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郑兴灿:城镇污水处理厂提标建设之路

时间:2018-09-04 09:12

来源:中国水网

作者:洪翩翩

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郑兴灿特别强调,一个技术在不同的情景下,它可能适用的范围会发生很大的变化。比如,如果要达到一级A标准,滤布滤池是一个很好的技术选择,水头损失小、占地面积小、能耗非常低,但如果要求SS稳定达到5mg/L以下,总磷稳定达到0.3mg/L以下的话,该技术就可能不太适合。对于COD的去除也是一样。一些污水处理厂难生物降解的COD用臭氧氧化非常管用,但也并不是所有的都管用,活性炭对于一些工业废水管用,对于另一些也会失效。不过值得一提的是,由于臭氧氧化技术既可以去除COD,又可以去除色度,同时也是新兴非常规污染物去除的一个非常重要的途径和方法,郑兴灿建议,如果有一定的条件,大部分的污水处理厂可以将臭氧氧化作为消毒措施或者进一步氧化的标准配置。

对于工艺改造的原则,郑兴灿总结为一句话,即“先源头控制,后强化处理;先运行优化,后工程改造;先生物强化,后物化辅助”。他表示,对于新一轮的提标改造而言,需要优先考虑投资问题,树立优化运行的概念。例如,当现有的工艺系统能够按照一级A标准稳定运行的话,如果要提升到新的、更高的标准,比如总氮要达到10mg/L以下、总磷要0.3 mg/L以下时,适当增加投药量和碳源的投加量等优化运行的方式即可解决,不需要工程改造或增加设施。而对于一些小型的SBR系统,尤其早期建设的系统,改造的费用可能远大于推倒重来,此时多个厂合并可能是更合适的方法之一。每个厂的情况不一,有通用的法则,也要因地制宜,切实实际。

五、我国城镇污水特有的复杂水质特征及主要成因

会上,郑兴灿还总结了我国城镇污水特有的五大特征,包括:

一是低碳氮比C/N,即BOD5/TN明显偏低。碳源40%以上的缺失是因为化粪池,15%以上则由于污水管网的漏损,合计可达到50%以上。

二是泥沙含量高,即SS/BOD5明显偏高,泥沙主要来源于清洗加工、土壤流失、泥浆、地表废弃物、沙尘沉降、河水倒灌等。

三是冬季低温,尤其是长江下游区域。成因主要是季节性气温变化、地表水供水水源、淮河以南冬季无法定的供暖服务等。

四是由于用户用水差异、工业影响等导致的进水水质水量波动。

五是由于工业废水的管控失灵导致预处理未达标、非法排放等对污水处理厂进水水质产生影响。

六、生物脱氮除磷效果的关键影响因素及改进措施

郑兴灿给出了我国城镇污水C/N的具体数据。他表示,通过全国的数据分析可知,我国城镇污水C/N普遍低于4,而发达国家则高于5,这是国内外水质的本质差别。严重的碳源不足导致除磷脱氮效果不理想。

郑兴灿提到,我国很多污水处理厂的SS/BOD5比值在2左右,是发达国家的1.5~3倍,污水泥沙惰性悬浮固体含量高带来了大量的泥沙沉淀。而随着进水SS/ BOD5比值的上升,污泥产量明显上升,污泥活性的明显下降,我国正常的污泥活性是欧美国家的一半。因此,对泥沙的控制是关键因素之一。

从生物除磷角度而言,优质碳源浓度及比例是生物除磷能力的关键影响因素,然而现实情况中由于回流污泥硝酸盐、低pH、过度曝气等原因,生物除磷能力遭到了破坏,所以可以通过增强反硝化除磷,节省碳源和能源消耗,但存在较明显的地域差异。

另外,完全硝化系统是保障系统稳定运行的关键因素。郑兴灿指出,污水生物脱氮受完全硝化能力和反硝化能力的保障与功能的均衡、所需的C/N及碳源优化配置等多重因素的影响。

郑兴灿表示,目前,有些设计院还是按照硝化速率来设计,这是错误的。系统的硝化能力与泥龄、温度有关,与硝化速率无关。硝化速率的高低和进水的C/N相关,另一方面,C/N是反硝化能力的决定性因素,而碳源构成是影响反硝化速率的最主要因素,合适的C/N和碳源质量,带来快速的碳源和反硝化反应,而C/N严重不足的条件下,设计得再好,也解决不了问题。

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污水生物脱氮的关键控制因素

下图为实际测定的反硝化反应的三个不同速率阶段,初始10分钟左右去除6mg/L的硝酸盐,之后60多分钟再去除6mg/L,然后是缓慢的反硝化,约4个小时再去除6mg/L,可以看出,在很多工艺系统中,大部分时间反硝化速率处于很低的阶段,有些设计人员认为可以通过无限增加泥龄的方式来解决总氮去除率提升的问题,但实际上,缺氧端每增加1小时的停留时间,总氮的去除仅能增加1mg/L左右,考虑到硝化菌和反硝化菌之间的均衡,真正需要的时间可能是2小时。两个小时的停留时间才增加1mg/L,从投资和运行成本来讲,还不如适当的投加外部碳源,因为每去除3mg/L左右的总氮,碳源费用大概是0.1元。

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另外,郑兴灿还提到了最近几年用得比较多的悬浮填料强化硝化工艺系统,他表示,该工艺可以突破非曝气污泥量比值的限制,解决冬季低温运行问题的同时提高反硝化能力。

七、城镇污水处理厂工程应用实例

1.天津纪庄子污水处理厂&津沽污水处理厂

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天津纪庄子污水处理厂是华北市政总院设计的我国第一座大型二级处理厂,后因城市发展需要于2015年关闭迁建,目前变身为天津津沽污水处理厂。郑兴灿介绍,该污水厂现在执行一级A标准,很快将提标至天津地标,也就是所谓的准Ⅳ类水标准。同时,该厂周边还建成了再生水厂和污泥处理厂,实现了高等级再生水的利用和污泥的资源化能源化。

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编辑:汪茵

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