浅谈城市污水处理厂的改扩建技术

浅谈城市污水处理厂的改扩建技术摘要：本文对污水处理厂改扩建必要性及改扩建项目的主要特点进行了简分析，并总结了改扩建项目设计需考虑的主要内容，为污水处理厂改扩建设计供了技术参考。关键词：污水处理厂；改扩建；污水处理系统1我国城市污水处理厂现状我国污水处理起步较早，自上世纪20年代我国建设了第一座污水处理厂以来，污水处理经历了百余年的发展，但整体发展过程比较缓慢。1949年以前，在上海建有污水收集系统和3座污水处理厂，1949年至改革开放前，对污水的理也没有得到重视，全国仅建有37座城镇污水处理厂，总处理规模仅60余万方[1]。改革开放以来，随着国家对城镇基础建设投资的不断加大，污水处理也得了重视，通过增加国债、引进国外贷款资金等形式，建设了一大批污水处理厂并且引进了国外的先进处理工艺。进入本世纪，特别是十八大以来，“绿水青山就是金山银山”的环保发展理念已深入人心，对污水处理的投入也越来越大。根据住房和城乡建设部《2021城乡建设统计年鉴》，截止2021年，我国共建成城市污水处理厂2827座，处理规模约20767万立方米/日；共建成县城污水处理厂1765座，处理规模约万立方/日[2]。我国污水处理厂的数量不断增多，污水处理厂的工艺及运行管理也越来越进，但随着接入污水厂的水量的不断增多和环境保护力度的不断加强，好多污处理厂已经不能满足现状处理要求，需要对其进行改扩建。2污水处理厂改扩建的必要性随着环保发展理念的深入及对水环境保护的更高要求，早期建设的一批污处理厂工艺已经相对落后，特别是近年来全国污水处理厂排放要求普遍执行一A标准以来，出水水质已不能达到国家和地区的相关要求，必须对其进行提标改造。同时随着城市的发展，污水产生量越来越大，各城市现状污水处理厂处理模已不能满足现状要求，这就要求必须新建污水处理设施或者对现状污水处理进行扩建。根据国家发展改革委和建设部联合印发的《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》，要求在“十四五”期间，立足新发展阶段，贯彻新发展理念，构建新发展格局，坚持系统观念，以改善水生态环境质量为目标，以提升城镇污水收集处理效能为导向，加快城镇污水收集处理及资源化利用。要求城市和县城污水处理能力基本满足经济社会发展需要，县城污水处理率达到95%以上，水环境敏感地区污水处理基本达到一级A排放标准，要求“十四五”期间新建、改和扩建再生水生产能力不少于1500万立方米/日。同时要求加强对污水处理厂泥的无害化处置，“十四五”期间新增污泥（含水率80%的湿污）无害化处置设施规模不少于2万吨/日[3]。3污水处理厂改扩建工程的特点分析1.合理确定建设形式及内容当某一城市的污水处理厂不能满足城市发展及环保要求时，需根据城市实情况进行具体分析，提出新建污水处理厂、对现状污水处理厂进行改建或对现污水处理厂进行改扩建等不同建设方案，并对各方案进行技术经济比较后选用新建污水处理厂：此类建设形式是指对放弃现状不能满足使用要求的污水理厂，并建设一座新的污水处理厂，新建的污水厂对工艺及规模均按现状要求计。此方案建设形式能实现水质及规模的提升，但整体投资较大。仅对现状污水厂进行改造：此类建设形式原污水厂在前期建设时标准较低不符合当前技术标准及排放要求，因此需要对其进行提标改造。此方案形式能现对原水厂技术标准及排放水质的提升，但在实施时将对原厂区产生较大影响且面临停产或减产等一系列问题。仅对现状污水厂进行扩建：此种建设形式适合现状污水处理厂排放标准能足现状要求，但整体处理规模不足，同时在现状场地内预留有扩建用地。此方形式能实现污水处理规模的扩大，同时基本对老厂影响较小，实施也较为容易对现状污水处理厂同时进行改造及扩建：此类建设形式结合了以上两种形的特点，对现状污水处理厂在技术提标改造的同时实现规模扩建，适合对排放准及处理规模都不能满足当前要求的现状污水厂进行改造，此方案建设形式能现水质及规模的提升。但此类项目在实施时协调难度较大，一般为方便建设，先实施扩建，再完成对现有部分的改造。不论采取何种建设形式，建设项目均需根据各自不同特点提出设计方案，结合建设方需求，经技术经济比较后选择。2.加强与现状污水处理厂的结合在污水处理厂改扩建过程中，一般均在原水厂场地内实现。由于原水厂总建设布局已经确定，地下管线等已经埋设完成，且大部分旧水厂已经在城市建范围内，新增征地困难，致使用地非常紧张。即使有些水厂在前期已经留有预用地，但受限于用地按旧标准预留，不能满足新的工艺用地要求，因此在设计程中需要考虑节地型集约化布置的方案，有些用地特别困难项目甚至要考虑采地下式布置方案。另外，改扩建设计时需要考虑与原处理工艺的匹配性，尽量原工艺改造后和扩建部分工艺保持统一，简化运营操作难度。4污水处理厂改扩建主要内容1.排放标准的选择与确认（1）污水排放标准污水排放标准是改扩建工艺选择的前提。目前，我国绝大多数地区均要求水处理厂执行国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准，同时也有多地出台了更严格的地方标准或者流域标准，普遍要求高国标，这对污水处理工艺流程提出了更为苛刻的要求。因此，改扩建之前需先确需执行的排放标准，这是污水处理工艺选择的基础。（2）污泥排放标准近年来，随着对污泥无害化处置的愈加重视，特别是对越来越多的地方明要求污泥不得再进入生活垃圾填埋场处置后，对污泥的对污水处理厂污泥的处越来越重要，污泥处置的方式也越来越多样。近几年，国家先后发布了《城镇水处理厂污泥泥质》、《城镇污水处理厂污泥处置分类》、《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》、《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》、《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》和《城镇污水处理厂污泥处置独焚烧用泥质》、《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》、《城镇污水处理厂污泥处置水泥熟料生产用泥质》及《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》众多污泥排放标准。在改扩建设计时，需根据不同处置类型选择不同的排放标准。（3）臭气控制标准在对污水处理厂进行改扩建过程中，必须重视对恶臭气体的控制。《城镇水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）对污水处理的大气污染物排放规定，城镇污水处理厂的废气排放根据污水处理厂所在地区的大气环境质量要求大气污染物治理技术和设施条件，分三级执行标准。对位于《环境空气质量标准》一类区的所有（包括现有和新建、改建、扩建）城镇污水处理厂，执行一级标准，对位于《环境空气质量标准》二类区和三类区的城镇污水处理厂，分别执行二级标准和三级标准。（4）噪声控制标准根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中规定，城污水处理厂噪声控制按《工业企业厂界噪声标准》GB12348执行。由此，水处理标准的不断完善和城镇污水处理厂其他各类标准的不断出台要求污水处理厂在改扩建是也要满足各类排放标准的要求。2.主要处理工艺系统的改造污水处理工艺系统是污水厂改扩建的核心，一般改造难度较大，在改造过中必须根据现状情况及排放标准选择合适的工艺。污水处理工艺改造是确保污处理厂运行性能、确保出水水质、降低费用的关键，需要根据确定的污水处理质标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以当地的实际条件和要求，选择切实可行的处理工艺方案。所要遵循的一般原则括：处理效果稳定可靠、工艺控制调节灵活、工程实施切实可行、运行维护管方便、投资运行费用节省及整体工艺协调优化。（1）脱氮处理工艺系统提高污水厂脱氮除磷效果是改扩建工艺改造的重点。虽然生物除磷脱氮工的类型和实施方式多种多样、各具特点，但基本原理是一样的。所有生物除磷氮工艺都包含厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的交替循环。按照构筑物的组成式、运行性能以及运行操作方式的不同，可将已有的生物除磷脱氮工艺分成A/O及A/A/O工艺、A/A/O-MBR工艺、MBBR生物处理技术等几个系列，在工艺选择需要根据其适用范围和应用的边界条件，因地制宜的选用。（2）深度处理工艺系统要满足一级A或者更高要求的排放标准，污水处理厂在在改扩建时必须采用深度处理工艺，用于进一步去除出水中的SS、总磷及少量的其它污染物。二级物处理出水中污染物质为有机物和无机物的混合体，一般来说通过混凝沉淀等常规工艺可以去除悬浮物和胶体粒子，强化处理去除的重点胶体状杂质，并进行除磷以及消毒。常用的污水深度处理方法可归纳为直接过滤法、微絮凝+过滤、混凝沉淀（澄清）过滤法以及膜处理法，在设计时根据实际情况选用。3.土建及设备的改造在改建过程中，对于污水厂的已有土建设施，要可能的去利用，并对于某有些结构性缺陷的单体进行加固和改造。对于预留远期设备安装空间的单体，改扩建是要充分利用预留的土建设施。设备改造一般是指设备的增加或更新。增加或更新的设备需要考虑与原土条件的符合性。5结束语污水处理厂的改扩建，需要根据现状