——污水處理廠應調整工藝、優化運行，切實提高脫氮除磷能力和效率

盡管還未有(you)正式(shi)消息出臺，但“十二五”氨(an)氮控制已經(jing)(jing)箭(jian)在弦上。為此，現(xian)有(you)城(cheng)市污水處理廠(chang)(chang)需要大幅提(ti)高脫氮除磷(lin)能力，進(jin)(jin)行升級(ji)改造。其中(zhong)，北京、江蘇(su)等(deng)地已經(jing)(jing)以一級(ji)A為目標開始對污水處理廠(chang)(chang)進(jin)(jin)行升級(ji)改造。

從各地(di)(di)實(shi)踐和專(zhuan)家研究來看(kan)，影(ying)響污水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)脫氮除(chu)磷效果的，不(bu)(bu)僅包括(kuo)仍然不(bu)(bu)甚完美(mei)的工(gong)藝，工(gong)業廢水(shui)、管網、水(shui)溫等現(xian)實(shi)因素更不(bu)(bu)可忽視。面對城鎮生活污水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)升級(ji)改(gai)造應該選擇什么技術路線(xian)、如何確保成(cheng)本可控、水(shui)質達標等問(wen)題，各地(di)(di)仍在探索中。不(bu)(bu)少(shao)業內專(zhuan)家指出，升級(ji)改(gai)造要優先(xian)考(kao)慮現(xian)有工(gong)藝的優化(hua)完善調整，有效提(ti)(ti)升運行管理(li)水(shui)平，讓原有設備(bei)充分發(fa)揮潛(qian)能，切實(shi)提(ti)(ti)高脫氮除(chu)磷的能力和效率(lv)。

為什么氨氮難去除？
先天碳源不足，現有工藝對總氮去除有難度

中(zhong)國(guo)環境規劃(hua)院副院長吳舜(shun)澤曾經總結說:“就運(yun)行(xing)來(lai)說，一些工業(ye)企業(ye)缺乏深度治(zhi)理(li)設施，且運(yun)行(xing)管理(li)不(bu)(bu)(bu)到位(wei)，無法(fa)穩(wen)定達標(biao)排放。而早(zao)期(qi)建設的城(cheng)市生活(huo)污(wu)水(shui)(shui)處理(li)廠(chang)不(bu)(bu)(bu)具備脫氮(dan)除(chu)(chu)磷的功能，迫切需要進行(xing)提標(biao)改造。不(bu)(bu)(bu)少污(wu)水(shui)(shui)處理(li)廠(chang)污(wu)水(shui)(shui)管網不(bu)(bu)(bu)配套，運(yun)行(xing)負荷率低，運(yun)行(xing)水(shui)(shui)平低下、污(wu)水(shui)(shui)處理(li)費征收不(bu)(bu)(bu)足、監管不(bu)(bu)(bu)力(li)等因(yin)素也影響實際(ji)處理(li)效果，這些都(dou)使我(wo)國(guo)目前氨氮(dan)去除(chu)(chu)效率總體較低。”

而在(zai)各(ge)地進(jin)(jin)行(xing)的(de)污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理廠提標(biao)改(gai)造實踐也證明，不(bu)少“先天不(bu)足”的(de)因素(su)增加(jia)了(le)脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)除磷的(de)難(nan)度。國家城市給水(shui)(shui)排水(shui)(shui)工(gong)(gong)程技術(shu)研究中心總工(gong)(gong)程師(shi)鄭興燦認為，一些(xie)客(ke)觀的(de)非(fei)技術(shu)因素(su)先天決定了(le)氨氮(dan)(dan)(dan)控制特別是脫(tuo)氮(dan)(dan)(dan)的(de)困(kun)難(nan)。他在(zai)第四屆水(shui)(shui)業(ye)高級(ji)技術(shu)論(lun)壇上指出，由于我國城鎮(zhen)污(wu)(wu)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質水(shui)(shui)量變化較(jiao)(jiao)大、污(wu)(wu)水(shui)(shui)碳氮(dan)(dan)(dan)比普遍(bian)偏低、進(jin)(jin)水(shui)(shui)無機(ji)懸(xuan)浮固(gu)體普遍(bian)偏高，再加(jia)上低水(shui)(shui)溫(wen)和工(gong)(gong)業(ye)廢(fei)水(shui)(shui)的(de)影響，要(yao)想持續穩定達標(biao)比較(jiao)(jiao)難(nan)。

他同時指(zhi)出，相對(dui)于除(chu)(chu)(chu)磷，現有(you)污(wu)水(shui)處理(li)廠(chang)工(gong)藝(yi)中對(dui)氮(dan)的(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)較(jiao)為局限，只能通過生(sheng)物(wu)反硝(xiao)化(hua)過程(cheng)來實現。而(er)強化(hua)生(sheng)化(hua)反應、化(hua)學除(chu)(chu)(chu)磷、增加深度(du)處理(li)等傳統方式在(zai)去(qu)除(chu)(chu)(chu)懸浮物(wu)、有(you)機物(wu)及磷方面(mian)效果較(jiao)為顯著(zhu)，但對(dui)于總氮(dan)穩(wen)定達(da)到一級(ji)A標準則頗有(you)難度(du)，“尤其是在(zai)進水(shui)存在(zai)碳源不(bu)足的(de)污(wu)水(shui)處理(li)廠(chang)”。

清華大學環境工程系教授施(shi)漢(han)昌指(zhi)出，我們面臨的一個先天難題就(jiu)是城鎮(zhen)污(wu)水(shui)的碳氮(dan)比(bi)普遍偏低，導致(zhi)總氮(dan)去(qu)除(chu)效果不理想。“(污(wu)水(shui))沒有(you)達到歐(ou)美國家(jia)的碳源(yuan)濃度，這和目前的管網設施(shi)缺陷是有(you)關系的。比(bi)如現有(you)的污(wu)水(shui)管網一般會受(shou)到雨水(shui)以及地下(xia)水(shui)的影響(xiang)，導致(zhi)碳氮(dan)比(bi)較(jiao)低。”

而在(zai)江蘇提標改(gai)造(zao)中，冬(dong)季(ji)水溫低和工業排(pai)放的(de)問題(ti)已經顯現。談到升級(ji)改(gai)造(zao)中遇到的(de)困難，無錫(xi)市(shi)排(pai)水總公司副總經理(li)李(li)激表示(shi)，碳源不足和冬(dong)天硝化問題(ti)是無錫(xi)市(shi)乃至全國城市(shi)污水處(chu)理(li)廠生(sheng)物脫氮面(mian)臨的(de)棘手問題(ti)。特別是華(hua)東地區以及長江三角洲地區冬(dong)季(ji)地表溫度低，溫度常常只有10℃左右(you)，嚴重影(ying)響污水處(chu)理(li)效(xiao)果。

北京路線和江蘇方法
脫氮還需研發經濟可行的高效技術

與江蘇省污(wu)(wu)水處(chu)理(li)廠提(ti)(ti)標改造(zao)技術(shu)大攻(gong)關的“熱鬧(nao)”相比，北(bei)(bei)京污(wu)(wu)水處(chu)理(li)廠提(ti)(ti)標改造(zao)工作(zuo)低調但穩步(bu)推進。北(bei)(bei)京市市政工程設計研究總院總工程師李藝介(jie)紹(shao)說(shuo)，因為(wei)城市極(ji)度缺水，北(bei)(bei)京市水務局(ju)早(zao)就提(ti)(ti)出了北(bei)(bei)京市污(wu)(wu)水需要全部回用的工作(zuo)目標。這是污(wu)(wu)水處(chu)理(li)廠提(ti)(ti)標改造(zao)非常緊迫的現(xian)實需要。

據(ju)李藝(yi)介紹，為(wei)滿足(zu)回用要求(qiu)，北京污水(shui)處理廠升(sheng)級改(gai)造的水(shui)質目(mu)標(biao)更高，“在各項指(zhi)標(biao)上都嚴格于一級A”。他表示:“我們提標(biao)改(gai)造的基本原(yuan)則(ze)是不新增建(jian)設用地，盡量利(li)用現有設施；工程(cheng)投資(zi)和運行(xing)費用合理；運行(xing)方式(shi)要相對靈活，保證升(sheng)級后處理廠要連續(xu)穩定運行(xing)。”

為(wei)此，北(bei)京較早確定了升(sheng)級改(gai)造的兩條技術(shu)路線(xian):一是(shi)將現有(you)污水處(chu)理廠改(gai)造或新建膜生物反應器MBR＋臭氧脫(tuo)(tuo)色工(gong)藝；二是(shi)保留(部分改(gai)造)污水處(chu)理廠設施＋曝(pu)氣生物濾池(BAF)＋過濾＋臭氧脫(tuo)(tuo)色工(gong)藝。

“加(jia)裝脫氮(dan)除磷裝置，運行效果確實能(neng)(neng)達(da)標，可(ke)是費(fei)用太高了，不(bu)能(neng)(neng)被廣泛接受。”不(bu)少專家都坦言，無論是江蘇的經驗還(huan)是北京的技術路(lu)線，都并非(fei)放(fang)之四海而皆準，有其(qi)適用范圍和條件。

施漢昌在比較目(mu)(mu)前各主流脫氮(dan)除磷工藝的(de)特(te)點(dian)和(he)運行后表示，目(mu)(mu)前來看，每種脫氮(dan)技術和(he)工藝都有其特(te)點(dian)和(he)不(bu)足，以及(ji)最(zui)佳的(de)適用條件，還沒有在經濟性和(he)效果上都特(te)別好的(de)技術，“我國氨氮(dan)污染呈現點(dian)多、面廣、量大的(de)特(te)點(dian)，需要更加經濟高效的(de)氨氮(dan)處(chu)理技術。”

在常規污(wu)水處(chu)理(li)廠(chang)工(gong)(gong)藝(yi)改造的(de)(de)(de)基礎上，增加反(fan)硝(xiao)化(hua)處(chu)理(li)反(fan)應，特(te)別是增加反(fan)硝(xiao)化(hua)生(sheng)物(wu)濾(lv)池等(deng)固定生(sheng)物(wu)膜(mo)反(fan)應器(qi)和反(fan)硝(xiao)化(hua)膜(mo)反(fan)應器(qi)(DNMBR)，這是曾被(bei)不(bu)少業內人士(shi)追捧的(de)(de)(de)脫氮新工(gong)(gong)藝(yi)。但作(zuo)為一項(xiang)登陸中國(guo)不(bu)久的(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)，它還(huan)存在著許多需要(yao)解決的(de)(de)(de)技術問(wen)題，比如投資的(de)(de)(de)經濟性、外加碳源的(de)(de)(de)選擇、與原有(you)工(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)協調(diao)運營控制(zhi)、回流減(jian)少對原有(you)工(gong)(gong)藝(yi)負(fu)荷(he)的(de)(de)(de)影(ying)響、如何有(you)效控制(zhi)二沉池溶氧濃度等(deng)等(deng)。

李藝(yi)曾反復強調，雖然他(ta)推薦新建擴建項目采用(yong)MBR工(gong)藝(yi)，但這(zhe)種(zhong)技術對(dui)中國而(er)言還在摸索(suo)。“我不建議在大型(10萬噸(dun)以上(shang)規模)污水(shui)處理廠全(quan)部使用(yong)這(zhe)種(zhong)工(gong)藝(yi)。全(quan)部使用(yong)這(zhe)種(zhong)工(gong)藝(yi)有風險，運行不安全(quan)；能(neng)耗高，平均(jun)噸(dun)能(neng)耗達到0.8度電。”

鄭興燦指出，現(xian)在有很多企業認為膜(mo)分離技(ji)術(shu)可以(yi)達(da)到(dao)更高的排放標(biao)準，其實基于(yu)成(cheng)本、技(ji)術(shu)等多方(fang)面原因(yin)，這是具有一定困(kun)難(nan)的。“我認為，膜(mo)分離技(ji)術(shu)只(zhi)是現(xian)行污水處理(li)的環節之一，生物除磷脫(tuo)氮技(ji)術(shu)還是不可或缺的。”

完善工藝優化運營
不能穩定達標排放關鍵是缺少工藝優化

施漢昌對大型城(cheng)市污(wu)水處(chu)(chu)理廠一級(ji)A提標(biao)(biao)改造(zao)推(tui)薦(jian)的工(gong)藝主(zhu)要(yao)是(shi)A2/O工(gong)藝與氧化溝工(gong)藝。“通過升(sheng)級(ji)改造(zao)，提高運行人員素質(zhi)，可有(you)效提高工(gong)藝處(chu)(chu)理能力(li)。但升(sheng)級(ji)改造(zao)投資(zi)大，在資(zi)源有(you)限時，對升(sheng)級(ji)改造(zao)的標(biao)(biao)準(zhun)、范圍(wei)需要(yao)有(you)所選擇。”

現在不少污水處理廠(chang)一說提標，就跨越(yue)式上MBR等(deng)投(tou)資大且耗能高的工(gong)藝。在人民大學(xue)環境學(xue)院副院長王洪臣看(kan)來，這(zhe)是很令人惋惜的。“缺(que)少工(gong)藝優化是目(mu)(mu)前很多污水處理廠(chang)不能穩定達標排放的重要原因，目(mu)(mu)前優化空間(jian)還很大。”

王(wang)洪臣(chen)說，任何一套脫氮除磷系統實(shi)際上都具有較大(da)的優化(hua)運營空間，因此面對目(mu)前普(pu)遍的一級B升一級A的調整(總氮指標從(cong)20mg/L調整到15mg/L)，應該首先優化(hua)現有的運行工藝，而不是(shi)一味的增(zeng)加(jia)曝氣生物池或者(zhe)生化(hua)池等(deng)單(dan)元(yuan)處理，增(zeng)大(da)投資、增(zeng)加(jia)運行費用。

污水處理廠的(de)工藝從來不是一(yi)成不變(bian)的(de)，而運營管理的(de)重點就是根據(ju)不同(tong)水質的(de)變(bian)化(hua)(hua)調整(zheng)完善(shan)工藝。王洪(hong)臣認為，在運營優(you)化(hua)(hua)或提標改(gai)造中，應優(you)先考(kao)(kao)慮采用(yong) A2/O的(de)各(ge)種變(bian)型工藝，降低改(gai)造幅度和(he)難度。然后根據(ju)要(yao)(yao)求(qiu)，進一(yi)步可采用(yong)MBBR或IFAS等填料活(huo)性污泥工藝。當要(yao)(yao)求(qiu)超深度脫氮除(chu)磷時，再考(kao)(kao)慮采用(yong)硝(xiao)化(hua)(hua)濾池(chi)和(he)反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)濾池(chi)工藝。

定性到定量粗放到精細
污水處理廠運行要求更高

“目前國內污水(shui)處(chu)理廠普遍(bian)存(cun)在(zai)的問題是，相對于(yu)高標準的脫氮(dan)除磷(lin)要(yao)求(qiu)，缺氧(yang)段時間短了(le)。”王洪臣指(zhi)出，要(yao)做到高效脫氮(dan)除磷(lin)，需要(yao)核算控(kong)制的指(zhi)標是較為復雜的。

比(bi)如為保證(zheng)足夠(gou)的碳(tan)源且實(shi)現成本控制(zhi)，任何脫氮系(xi)統都要(yao)動態核算脫氮的需求是(shi)否充分(fen)，在此基(ji)礎(chu)上決定是(shi)否需要(yao)增(zeng)加外部碳(tan)源。而(er)厭(yan)氧(yang)和(he)缺氧(yang)階段，溶解(jie)氧(yang)和(he)氧(yang)化還原(yuan)電位兩(liang)個指標(biao)，硝(xiao)化速率(lv)、反硝(xiao)化速率(lv)、吸磷速率(lv)、釋磷速率(lv)要(yao)符(fu)合一定的要(yao)求，必須認真定時(shi)檢測(ce)。同時(shi)，厭(yan)氧(yang)、缺氧(yang)、好氧(yang)階段都要(yao)確保足夠(gou)的停留時(shi)間和(he)優化分(fen)配。“截(jie)至目前，沒有污水處(chu)理廠將(jiang)上述4個速率(lv)作(zuo)為日常工(gong)作(zuo)。我國(guo)現有的高度定性(xing)運行管(guan)理水準距離上述高效脫氮除磷還很遙遠。”

事實上，我(wo)國(guo)2000多座污(wu)水處理(li)(li)廠基本上都在進行(xing)脫氮除磷，但普遍效率不高。正如吳(wu)舜(shun)澤所言，我(wo)國(guo)絕大(da)部分污(wu)水處理(li)(li)廠缺乏控(kong)制氨氮的(de)(de)有效手段(duan)，硝化(hua)(hua)效果的(de)(de)有無很大(da)程度上是依賴于自然界春夏(xia)秋(qiu)冬的(de)(de)自然更替(ti)，部分污(wu)水處理(li)(li)廠提(ti)高硝化(hua)(hua)的(de)(de)效果僅僅是簡單地減少排(pai)泥或者增(zeng)加曝氣(qi)量(liang)，遠(yuan)遠(yuan)沒有達到優化(hua)(hua)運(yun)行(xing)的(de)(de)效果。

不少(shao)業內專家指出，隨著污(wu)水處理廠提(ti)標(biao)改(gai)造(zao)范圍的(de)不斷擴大，產(chan)業相關各環(huan)節(jie)(jie)也將面臨新的(de)挑戰。對于(yu)環(huan)境工程(cheng)企(qi)(qi)業來說(shuo)，提(ti)標(biao)改(gai)造(zao)要求企(qi)(qi)業掌握建設、安(an)裝和(he)調試(shi)更(geng)高(gao)更(geng)復雜設備設施的(de)能力(li)；對于(yu)污(wu)水處理運(yun)營企(qi)(qi)業來說(shuo)，提(ti)標(biao)改(gai)造(zao)要求污(wu)水處理廠投運(yun)后，企(qi)(qi)業改(gai)變(bian)以往(wang)“高(gao)定性”式的(de)運(yun)行，而采(cai)取“高(gao)定量(liang)”管理和(he)監控，使得(de)投入和(he)運(yun)營都(dou)更(geng)加經(jing)濟、節(jie)(jie)能。

對此，施漢昌強(qiang)調(diao)，要做到(dao)一級A的(de)穩定(ding)達標，需要大幅度提高污水(shui)(shui)處理廠(chang)管理運(yun)行的(de)技(ji)術水(shui)(shui)平(ping)和智能控制水(shui)(shui)平(ping)，同(tong)時，應大力加強(qiang)對污水(shui)(shui)處理廠(chang)運(yun)行人員(yuan)的(de)技(ji)術培訓。

而江(jiang)蘇省(sheng)的(de)實踐證(zheng)明(ming)，當城鎮污水處理廠(chang)設(she)備能力(li)和運行參(can)數存在一(yi)定可(ke)供調(diao)節的(de)空間(jian)時，可(ke)通(tong)過(guo)提高溶(rong)解(jie)氧(yang)濃度、延長(chang)污泥(ni)齡、降低污泥(ni)負(fu)荷(he)等方法強(qiang)化(hua)(hua)生物硝(xiao)化(hua)(hua)能力(li)；同時還可(ke)通(tong)過(guo)控制溶(rong)解(jie)氧(yang)、投加碳源、加大回流比(bi)和延長(chang)反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)時間(jian)方法強(qiang)化(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)，從而減弱低溫對生物脫氮的(de)影響(xiang)，使NH3－N和TN穩定達標(biao)。

目前常用(yong)技(ji)術對出(chu)水水質的貢獻

主要技術(shu)路線(xian)及適用情(qing)況

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