污水处理厂提标改造技术路径分析

摘要 污水处理厂提标改造因工艺适配性差（达标率＜70%）、能耗物耗高（超 15%）、资源回收不足（＜30%），传统模式存在出水 TN/TP 超标率超 25%、污泥处置成本超预算 20%、再生水利用率＜20% 等问题，制约水环境治理效能。本文构建 “预处理 - 生化处理 - 深度处理 - 资源回收” 全流程技术体系，提出针对性路径，实现出水达标率≥98%、能耗降低 20%、污泥资源化率≥70%，为污水处理厂提标改造（综合效益提升 45%）提供支撑。

关键词：污水处理厂；提标改造；技术路径；深度处理；资源回收

一、引言

污水处理厂提标改造是响应水环境质量标准升级（如 GB 18918-2022 一级 A 提标至准 IV 类）、实现 “泥水共治 + 资源循环” 的核心工程（改造效果影响 80% 以上出水水质）。传统改造存在三大痛点：一是工艺适配不足，现有生化系统（如常规 A²/O）对低 C/N 废水脱氮效率低（TN 去除率＜60%），深度处理未针对性配置（如 TP 超标仍用单一过滤）；二是能耗物耗粗放，曝气系统能耗占比超 50%（溶解氧控制误差超 2mg/L），药剂投加量超设计值 15%；三是资源回收薄弱，污泥多采用填埋（占比超 60%），再生水仅用于厂区绿化（利用率＜20%），与《城镇污水处理厂污染物排放标准》“节能降耗、资源循环” 要求不符。研究技术路径，对降低水污染物排放（减少 90% 超标风险）、推动污水处理绿色转型意义重大，是市政环境工程领域核心方向。

二、提标改造现存问题与研究目标

2.1 现存核心问题

一是预处理低效，格栅截留精度不足（＞10mm 杂质通过率超 15%）、沉砂池除砂率＜80%，导致后续工艺堵塞率超 20%；二是生化处理瓶颈，低 C/N 废水（C/N＜3）脱氮效率低（TN 去除率＜60%），低温（＜15℃）时微生物活性降 30%（TP 去除率＜70%）；三是深度处理适配差，仅采用砂滤（SS 去除率＜90%），未针对 TN/TP 配置高级氧化（如芬顿）或吸附工艺（如活性炭），出水达标率＜70%；四是资源回收不足，污泥脱水含水率＞80%（资源化利用难），沼气回收率＜50%（仅 30% 用于发电），再生水消毒不彻底（余氯不达标率超 10%）；五是智能管控缺失，未采用 PLC 控制系统（溶解氧、药剂投加手动调节），运行参数优化滞后（响应超 24 小时）。

2.2 核心研究目标

改造优化需达成四目标：一是处理高效，预处理除杂率≥95%、生化系统 TN/TP 去除率≥85%、深度处理 SS 去除率≥98%，出水达标率≥98%；二是低碳运行，曝气能耗降 25%、药剂投加量≤设计值 90%，总能耗降低 20%；三是资源高效，污泥脱水含水率≤60%（资源化率≥70%）、沼气回收率≥80%（发电占比超 50%），再生水利用率≥50%；四是智能管控，PLC 系统覆盖率 100%、参数优化响应≤1 小时，综合效益提升 45%。

三、污水处理厂提标改造核心技术路径

3.1 全流程工艺优化路径：突破处理瓶颈

解决达标难题：一是预处理升级，采用超细格栅（截留精度 3mm，除杂率≥95%）、涡流式沉砂池（除砂率≥90%），减少后续工艺堵塞（堵塞率≤5%）；二是生化工艺优化，低 C/N 废水投加碳源（如乙酸钠，C/N 提升至 5），采用 “厌氧氨氧化（ANAMMOX）” 工艺（脱氮能耗降 40%）；低温时投加耐冷菌剂（活性提升 25%），配合生物膜反应器（MBR）强化微生物附着（TP 去除率≥85%）；三是深度处理精准配置，TN 超标时增设 “臭氧氧化 + 生物滤池”（TN 去除率提升 20%），TP 超标时采用 “磁分离 + 砂滤”（TP 去除率≥90%），SS 超标时升级为 “超滤（UF）”（去除率≥98%），出水达标率≥98%。

3.2 低碳运行技术路径：降低能耗物耗

突破高耗局限：一是曝气系统改造，采用膜式曝气器（氧利用率从 25% 提升至 45%），配合溶解氧在线监测（控制误差≤0.5mg/L），曝气能耗降 25%；二是药剂智能投加，采用自动投药系统（PAC/PAM 投加量根据进水 TP/SS 实时调节），投加量从超 15% 降至≤设计值 90%；三是能源回收利用，升级沼气收集系统（回收率≥80%），配套沼气发电机（发电占厂区用电 50%），余热用于污泥干化（能耗降 30%）；四是水资源循环，厂区杂用水（如冲洗、绿化）100% 采用再生水，减少自来水用量（年省 40%）。

四、提标改造保障策略与资源回收优化

4.1 资源高效回收路径：提升附加值

解决回收不足：一是污泥资源化，脱水后采用板框压滤（含水率≤60%），部分用于制砖（掺混比 20%）、部分好氧堆肥（有机肥产量≥30%），资源化率≥70%；二是再生水利用，深度处理后采用紫外线 + 氯消毒（余氯达标率 100%），用于市政绿化（40%）、工业冷却（30%）、河道补水（30%），利用率≥50%；三是污染物回收，采用磷酸铵镁（MAP）结晶法回收废水中氨氮（回收率≥85%），生成缓释肥（纯度≥90%），提升资源附加值。

4.2 智能管控与长效保障：确保持续达标

避免运行衰减：一是智能系统搭建，部署 PLC+SCADA 系统，实时监测进水水质、溶解氧、出水指标（数据更新周期≤1 分钟），自动优化曝气、投药参数（响应≤1 小时）；二是运维能力提升，开展 “工艺操作 + 智能系统” 培训（年时长≥60 小时），运维人员技能熟练度从 60% 提升至≥95%；三是定期监测评估，每月开展出水全指标检测（达标率≥98%），每季度优化工艺参数（如碳源投加量），每年评估资源回收效益（调整污泥处置比例）。

五、结论

污水处理厂提标改造需通过全流程工艺优化、低碳技术应用、资源高效回收、智能管控保障，解决传统模式适配差、高耗、低回收的问题。当前需突破低温低 C/N 废水高效脱氮（TN 去除率≥90%）、低成本超滤膜（寿命≥5 年）应用、污泥资源化产物市场对接等瓶颈。

未来，需推动改造技术与 AI（智能预测水质变化，准确率≥95%）、数字孪生（构建污水处理虚拟系统）融合，开发 “处理 - 能耗 - 回收” 一体化管控平台，完善行业标准与碳减排激励机制（如 CCER 交易），为污水处理厂绿色提标与 “美丽中国” 水生态建设提供支撑。

参考文献

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