污水廠穩(wěn)定運(yùn)行提標(biāo)提效技術(shù)方向

　　中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院副院長王洪臣作了題為《污水廠穩(wěn)定運(yùn)行提標(biāo)提效技術(shù)方向》的報(bào)告。報(bào)告介紹了保證污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行的幾個(gè)重要因素，并對(duì)基于此開發(fā)的幾項(xiàng)新技術(shù)進(jìn)行了闡述。

　　一、水質(zhì)不穩(wěn)定不能成為運(yùn)行不穩(wěn)定的理由

　　污水處理是對(duì)污水中污染物質(zhì)進(jìn)行分離、分解以及轉(zhuǎn)化的過程，是水污染控制與治理的核心，也是決定水環(huán)境好壞的重要因素。目前我國擁有4800余座縣級(jí)以上污水處理廠，穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于數(shù)量龐大的污水處理廠來說非常重要，也是發(fā)揮環(huán)境效益的前提。

　　造成污水處理不穩(wěn)定的因素有許多，例如渣、砂、泥導(dǎo)致的堵塞、纏繞、磨損、淤積;工藝、設(shè)備選擇不合理;參數(shù)、單元、流程配置不合理等。但是，上游來水的水量和水質(zhì)一定是不穩(wěn)定的，這不能成為運(yùn)行不穩(wěn)定的理由。

　　因此，通過技術(shù)進(jìn)步使污水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行勢在必行，污水處理穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)存在巨大需求！

　　二、提高排放標(biāo)準(zhǔn)是污水處理的永恒主題

　　污水處理提標(biāo)就是不斷降低污水中污染物質(zhì)的濃度。目前污水處理行業(yè)對(duì)不斷提標(biāo)存在一定抵觸，但提高標(biāo)準(zhǔn)是環(huán)境的需求，基于經(jīng)濟(jì)或減排優(yōu)先序的考量，需要考慮提標(biāo)的時(shí)間進(jìn)程，但不斷提高排放標(biāo)準(zhǔn)，一定是中國污水處理行業(yè)的永恒主題。

　　目前，歐美總體上已經(jīng)進(jìn)入污水深度處理階段，歐美部分發(fā)達(dá)國家已經(jīng)普及了深度處理和營養(yǎng)物去除，出水水質(zhì)為：BOD5≤ 10 mg/L、SS ≤10 mg/L、NH4+-N ≤ 5.0 mg/L、TN ≤ 15 mg/L、TP ≤ 0.5 mg/L.美國也開始在封閉水體流域普及營養(yǎng)物深度處理，在重點(diǎn)流域開展?fàn)I養(yǎng)物超深度處理，例如切薩皮克灣流域 Blue Plains 污水處理廠，已經(jīng)過五次提標(biāo)改造，達(dá)到總氮低于 5 mg/L、總磷低于0.1 mg/L的水質(zhì)。

　　我國現(xiàn)在已經(jīng)拉開了全面的序幕，北京市頒布的水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（DB11/6.207-2016.2），天津市頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB12599-2015），以及昆明、合肥、蘇錫常、浙江等地都在以此趨勢進(jìn)行污水處理的提標(biāo)工作。

　　三、污水處理要不斷提高效率

　　污水處理是個(gè)高能耗高物耗的行業(yè)，電耗約占正常社會(huì)總電耗的 1%,年消耗PAM 10 萬噸，同時(shí)土地消耗大。提標(biāo)后，能耗、物耗、占地都繼續(xù)增大，使綜合處理成本不斷提高，另外導(dǎo)致間接碳排放，使污水處理環(huán)境效益大打折扣。因此，提高污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，提高電、藥、地三大要素的使用效率也非常重要。

　　四、穩(wěn)定運(yùn)行、提標(biāo)和提效應(yīng)同步進(jìn)行

　　現(xiàn)有的污水處理穩(wěn)定運(yùn)行提標(biāo)提效技術(shù)體系包括：穩(wěn)定運(yùn)行，增加設(shè)備備用，增加處理單元;提高標(biāo)準(zhǔn)，增加處理單元，增大能耗物耗;以及增大構(gòu)筑物、增大曝氣量、增加填料、增加單元、增加藥消耗等，基本以“增”為主，而不考慮效率問題。

　　未來的新技術(shù)方向，應(yīng)是追求穩(wěn)定運(yùn)行、提標(biāo)、提效三者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，即：采用一項(xiàng)技術(shù)，它既是提標(biāo)的，又是提效的，同時(shí)也是穩(wěn)定運(yùn)行的。而解決具體問題的方向應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：從根本上提高預(yù)處理水平（渣、 砂、 泥，去除效果很差，是運(yùn)行不穩(wěn)定的最大根源）。特定功能高效菌群篩選與培育（人們利用的微生物種群不足5%）。氧的科學(xué)管理（目前是極端粗放的管理）。流態(tài)的科學(xué)調(diào)控（要重視CFD技術(shù)）。

　　五、污水處理穩(wěn)定運(yùn)行提標(biāo)提效技術(shù)新體系

　　以下是基于污水處理穩(wěn)定運(yùn)行提標(biāo)提效技術(shù)新體系而研究開發(fā)的新技術(shù)。

　　1.SSgo秒分技術(shù)

　　預(yù)處理缺陷是造成污水處理不穩(wěn)定的一個(gè)重大問題，60%以上的運(yùn)行不穩(wěn)定問題都是因?yàn)轭A(yù)處理不充分或本身故障。具體表現(xiàn)為兩點(diǎn)：（1）格柵問題：細(xì)格柵的柵距最小1mm,此時(shí)仍有大量細(xì)渣穿過格柵，漂浮在池面上、纏繞在設(shè)備上，格柵除污機(jī)本身也極易被纏繞或堵塞，需要頻繁維護(hù)清理，干擾正常運(yùn)行。（2）沉砂池問題：目前的沉砂池只能去除0.2mm以上的砂礫，大量細(xì)砂穿過沉砂池，淤堵池容、磨損設(shè)備，干擾正常運(yùn)行。另外，穩(wěn)定流態(tài)是除砂的前提，中小型處理廠污水量變化大，流速變化大，流態(tài)不穩(wěn)定，進(jìn)一步導(dǎo)致除砂變差。

　　SSgo是一項(xiàng)突破了傳統(tǒng)除泥、除渣及除砂，單純通過重力、離心力、浮力等基本原理，實(shí)現(xiàn)在秒級(jí)時(shí)間內(nèi)泥渣砂一體化快速高效分離的技術(shù)。該技術(shù)可有效降低后續(xù)處理單元的污染物負(fù)荷，大大提高污水處理能力與效率，優(yōu)化出水水質(zhì)，是污水處理廠提標(biāo)提效改造體系中的核心技術(shù)，也是工業(yè)廢水處理、黑臭水體處理等方面的有效手段。

　　設(shè)備性能：

　　快速高效，可以在5s 內(nèi)有效的實(shí)現(xiàn)混合液中泥渣砂油等的分離;

　　設(shè)備運(yùn)行水力負(fù)荷可達(dá)150m6.2/m2˙h;

　　泥渣砂油去除90%以上，懸浮顆粒物去除60%以上，有機(jī)物去除20-65%;

　　固液高速分離過程中使水充氧，處理后水的DO可達(dá)4-8 mg/L;

　　占地面積小，單臺(tái)占地不到12 m2;

　　運(yùn)行費(fèi)用低，噸水電耗不到0.02-0.05 kwh;

　　不產(chǎn)生難以處理的化學(xué)污泥。

　　2.Bios氧的科學(xué)管理系統(tǒng)

　　污水處理廠中，曝氣單元約占整個(gè)處理廠總能耗的50%-70%,曝氣不僅為好氧微生物的生長與污染物降解提供了必需的氧氣，也承擔(dān)了攪拌的作用。曝氣系統(tǒng)的充氧性能受到活性污泥性質(zhì)、曝氣器品質(zhì)、運(yùn)行工況等的綜合影響。因此氧的科學(xué)管理是十分必要的。

　　Bios氧的科學(xué)管理系統(tǒng)是基于此而開發(fā)出管理系統(tǒng)。系統(tǒng)擁有以下技術(shù)優(yōu)勢：

　　（1）氧科學(xué)管理技術(shù)集成

　　Bios氧的科學(xué)管理系統(tǒng)基于新型的過程監(jiān)測技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測活性污泥性能和曝氣系統(tǒng)效率;采用曝氣極限控制策略，實(shí)現(xiàn)曝氣的精準(zhǔn)控制;參考臨界氧模型，確定最適溶解氧;針對(duì)不同污染物的降解特征，耦合新型攪拌，進(jìn)行溶解氧分段管理。

　?。?）新型高分子彈性體微孔曝氣器

　　系統(tǒng)采用新型高分子材料，具備良好的理化特性：壽命長（8-10年）;耐生物垢;抗撕裂;抗水解;對(duì)氣量變化阻尼，調(diào)節(jié)品質(zhì)好。

　?。?）新型攪拌系統(tǒng)

　　設(shè)備中的新型攪拌系統(tǒng)采用獨(dú)特流體力學(xué)設(shè)計(jì)，最大限度地將流體特性與機(jī)械運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，并且能適應(yīng)不同情況下的水體流動(dòng)和污泥性質(zhì)。攪拌器工作過程中，水流在池壁的反射作用下，形成自上而下地循環(huán)水流，可獲得在軸向與徑向方向的交叉水流，能有效消除攪拌死角，防止污泥沉降，并可強(qiáng)化氧傳質(zhì)效果。

　　（4）新型過程監(jiān)測儀表

　　設(shè)備擁有兩項(xiàng)新型過程監(jiān)測儀表：活性污泥比耗氧速率在線測定儀以及工藝狀態(tài)曝氣綜合充氧性能測定儀。

　　活性污泥比耗氧速率（SOUR）是直接表征污泥活性的重要指標(biāo)，通過SOUR在線測定儀可實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理過程中活性污泥的比耗氧速率、最大比耗氧速率、內(nèi)源比耗氧速率及耗氧速率（OUR）進(jìn)行實(shí)時(shí)測定，也可用于進(jìn)水水質(zhì)毒性預(yù)警等。

　　工藝狀態(tài)曝氣綜合充氧性能測定儀可直接測定曝氣池中的實(shí)際氧轉(zhuǎn)移效率（Oxygen Transfer Efficiency, OTE）和區(qū)域曝氣量，為污水處理廠曝氣的精準(zhǔn)調(diào)控以及曝氣設(shè)備的維護(hù)管理提供有力工具。

　　（5）新型曝氣控制策略

　　曝氣極限控制策略（Aeration Limit Control Technology）是國際范圍內(nèi)首次開發(fā)的基于曝氣系統(tǒng)供氧量與微生物需氧量相平衡的曝氣控制技術(shù)，可最大程度地實(shí)現(xiàn)曝氣系統(tǒng)的本質(zhì)節(jié)能。該控制技術(shù)的核心是自主研發(fā)的活性污泥在線SOUR測定儀和工藝狀態(tài)曝氣器OTE測定儀所獲取的數(shù)據(jù)以及高級(jí)氧氣供需平衡算法。