城市污水处理厂提标改造方案

一、引言

我国城市污水处理厂面临双重压力，一方面现有设施中约 40% 仍执行一级 B 标准，COD、氨氮等指标排放浓度较一级 A 标准高 50%-100% ；另一方面，太湖、巢湖等重点流域实施地方排放标准，总氮、总磷限值较国标严格 30%-50% 。提标改造不仅是达标排放的硬性要求，更是水资源循环利用的重要前提 —— 深度处理后的再生水回用率可提升至 30% 以上，减少新鲜水取用 20% 。数据显示，提标改造后污水处理厂对 COD 的去除率从 85% 提升至 95% ，总磷去除率从 70% 提升至 90% ，但改造投资平均占原造价的 40%-60% ，运行成本增加 0.3-0.5 元 / 吨。在 “双碳” 目标下，研究经济高效的提标改造方案，对平衡环境效益与成本控制具有重要意义。

二、提标改造的核心目标与技术原则

（一）核心目标

水质指标需实现多级跃升，COD、BOD₅ 、SS 浓度分别控制在 50mg/L 、 10mg/L 、10mg/L 以下，重点流域总氮≤ 10mg/L 、总磷 ≤0.5mg/L 。污泥处置需达到 “减量化、稳定化、无害化”，含水率从 80% 降至 60% 以下，病原菌灭活率 299% 。资源回收潜力挖掘方面，再生水回用率 220% ，沼气收集利用率 ≥80% ，实现 “污水变资源” 的转型。

（二）技术原则

遵循 “因地制宜、经济可行” 原则，优先通过现有工艺优化实现达标，需新增单元时采用模块化设计，建设周期控制在 6 个月以内。坚持 “节能低碳” 导向，深度处理单元电耗控制在 0.15kW⋅h/Ω 吨以下，污泥厌氧消化产沼量 ⋅150m^3/ 吨 VS。技术协同性要求高，前端生物处理与后端深度处理的去除效率需匹配，如生物脱氮效率不足 70% 时，需强化碳源投加而非单纯依赖深度处理。

三、提标改造的关键技术路径

（一）水质深度净化工艺

针对有机物与悬浮物，采用 “混凝沉淀 + 过滤” 组合工艺，聚合氯化铝（PAC）投加量控制在 20-30mg/L ，滤池选用 V 型滤池或膜过滤，SS 去除率提升至 95% 以上。脱氮除磷强化是重点，生物处理阶段采用 A²/O+MBR 工艺，通过增加缺氧区容积（HRT≥2 小时）提升总氮去除；化学除磷在沉淀池投加铁盐，总磷浓度可降至 0.3mg/L 以下。难降解污染物处理采用高级氧化技术，臭氧氧化（投加量 5-10mg/L ）可使 COD去除率再提升 10% ，适合工业废水占比高的污水处理厂。

（二）污泥处置升级技术

脱水环节采用 “板框压滤 + 石灰调理”，污泥含水率从 80% 降至 60% ，运输量减少 50% ；厌氧消化工艺优化，通过温控（35±1℃）与搅拌强化，挥发性固体（VS）去除率提升至 60% ，沼气产量增加 20% 。资源化利用方面，脱水污泥可用于生产生物炭（固定碳含量 ≥60% ）或协同焚烧发电（热值≥ 12MJ/kg) ，实现污泥无害化与能源回收双赢。

（三）再生水回用系统构建

根据回用场景（市政杂用、工业冷却等）分质处理，市政杂用采用 “过滤 + 消毒”工艺，浊度≤1NTU；工业回用增加反渗透单元，脱盐率 298% 。输配系统采用双管网设计，与自来水网物理隔离，再生水管道采用不同颜色标识，避免误接误用。

四、提标改造实施中的关键问题

（一）工艺协同与稳定性不足

现有工艺与新增单元匹配度低，如传统活性污泥法后直接衔接膜过滤，会导致膜污染速率增加 30% ，清洗周期缩短至 7 天。水质波动适应性差，进水 COD 浓度波动超过 ±20% 时，深度处理单元出水达标率下降至 70% 以下，需频繁调整药剂投加量。

（二）成本控制压力显著

提标改造投资大，膜工艺单位造价达 1500-2000 元 / 吨，是传统工艺的 2-3 倍；运行成本增加明显，深度处理阶段药剂与能耗成本占比超 60% ，部分水厂因此降低运行负荷，导致达标率波动。

（三）运维管理难度增加

新增设备运维要求高，膜组件需定期清洗（每周 1-2 次），操作不当会使使用寿命缩短至 3 年以下；自动化程度不足，约 50% 的改造项目仍依赖人工调整参数，出水水质稳定性受人为因素影响大。

五、提标改造方案的优化措施

（一）强化工艺协同设计

采用 “诊断 - 优化 - 升级” 三步法，先通过 DO、MLSS 等参数优化提升现有工艺效率，如将曝气池 DO 控制在 2-3mg/L ，生物脱氮效率可提升 15‰ 新增单元与原有系统无缝衔接，如在二沉池后增设深度处理模块，水力停留时间匹配度控制在 ±10% 以内。开发智能调控系统，根据进水水质实时调整药剂投加量与曝气强度，出水达标率稳定在 95% 以上。

（二）实施成本优化策略

分阶段改造降低初期投资，优先完成核心指标（如总磷、总氮）改造，其余指标 1-2年内分步实施；采用 EPC+O 模式，通过设计施工运维一体化降低全周期成本，较传统模式节省 10%-15% 。能源梯级利用，将沼气发电用于厂内用电（满足 30% 需求），余热回收用于污泥加热，综合能耗降低 20% 。

（三）提升运维管理水平

开展运维人员专项培训，重点掌握膜清洗、药剂投加等关键操作，考核通过率达100% ；建立设备全生命周期管理台账，膜组件、泵机等关键设备的预防性维护率达90% 。推行数字化运维，安装在线监测仪表（COD、氨氮等），数据每 5 分钟传输一次，异常情况预警响应时间 ≤30 分钟。

六、结论

城市污水处理厂提标改造是水环境治理的必然要求，需通过水质深度净化、污泥处置升级与再生水回用系统的协同建设，实现出水达标与资源回收双重目标。针对工艺协同不足、成本压力大等问题，需强化系统设计、优化成本结构、提升运维能力。未来，随着低碳技术与智慧运维的融合，提标改造将向 “高效、低耗、循环” 方向发展，为城市水生态安全提供坚实保障。

参考文献

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