO浓度从2.5mg/L降到1mg/L时，系统对于总氮的去除率有10%左右的提升，且系统在低溶氧条件下可稳定运行。鼓风曝气系统电耗一般占全厂电耗的60%左右，污水处理厂平均电耗与气水比有着密切关系，在运行中采用低溶解氧控制，可以避免能耗的浪费。根据以上两点，低溶氧运行具有一定的技术和经济可行性。

反硝化反应的适宜温度为20～40℃，低于15℃时，反硝化细菌的繁殖速度和代谢速率降都会降低。因此，在4～10月份（浙江标准总氮控制时段）温度情况良好的条件下，通过工艺控制来提升总氮去除率是可行的。

根据清洁排放改造内容和浙江标准试行存在问题，结合稠江污水厂现有的可调节AAO工艺现状，该污水厂采取对AAO生化池低溶氧状态工艺控制，提升总氮的去除效果，在此基础上对全倒置AAO工艺采取部分顺置设置，强化总磷的去除效率，两者结合，达到提升脱氮除磷效率的工艺控制思路。

3.1 低溶氧控制对于AAO池总氮去除效果分析

该污水厂选取A座AAO池（7.5万t/d）作为低溶解氧控制对比对象，其中A1、A2两组（各3.75万t/d）生化池为对称两组，运行工况及处理效果基本相同。 通过减小A1整体风量，特别降低好氧段第三廊道，让A1组在整体低溶氧，末端微溶氧（0.5mg/L）的环境下运行，以生化池氨氮仪表数据为控制依据。A2组保持原运行风量和溶氧，末端溶解氧控制在2～3mg/L之间。

从4月3日至6月3日取样对比两组出水数据的差异，验证AAO池低溶氧运行的污染物去除率影响,详见图1。

图1 4月3日至6月3日A1、A2组对比出水情况

根据期间数据分析，单组低溶氧状态的总氮的去处效果明显提高，去除率从71.68%提升至77%，A1座出水总氮均值为8.23mg/L，COD、总磷、氨氮影响相对较少，这也与李炳荣等研究成果相一致。但氨氮对于溶解氧的控制反应较为敏感，控制要求相对较高。低溶氧状态对污染物的去除效果达到预期。

3.2 低溶氧状态下，AAO池由全倒置改为局部顺置的效果分析

根据低溶氧控制对比试验结果，将AAO池由全倒置改为局部顺置运行，即A座保持低溶氧全倒置运行，B座保持低溶氧运行，其中B1保持倒置，B2改为顺置AAO，进一步分析生化池A、B座脱氮除磷综合效果。

根据图2数据分析，B座进行局部顺置后，B座出水总磷去除率明显提升，B座总磷比A座总磷低35.3%，B座总氮较A座总氮高11.7%，但是通过低溶氧运行状态，B座出水总氮均值为10.48mg/L，依然能达到浙江标准要求。

图2 6月17日至11月6日A、B座出水总氮、总磷情况

3.3 低溶氧局部AAO顺置的污水厂运行总氮、总磷效果分析

从总出水情况来看，在A、B座进行脱氮除磷优势工艺调整下，出水总磷、总氮能稳定达标，但随着温度的变化，总氮在10月份开始呈现上升趋势，混合后出水值已开始接近排放限值12mg/L。整体而言，在低溶氧的环境下，A座采用全倒置AAO工艺有利于总氮的去除，B座采用部分顺置AAO工艺，有利于总磷的去除，两者出水混合后，总出水能保证达标排放。表3为稠江污水厂2019、2020年的4～10月出水总氮、总磷情况。

表3 稠江污水厂出水总氮、总磷情况表

在工艺控制过程中，低溶氧运行状态需要较高的控制精度，需要较高的调整频率，稍有不慎容易由低溶氧状态变为缺氧状态，影响出水水质。同时，如遇长时间雨水天气，较难保持低溶氧环境。

4 经济性分析

原清洁排放改造项目中当出水总氮达到11mg/L时开启碳源投加，预计投加量5t/d。根据统计，2019年4～10月共计需投加碳源天数46d，预计投加碳源230t；出水总磷降至0.30mg/L，需投加除磷药剂7306t（其中从0.35mg/L降至0.30mg/L需额外增加除磷药剂2200t）。通过低溶氧局部顺置AAO池工艺调整后，2020年实际投加碳源125t，除磷药剂4915t，共节约药剂费用约168.8万元，产生了巨大经济效益。

表4 药剂使用情况

5 结语

浙江标准是在国家一级A标准基础上的进一步水质提升，通过增加药剂投加费用是比较粗放型的提标方式，义乌市稠江污水厂通过低溶氧控制并结合AAO池倒顺置工艺调整，有效地提高了总氮、总磷的去处效果，极大地减少了药剂投加费用，确保污水厂出水能稳定达标排放，为污水厂的浙江标准改造提供了一条经济可行的工艺路径。