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2015年1月1日,被誉为“史上最严”的新环保法正式实施,同年4月16日,国务院水十条政策出台。市政污水排放标准从一级B标准(GB 18918-2002)至现行的一级A标准(GB 18918-2002)以及接下来的类Ⅳ类水标准(GB 3838-2002)。越来越高的新标准对已建成的污水厂的技术要求也相应提高。一方面,高标准必然使得污水厂运行能耗增加,从而导致处理成本增加。另一方面,由于许多已建成的污水厂池容有限,技改难度大,可利用资源有限。因此,许多已建成的污水处理厂无法满足新的标准,普遍面临着如何在现有工艺条件下实现低能耗运行、完成升级改造的压力。本论文为巢湖流域内某SBR工艺污水厂的升级改造研究,在严格的新排放标准下以及CASS工艺的基础设施上如何提高污水厂的脱氮效率,降低污水厂的处理成本是本文研究的重点。对污水厂的进水水质分析结果显示:该污水厂进水碳氮比较低,2015年全年COD均值为203mg/L,TN均值为37.15mg/L,进水平均碳氮比为5.46,反硝化所需的碳源严重不足,需要通过投加外加碳源的方式来提高反硝化速率。对污水厂运行现状进行分析,确定了曝气沉砂池、生物池生物选择区以及深度处理工艺部分是优化污水厂运行实现节能降耗的重点单元。对污水厂现行的投加碳源方案作了小试试验对比分析,结果显示,以每天上午8时至9时的污水厂进水为原水,投加乙酸钠作为外加碳源对系统出水COD及氨氮浓度无显著影响,硝氮去除率提高了17.30%。进水时间从60min缩短为20min后,出水COD和氨氮浓度也基本保持不变,硝氮去除率提高了6.52%。延长搅拌时间30min后,两组反应器出水COD和氨氮浓度也基本一致,硝氮去除率提高了14.77%。分析污水厂进水沉淀两小时前后的主要水质指标发现,氨氮和磷酸盐浓度的变化不大,但是对TP和COD的影响却非常大,TP最大从沉淀前的8.65mg/L降至沉淀后的1.66mg/L,沉淀后的COD值比沉淀前降低了50%左右。在内源反硝化试验中,与2015年全年COD均值相差不多的COD浓度的进水对反应器中15.04mg/L的硝氮去除情况与预计结果相差较大,每小时的硝氮去除量分别为3.26mg/L、2.84 mg/L、2.29mg/L,在220min后基本去除。而仅靠内源反硝化每小时去除量分别为1.04 mg/L、1.87 mg/L、2.22 mg/L、2.15 mg/L。最后,对于SBR生物池生物选择区存在的进水短流现象做了采样分析,结果显示占生物池总容积9.9%的生物选择区占有了24.89%的生物池进水总量,这使得生物选择区中的大量进水碳源得不到有效利用而被浪费,且在硝化阶段大量氨氮硝化不完全,在滗水时扩散至主反应区,导致出水氨氮浓度升高。因此必须对生物池进行技术改造,即将进水管道越过生物选择区直接伸入主反应区。与未改造的生物池出水相比,技改过后的硝氮去除率达到了78.8%,而未改造的硝氮去除率仅为57.2%,技改效果明显。