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

我‍國污水處理已經(jīng)建立了基礎(chǔ)的框架體系‍‍。目前有4500多座污水處理廠，日處理規(guī)模兩億多噸。‍‍據(jù)統(tǒng)計(jì)，*城鎮(zhèn)污水的總處理規(guī)模為9.8億噸，我國占1/5左右。

‍‍我國污水處理規(guī)模大，卻不是強(qiáng)。

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

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

目前我國污水處理廠面臨的主要運(yùn)營困境包括：

1.生物系統(tǒng)污泥濃度（MLSS）過高；

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.各種藥劑投加量過大；

7.無備用設(shè)備，*無法停產(chǎn)檢修。

詳細(xì)內(nèi)容：我‍國污水處理已經(jīng)建立了基礎(chǔ)的框架體系‍‍。‍‍4500多座污水處理廠，日處理規(guī)模兩億多噸。‍‍*總的處理規(guī)模為9.8億噸（據(jù)‍‍統(tǒng)計(jì)），我國占1/5左右。‍‍我國處理規(guī)模大，卻不是強(qiáng)。“強(qiáng)”是指可‍‍持續(xù)的運(yùn)營的能力、‍‍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，‍‍如果沒有這4000多座污水處理廠的運(yùn)行，水環(huán)境的狀況不容樂觀。

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

1. 生物系統(tǒng)‍‍污泥濃度過高。

‍‍從全國來看，‍‍污泥濃度超過4000mg/L的污水處理廠占67%，‍‍活性污泥‍‍系統(tǒng)污泥濃度過高導(dǎo)致的問題非常嚴(yán)峻。

1）我國普遍二沉池容積小，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)營的宏觀尺度看， VSS/SS反映曝氣池生物系統(tǒng)污泥活性，全國VSS/SS比值低于0.5的污水處理廠占比大于‍‍60%，即60%的污水處理廠中‍‍曝氣池的活性污泥有50%以上沒有活性，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是合適的，超過150為微膨脹，超過200為膨脹，400~500時出現(xiàn)絲狀膨脹，然而我國污水處理廠的SVI值總體上非常低，大部分低于80，污泥的沉降速度非?？?，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（主要以過濾為核心單元）會產(chǎn)生堵塞，增大反沖洗水量。調(diào)研中，有60%的污水處理廠的反沖洗水量占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)輸送了過多的非活性、非有機(jī)的無機(jī)分到污水處理廠，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%以上的污水處理廠未設(shè)初沉池。

為提高管網(wǎng)效率，* 、*、 發(fā)展改革委三部門聯(lián)合印發(fā)了《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案(2019-2021年)》。針對除砂、除渣方面的迫切需要，也有針對性的工程措施進(jìn)行開發(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)很嚴(yán)重。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，90%以上的污水處理廠建設(shè)了深度處理設(shè)施，90%以上的這些深度處理設(shè)施設(shè)置了砂過濾單元，40%的砂濾池反沖洗水占處理量的比例超過5%，超過10%的污水處理廠反沖洗水比例大于10%，有8座污水處理廠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，我國污水處理廠整體上處于嚴(yán)重超負(fù)荷、超水量處理的狀態(tài)。污水廠處理規(guī)模相對較小，除處理污水外，還包括通過收集管網(wǎng)混入的過多的清水、河水等。

6. 各種化學(xué)藥劑的投加量過大。

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

1）污水處理廠缺氧段時間短（德國的缺氧段:好氧段為1:1），原污水作為碳源時反硝化速率低，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）反硝化過程中需添加甲醇等藥劑消耗過量的溶解氧。

7. 無備用設(shè)備，在相當(dāng)長的運(yùn)營期內(nèi)無法停產(chǎn)檢修。

由于我國的污水處理廠普遍負(fù)荷率較高，除少數(shù)超大型污水處理廠以外，一般污水處理廠無法在出水達(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)等無備用水下設(shè)備只有泄空才能*檢修或更換。無法進(jìn)行計(jì)劃性維修的設(shè)備，*帶病運(yùn)行，將隨時導(dǎo)致運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。對于部分水下設(shè)備更是如此。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，約1/2的污水處理廠曝氣器超過2年沒有泄空檢修，約1/4的污水處理廠曝氣器竟然長達(dá)6年沒有泄空檢修。

工程技術(shù)界是解決問題的，呼吁污水處理的創(chuàng)新首先面對解決困擾幾十萬運(yùn)營人員的困境。