王洪臣：城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)的創(chuàng)新方向及探索

我?國(guó)污水處理已經(jīng)建立了基礎(chǔ)的框架體系??。目前有4500多座污水處理廠(chǎng)，日處理規(guī)模兩億多噸。??據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)，全世界城鎮(zhèn)污水的總處理規(guī)模為9.8億噸，我國(guó)占1/5左右。

??我國(guó)污水處理規(guī)模最大，卻不是最強(qiáng)。

那什么是強(qiáng)？是可??持續(xù)的??運(yùn)營(yíng)的能力、??低投入高產(chǎn)出的水平。

隨機(jī)調(diào)查了全國(guó) 467 座污水處理廠(chǎng)（約占總數(shù)量的10%，總規(guī)模的25%）的主要運(yùn)行工況，分析污水處理廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)困境，提出污水處理廠(chǎng)提質(zhì)增效的技術(shù)路線(xiàn)。

目前我國(guó)污水處理廠(chǎng)面臨的主要運(yùn)營(yíng)困境包括：

1.生物系統(tǒng)污泥濃度（MLSS）過(guò)高；

2.生物系統(tǒng)污泥活性（MLVSS?MLSS）較低；

3.生物系統(tǒng)污泥沉降性能（SVI）較差；

4.深度處理系統(tǒng)反沖洗回流量大；

5.實(shí)際處理水量超負(fù)荷嚴(yán)重；

6.各種藥劑投加量過(guò)大；

7.無(wú)備用設(shè)備，長(zhǎng)期無(wú)法停產(chǎn)檢修。

詳細(xì)內(nèi)容：我?國(guó)污水處理已經(jīng)建立了基礎(chǔ)的框架體系??。??4500多座污水處理廠(chǎng)，日處理規(guī)模兩億多噸。??全世界總的處理規(guī)模為9.8億噸（據(jù)??聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)），我國(guó)占1/5左右。??我國(guó)處理規(guī)模最大，卻不是最強(qiáng)?！皬?qiáng)”是指可??持續(xù)的運(yùn)營(yíng)的能力、??低投入高產(chǎn)出的水平。十五、十一五、十二五、十三五這幾個(gè)5年計(jì)劃的實(shí)施，城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)得到了快速發(fā)展，??取得較好成績(jī)，??如果沒(méi)有這4000多座污水處理廠(chǎng)的運(yùn)行，水環(huán)境的狀況不容樂(lè)觀。

下一步，污水處理的進(jìn)步要面向解決中國(guó)幾千個(gè)污水處理廠(chǎng)的效率、效能問(wèn)題，提高可持續(xù)運(yùn)營(yíng)水平。調(diào)研??了467個(gè)污水處理廠(chǎng)，20多個(gè)運(yùn)行的工藝參數(shù)，??幾乎涵蓋了全國(guó)所有省份。兩億噸的處理規(guī)模的城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施存在的問(wèn)題，主要有以下7個(gè)方面：

1. 生物系統(tǒng)??污泥濃度過(guò)高。

??從全國(guó)來(lái)看，??污泥濃度超過(guò)4000mg/L的污水處理廠(chǎng)占67%，??活性污泥??系統(tǒng)污泥濃度過(guò)高導(dǎo)致的問(wèn)題非常嚴(yán)峻。

1）我國(guó)普遍二沉池容積小，而氨氮的標(biāo)準(zhǔn)又不斷提高，為此提高污泥濃度，污水廠(chǎng)效能提升重點(diǎn)強(qiáng)加在了二沉池泥水分離能力上。

2）??為避免污泥沉積，需增加曝氣，這從一定程度上導(dǎo)致了溶解氧上升，高度富氧狀態(tài)難以脫氮除磷。

2. 活性污泥的活性較低。

從運(yùn)營(yíng)的宏觀尺度看， VSS/SS反映曝氣池生物系統(tǒng)污泥活性，全國(guó)VSS/SS比值低于0.5的污水處理廠(chǎng)占比大于??60%，即60%的污水處理廠(chǎng)中??曝氣池的活性污泥有50%以上沒(méi)有活性，仍不斷在曝氣池與二沉池間循環(huán)，導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低；且VSS/SS比值低的污泥更容易沉降，同樣需要更多的曝氣。??

3. 生物系統(tǒng)的污泥沉降性能差。

通常認(rèn)為，SVI值為100是最合適的，超過(guò)150為微膨脹，超過(guò)200為膨脹，400~500時(shí)出現(xiàn)絲狀膨脹，然而我國(guó)污水處理廠(chǎng)的SVI值總體上非常低，大部分低于80，污泥的沉降速度非常快，并不是沉降性能好，而是生物污泥未能較好地發(fā)揮網(wǎng)捕作用，二沉池中漂浮微絮體、生物絮體較多，澄清性能較差。此外，污水進(jìn)一步進(jìn)入深度處理（主要以過(guò)濾為核心單元）會(huì)產(chǎn)生堵塞，增大反沖洗水量。調(diào)研中，有60%的污水處理廠(chǎng)的反沖洗水量占8%以上，增加了泵房、生物處理段、二沉池等的負(fù)荷。

綜合以上3點(diǎn)，生物系統(tǒng)中，發(fā)揮核心作用的活性污泥性能差。原因有：

1）排水系統(tǒng)輸送了過(guò)多的非活性、非有機(jī)的無(wú)機(jī)分到污水處理廠(chǎng)，建設(shè)和管理仍需完善。

2）預(yù)處理系統(tǒng)性能差，導(dǎo)致真正的渣、砂難以去除。

3）據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，有90%以上的污水處理廠(chǎng)未設(shè)初沉池。

為提高管網(wǎng)效率，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 、生態(tài)環(huán)境部、 發(fā)展改革委三部門(mén)聯(lián)合印發(fā)了《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案(2019-2021年)》。針對(duì)除砂、除渣方面的迫切需要，也有針對(duì)性的工程措施進(jìn)行開(kāi)發(fā)，例如，SSgo系統(tǒng)。

4. 由于污泥品質(zhì)差，??反沖洗水量較大，浪費(fèi)很?chē)?yán)重。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，90%以上的污水處理廠(chǎng)建設(shè)了深度處理設(shè)施，90%以上的這些深度處理設(shè)施設(shè)置了砂過(guò)濾單元，40%的砂濾池反沖洗水占處理量的比例超過(guò)5%，超過(guò)10%的污水處理廠(chǎng)反沖洗水比例大于10%，有8座污水處理廠(chǎng)的砂濾池反沖洗水竟然高達(dá)處理量的20%。大量反沖洗水回流到工藝前端，占用提升能力、縮短有效停留時(shí)間、增大能耗，形成惡性循環(huán)。

5. 水力負(fù)荷率較高。

結(jié)合全行業(yè)的調(diào)研結(jié)果，我國(guó)污水處理廠(chǎng)整體上處于嚴(yán)重超負(fù)荷、超水量處理的狀態(tài)。污水廠(chǎng)處理規(guī)模相對(duì)較小，除處理污水外，還包括通過(guò)收集管網(wǎng)混入的過(guò)多的清水、河水等。

6. 各種化學(xué)藥劑的投加量過(guò)大。

據(jù)調(diào)研，對(duì)于我國(guó)的城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)，化學(xué)藥劑成本已經(jīng)躍升成為大部分污水處理廠(chǎng)的成本要素的第1位。具體原因如下：

1）污水處理廠(chǎng)缺氧段時(shí)間短（德國(guó)的缺氧段:好氧段為1:1），原污水作為碳源時(shí)反硝化速率低，伴隨嚴(yán)苛的脫氮除磷標(biāo)準(zhǔn)，需外加碳源提高反硝化速率；加之除磷藥劑的添加，使污泥量增加了40%~50%。

2）反硝化過(guò)程中需添加甲醇等藥劑消耗過(guò)量的溶解氧。

7. 無(wú)備用設(shè)備，在相當(dāng)長(zhǎng)的運(yùn)營(yíng)期內(nèi)無(wú)法停產(chǎn)檢修。

由于我國(guó)的污水處理廠(chǎng)普遍負(fù)荷率較高，除少數(shù)超大型污水處理廠(chǎng)以外，一般污水處理廠(chǎng)無(wú)法在出水達(dá)標(biāo)的前提下倒池停水檢修，而曝氣器和二沉池吸刮泥機(jī)等無(wú)備用水下設(shè)備只有泄空才能徹底檢修或更換。無(wú)法進(jìn)行計(jì)劃性維修的設(shè)備，長(zhǎng)期帶病運(yùn)行，將隨時(shí)導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于部分水下設(shè)備更是如此。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，約1/2的污水處理廠(chǎng)曝氣器超過(guò)2年沒(méi)有泄空檢修，約1/4的污水處理廠(chǎng)曝氣器竟然長(zhǎng)達(dá)6年沒(méi)有泄空檢修。

工程技術(shù)界是解決問(wèn)題的，呼吁污水處理的創(chuàng)新首先面對(duì)解決困擾幾十萬(wàn)運(yùn)營(yíng)人員的困境。