王洪臣：城鎮(zhèn)污水處理技術的創(chuàng)新方向及探索

我?國污水處理已經建立了基礎的框架體系??。目前有4500多座污水處理廠，日處理規(guī)模兩億多噸。??據聯合國統(tǒng)計，全世界城鎮(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)模最大，卻不是最強。

那什么是強？是可??持續(xù)的??運營的能力、??低投入高產出的水平。

隨機調查了全國 467 座污水處理廠（約占總數量的10%，總規(guī)模的25%）的主要運行工況，分析污水處理廠運營困境，提出污水處理廠提質增效的技術路線。

目前我國污水處理廠面臨的主要運營困境包括：

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.實際處理水量超負荷嚴重；

6.各種藥劑投加量過大；

7.無備用設備，長期無法停產檢修。

詳細內容：我?國污水處理已經建立了基礎的框架體系??。??4500多座污水處理廠，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??聯合國統(tǒng)計），我國占1/5左右。??我國處理規(guī)模最大，卻不是最強?！皬姟笔侵缚??持續(xù)的運營的能力、??低投入高產出的水平。十五、十一五、十二五、十三五這幾個5年計劃的實施，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行，水環(huán)境的狀況不容樂觀。

下一步，污水處理的進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)運營水平。調研??了467個污水處理廠，20多個運行的工藝參數，??幾乎涵蓋了全國所有省份。兩億噸的處理規(guī)模的城鎮(zhèn)污水處理設施存在的問題，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)污泥濃度過高導致的問題非常嚴峻。

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，污水廠效能提升重點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。

通常認為，SVI值為100是最合適的，超過150為微膨脹，超過200為膨脹，400~500時出現絲狀膨脹，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，污水進一步進入深度處理（主要以過濾為核心單元）會產生堵塞，增大反沖洗水量。調研中，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、二沉池等的負荷。

綜合以上3點，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、非有機的無機分到污水處理廠，建設和管理仍需完善。

2）預處理系統(tǒng)性能差，導致真正的渣、砂難以去除。

3）據調研數據，有90%以上的污水處理廠未設初沉池。

為提高管網效率，住房和城鄉(xiāng)建設部 、生態(tài)環(huán)境部、 發(fā)展改革委三部門聯合印發(fā)了《城鎮(zhèn)污水處理提質增效三年行動方案(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行開發(fā)，例如，SSgo系統(tǒng)。

4. 由于污泥品質差，??反沖洗水量較大，浪費很嚴重。

調研發(fā)現，90%以上的污水處理廠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. 水力負荷率較高。

結合全行業(yè)的調研結果，我國污水處理廠整體上處于嚴重超負荷、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混入的過多的清水、河水等。

6. 各種化學藥劑的投加量過大。

據調研，對于我國的城鎮(zhèn)污水處理廠，化學藥劑成本已經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）反硝化過程中需添加甲醇等藥劑消耗過量的溶解氧。

7. 無備用設備，在相當長的運營期內無法停產檢修。

由于我國的污水處理廠普遍負荷率較高，除少數超大型污水處理廠以外，一般污水處理廠無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備用水下設備只有泄空才能徹底檢修或更換。無法進行計劃性維修的設備，長期帶病運行，將隨時導致運營風險。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6年沒有泄空檢修。

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