2．2 改造要求

　　在經濟發(fā)展的同時，Chesapeake海灣河口和支流水體的水質不斷惡化，主要原因是點源或非點源過量營養(yǎng)物質(氮和磷)的排放。 Blue Plains污水處理廠是向Chesapeake海灣排放氮污染物的最大點源，因此哥倫比亞特區(qū)政府參與簽署了Chesapeake海灣協(xié)議，協(xié)議規(guī)定，到2000年每年向海灣排放的營養(yǎng)物應至少比1985年減少40％，需要對Blue Plains污水處理廠進行改造，使其具有脫氮功能。保證夏季(5～10月)出水TN低于5．55 mg／L，冬季低于8．58mg／I。，還要求滿足排放標準中的各項指標，B()峨和TSS要達到5 mg／L和7 mg／L，TP為0．18 mg／L，NH3一N夏季為1 mg／L，冬季為6．5 mg／L。

　　2．3改造方案介紹改造工程將原12條處理分支中的6條改為硝化一反硝化運行模式，另外6條仍保持硝化模式。每條處理分支由5個完全7昆合反應器串聯(lián)而成，在第4個(夏季)或第5個(冬季)反應器內投加純凈的甲醇作為反硝化的補充碳源。工藝的關鍵是保證前3個反應器內實現硝化，為反硝化提供硝酸鹽，改造后的運行方式見圖4。

　　當系統(tǒng)以硝化模式運行時，5個反應器內均進行曝氣，以硝化一反硝化模式運行時，投加甲醇的反應器內不曝氣，為反硝化提供缺氧條件。污水經反硝化后在第5個反應器內進行再曝氣，經一條長的出水渠輸送至沉淀池。該工藝可利用原有的設施，不需進行硝化液回流和其他特殊的改動。

　　2．4改造效果和存在問題

　　反硝化工藝成功地實現了每季度和全年的脫氮目標，出水中TN的年平均值為5．8 mg／L。其中冬季為5．9 mg／L，夏季為5．7 mg／L，出水各項指標均可滿足水質標準。

　　盡管污水處理廠的改造方案在TN去除上非常成功，但是也存在以下問題：

　　(1)后置反硝化工藝在運行管理上比硝化工藝更復雜，具體表現在以下幾個方面：①有兩個處理階段需要監(jiān)測和控制；②甲醇應在反應池內12個不同的位置投加；③現有的甲醇儲存設備體積有限；④由于投加了甲醇用作反硝化菌的食料，導致剩余污泥量的增加。

　　(2)由于該工藝其實是將原來的一段(硝化段)改為兩段(反硝化段和硝化段)，反硝化段占用了原來用于硝化的容積，從而降低了在冬季和高負荷時硝化處理的可靠性。在緊急情況下，需要停止反硝化，恢復完全硝化的工藝狀況。

　　(3)投加甲醇作為補充碳源，使得系統(tǒng)的運行成本增加。一般每年購買甲醇的費用達500萬～600萬美元。
(4)氮的去除效果受工藝制約，如二沉池出水中磷的濃度過低會限制反硝化菌的生長，如何在保證出水水質不超標的同時滿足反硝化菌對磷的需要，成為目前污水處理廠管理中需要解決的一個問題。

　　3美國加州San Jose污水處理廠

　　3．1污水處理廠介紹

　　San Jose污水處理廠處理規(guī)模為541 000 m3／d，采用常規(guī)二級活性污泥處理工藝，處理加州舊金山南海灣硅谷等地區(qū)的生活污水和工業(yè)廢水。污水處理的季節(jié)變化很大，原因在于季節(jié)性的水果和蔬菜罐裝工業(yè)的生產，每年8月下旬至9月，污水處理廠的有機負荷要比平時增加一倍，冬天的雨季高峰流量也是影響因素。夏季罐裝加工對污水處理廠的負荷和操作運行帶來的影響尤為明顯。

　　污水處理廠在1978年時對原有的二級處理工藝進行改造，增加了脫氮除磷處理工藝，包括硝化反應池、硝化沉淀池、濾池和加氯消毒等設施。污水處理的工藝流程包括進水格柵、沉砂池、初沉池、普通曝氣活性污泥系統(tǒng)(曝氣池和二沉池)、硝化懸浮生長系統(tǒng)(硝化反應池和硝化沉淀池)、過濾進水二次提升、顆粒填料濾池、加氯消毒／除氯、后曝氣，最后出水排人舊金山南部海灣。生物處理產生的剩余污泥經氣浮濃縮后與初沉污泥進行厭氧消化，消化后的污泥在污泥儲存池存放。工藝流程見圖5。

　　污水處理廠的出水水質標準要求月平均出水BODs和TSS均低于10 mg／L，消毒后出水達到加利福尼亞州第22條文的規(guī)定，即濁度小于2 NTU，細菌總數小于2．3個／100 mL，氨氮低于5 mg／L。

　　3．2污水處理廠改造

　　由于夏季罐頭加工產生的沖擊負荷，活性污泥系統(tǒng)發(fā)生絲狀菌引起的污泥膨脹，導致進入硝化反應池的污泥超過其負荷，出水ss濃度太高，直接影響了過濾階段的處理效果，使出水水質遠遠超過排放標準。為防止污泥膨脹的再次發(fā)生，需要對污水處理廠進行改造。

　　3．2．1污水處理廠分析

　　經調查后發(fā)現，導致污泥膨脹的首要原因是有機負荷的突然增加，使普通曝氣池的供氧量不足，在Do濃度較低的條件下，絲狀菌生長引起污泥膨脹。

　　對污水處理廠的運行分析發(fā)現，氮源不足和由于進水管道中的厭氧條件產生二氧化硫也是導致污泥膨脹的因素；同時，活性污泥系統(tǒng)的有機負荷相對偏高，特別是在水力高峰負荷下，常規(guī)活性污泥系統(tǒng)和硝化處理系統(tǒng)間的水力條件受限；另外，污泥儲存后沒有考慮最終處置，影響生物系統(tǒng)的排泥。因此，為了控制污泥膨脹，完善污水處理廠的水力條件，保證處理工藝、設備和電氣系統(tǒng)的可靠運行，污水處理廠須進行一系列的改造。改造工程一次規(guī)劃分期實施，分為近期、中期和遠期三階段進行。

　　3．2．2近期改造措施

　　近期改造的目標是控制污泥膨脹，穩(wěn)定運行以達到排放標準。主要措施是采用能快速安裝快速使用的一些設備，雖然這些設備的運行成本較高，但運行穩(wěn)定。近期改造的主要內容有：

　　(1)提高供氧能力。增設了一套純氧供氧系統(tǒng)，包括液態(tài)氧儲存池、蒸發(fā)器、微孔曝氣器、風量計和自控設備等，這些設備只在在高峰季節(jié)原有設備供氧不足時使用。運行后由于運行費用較高，增設鼓風機以增加供氧量。

　　(2)投加氮源。安裝了一套氨水系統(tǒng)，補充污水中缺乏的氮源，有利于曝氣池中微生物的生長。在實際運行中，氮源并不需要連續(xù)投加，只在夏季罐頭加工季節(jié)時投加。罐裝工廠每天工作16 h，產生的廢水由于有機物含量高，需要補充額外的氮源，而在停產的8 h內廢水的營養(yǎng)物濃度足夠維持微生物的正常生長。