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根据浙江省“十二五”规划,到2015年,太湖流域、钱塘江流域城镇污水处理设施执行一级A标准。由于浙江省工业经济发达,大部分城镇污水处理厂含有大量工业废水,对于混合水源的城镇污水处理厂在提标任务中面临的首要任务即是COD提标。本研究以浙江省嘉兴市L污水厂一期工程COD提标工艺方案研究为核心,对工艺流程的可行性、工艺参数的选择开展中试试验,并提供工程方案。L污水厂一期工程原设计采用氧化沟为主体的处理工艺,通过对现有处理工艺进出水水质特性研究,表明：污水成分复杂,水质波动大,含有50%左右的工业废水,污水具有一定的可生化性,对活性污泥不具有明显的抑制作用,但难降解COD (CODnb)值达到100mg/L,且80%以上有机物分子量小于2500。出水COD、氨氮、SS、TN、TP等指标均无法达到一级A排放标准,尤其是COD指标面临严峻的提标任务。开展了以倒置A2O+MBR工艺为核心的二级生化处理中试研究,结果表明：当进水为纯工业污水时,MBR在最佳运行条件下出水COD平均为132.2mg/L,远无法达到一级A排放标准。试验表明生活污水所占比例越大,处理效果越佳。根据未来工业污水与生活污水量的实际比例,开展了生活污水／工业污水=1：1时稳定运行研究,当进水COD浓度平均为372mg/L；出水平均69mg/L；平均去除率达到80.1%,但仍需采用深度处理。通过对MBR混合液特性研究发现：MBR污泥浓度的过高会增加膜清洗频率及曝气能耗,保证定期的化学在线清洗(20～30d左右进行),可保证膜通量的稳定运行。当生活污水成分越多,单位MLVSS中EPS和SMP含量越少,污泥的性状越好。分别开展了以臭氧及活性炭生物滤池为主的深度处理工艺研究。结果表明,臭氧对于含发色基团、具有简单结构的芳香族化合物,可在较短的时间内通过直接反应改变物质的结构形式,但是无法彻底将其矿化。在投加量30mg/L,接触时间1h条件下,MBR出水COD平均值从68mg/L降至48mg/L,COD指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级标准A标准。臭氧将部分大分子的物质氧化成小分子的物质,经臭氧氧化后,分子量<730的有机物比例由30%上升到54%。臭氧氧化对分子量<500的烷烃化合物具有较好的氧化作用,但对于该分子量范围内的含多种取代基的芳香族化合物氧化性较差。活性炭生物滤池在空床停留时间为2.5h时,出水COD指标能达到一级A标准。通过扫描电镜与投射电镜发现,微生物大部分集中于炭颗粒的表面和邻近大孔中,不能进入微孔。根据中试结果,提出了以倒置A2O/MBR+活性炭生物滤池为核心的COD提标工艺流程。根据中试结果,采用臭氧氧化作为深度处理工艺,其直接运行总成本达到0.68元／吨水,因此,改造方案设置臭氧氧化工艺的主体功能以消毒为主,在出水COD出现波动时作为应急投加。