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近年来,随着我国经济的发展,人口的增多,我国水污染问题日益加剧,湖泊富营养化问题更加突出,如何控制水体污染,更好地利用水资源成为我们亟待解决的问题.城市污水处理厂作为污水处理的重要设施受到人们的关注,然而我国早期建设的污水处理厂由于缺乏脱氮除磷的设施,导致出水水质氮磷超标,氮磷元素的大量存在,严重破坏了水体,水体富营养化日趋严重,导致环境压力进一步增大,因此,对早期建设的污水处理厂进行提标改造,提高对污水氮磷的去除率,对我国水环境问题的改善具有重大意义.由于我国各个城市污水处理厂处理的水量、进水水质、出水标准等实际情况各不相同,处理工艺千差万别,如何选择合适的提标改造路径是城市污水处理厂提标改造过程中需要解决的首要问题.

1我国城市污水处理现状

随着我国第一座以活性污泥为工艺的污水厂1921年在上海建成污水处理事业在我国得到了迅速的发展.1984年,第一座大型城市污水厂天津纪庄子污水厂开始运营,标志着我国城市污水事业正快速发展.我国早期城市污水基本处理手段是稍加修整郊区的坑塘洼地、沼泽或者废河道,再者是围堤筑坝,建成稳定塘.我国污水处理最早研究的是传统活性污泥法,并在研究基础上得到了工程应用,该法可以在低成本情况下,得到良好的出水水质,是我国大部分城市污水厂使用的处理工艺.基于传统活性污泥法工艺、接触氧化工艺、氧化沟工艺及AB法工艺的生化处理工艺因效果稳定,易于操作管理、且成本费用较低等优点,在我国得到广泛应用.

随着我国城市化进程的加快,城市水污染问题日益突出,城镇污水的排放量呈现递增趋势.具不完全统计[2],从1990年至2003年我国污水总排放量增加100亿m3,2003年污水排放量460亿m3,2011年我国城镇污水排放量高达1050亿m3,其中中小城镇在城镇污水排放量在城镇污水排放量中占到30%.

一大批新的污水处理厂的建设和运行[3],体现出我国对于城市污水问题的重视,也表明了政府改善城市污水现状的决心.至2010年末,我国90%以上的城市均建有污水处理厂,截至2010年底,我国城镇生活污水设施处理能力已达到1.25亿m3/d,城市污水处理率已达77.5%,2014年我国城镇污水处理厂共3900余座,日处理能力1.55亿m3/d,其中一级A项目860个,日处理能力2925万m3.近几年仅辽宁省就陆续建设了许多不同规模的污水厂,污水得到一定程度治理,但治理污水的任务仍相当繁重。

表1为国家相关标准对二级污水处理厂的出水水质要求,随着“十二五”节能减排目标的推进,我国对城市污水处理厂出水水质的标准不断提高,《城镇污水处理厂污染物排放标准》规定,城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时,执行一级A标准.基于传统活性污泥法为主要处理工艺的早期投建的城市污水处理厂迫于政策和环境压力,对污水处理厂进行提标改造势在必行。

我国的污水处理事业迅速发展的同时也面临着许多问题和挑战,具体体现在以下几个方面,①建设资金缺乏建设污水处理厂需要很大的资金投入因此资金的缺乏就成了限制污水治理的一大障碍.随着我国经济的发展及人们环保意识的提高,会有越来越多的资金投入到城市污水处理厂的建设当中.②污水处理厂运行费用高,导致污水处理厂的很多设备成为摆设.针对这一问题,政府处理加大对污水处理厂的资金投入外,还相应的改革了运行机制,多元化的管理模式如:TOT模式,

托管运行模式、BOT模式等,将是我国城市污水处理厂未来发展趋势[6].③污水处理厂处理后的水直接排放,一方面造成下游河道污染,另一方面浪费了可再次利用的水资源.对于再生水的利用我国还需要不断引进国外先进技术,开发多种途径.④早期建设的城市污水处理厂虽然去除有机物、悬浮物的效果较好,但对氮、磷的去除效果并不明显,已经达不到目前我国对于城市污水的排放标准—《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002).目前我国大部分的污水处理厂面临提标改造的问题.如何提高氮、磷营养物的去除率成为城市污水厂运行和控制的热点问题.

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3城市污水处理厂提标改造路径分析

提标改造就是在现有污水处理厂不进行大规模的改、扩建的前提下,通过改进原工艺或者增建污水处理设施,增加污水的处理能力和处理效率,尤其是提高污水中氮、磷的去除率,从而满足我国城市污水排放新标准。

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