徐州污水處理廠是淮河流域首先建成的第一家城市污水處理廠，主要負責處理徐州市奎河流域排放的生活污水和工業(yè)廢水。該工程總設計規(guī)模為13.5萬噸，計劃分兩期建設，一期實施10萬噸/日，二期增擴3.5萬噸/日。目前我廠已經過三次建設，1994年12月份完成工期工程的建設，處理規(guī)模達到10萬噸/日，采用普通活性污泥法工藝；1998年12月份完成二期擴建工程建設，使處理規(guī)模達到16.5萬噸/日，采用的處理工藝與一期工程相同；2002年5月完成工藝改造工程，處理規(guī)模不變，污水處理工藝采用由中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院張雁秋教授研究的改良型AO工藝，工藝改造后的試運行效果良好，出水水質穩(wěn)定、達標。
2.工藝改造前的狀況
徐州污水處理廠一期工程是利用奧地利政府貸款項目，總投資1.5億元人民幣，全套引進國外污水處理設備，污水處理采用普通活性污泥法工藝，污泥處理采用重力濃縮后加藥脫水，再行外運填理的方法，設計進、出水水質為：
項 目 進、出水 CODcr(mg/l) BOD5(mg/l) SS(mg/l) PH
進水 600 250 250 6.5-8.5
出水 150 30 30 6.5-8.5
一期工程完工后，運行正常，各項設計指標都能得以有效實施，至1997年，由于我市環(huán)保部門加強了對工業(yè)污染點源的治理力度，污水處理廠的進水水質得到了明顯的改善，而且隨著工業(yè)的發(fā)展和城市的規(guī)模擴大，污水排放量有明顯的增加，市政府決定提前實施二期擴建工程。
二期擴建式工程經過1998年一期工程，投資4100萬元人民幣，將處理規(guī)模增至16.5萬噸/日，原污水處理工藝不變，污泥處理采用脫水后烘干制作有機復混肥的工藝，有效解決了污泥外運所產生的二次污染問題。設計進、出水水質為：
項 目 進、出水 CODcr(mg/l) BOD5(mg/l) SS(mg/l) PH
進水 400 120 150 6.5-8.5
出水 120 30 30 6.5-8.5
二期擴建后的工藝流程簡圖如下：
二期擴建工程竣工后，運行改良處理后的出水穩(wěn)定達標，由于工藝過程沒有脫氮流程，出水氨氮指標持續(xù)超標，不能解決尾水排放造成水體富營養(yǎng)化的問題。二期擴建后的實際進出水濃度如下：
項 目 進、出水 CODcr(mg/l) BOD5(mg/l) SS(mg/l) NH3-N(mg/l) PH
進水 186.7 89.7 73.6 27.8 6.5-8.5
出水 67.3 16.4 23.5 23.1 6.5-8.5
3.工藝改造的背景和原則
3.1工藝改造的背景
奎河源于云龍湖，由西北至南穿越整個市區(qū)，出市區(qū)后經銅山黃橋進入安徽，匯淮河后入洪澤湖，市區(qū)河段長9.3km，環(huán)繞在建筑密集，居住人口集中的老城區(qū)，匯水面積為32km2�？邮苌嫌卧讫埡畮焐�、下游閘壩的控制，平時幾乎無清水補給，污水主要來自城市的生活污水和工業(yè)廢水，已成為徐州市區(qū)一條排污溝。
奎河兩岸工廠及居民排放的污水均通過管道或直接排入奎河，黑臭現(xiàn)象日益加劇，隨著徐州污水處理廠一期工程的建成和奎河污染治理一期截流工程的實施，情況有了很大改觀。此外點源治理步伐的加快進一步改善了奎河的水質。
污水經過二級生化處理后，除了新頒布的氨氮標準外，出水水質能夠達到“城市污水處理廠污水排放標準”，即pH=6.5—8.5，SS≤30mg1，BOD５≤30mg/1，CODcr≤120mg/1。
但由于：
1)淮河治理工程及奎河變清和污水資源化對水質的要求高于該標準：
2)管道截污后，污染負荷將有所回升；
3)管道截污后，喪失了奎河的水量水質調節(jié)功能；污水廠進水濃度和進水量變化幅度趨于變大；
4)目前對污水處理廠出水沒有溶解氧要求，但作為回用河道的景觀水，溶解氧是一個非常重要的指標，需要在工藝上加以補充考慮，采取有效措施穩(wěn)定處理效果，在可能條件下盡可能提高處理水水質，減少回用障礙。
根據(jù)中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院張雁秋教授在《奎河水質達標與資源化工程關鍵技術研究》課題的初步研究，為滿足污水處理廠尾水作為市區(qū)景觀用水及下游斷面達標的要求，需要徐州污水處理廠進一步提高出水水質，徐州市環(huán)保局根據(jù)各方面情況提出了徐州污水處理廠的排水要求是：CODcr≤70mg/1，BOD５≤20mg/1，NH３—N≤15mg/1。徐州污水處理廠原有工藝難以達到上述要求，在平均水量15.87萬噸/日狀況下，出水COD平均為67.3mg/1，而出水平均BOD５為16.4mg/1，在進水平均BOD５小于100mg/1的情況下，去除就明顯小于90?。由于我廠曝氣池的好氧停留時間僅為3.1小時，氨氮的去除更無法滿足，近兩年來出水氨氮濃度一般大于20mg/1。因此需對污處理廠進行工藝改造和運行優(yōu)化。
3.2工藝改造的原則
考慮徐州經濟發(fā)展水平及廠內現(xiàn)有條件，確定改造主案時，考慮了以下5個方面原則：
(1)工藝改造是在二期擴建的基礎上進行的。
(2)污水處理廠總平面布置力求少改動，盡量利用前期工程處理設施，進行挖潛改造，占地面積較小，充分利用現(xiàn)有場地，節(jié)約工程費用，且施工容易；
(3)污水處理設備、儀表的選用首先立足國內，對目前暫不能生產或質量尚未過關的部分考慮適當引進；
(4)脫碳(BOD５、COD)、脫氮效率都較高
(5)操作管理較為方便，運行費用增加不多。
根據(jù)徐州市環(huán)保局的要求，本次工藝改造采用中國礦大環(huán)境與測繪學院張雁秋教授研究開發(fā)的改良型AO工藝，設計進出水指標為：
項 目 進、出水 CODcr(mg/l) BOD5(mg/l) SS(mg/l) NH3-N(mg/l) PH
進水 400 200 150 35 6.5-8.5
出水 70 20 20 15 6.5-8.5
4.改良型AO工藝介紹
改良型AO 是根據(jù)本廠實際情況和上述改造原則而研究開發(fā)的，工藝流程如下圖所示：
工藝流程說明：
(1)污泥回流至缺氧池之前，污泥回流比根據(jù)運行調試控制在20-80之間?，缺氧池內為缺氧狀態(tài)；
(2)缺氧池配水量為總進水量的50?左右，其余部分分為四次配入后續(xù)曝氣池中；
(3)第二曝氣池由一次配水改為三次配水，由一級完全混合改為三級完全混合串聯(lián)運行，改造前后進方法見下圖：
(4)剩余污泥由缺氧池排出
(5)污泥處于缺氧—好氧的反復循環(huán)中。
(6)初沉池改為缺氧池
5.改良型AO工藝的試運行效果
工藝改造工程于2002年5月完成，進行調試和試運行。在調試初期，先用原工藝進行活性污泥培養(yǎng)，污泥培養(yǎng)完成后，將四個缺氧池逐個投入運行，至7月份逐步完成工藝的運行轉型，實現(xiàn)了新工藝的運行，開始按照不同配水比和不同回流比的試運行，10月25日，全部實現(xiàn)了各項設計指標，而且出水氨氮明顯優(yōu)于預期指標，實際運行結果所示：
項 目
進、出水 CODcr(mg/l) BOD5(mg/l) SS(mg/l) NH3-N
進水 出水 進水 出水 進水 出水 進水 出水
6月份平均 172 72.4 71.6 19.3 178 23 24 18.1
7月份平均 123 51 46 9.8 118.2 18.4 17.2 13.7
8月份平均 147 53.4 51.5 7.5 98.7 17.6 18.1 14.3
9月份平均 139 40.8 61.3 8.0 95 18.9 19.2 15.1
10月份平均 154 43.7 70.2 8.9 70.6 17.6 21.9 11.8
10月25-31日 154 38.2 76.4 6.5 74 18.1 23.1 1.9
11月1-25日 141 36.4 72 7.5 71 16.9 23.5 1.8
6.改良型AO工藝的特點
本工藝是由中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院研究人員近年來根據(jù)中國國情開發(fā)的一種高效脫碳、脫氮工藝，是通過實驗研究及使用活性污泥法計算機優(yōu)化設計軟件技術，結合我廠的實際需要而研究開發(fā)的，具有總停留時間短，運行費用較低的顯著優(yōu)點，吸附沉淀反硝化是本工藝的核心過程。
采用此工藝地徐州污水處理廠進行工藝改造，其主要特點是：
(1)回流污泥與部分進入吸附沉淀反硝化池(原初沉池，以下簡稱反硝化池)中廢水的有機物發(fā)生吸附沉淀，通過排出剩余污泥將部分懸浮物、膠體分子及少量溶解性大分子去除，既降低后續(xù)曝氣池的有機負荷，又節(jié)省部分曝氣動力；
(2)在反硝化池內進行部分反硝化，部分硝態(tài)氮與有機物這兩種污染物在反硝化菌的作用下相互作用，同時降低后續(xù)曝氣有機負荷并節(jié)省一定曝氣動力；
(3)整個系統(tǒng)污泥濃度高，污泥總量大，污泥齡長，慢速生長的硝化菌從而避免被系統(tǒng)稀釋出去，系統(tǒng)內有足夠的硝化菌生物量，因為硝作化用明顯；
(4)第二曝氣池為三級完全混合式串聯(lián)運行，從反應動力力學分析，串聯(lián)運行的要原先并聯(lián)運行的反應效率更高。
(5)由于系統(tǒng)內生物總量比其他常規(guī)工藝要高得多，因此活性污泥系統(tǒng)穩(wěn)定性明顯增強，抗受沖擊負荷的能力明顯提高。
7.主要結論
我廠采用改良AO法工藝對原有工藝改造效果明顯：
1.大幅度提高了原有出水水質，BOD5、COD、SS和氨氮穩(wěn)定達標，并且遠低于設計標準；
2.該工藝脫氮效果顯著，去除可達90?左右；
3.改造后增強了 工藝運行的穩(wěn)定性，具有抑制污泥膨脹的作用，整個夏季中未發(fā)生污泥膨脹(改造前每個夏季均要發(fā)生8-10次)；
4.大幅度減少剩余污泥量，方便污泥的處置。
該工藝在諸多方面，如工藝效果，穩(wěn)定性和污泥處理等方面具有很大的優(yōu)越性，具有進一步研究和推廣應用的價值。
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