中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司城市環(huán)境研究院 院長(zhǎng)孫永利作了題為《由幾個(gè)常見(jiàn)現(xiàn)象引發(fā)的污水處理系統(tǒng)“精細(xì)化”的思考》的報(bào)告。報(bào)告針對(duì)污水排放提標(biāo)催生的兩個(gè)主要問(wèn)題：如何有效利用污水中的碳源以及化學(xué)除磷和生物除磷之間的對(duì)接和耦合進(jìn)行了分析。 

以下文字為孫永利現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告的概要整理。

近年來(lái)，各部委以及地方政府都在陸續(xù)頒布新的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，“提標(biāo)”已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)廣泛討論的熱點(diǎn)話題。日益提高的污水排放標(biāo)準(zhǔn)催生了兩個(gè)主要問(wèn)題：一是如何有效利用污水中的碳源。二是化學(xué)除磷和生物除磷之間的對(duì)接和耦合。以下內(nèi)容為針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行的研究。

一、碳源嚴(yán)重不足和無(wú)效損耗等問(wèn)題的解決

1.預(yù)處理單元跌水復(fù)氧現(xiàn)象

環(huán)境研究院研究組通過(guò)對(duì)江蘇地區(qū)30座污水處理廠進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)每當(dāng)處理廠的預(yù)處理單元有跌水情況發(fā)生時(shí)，便同時(shí)出現(xiàn)耗氧現(xiàn)象，碳源也隨之消耗。研究對(duì)此現(xiàn)象的成因進(jìn)行了分析，提出污水跌落瞬間復(fù)氧假說(shuō)：污水跌落過(guò)程中水柱帶動(dòng)周邊空氣形成旋流，旋流加速渠道內(nèi)氣體與周邊空氣的流通;污水跌落瞬間，帶動(dòng)復(fù)氧空氣進(jìn)入水渠;污水跌落瞬間，水珠的表面張力被破壞;污水跌落瞬間所形成的波浪，加速?gòu)?fù)氧;跌落過(guò)程，氣體交換加劇惡臭氣體釋放。

基于以上假說(shuō)分析得出：渠底空氣交換是污水廠跌水復(fù)氧的關(guān)鍵。研究針對(duì)此結(jié)論進(jìn)行工程實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)預(yù)處理單元進(jìn)行加蓋操作解決了此問(wèn)題，在江蘇常州的工程案例中，僅花4200元(含材料和人工)的改造成本，便可節(jié)省碳源0.3  t/d。

2.內(nèi)回流混合液挾氧問(wèn)題

經(jīng)調(diào)查，目前許多污水處理廠耗氧池后的末端溶解氧含量都在2mg/L以上，有些甚至達(dá)到6-7mg/L，這部分溶解氧不能得到有效控制，缺氧池將會(huì)無(wú)法達(dá)到真正缺氧的狀態(tài)。研究利用模擬公式對(duì)幾個(gè)污水處理廠進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，得到不同工藝和條件下末端溶解氧的含量，結(jié)果如下：

研究針對(duì)以上分析提出了解決辦法：將好氧池末端溶解氧的回流路徑分為兩條，使其達(dá)到兩倍流量，其中一條路徑的溶液氧不進(jìn)行曝氣，通過(guò)攪拌等方式進(jìn)行回流，另一條路徑的溶解氧進(jìn)行曝氣后回流，兩條路徑的停留時(shí)間一致。經(jīng)過(guò)此方法，第一條路徑的溶解氧和ORP得到了有效控制，缺氧池最終也實(shí)現(xiàn)了真正缺氧。

二、化學(xué)除磷和生物除磷之間的對(duì)接和耦合

1.化學(xué)協(xié)同除磷使得生物除磷功能受抑制

化學(xué)除磷是自2008年太湖流域提標(biāo)改造之后，行業(yè)內(nèi)一個(gè)重要的發(fā)展方向。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前許多污水處理廠在進(jìn)行化學(xué)除磷后，由于生物除磷影響，效果大打折扣。研究針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)很多污水處理廠磷投加過(guò)量情況非常嚴(yán)重，其投加量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)處理廠除磷所需用量。

研究通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)化學(xué)除磷對(duì)生物系統(tǒng)造成的影響進(jìn)行研究。首先將污水源水跟剩余污泥混合，模擬厭氧池。之后加入優(yōu)質(zhì)碳源，對(duì)厭氧效果進(jìn)行強(qiáng)化。最后在耗氧池污泥中加入碳酸鹽。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大部分化學(xué)除磷污水處理廠已經(jīng)無(wú)明顯的厭氧釋磷現(xiàn)象。因此，強(qiáng)化厭氧釋磷以及生物除磷是行業(yè)未來(lái)需要重點(diǎn)研究解決的問(wèn)題。

課題組對(duì)生物強(qiáng)化除磷進(jìn)行研究，建立模擬實(shí)驗(yàn)，通過(guò)側(cè)溝取厭氧池20%上清液，添加化學(xué)除磷藥劑，將厭氧池上清液中的磷提取后，最終磷酸鹽的濃度也得到降低。研究認(rèn)為該方法是未來(lái)實(shí)現(xiàn)除磷工作可以考慮的一個(gè)思路和模式。

2.反硝化除磷工程化

研究針對(duì)耗氧池的成分以及各物質(zhì)之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析，提出加強(qiáng)反硝化功能的一種基于多點(diǎn)進(jìn)水與一碳多用為核心的反硝化除磷技術(shù)路線措施，方案如圖。

該技術(shù)方案的核心是將與硝酸鹽反應(yīng)有關(guān)的其他反應(yīng)抑制住，從而加強(qiáng)硝酸鹽之間的反應(yīng)，加強(qiáng)反硝化除磷效果。首先在消氧池中把回流混合液的溶解氧濃度降低，之后通過(guò)水調(diào)節(jié)，阻止碳源進(jìn)入到熱系統(tǒng)中，最終實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)硝酸鹽之間反應(yīng)的效果。

未來(lái)，華北院將對(duì)此技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步研究，包括工藝單元及工程措施的控制等等，力求早日實(shí)現(xiàn)反硝化除磷的工程化應(yīng)用。