污水處理與升級改造六項(xiàng)顛覆性技術(shù)

2016年12月8—9日，第十一屆中國城鎮(zhèn)水務(wù)發(fā)展國際研討會與新技術(shù)設(shè)備博覽會在廣州白云國際會議中心盛大開幕。研討會就中國時下水務(wù)發(fā)展?fàn)顩r、目標(biāo)、相關(guān)政策及實(shí)施等問題進(jìn)行深入和全方位的探討，平行舉辦的分論壇對行業(yè)內(nèi)最前沿、最核心的理念和技術(shù)進(jìn)行了研討和展示。

2016年12月9日下午，中國人民大學(xué)低碳水環(huán)境技術(shù)研究中心主任王洪臣教授在“污水處理與升級改造”分論壇做了精彩發(fā)言，對城鎮(zhèn)污水處理廠目前運(yùn)營過程中存在的問題與未來面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了全面剖析，并重點(diǎn)介紹了六項(xiàng)污水處理廠運(yùn)營優(yōu)化的顛覆性技術(shù)。

王洪臣教授指出，我國城鎮(zhèn)污水處理事業(yè)在“十一五”和“十二五”時期快速發(fā)展，日處理能力已高達(dá)1.62億立方米，超過了美國1.25億立方米的處理能力，但是運(yùn)營水平與發(fā)達(dá)國家相比仍然差距較大，主要體現(xiàn)在出水水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，并且能耗物耗過高。在目前污水處理廠建設(shè)的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)有設(shè)施的優(yōu)化運(yùn)營，耦合新型的優(yōu)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)提升、能耗物耗降低的潛力非常大。

針對我國污水處理廠普遍存在設(shè)備效率偏低、過程監(jiān)察模糊、需求響應(yīng)機(jī)制未完全建立、工藝流程不合理等問題，王洪臣教授提出了六項(xiàng)污水處理廠提標(biāo)提效顛覆性技術(shù)。

（1）新型高分子彈性體曝氣器。曝氣系統(tǒng)是污水處理廠能耗最高的單元，占全廠能耗的50%～70%；而曝氣器是曝氣系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備，投資只占到污水處理廠的0.5%以下。目前曝氣器采用陶瓷和橡膠兩個大類，但是普遍存在充氧性能差、易堵塞、壽命短等問題，導(dǎo)致水廠運(yùn)行效率低、能耗偏高，造成的經(jīng)濟(jì)損失遠(yuǎn)超曝氣器本身的投資。因此提高曝氣器品質(zhì)，對于水廠效益的提高至關(guān)重要。未來污水處理廠選用的曝氣器應(yīng)該具備以下三個特征：長期運(yùn)行穩(wěn)定（不撕裂、不老化、不結(jié)垢、不漏氣、壽命長）；充氧性能高（OTE、OTR、AE等充氧指標(biāo)高）； 調(diào)節(jié)品質(zhì)好（充氧效率對曝氣量敏感性差）。

新型高分子彈性體曝氣器克服了目前曝氣器存在的缺點(diǎn)，同時具備以上三個特征，能夠大幅提高水廠曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率，并且提高處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（2）新型污水處理過程監(jiān)測儀表。我國水廠的運(yùn)行工程師對污水處理過程的監(jiān)控能力有限，主要原因是可使用的監(jiān)測工具非常少，除了污泥濃度計(jì)、溶解氧儀做參考外，其他運(yùn)營過程基本處于暗箱操作狀態(tài)。比耗氧速率在線測定儀和工藝狀態(tài)曝氣綜合充氧性能測定儀的使用為水廠運(yùn)行人員打開了全新的窗口?；钚晕勰啾群难跛俾剩⊿pecific Oxygen Uptake Rate，SOUR）是單位時間內(nèi)單位質(zhì)量的活性污泥所消耗氧氣的量，反映了微生物的活性；工藝狀態(tài)曝氣綜合充氧性能測定儀可以直接測定工藝狀態(tài)下曝氣系統(tǒng)的實(shí)際氧轉(zhuǎn)移效率（Oxygen Transfer Efficiency，OTE）和區(qū)域曝氣量。通過這兩臺新型過程監(jiān)測儀表，水廠人員可準(zhǔn)確獲得活性污泥生化系統(tǒng)的性能狀況和曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，從而進(jìn)行科學(xué)、及時的運(yùn)行調(diào)控。

（3）曝氣極限控制策略。目前曝氣控制系統(tǒng)普遍采用DO反饋耦合數(shù)學(xué)模型的策略，存在控制滯后、調(diào)控精度低等問題。曝氣極限控制策略按照“按需供氣”的原則，采用了OUR前饋的控制邏輯，將曝氣系統(tǒng)供氧量與微生物需氧量進(jìn)行了精準(zhǔn)匹配。與傳統(tǒng)的精確曝氣相比，可以實(shí)現(xiàn)精度高、無滯后的曝氣控制，可最大限度地達(dá)到曝氣系統(tǒng)的節(jié)能。

（4）溶解氧科學(xué)管理系統(tǒng)。在污水好氧生物處理工藝中，溶解氧是最重要的狀態(tài)指標(biāo)之一。很多污水處理廠氨氮、總氮等不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，與厭氧區(qū)、缺氧區(qū)以及好氧區(qū)的溶解氧失衡、功能紊亂密切相關(guān)。因此將溶解氧科學(xué)管理起來，既是水廠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的需要，也是節(jié)能降耗的需要。溶解氧科學(xué)管理系統(tǒng)以新型的過程監(jiān)測技術(shù)與臨界氧傳質(zhì)-反應(yīng)動力學(xué)模型為手段，通過對生化反應(yīng)池污泥特性和曝氣系統(tǒng)性能的綜合測定，核算針對不同污染物降解和不同生化反應(yīng)階段的最佳曝氣量和攪拌量，從而在不影響污泥懸浮的前提下，使生化池不同功能區(qū)達(dá)到最適溶解氧水平，避免溶氧錯位，保證水廠穩(wěn)定高效運(yùn)行。

（5）新型二沉池回流比控制技術(shù)。目前水廠二沉池的回流比普遍較高，不僅造成能量的大量浪費(fèi)，也導(dǎo)致了前端生化池實(shí)際水力停留時間偏少，影響處理效果。傳統(tǒng)的運(yùn)行只考慮二沉池的澄清能力，并沒有挖掘濃縮潛力。新型的二沉池回流比控制技術(shù)基于流態(tài)模擬技術(shù)和回流污泥濃度預(yù)測模型，不僅可以優(yōu)化二沉池流態(tài)，提高二沉池濃縮性能，降低回流比，而且能增加曝氣池生物量，從而使生化系統(tǒng)的污染物降解能力得到強(qiáng)化。

（6）SSGO三相秒分技術(shù)。我國90%的污水處理廠未設(shè)初沉池，并且沉沙池對0.1毫米以下的沙粒去除效率不高，這就導(dǎo)致后續(xù)生化單元負(fù)荷過高，能量大量消耗，并且泥渣沙的沉積導(dǎo)致池容減少，后續(xù)設(shè)備損壞嚴(yán)重。而在水廠的提標(biāo)改造過程中，又因初沉池占地面積較大而使改造設(shè)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)。SSGO三相秒分技術(shù)能夠在秒級別的時間內(nèi)快速去除污水中泥渣沙油，并且占地面積小，每天處理萬噸污水占地僅12平方米，運(yùn)行能耗0.03 千瓦·時/立方米，可高效降低后續(xù)處理工藝負(fù)荷。另外對于沒有足夠土地?cái)U(kuò)建二沉池的水廠，該技術(shù)還可用于替代二沉池，幫助水廠快速實(shí)現(xiàn)泥水分離。SSGO可實(shí)現(xiàn)污水處理廠的提標(biāo)擴(kuò)容與本質(zhì)節(jié)能，是未來提標(biāo)提效改造的核心技術(shù)。

王洪臣教授的演講引起參會者強(qiáng)烈反響，特別是對新型曝氣器、活性污泥生化反應(yīng)過程監(jiān)測儀表、SSGO三相秒分技術(shù)等顛覆性技術(shù)有著濃厚興趣。王洪臣教授認(rèn)真聽取與會者提問并逐一解答，并希望與大家共同努力，促進(jìn)我國污水處理運(yùn)營水平的優(yōu)化升級。

“污水處理與升級改造”分論壇由中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院總工程師鄭興燦主持，北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院總工程師黃鷗，國際水協(xié)大中華區(qū)總監(jiān)、北京北排裝備產(chǎn)業(yè)有限公司總經(jīng)理高瓊等也都做了精彩演講。污水處理廠的提標(biāo)提效和運(yùn)營優(yōu)化關(guān)系著企業(yè)的生存，也關(guān)系著我國水環(huán)境的改善。 （來源：中國節(jié)能設(shè)備網(wǎng) 發(fā)布日期：2016-12-16）