2．2 改造要求

　　在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，Chesapeake海灣河口和支流水體的水質(zhì)不斷惡化，主要原因是點(diǎn)源或非點(diǎn)源過量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(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(diǎn)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(yíng)養(yǎng)物應(yīng)至少比1985年減少40％，需要對(duì)Blue Plains污水處理廠進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)指標(biāo)，B()峨和TSS要達(dá)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(yùn)行模式，另外6條仍保持硝化模式。每條處理分支由5個(gè)完全7昆合反應(yīng)器串聯(lián)而成，在第4個(gè)(夏季)或第5個(gè)(冬季)反應(yīng)器內(nèi)投加純凈的甲醇作為反硝化的補(bǔ)充碳源。工藝的關(guān)鍵是保證前3個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)硝化，為反硝化提供硝酸鹽，改造后的運(yùn)行方式見圖4。

　　當(dāng)系統(tǒng)以硝化模式運(yùn)行時(shí)，5個(gè)反應(yīng)器內(nèi)均進(jìn)行曝氣，以硝化一反硝化模式運(yùn)行時(shí)，投加甲醇的反應(yīng)器內(nèi)不曝氣，為反硝化提供缺氧條件。污水經(jīng)反硝化后在第5個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行再曝氣，經(jīng)一條長(zhǎng)的出水渠輸送至沉淀池。該工藝可利用原有的設(shè)施，不需進(jìn)行硝化液回流和其他特殊的改動(dòng)。

　　2．4改造效果和存在問題

　　反硝化工藝成功地實(shí)現(xiàn)了每季度和全年的脫氮目標(biāo)，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(xiàng)指標(biāo)均可滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　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(yùn)行管理上比硝化工藝更復(fù)雜，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①有兩個(gè)處理階段需要監(jiān)測(cè)和控制；②甲醇應(yīng)在反應(yīng)池內(nèi)12個(gè)不同的位置投加；③現(xiàn)有的甲醇儲(chǔ)存設(shè)備體積有限；④由于投加了甲醇用作反硝化菌的食料，導(dǎo)致剩余污泥量的增加。

　　(2)由于該工藝其實(shí)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(fù)荷時(shí)硝化處理的可靠性。在緊急情況下，需要停止反硝化，恢復(fù)完全硝化的工藝狀況。

　　(3)投加甲醇作為補(bǔ)充碳源，使得系統(tǒng)的運(yùn)行成本增加。一般每年購買甲醇的費(fèi)用達(dá)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(huì)限制反硝化菌的生長(zhǎng)，如何在保證出水水質(zhì)不超標(biāo)的同時(shí)滿足反硝化菌對(duì)磷的需要，成為目前污水處理廠管理中需要解決的一個(gè)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(jí)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(chǎn)，每年8月下旬至9月，污水處理廠的有機(jī)負(fù)荷要比平時(shí)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(duì)污水處理廠的負(fù)荷和操作運(yùn)行帶來的影響尤為明顯。

　　污水處理廠在1978年時(shí)對(duì)原有的二級(jí)處理工藝進(jìn)行改造，增加了脫氮除磷處理工藝，包括硝化反應(yīng)池、硝化沉淀池、濾池和加氯消毒等設(shè)施。污水處理的工藝流程包括進(jìn)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(zhǎng)系統(tǒng)(硝化反應(yīng)池和硝化沉淀池)、過濾進(jìn)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(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)氣浮濃縮后與初沉污泥進(jìn)行厭氧消化，消化后的污泥在污泥儲(chǔ)存池存放。工藝流程見圖5。

　　污水處理廠的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求月平均出水BODs和TSS均低于10 mg／L，消毒后出水達(dá)到加利福尼亞州第22條文的規(guī)定，即濁度小于2 NTU，細(xì)菌總數(shù)小于2．3個(gè)／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(chǎn)生的沖擊負(fù)荷，活性污泥系統(tǒng)發(fā)生絲狀菌引起的污泥膨脹，導(dǎo)致進(jìn)入硝化反應(yīng)池的污泥超過其負(fù)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(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過排放標(biāo)準(zhǔn)。為防止污泥膨脹的再次發(fā)生，需要對(duì)污水處理廠進(jìn)行改造。

　　3．2．1污水處理廠分析

　　經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致污泥膨脹的首要原因是有機(jī)負(fù)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(zhǎng)引起污泥膨脹。

　　對(duì)污水處理廠的運(yùn)行分析發(fā)現(xiàn)，氮源不足和由于進(jìn)水管道中的厭氧條件產(chǎn)生二氧化硫也是導(dǎo)致污泥膨脹的因素；同時(shí)，活性污泥系統(tǒng)的有機(jī)負(fù)荷相對(duì)偏高，特別是在水力高峰負(fù)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(chǔ)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(shè)備和電氣系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，污水處理廠須進(jìn)行一系列的改造。改造工程一次規(guī)劃分期實(shí)施，分為近期、中期和遠(yuǎn)期三階段進(jìn)行。

　　3．2．2近期改造措施

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

　　(1)提高供氧能力。增設(shè)了一套純氧供氧系統(tǒng)，包括液態(tài)氧儲(chǔ)存池、蒸發(fā)器、微孔曝氣器、風(fēng)量計(jì)和自控設(shè)備等，這些設(shè)備只在在高峰季節(jié)原有設(shè)備供氧不足時(shí)使用。運(yùn)行后由于運(yùn)行費(fèi)用較高，增設(shè)鼓風(fēng)機(jī)以增加供氧量。

　　(2)投加氮源。安裝了一套氨水系統(tǒng)，補(bǔ)充污水中缺乏的氮源，有利于曝氣池中微生物的生長(zhǎng)。在實(shí)際運(yùn)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(shí)投加。罐裝工廠每天工作16 h，產(chǎn)生的廢水由于有機(jī)物含量高，需要補(bǔ)充額外的氮源，而在停產(chǎn)的8 h內(nèi)廢水的營(yíng)養(yǎng)物濃度足夠維持微生物的正常生長(zhǎng)。