王洪臣:城鎮污水處理技術(shù)的創(chuàng )新方向及探索
我?國污水處理已經(jīng)建立了基礎的框架體系??。目前有4500多座污水處理廠(chǎng),日處理規模兩億多噸。??據聯(lián)合國統計,全世界城鎮污水的總處理規模為9.8億噸,我國占1/5左右。
??我國污水處理規模最大,卻不是最強。
那什么是強?是可??持續的??運營(yíng)的能力、??低投入高產(chǎn)出的水平。
隨機調查了全國 467 座污水處理廠(chǎng)(約占總數量的10%,總規模的25%)的主要運行工況,分析污水處理廠(chǎng)運營(yíng)困境,提出污水處理廠(chǎng)提質(zhì)增效的技術(shù)路線(xiàn)。
目前我國污水處理廠(chǎng)面臨的主要運營(yíng)困境包括:
1.生物系統污泥濃度(MLSS)過(guò)高;
2.生物系統污泥活性(MLVSS?MLSS)較低;
3.生物系統污泥沉降性能(SVI)較差;
4.深度處理系統反沖洗回流量大;
5.實(shí)際處理水量超負荷嚴重;
6.各種藥劑投加量過(guò)大;
7.無(wú)備用設備,長(cháng)期無(wú)法停產(chǎn)檢修。
詳細內容:我?國污水處理已經(jīng)建立了基礎的框架體系??。??4500多座污水處理廠(chǎng),日處理規模兩億多噸。??全世界總的處理規模為9.8億噸(據??聯(lián)合國統計),我國占1/5左右。??我國處理規模最大,卻不是最強?!皬姟笔侵缚??持續的運營(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年計劃的實(shí)施,城鎮污水處理行業(yè)得到了快速發(fā)展,??取得較好成績(jì),??如果沒(méi)有這4000多座污水處理廠(chǎng)的運行,水環(huán)境的狀況不容樂(lè )觀(guān)。
下一步,污水處理的進(jìn)步要面向解決中國幾千個(gè)污水處理廠(chǎng)的效率、效能問(wèn)題,提高可持續運營(yíng)水平。調研??了467個(gè)污水處理廠(chǎng),20多個(gè)運行的工藝參數,??幾乎涵蓋了全國所有省份。兩億噸的處理規模的城鎮污水處理設施存在的問(wèn)題,主要有以下7個(gè)方面:
1. 生物系統??污泥濃度過(guò)高。
??從全國來(lái)看,??污泥濃度超過(guò)4000mg/L的污水處理廠(chǎng)占67%,??活性污泥??系統污泥濃度過(guò)高導致的問(wèn)題非常嚴峻。
1)我國普遍二沉池容積小,而氨氮的標準又不斷提高,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。
從運營(yíng)的宏觀(guān)尺度看, VSS/SS反映曝氣池生物系統污泥活性,全國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),導致系統效率降低;且VSS/SS比值低的污泥更容易沉降,同樣需要更多的曝氣。??
3. 生物系統的污泥沉降性能差。
通常認為,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)出現絲狀膨脹,然而我國污水處理廠(chǎng)的SVI值總體上非常低,大部分低于80,污泥的沉降速度非???,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、二沉池等的負荷。
綜合以上3點(diǎn),生物系統中,發(fā)揮核心作用的活性污泥性能差。原因有:
1)排水系統輸送了過(guò)多的非活性、非有機的無(wú)機分到污水處理廠(chǎng),建設和管理仍需完善。
2)預處理系統性能差,導致真正的渣、砂難以去除。
3)據調研數據,有90%以上的污水處理廠(chǎng)未設初沉池。
為提高管網(wǎng)效率,住房和城鄉建設部 、生態(tài)環(huán)境部、 發(fā)展改革委三部門(mén)聯(lián)合印發(fā)了《城鎮污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)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(kāi)發(fā),例如,SSgo系統。
4. 由于污泥品質(zhì)差,??反沖洗水量較大,浪費很?chē)乐亍?/span>
調研發(fā)現,90%以上的污水處理廠(chǎng)建設了深度處理設施,90%以上的這些深度處理設施設置了砂過(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. 水力負荷率較高。
結合全行業(yè)的調研結果,我國污水處理廠(chǎng)整體上處于嚴重超負荷、超水量處理的狀態(tài)。污水廠(chǎng)處理規模相對較小,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。
據調研,對于我國的城鎮污水處理廠(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,伴隨嚴苛的脫氮除磷標準,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)備用設備,在相當長(cháng)的運營(yíng)期內無(wú)法停產(chǎn)檢修。
由于我國的污水處理廠(chǎng)普遍負荷率較高,除少數超大型污水處理廠(chǎng)以外,一般污水處理廠(chǎng)無(wú)法在出水達標的前提下倒池停水檢修,而曝氣器和二沉池吸刮泥機等無(wú)備用水下設備只有泄空才能徹底檢修或更換。無(wú)法進(jìn)行計劃性維修的設備,長(cháng)期帶病運行,將隨時(shí)導致運營(yíng)風(fēng)險。對于部分水下設備更是如此。調研發(fā)現,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(cháng)達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 )新首先面對解決困擾幾十萬(wàn)運營(yíng)人員的困境。
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