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摘要：随着国家对污水处理厂出水要求的进一步严格，城镇污水厂的升级改造逐渐成为当今水处理界的关注焦点。本文主要从工艺改造、水力改造和设备改造三个方面较为全面地综述了城镇污水厂技术改造过程，最后在此基础上，对城镇污水厂改造作了简要评述。
关键词：小城镇、升级改造、脱氮除磷
中图分类号：S273文献标识码： A
Abstract: Along with more and more stringent requirements for wastewater treatment plant(WWTP) effluents, its upgrading and reconstruction is becoming the focus in this filed. In the paper, it summarizes process reconstruction, hydraulic reconstruction and equipment reconstruction generally and comprehensively, And on the basis, some brief comments are given.
Keywords: Small towns , Upgrading and Reconstruction, Nitrogen and Phosphorus Removal
我國一般意义上所定义的小城镇是指建制镇政府所在地，具有一定规模的人口、工业、商业的聚集地。大力发展小城镇，推进农村城镇化建设已经成为我国经济社会发展战略的重要组成部分。随着城镇化进程的加快，中小企业的迅速发展，城镇污水排放量不断增加。在此形势下，当地政府在国家相关政策的大力支持下，从20世纪90年代开始陆续建设了一批城镇污水处理厂，但是这些城镇污水处理厂多数采用传统活性污泥法，且设备老化，目前均面临出水严重超标问题，而且我国于2003年7月1日起开始实施的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）对污水处理厂出水CODcr、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP以及粪大肠菌群数均有了更为严格的规定。如何对这些城镇污水厂进行有效的、经济可行的技术改造，提高其处理能力和处理效果如今引起极大的关注。
1 小城镇污水厂技术改造的基本原则
所谓小城镇污水厂的改造就是在对现有小城镇污水厂不进行大的改、扩建的前提下，通过改进其运行方式、运行维护程序或通过“打通瓶颈”来提高处理能力和处理效率。小城镇污水厂改造一般遵循以下原则：
（1）对小城镇污水厂的运行进行全面系统的研究，充分挖掘城镇污水厂原有设备的潜能，以较少的投入实现较优的改造效果。
（2）充分利用城镇污水厂实际运行中积累的经验工艺运行参数（污泥沉降性能、生物处理的活性污泥泥龄、沉淀池的表面负荷和固体负荷、混合液回流比等）作为改建和扩建时工艺设计参数，并且尽量采用中试或生产性试验对设计参数进行验证，使设计具有针对性和适用性[1]。
（3）工艺改造时，需对多种工艺方案进行比较，尽量选用我国较为成熟，运行管理经验丰富的工艺。例如采用水解—A/O—絮凝沉淀法处理城镇污水，出水水质能够达到一级A标准，改造效果明显。
（4）对城镇污水厂进行全面的分析、评价，确定污水改造的重点，提出行之有效、经济的改造方案，指导实施方案，同时加强对操作人员的培训，提高操作人员的水平，有利于污水厂的正常运行以及设备、仪表的维护。
2 城镇污水厂改造的技术要点
总的而言，城镇污水厂技术改造主要包括水力改造、设备改造和工艺改造三个方面，其中工艺改造最为常用。
2.1工艺改造
工艺改造是污水处理厂升级改造的主要方面，具体措施包括：
（1）调整活性污泥工艺，比如：增加厌氧/缺氧处理过程、调整厌氧/好氧/缺氧的体积比、增设不同区域的污泥回流和混合液回流系统，将传统的活性污泥工艺改造为A2O工艺、改良A2O工艺、倒置A2O工艺等，同时达到脱氮除磷目的[2]。
连云港市赣榆县力洁污水处理厂处理规模2×104m3/d，采用传统的活性污泥处理工艺+深度处理工艺，主要去除CODCr、BOD5、SS、NH3-N、TP，出水为了达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级标准的A标准，对污水处理厂进行升级改造。改造内容主要涉及到预处理系统更换吸砂泵及工艺管道；水解生化处理系统更换吸泥泵、增加潜水搅拌机；A/O系统增加配水墙和溢流墙，更换原有微孔曝气管道，增加A池中的推流搅拌机；改造的初衷如下：增加A/O池的有效容积，进而提高生化反应停留时间，提高生化反应效率；增加污泥和污水的接触时间和接触面积，加速大分子链的断裂，以利于后续好氧生化处理，提高好氧生化处理效率，同时利于生物反硝化，提高生物脱氮效率；在经过一段时间的调试和运行之后，在多纤维转盘过滤系统正常运行情况下出水水质各项监控指标达到了新标准，取得了不错的效果。
（2）采用活性污泥和生物膜复合工艺，充分发挥两个污泥系统的特点和优势，达到高效脱氮除磷的目的。生物膜反应器和活性污泥工艺的处理负荷在1.0～2.0kgBOD/m3.d之间，而以三相内循环流化床反应器为代表的移动床反应器的负荷可以达到5-10kgBOD/m3.d。所以，对城镇生活污水的处理从反应器发展趋势角度是从生物膜反应器、活性污泥工艺向高效的移动床和流化床发展。
复合工艺对于那些用地比较紧张的城镇污水厂改造具有很大的优势，其改造时简单易行且不占用新的用地，但由于国内性能良好的填料较少且缺乏相应的工程经验，而且主要用于提高氮的去除率，因此应用复合式工艺时需要进行可行性的研究。
（3）增加化学处理过程，在沉淀池或污水处理反应池内投加金属盐和聚合物等化学药剂，通过化学反应和凝聚作用生成沉淀物以达到去除悬浮有机物和除磷的目的；
一些工艺比如A2O工艺存在泥龄等的固有矛盾，除磷与脱氮不可能同时兼顾，随着我国排放标准对氮磷要求的提高，尤其在我国南方地区碳源比较低的情况下，通过单纯的能耗提高去除率已经行不通，而改扩建化学除磷工艺成为很好的选择。
化学处理与絮凝剂的发展密切相关，现在由于高效、廉价絮凝剂的出现，国外在城市污水处理中已经应用。瑞典的城市污水处理厂[3]大部分都采用了化学处理与生物处理联用。瑞典有关部门曾对生物处理和化学处理中所需能量进行了比较，生物处理每降解1 kgBOD7需1.3kW.h。絮凝剂生产的原料、运输和形成最终产品所需能耗为每kg产品约0.3kw·h，通常絮凝剂的投加量平均约为150g/m3，可见化学处理的药耗能耗远低于生物处理。
（4）增加深度处理工艺，污水的深度处理在城市和工业污水回用处理中扮演着非常重要的角色。在传统的生物方法之后，深度处理用于去除额外的污染物、特殊金属以及其他有害成分。现在已有的深度处理方法包括颗粒介质过滤、吸附、膜技术、高级氧化和消毒等。
天津开发区污水处理厂[4 ]采用微滤膜对SBR二级出水进行深度处理, 满足了景观、冲洗路面和冲厕等市政用水和生活用水的需求。赣榆力洁污水处理厂采用多纤维转盘过滤系统对传统活性污泥法加药混凝沉淀后的二级出水进行深度处理，再加上后续的二氧化氯发生器的氧化作用，出水水质稳定达到《GB18918-2002》规定的一级A标准。
2.2 设备改造
设备改造有助于污水处理厂安全稳定、节能降耗、能够挖掘出已建城镇污水厂的处理潜力。具体措施主要有：（1）采用更高效的水泵和变频设备，提高输水能力和效率；（2）采用新型除砂系统，提高预处理的能力；（3）采用更有效的鼓风控制系统和曝气设备，提高氧气的转移效率；（4）采用实时监控和在线监测技术提高处理效率。
此外，大多数城镇污水厂运行效果不理想，很大部分原因在于管理不到位，设备老化生锈或者运行不到位，因此通过对设备的改造或是采用一些更先进的仪表去挖掘城镇污水厂的原有潜力，而不是一味的采用新的工艺去改扩建城镇污水厂。
2.3 水力配水方式改造
在城镇污水厂实际改造过程中，水力配水方式改造通常贯穿于工艺改造和设备改造之中，作为工艺、设备改造的辅助手段，在此只作简单介绍。
水力配水方式改造有助于改善流量分配不均、短流、死水区、密度流、射流和污泥流失等问题。具体的措施[5 ]如下：（1）为保证流量分配均匀，使每组构筑物处理流量都能达到设计要求；（2）防止水的溢流，解决由于流量变化，导致处理构筑物发生短流、沉淀物溢出等問题；（3）沉淀池内挡板的合理设置，可以消能、均匀配水，提高沉淀效率。
3 结论与展望
（1）城镇污水厂的升级改造是一项技术复杂、任务艰巨的基础设施工程，应加强城镇污水系统的源头控制，保障污水处理厂升级改造的目的顺利实现；还应结合本地区的实际进水水质、处理水量以及出水用途等情况来选择改造的工艺，而不应该单纯追求一些时髦工艺。
（2）城镇污水厂的改造应该尽可能进行比对的中试试验或生产性实验，以验证工艺能否满足要求。尤其对于一些我国运行经验较少的新工艺，更应该进行中试试验。
（3）国家建设部、国家环保总局均设立了与“小城镇污染治理”相关的研究课题或项目；鉴于我国小城镇污水处理工程技术实际，应进一步增加科技研发的投入，促进小城镇污水处理工程技术的持续发展。
参考文献
[1] 李春光.城镇污水厂改造中应注意的问题探讨[J].2005自来水厂、污水处理厂技术改造研讨会论文集
[2] 张辰,李春光.浅谈城市污水处理厂的技术改造[J].中国给水排水,2004,20(4):20~23
[3] 郑兴灿.城市污水处理技术决策与典型案例 北京：中国建筑工业出版社，2007
[4] 缪强强.小城镇城市污水处理技术应用与发展趋势[J]. 中国给水排水,2008,26(3):26~27
[5] 蔡芝斌,张志峰等.绍兴污水处理厂曝气系统的改造[J].中国给水排水,2006,22(2):23~25
关键词：小城镇、升级改造、脱氮除磷
中图分类号：S273文献标识码： A
Abstract: Along with more and more stringent requirements for wastewater treatment plant(WWTP) effluents, its upgrading and reconstruction is becoming the focus in this filed. In the paper, it summarizes process reconstruction, hydraulic reconstruction and equipment reconstruction generally and comprehensively, And on the basis, some brief comments are given.
Keywords: Small towns , Upgrading and Reconstruction, Nitrogen and Phosphorus Removal
我國一般意义上所定义的小城镇是指建制镇政府所在地，具有一定规模的人口、工业、商业的聚集地。大力发展小城镇，推进农村城镇化建设已经成为我国经济社会发展战略的重要组成部分。随着城镇化进程的加快，中小企业的迅速发展，城镇污水排放量不断增加。在此形势下，当地政府在国家相关政策的大力支持下，从20世纪90年代开始陆续建设了一批城镇污水处理厂，但是这些城镇污水处理厂多数采用传统活性污泥法，且设备老化，目前均面临出水严重超标问题，而且我国于2003年7月1日起开始实施的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）对污水处理厂出水CODcr、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP以及粪大肠菌群数均有了更为严格的规定。如何对这些城镇污水厂进行有效的、经济可行的技术改造，提高其处理能力和处理效果如今引起极大的关注。
1 小城镇污水厂技术改造的基本原则
所谓小城镇污水厂的改造就是在对现有小城镇污水厂不进行大的改、扩建的前提下，通过改进其运行方式、运行维护程序或通过“打通瓶颈”来提高处理能力和处理效率。小城镇污水厂改造一般遵循以下原则：
（1）对小城镇污水厂的运行进行全面系统的研究，充分挖掘城镇污水厂原有设备的潜能，以较少的投入实现较优的改造效果。
（2）充分利用城镇污水厂实际运行中积累的经验工艺运行参数（污泥沉降性能、生物处理的活性污泥泥龄、沉淀池的表面负荷和固体负荷、混合液回流比等）作为改建和扩建时工艺设计参数，并且尽量采用中试或生产性试验对设计参数进行验证，使设计具有针对性和适用性[1]。
（3）工艺改造时，需对多种工艺方案进行比较，尽量选用我国较为成熟，运行管理经验丰富的工艺。例如采用水解—A/O—絮凝沉淀法处理城镇污水，出水水质能够达到一级A标准，改造效果明显。
（4）对城镇污水厂进行全面的分析、评价，确定污水改造的重点，提出行之有效、经济的改造方案，指导实施方案，同时加强对操作人员的培训，提高操作人员的水平，有利于污水厂的正常运行以及设备、仪表的维护。
2 城镇污水厂改造的技术要点
总的而言，城镇污水厂技术改造主要包括水力改造、设备改造和工艺改造三个方面，其中工艺改造最为常用。
2.1工艺改造
工艺改造是污水处理厂升级改造的主要方面，具体措施包括：
（1）调整活性污泥工艺，比如：增加厌氧/缺氧处理过程、调整厌氧/好氧/缺氧的体积比、增设不同区域的污泥回流和混合液回流系统，将传统的活性污泥工艺改造为A2O工艺、改良A2O工艺、倒置A2O工艺等，同时达到脱氮除磷目的[2]。
连云港市赣榆县力洁污水处理厂处理规模2×104m3/d，采用传统的活性污泥处理工艺+深度处理工艺，主要去除CODCr、BOD5、SS、NH3-N、TP，出水为了达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级标准的A标准，对污水处理厂进行升级改造。改造内容主要涉及到预处理系统更换吸砂泵及工艺管道；水解生化处理系统更换吸泥泵、增加潜水搅拌机；A/O系统增加配水墙和溢流墙，更换原有微孔曝气管道，增加A池中的推流搅拌机；改造的初衷如下：增加A/O池的有效容积，进而提高生化反应停留时间，提高生化反应效率；增加污泥和污水的接触时间和接触面积，加速大分子链的断裂，以利于后续好氧生化处理，提高好氧生化处理效率，同时利于生物反硝化，提高生物脱氮效率；在经过一段时间的调试和运行之后，在多纤维转盘过滤系统正常运行情况下出水水质各项监控指标达到了新标准，取得了不错的效果。
（2）采用活性污泥和生物膜复合工艺，充分发挥两个污泥系统的特点和优势，达到高效脱氮除磷的目的。生物膜反应器和活性污泥工艺的处理负荷在1.0～2.0kgBOD/m3.d之间，而以三相内循环流化床反应器为代表的移动床反应器的负荷可以达到5-10kgBOD/m3.d。所以，对城镇生活污水的处理从反应器发展趋势角度是从生物膜反应器、活性污泥工艺向高效的移动床和流化床发展。
复合工艺对于那些用地比较紧张的城镇污水厂改造具有很大的优势，其改造时简单易行且不占用新的用地，但由于国内性能良好的填料较少且缺乏相应的工程经验，而且主要用于提高氮的去除率，因此应用复合式工艺时需要进行可行性的研究。
（3）增加化学处理过程，在沉淀池或污水处理反应池内投加金属盐和聚合物等化学药剂，通过化学反应和凝聚作用生成沉淀物以达到去除悬浮有机物和除磷的目的；
一些工艺比如A2O工艺存在泥龄等的固有矛盾，除磷与脱氮不可能同时兼顾，随着我国排放标准对氮磷要求的提高，尤其在我国南方地区碳源比较低的情况下，通过单纯的能耗提高去除率已经行不通，而改扩建化学除磷工艺成为很好的选择。
化学处理与絮凝剂的发展密切相关，现在由于高效、廉价絮凝剂的出现，国外在城市污水处理中已经应用。瑞典的城市污水处理厂[3]大部分都采用了化学处理与生物处理联用。瑞典有关部门曾对生物处理和化学处理中所需能量进行了比较，生物处理每降解1 kgBOD7需1.3kW.h。絮凝剂生产的原料、运输和形成最终产品所需能耗为每kg产品约0.3kw·h，通常絮凝剂的投加量平均约为150g/m3，可见化学处理的药耗能耗远低于生物处理。
（4）增加深度处理工艺，污水的深度处理在城市和工业污水回用处理中扮演着非常重要的角色。在传统的生物方法之后，深度处理用于去除额外的污染物、特殊金属以及其他有害成分。现在已有的深度处理方法包括颗粒介质过滤、吸附、膜技术、高级氧化和消毒等。
天津开发区污水处理厂[4 ]采用微滤膜对SBR二级出水进行深度处理, 满足了景观、冲洗路面和冲厕等市政用水和生活用水的需求。赣榆力洁污水处理厂采用多纤维转盘过滤系统对传统活性污泥法加药混凝沉淀后的二级出水进行深度处理，再加上后续的二氧化氯发生器的氧化作用，出水水质稳定达到《GB18918-2002》规定的一级A标准。
2.2 设备改造
设备改造有助于污水处理厂安全稳定、节能降耗、能够挖掘出已建城镇污水厂的处理潜力。具体措施主要有：（1）采用更高效的水泵和变频设备，提高输水能力和效率；（2）采用新型除砂系统，提高预处理的能力；（3）采用更有效的鼓风控制系统和曝气设备，提高氧气的转移效率；（4）采用实时监控和在线监测技术提高处理效率。
此外，大多数城镇污水厂运行效果不理想，很大部分原因在于管理不到位，设备老化生锈或者运行不到位，因此通过对设备的改造或是采用一些更先进的仪表去挖掘城镇污水厂的原有潜力，而不是一味的采用新的工艺去改扩建城镇污水厂。
2.3 水力配水方式改造
在城镇污水厂实际改造过程中，水力配水方式改造通常贯穿于工艺改造和设备改造之中，作为工艺、设备改造的辅助手段，在此只作简单介绍。
水力配水方式改造有助于改善流量分配不均、短流、死水区、密度流、射流和污泥流失等问题。具体的措施[5 ]如下：（1）为保证流量分配均匀，使每组构筑物处理流量都能达到设计要求；（2）防止水的溢流，解决由于流量变化，导致处理构筑物发生短流、沉淀物溢出等問题；（3）沉淀池内挡板的合理设置，可以消能、均匀配水，提高沉淀效率。
3 结论与展望
（1）城镇污水厂的升级改造是一项技术复杂、任务艰巨的基础设施工程，应加强城镇污水系统的源头控制，保障污水处理厂升级改造的目的顺利实现；还应结合本地区的实际进水水质、处理水量以及出水用途等情况来选择改造的工艺，而不应该单纯追求一些时髦工艺。
（2）城镇污水厂的改造应该尽可能进行比对的中试试验或生产性实验，以验证工艺能否满足要求。尤其对于一些我国运行经验较少的新工艺，更应该进行中试试验。
（3）国家建设部、国家环保总局均设立了与“小城镇污染治理”相关的研究课题或项目；鉴于我国小城镇污水处理工程技术实际，应进一步增加科技研发的投入，促进小城镇污水处理工程技术的持续发展。
参考文献
[1] 李春光.城镇污水厂改造中应注意的问题探讨[J].2005自来水厂、污水处理厂技术改造研讨会论文集
[2] 张辰,李春光.浅谈城市污水处理厂的技术改造[J].中国给水排水,2004,20(4):20~23
[3] 郑兴灿.城市污水处理技术决策与典型案例 北京：中国建筑工业出版社，2007
[4] 缪强强.小城镇城市污水处理技术应用与发展趋势[J]. 中国给水排水,2008,26(3):26~27
[5] 蔡芝斌,张志峰等.绍兴污水处理厂曝气系统的改造[J].中国给水排水,2006,22(2):23~25