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目前，水环境污染问题已成为备受瞩目的全球性问题。近年来我国水环境污染状况日趋严重，并已成为限制我国经济与社会快速稳定发展的瓶颈问题。为有效解决水污染问题与改善水环境质量，国家环境保护部与国家质量监督检验检疫总局联合发布了国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)，山东省环境保护厅与山东省质量监督检验检疫局相继发布了4个地方性流域性水污染物控制标准，其中《山东省半岛流域水污染物综合排放标准》(DB37/676-2007)于2007年10月1日正式实施，该标准对山东半岛流域内所有城镇污水处理厂提出了达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准的严格要求。为了有效贯彻实施国家相关环境保护政策，从根本上改善与提高青岛市水环境质量，2009年8月青岛市人民政府要求辖区内所有排向胶州湾的污水处理厂出水必须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准要求。 青岛市团岛污水处理厂现有工程于1996年4月开工建设，1998年10月建成并投入运行。该污水处理厂原设计处理规模为10万m3/d，污水处理工艺采用改良A2/O生物脱氮除磷工艺，设计处理出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级标准，目前实际运行状态良好，污水处理能力与效率完全达到原设计要求。但新的环境形势要求下，该污水处理厂原有处理工艺在氮、磷等污染物处理方面上存在不足，因此，其面临针对现有污水处理系统的升级改造任务。 本研究针对目前青岛市团岛污水处理厂升级改造任务需求，在对该污水处理厂现有工艺与设施条件处理能力以及污水处理厂进水水质条件分析基础上，通过对污水处理升级改造技术的比较，研究确定了该污水处理厂升级改造技术方案，并结合污水处理厂实际进行了污水处理工艺初步设计。在污水处理厂升级改造完成后，通过一定时期的生产运行，客观分析了升级改造工程的实施效果，为类似污水处理厂的升级改造提供技术经验与参考。 青岛市团岛污水处理厂升级改造工程案例分析结果表明： (1)通过对该污水处理厂多年进水水质数据分析表明，该污水处理厂进水水质波动较大，特别存在由于工业废水无序排放导致的进水水质大于原设计水质条件问题。但随着该污水处理厂服务区域内大规模的老城区改造，必将带来污水处理厂进水水质条件的较大变化，因此，结合现有污水处理厂进水水质条件，同时考虑未来城市的发展变化，通过对个别进水水质指标的调整，合理地确定本次升级改造工程进水水质条件。 (2)该污水处理厂在进水水质严重超标的情况下，出水水质基本达到原设计标准《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的二级标准要求，COD、BOD、SS的去除率达90％以上。但受工艺本身与进水水质条件限制，污水处理厂处理出水距《山东省半岛流域水污染物综合排放标准》(DB37/676-2007)，特别是青岛市人民政府要求的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准A标准具有一定差距，其主要问题表现在，①系统对TN的去除能力受进水TN负荷较高影响，TN去除效率较低，出水TN平均在30mg/L左右，特别在低温条件下，系统硝化功能受到一定影响，处理系统出水NH3-N与TN严重超标；②由于进水TN负荷较高，脱氮除磷矛盾尤为突出，在进水TP较高的条件下，系统虽然发挥了较好除磷能力，但其平均出水TP为1.78mg/L左右，处理出水TP严重超标；③污水处理系统受冲击负荷影响较大，处理出水有明显持续性波动。因此，本次升级改造重点在于解决脱氮除磷效率与运行稳定性问题。 (3)在对污水处理厂现有工艺与设施条件处理能力以及污水处理厂进水水质条件分析基础上，通过对污水处理升级改造技术的比较，研究确定了该污水处理厂升级改造技术方案，其升级改造主要工程内容为：①预处理单元，增加曝气沉砂池污水处理设施构筑物与设备，其型式与原有曝气沉砂池保持一致，曝气沉砂水力停留时间由3min提高到5min；②生化处理单元，保持原有生化池总体容积不变的条件下，将原有缺氧/好氧调节池调整为缺氧池，延长缺氧水力停留时间，强化系统脱氮功能；③通过在好氧区投加悬浮生物载体形成MBBR生物流化床系统好氧反应器，强化系统硝化功能，特别解决低温硝化问题。在上述生化池中通过在厌氧区/好氧区设置隔墙及导流墙形成局部区段的循环式反应；④深度处理单元，新建网格反应斜板沉淀池与滤布滤池深度处理系统，解决出水TP与SS去除问题，同时协同去除非溶解性COD，保证最终出水稳定达标。 (4)在合理确定团岛污水处理厂升级改造方案基础上，结合污水处理厂现有设备设施条件，完成本工程污水处理单元的单体工艺初步设计研究。 (5)在污水处理厂升级改造完成后，通过一定时期的生产运行，该污水处理厂升级改造工程实施结果表明，污水处理各项指标稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准要求。