上世紀80年代至今，隨著排放標準日趨嚴格，我國城鎮污水處理廠迎來了一輪又一輪的建設和改造。究竟什么樣的提標改造之路是真正適合中國國情的？值得水業同仁探討。8月23日，在2018(第十屆)上海水業熱點論壇上，中國市政工程華北設計研究總院有限公司(以下簡稱“華北市政總院”)總工程師鄭興燦發表了題為“城鎮污水處理廠提標建設之路”的主題演講。
以下內容根據鄭興燦現場發言整理，未經本人審核。
一、城鎮污水處理廠污染物排放標準演變
鄭興燦介紹，縱觀我國城鎮污水處理廠污染物排放標準的演變，大致經歷了以下幾個時間節點：
1988年，我國最早的國家級城市污水處理廠污染物排放標準頒布，其核心指標是COD、BOD5和SS。1996年，在特殊時期下頒布了新版國標，但由于不同部門之間的爭議較大，沒有得到嚴格執行。2002年，《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)頒布，于次年正式執行。2006年，當時的國家環保部在太湖流域強制推行了一級A標準，經過十幾年的發展，一級A標準已經無法滿足一些地方的實際需求，北京、天津等地又相繼出臺了更為嚴格的地方標準。
整體來看，排放標準日趨嚴格，不僅核心指標遞增，同時排放標準值也越來越嚴格，更重要的是考核還要求所有樣品穩定達標。鄭興燦比喻，這好比考大學，不僅要求考上，還要求每門一百分才能畢業，無疑難上加難，這也導致了在現行的考核方式下，要達到一級A的排放標準，實際出水水質就需要達到所謂的準Ⅳ類水的要求。
二、城鎮污水處理廠工藝技術發展
不同時期的排放標準對工藝技術的要求不同。鄭興燦表示，上世紀80年代的二級標準，主要是控制有機物，采用二級生物處理(CAS)即可達標，當時主要受工業廢水和設備產品質量的影響。2002年的一級B標準，主要控制有機物和氮磷，采用常規的二級強化(BNR)工藝即可實現;到了一級A標準，實際上是達到再生水的基本水質要求，就需要采用二級強化(EBNR)加深度處理的工藝流程，此時對設計和運行管理提出了更精細化的要求。如今，北京、天津、太湖、滇池等地方標準相繼頒布，污水處理開始面臨超高排放要求，不僅要滿足再生水的生產與綜合利用，還需要通過處理水提高接納水體的水環境容量，最終實現水環境質量的改善，為了穩定達標排放，進一步催生了膜過濾與反滲透、高標準除磷脫氮、化學高級氧化與脫色等工藝單元技術的工程應用。
三、城鎮污水處理工藝構成與工程實施模式
大家有目共睹，這些年為了實現穩定達標排放，各種各樣的城鎮污水處理工藝技術和改造方法層出不窮，很難判斷其優劣與適用性，但就工藝構成和實施方式來講，所有的工藝過程都可以通過一條基本原則——主要去除目標是有機物、磷、氮來劃分工藝類型。
鄭興燦提出，總體來看，污水處理廠工藝構成與實施方式主要包括如下幾個重要因素：一是圍繞去除目標來選擇相應的泥齡，這是前提，比如去除有機物的泥齡一般為3天，氨氮的硝化需要7天，要達到一級A標準泥齡則需要15~20天。第二，電子受體的供給方式及分布，即厭氧、缺氧，好氧在時間和空間上的分布狀態，這是核心工藝組分。第三，污泥產率，它對系統影響也非常大。此外，反應池流態、典型曝氣設備的選擇、固液分離方式，以及業主的偏好等方面的選擇都是工藝實施的重要構成部分。
總結起來即為：“泥齡是前提、分布是核心、產率是關鍵、流態是要素、實施是選擇、選擇是偏好。”
四、適合我國城市污水的改良A2/O工藝示例
實際上，我國的城鎮污水特征具有中國特色，因此，很多國外的技術在引進來時并不適應中國國情，比如對于傳統的A2/O生物除磷脫氮工藝來說，我國城鎮污水的C/N偏低、回流污泥硝態氮偏高等問題就會明顯影響生物除磷脫氮效果，因此需要進行本土化改良。
1.多點進水回流污泥反硝化改良A2/O除磷脫氮工藝
鄭興燦表示，隨著這幾年的發展，尤其是一級A提標改造浪潮來臨之后，當前的我國的A2/O工藝已經針對我國城鎮污水的特點進行了一系列的改良，演變成了確有成效且較為復雜的系統，但他認為，適合我國城市污水處理工藝改良的關鍵一點還是在于如何實現多點進水和多點回流。以下為上世紀80年代末開發的多點進水回流污泥反硝化改良A2/O除磷脫氮工藝的具體流程，上世紀90年代開始得到較為廣泛的應用：
2.城鎮污水處理廠高標準除磷脫氮工藝流程示例
會上，在多點進水回流污泥反硝化改良A2/O除磷脫氮工藝的基礎上，鄭興燦還詳細介紹了華北市政總院在城鎮污水處理廠高標準除磷脫氮工藝改良上的探索和實踐，并給出了具體示例。先看示例的整體流程圖，如下
鄭興燦介紹，針對高標準的脫氮除磷要求，一方面，工藝在前端設置了超細格柵處理，提高了后續單元運營的穩定性和可靠性。二來，還增加了初沉發酵池來強化無機懸浮固體的去除，這類工藝十幾年前在國外污水處理廠已經得到關注，近幾年國內也開始慢慢重視。他表示，實踐中發現，在碳源不足的情況下，僅僅改變A2/O工藝本身，總氮不能達到5~6mg/L的水平，因此需要考慮外加碳源，同時，還在原先系統上增加了短停留時間的后續缺氧池和好氧池，這樣只要出水總氮不是不低于5mg/L的要求，基本都可以實現。值得注意的是，高標準脫氮除磷工藝改良的一個基本原則是，氮磷的去除盡量在生物處理段解決，而不是在后續的深度處理段。
鄭興燦特別強調，一個技術在不同的情景下，它可能適用的范圍會發生很大的變化。比如，如果要達到一級A標準，濾布濾池是一個很好的技術選擇，水頭損失小、占地面積小、能耗非常低，但如果要求SS穩定達到5mg/L以下，總磷穩定達到0.3mg/L以下的話，該技術就可能不太適合。對于COD的去除也是一樣。一些污水處理廠難生物降解的COD用臭氧氧化非常管用，但也并不是所有的都管用，活性炭對于一些工業廢水管用，對于另一些也會失效。不過值得一提的是，由于臭氧氧化技術既可以去除COD，又可以去除色度，同時也是新興非常規污染物去除的一個非常重要的途徑和方法，鄭興燦建議，如果有一定的條件，大部分的污水處理廠可以將臭氧氧化作為消毒措施或者進一步氧化的標準配置。
對于工藝改造的原則，鄭興燦總結為一句話，即“先源頭控制，后強化處理;先運行優化，后工程改造;先生物強化，后物化輔助”。他表示，對于新一輪的提標改造而言，需要優先考慮投資問題，樹立優化運行的概念。例如，當現有的工藝系統能夠按照一級A標準穩定運行的話，如果要提升到新的、更高的標準，比如總氮要達到10mg/L以下、總磷要0.3 mg/L以下時，適當增加投藥量和碳源的投加量等優化運行的方式即可解決，不需要工程改造或增加設施。而對于一些小型的SBR系統，尤其早期建設的系統，改造的費用可能遠大于推倒重來，此時多個廠合并可能是更合適的方法之一。每個廠的情況不一，有通用的法則，也要因地制宜，切實實際。
