Water Pollution and Treatment 水污染及处理, 2019, 7(2), 77-83Published Online April 2019 in Hans. /journal/wpthttps:///10.12677/wpt.2019.72012Process Analysis of Upgrading andReconstruction of Typical Oxidation DitchProcessesYuting Gao, Kaixuan Hao, Wenbing ChenSchool of Municipal and Environmental Engineering, Shandong Jianzhu University, Ji’nan ShandongReceived: Mar. 5th, 2019; accepted: Mar. 21st, 2019; published: Mar. 28th, 2019AbstractAt present, the construction of ecological civilization is constantly promoting in China. The dis-charge standard of wastewater treatment plant becomes more and more strict, and many waste-water treatment plants are facing upgrading and reconstruction. This paper introduced the cur-rent grim situation of domestic wastewater treatment plants, and the main problems faced by up-grading and reconstruction of the oxidation ditch process wastewater treatment plant were ana-lyzed. The main technical measures for upgrading and reconstruction are summarized. Several examples of upgrading and reconstruction engineering of typical oxidation ditch process were il-lustrated to provide technical reference for the reconstruction of similar wastewater treatment plants.KeywordsWastewater Treatment Plant, Oxidation Ditch, Nitrogen and Phosphorus Removal,Upgrading and Reconstruction, Project Cases典型氧化沟工艺提标改造及工程案例高玉婷，郝凯旋，陈文兵山东建筑大学，市政与环境工程学院，山东济南收稿日期：2019年3月5日；录用日期：2019年3月21日；发布日期：2019年3月28日摘要目前国家不断推进生态文明建设，污水处理厂出水排放标准越来越严格，众多污水处理厂面临提标改造。
高玉婷等本文介绍了当前国内污水处理厂面临的严峻形势，分析了氧化沟工艺污水处理厂提标改造面临的主要问题，归纳了提标改造的主要技术措施，并列举了几种典型氧化沟工艺的提标改造工程实例，为同类污水处理厂改造提供技术参考。
关键词污水处理厂，氧化沟，脱氮除磷，提标改造，工程案例Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言污水处理厂是促进社会长远发展的重要基础设施，其出水可用于河湖补水、工业循环用水、农田灌溉以及市政杂用等，其建设和改造事关生态文明建设和人民群众切身利益。
2015年国务院颁布的《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)要求新建污水处理厂和敏感区域内现有城镇污水处理厂均执行一级A 标准，另外各类地方性标准及各省市的治水政策对城镇污水处理厂出水排放提出了更高的要求，为确保排放目标的达成，实施提标改造势在必行[1]。
氧化沟是利用较长的生物固体停留时间充分去除可降解有机物的活性污泥工艺系统的一种变形[2]，具有出水水质稳定、操作灵活、流程简单等诸多优点。
20世纪80年代我国开始引进氧化沟工艺系统，90年代以后该工艺得到广泛应用。
随着国家对排放标准要求的提高，许多建成时间较早的污水处理厂面临升级改造。
据国家生态环保部最新统计数据，我国污水处理厂约有20%选用氧化沟工艺，在所有污水处理工艺中位居首位，因此氧化沟工艺污水处理厂的提标改造应予以高度重视。
2. 氧化沟工艺提标改造措施分析污水处理厂提标改造的目标主要是满足从一级B标准或二级标准提高至一级A标准或地表水IV类水体标准。
早期投产建成的氧化沟类污水处理厂可满足当时的设计排放标准，但不能达到现阶段排放标准要求，其原因可能涉及：①污水处理厂进水不稳定，以及难降解工业废水的排入，实际与设计水质差别较大，导致处理效果不稳定；②曝气设备充氧能力差，沟内不能达到设计溶解氧值，另外设备推流速度小，导致池底污泥沉积；③进水C/N比低，导致系统的脱氮除磷效果差；④TP、SS、TP难以进一步去除，北方地区冬天气温低，处理效果更不理想等等。
为解决以上问题，达到更高的排放标准，提标改造主要措施包括工艺参数优化、工艺改造和设备改造等[3]。
首先应考虑工艺参数优化，如河南某污水厂[4]采用Carrousel氧化沟工艺，氧化沟内污泥膨胀且沉降性较差导致出水SS浓度较高，该污水处理厂通过对溶解氧等原工艺参数的优化，使得出水达到一级A标准。
当工艺参数优化无法满足需求时，就要对处理设施进行工艺改造或设备改造，提标改造技术路线包括优化预处理单元、改造生物处理单元、增加深度处理单元，具体可采取以下几方面的技术措施：①预处理单元：增设调节池以保证进水稳定；确保格栅和沉砂池正常运行等；②生物处理单元：在氧化沟前增建厌氧池[5]以及水解酸化池等；选用充氧效率高的曝气设备，可将表曝更换为底曝；增设氧化沟混合液内回流系统，并可对回流污泥曝气再生；好氧池中投加填料，形成泥膜共生系统[6]等；③深度处理单高玉婷等元：新建混合絮凝池、反硝化滤池以及滤布滤池等；④必要时，投加碳源和化学除磷药剂。
3. 提标改造工程实例自问世以来，氧化沟工艺演变出了许多变形工艺，典型的氧化沟工艺类型有Obral氧化沟、交替工作式氧化沟、Carrousel氧化沟等。
选取采用这几类氧化沟工艺的污水处理厂提标改造工程实例，重点介绍污水处理单元改造工程(未讨论污泥处理单元)。
3.1. Obral氧化沟1) 江苏某污水处理厂该污水处理厂[7]处理规模为15 × 104m3/d，分三期建设，采用Orbal氧化沟工艺。
由于该厂临近太湖，为削减入湖氮磷营养物质而进行提标改造。
为使出水水质满足一级A排放标准要求，在提标改造过程中：①按90%的频率统计值确定进水水质以保证系统的正常运行；②生物处理单元采用强化二级生物脱氮除磷处理工艺(BNR)，将中心岛改造为回流污泥曝气再生池，并调整再生池进水方式和曝气量；③深度处理工艺采用盘片式微过滤池，根据二沉池固体负荷的不同确定过滤器盘片孔径；④由于三期工程进水SS浓度远高于原设计值，为保证氧化沟系统进水稳定，预处理单元新建初沉池。
三期改造后的工艺流程见图1 (虚线框内为提标改造部分，下同)。
Figure 1. Flow chart of reconstruction process of a WWTP’s phase III in Jiangsu Province图1. 江苏某污水处理厂三期提标改造工艺流程2) 山西某污水处理厂该污水处理厂[8]设计规模为3 × 104 m3/d，由于进水中工业废水比重增大至近40%，导致COD、氨氮远高于设计值，且原有曝气机设备充氧能力差，为保证污水处理厂正常运行并达到更好的处理效果，从而实施提标改造，主要解决出水TN、氨氮超标问题；改造完成后，出水水质由二级标准提高到一级A 标准，工艺流程见图2。
为获得更好的脱氮效果，提标改造措施包括：①氧化沟曝气方式由表曝改为底曝，增设微孔曝气器，提高自身的硝化能力[9]；②氧化沟内沟增设内回流泵，将混合液回流至外沟，系统反硝化能力增强；③深度处理单元采用混合絮凝池+ 反硝化深床滤池工艺，絮凝池内投加化学除磷药剂PAC，反硝化深床滤池具有去除TN、TP和SS的功能。
3) 陕西某污水处理厂该污水处理厂[10] [11]规模为15 × 104 m3/d，原出水水质为一级B标准，由于排放标准的提高，需要进行改造。
经核算，该厂生物处理系统容积不能满足处理要求，但用地紧张，扩建困难。
改造工艺为MBBR 改良氧化沟+ 滤布滤池(如图3所示)，该工艺适用现状用地紧张、改造工期较短、工程投资较低的污水处理厂的改造工程。
高玉婷 等Figure 2. Flow chart of reconstruction process of a WWTP in Shanxi Province 图2. 山西某污水处理厂提标改造工艺流程Figure 3. Flow chart of reconstruction process of a WWTP in Shaanxi Province 图3. 陕西某污水处理厂提标改造工艺流程具体措施包括：① 将氧化沟内沟的曝气方式由表面转碟曝气改为底部微孔曝气，以改善充氧效果；② 内沟投加悬浮填料，按照MBBR 工艺运行，提高系统处理效率以及氧利用率；③ 增设内回流泵，将内沟混合液回流至外沟，强化氧化沟脱氮效率；④ 深度处理系统新建滤布滤池，并辅以化学除磷。
调试运行后，该厂出水稳定达到一级A 标准。
3.2. Carrousel 氧化沟1) 河南某污水处理厂该污水处理厂[12]出水排入河流，为进一步改善河流水质状况，要求出水达到一级A 标准，故需要进行改造。
经调查发现，该厂进水中工业废水量较大、含砂量较高，同时存在氮磷含量偏高、除磷效果差且不稳定等问题。