遼河流域污水處理廠水專項(xiàng)治理技術(shù)前景分析

唐玉蘭，虞鯤鵬，李亞峰

遼河流域污水處理廠水專項(xiàng)治理技術(shù)前景分析

唐玉蘭，虞鯤鵬，李亞峰

（沈陽(yáng)建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110168）

遼河流域工業(yè)正在逐步發(fā)展，各類廢水的排放量也隨之增長(zhǎng)，相應(yīng)的污水排放標(biāo)準(zhǔn)也日趨嚴(yán)格，眾多污水處理廠的老舊設(shè)備與工藝亟待升級(jí)改造。針對(duì)這一問題，本文在搜集掌握遼寧省污水處理廠的規(guī)模、主體工藝等信息的基礎(chǔ)上，對(duì)“十一五”“十二五”水專項(xiàng)期間遼河流域研發(fā)的新型處理技術(shù)的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)介紹，最后從技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益、處理效果等角度，根據(jù)技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)以及應(yīng)用面的不同，有針對(duì)性地做出合理的應(yīng)用前景分析。

水專項(xiàng)；污水處理廠；關(guān)鍵技術(shù)

“水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)”（以下簡(jiǎn)稱水專項(xiàng)）是為實(shí)現(xiàn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)又好又快發(fā)展，調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，緩解我國(guó)能源、資源和環(huán)境的瓶頸制約，根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》設(shè)立的16個(gè)重大科技專項(xiàng)之一，旨在為中國(guó)水體污染控制與治理提供強(qiáng)有力的科技支撐。水專項(xiàng)解決的基本問題是如何有針對(duì)性地治理各流域不同性質(zhì)的污染問題，其目標(biāo)是不僅要在技術(shù)層面上得到突破，取得創(chuàng)新性專利或者科研成果，更要通過科技創(chuàng)新起帶頭作用，帶動(dòng)各地區(qū)污水治理積極性，提高污水治理技術(shù)水平和治理效率，解決現(xiàn)在我國(guó)生態(tài)環(huán)境面臨的諸多困境，并且未雨綢繆，為未來可能出現(xiàn)的實(shí)際問題提供新思路新想法。

遼寧省現(xiàn)有的部分水廠以及近年來修建的水廠進(jìn)行水廠設(shè)計(jì)時(shí)，參照了2008年第一次污染源普查中的進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)作為污水廠設(shè)計(jì)進(jìn)水濃度，但隨著大量的造紙、印染等重污染企業(yè)搬遷改造，導(dǎo)致現(xiàn)污水廠實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)水量與設(shè)計(jì)數(shù)值相差較大，造成了資源浪費(fèi)。另一方面，在對(duì)環(huán)境要求日益嚴(yán)格的今天，部分水廠出水水質(zhì)仍在執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致污染物消減量和消減率較低，因此迫切需要對(duì)水廠進(jìn)行提標(biāo)改造。

1 遼河流域污水處理廠概況

遼寧省污水處理廠經(jīng)統(tǒng)計(jì)共189家，廣泛分布在城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、工業(yè)園等地區(qū)，其中沈陽(yáng)市的污水處理廠最多，除去已停產(chǎn)的水廠，全市共有34座污水處理廠。根據(jù)自身廠區(qū)地理位置、進(jìn)水情況等因素，水廠主體工藝、規(guī)模差異較大，遼寧省按日處理水量劃分的污水處理廠所占比例見圖1，按主要處理工藝劃分的污水處理廠所占比例見圖2，按執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)劃分的污水處理廠所占比例見圖3。

圖1 遼河流域各規(guī)模污水處理廠所占百分比

圖2 遼河流域污水處理廠主體處理工藝所占百分比

圖3 遼河流域污水處理廠執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)所占百分比

從數(shù)據(jù)及圖中看出，遼寧省日處理水量大于100 000 t·d-1的大型污水處理廠工藝流程合理，運(yùn)行穩(wěn)定，整體運(yùn)行良好，通常已完成提標(biāo)改造，對(duì)此類技術(shù)需求較輕，但此類污水處理廠通常位于沈陽(yáng)等城市區(qū)域，占污水處理廠總數(shù)的少部分。大部分污水處理廠用于處理城鎮(zhèn)、工業(yè)園區(qū)污水以及分散式污水，此類污水處理廠日處理水量通常不超過 50 000 t，基本工藝流程合理，但受自身場(chǎng)地大小、工藝缺陷、冬季氣溫低等局限因素所影響，導(dǎo)致耗能高、處理效果不盡理想等情況出現(xiàn)，亟需合適的解決方案。

2 遼河流域污水處理廠升級(jí)改造技術(shù)

2.1 升級(jí)改造技術(shù)簡(jiǎn)介

除去工藝完善、運(yùn)行穩(wěn)定的大型污水處理廠外，由于部分區(qū)域發(fā)展滯后，實(shí)際進(jìn)水量低；進(jìn)水污染物設(shè)計(jì)濃度偏高；雨污混接嚴(yán)重，污水收集率低；設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)低污染物去除率低；大部分污水處理廠出水水質(zhì)一直執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）一級(jí)B或二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其較高的污染物排放濃度，直接影響各水廠污染物去除效率等因素影響，遼寧省大部分水廠都需要做出調(diào)整。

為了解決污水處理廠能耗高、出水水質(zhì)差現(xiàn)狀，提供污水處理廠升級(jí)改造方案，“十一五”“十二五”期間遼寧省聯(lián)合高校、研究所、企業(yè)等多單位共同開發(fā)出一系列適用于不同情況的關(guān)鍵技術(shù)，目前已具成效。

2.1.1 氣浮-水解法難降解工業(yè)綜合廢水高效預(yù)處理技術(shù)

通過優(yōu)化溶氣壓力和回流比，去除了大量廢水中的油污以及固體廢物，通過優(yōu)化污泥濃度與水力停留時(shí)間，在厭氧條件下提高了廢水的可生化性。

2.1.2 混凝/氣浮-水解酸化-前置反硝化BAF工業(yè)綜合廢水深度處理集成技術(shù)

在前置反硝化BAF的基礎(chǔ)上增加了化學(xué)除磷、氣浮除油、水解酸化工藝，適合處理含大量油污、懸浮物的難降解廢水[1]。

2.1.3 高負(fù)荷低回流比前置反硝化BAF深度脫氮技術(shù)

通過對(duì)缺氧-好氧工藝的運(yùn)行參數(shù)控制，實(shí)現(xiàn)在低回流比的條件下，系統(tǒng)高負(fù)荷運(yùn)行[2]。

2.1.4 “基質(zhì)+菌劑+植物+水力”人工濕地四重協(xié)同凈化技術(shù)

使污水均勻流入濕地處理系統(tǒng)，通過水流方向的改變和濕地植物與低溫菌劑的協(xié)同凈化作用使污水得到凈化。通過對(duì)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，確保人工濕地系統(tǒng)在低溫條件下高效穩(wěn)定的運(yùn)行[3]。

2.1.5 入庫(kù)干支流污水處理廠提標(biāo)改造技術(shù)

將CAST工藝改造為A2/O工藝，并在曝氣方式及曝氣量等方面進(jìn)行優(yōu)化[4]。

2.2 升級(jí)改造技術(shù)分類

除了進(jìn)水量低導(dǎo)致水力負(fù)荷不足、進(jìn)水污染物設(shè)計(jì)濃度偏高導(dǎo)致進(jìn)水COD負(fù)荷率較低等設(shè)計(jì)不切實(shí)的問題，研發(fā)出的升級(jí)改造技術(shù)根據(jù)不同水廠的地理情況提供了不同的可行方案，對(duì)城鎮(zhèn)污水廠主要采取水廠工藝的提標(biāo)改造，對(duì)有水環(huán)境資源的水廠主要采取人工濕地改造的方案等。

針對(duì)污染物去除率低、水廠運(yùn)行效率受氣溫影響大等實(shí)際問題，關(guān)鍵技術(shù)可以分為3個(gè)方面：提高水處理技術(shù)中出水水質(zhì)處理效果、水處理工藝的完善、水廠工藝的提標(biāo)改造。

3 遼河流域污水廠升級(jí)改造技術(shù)前景分析

城市污水處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模、工藝等通?；谟玫孛娣e、人口、工業(yè)發(fā)展預(yù)測(cè)以及生活、商業(yè)、工業(yè)污水量等確定，此方法有時(shí)因?yàn)槌鞘械陌l(fā)展、排污企業(yè)的搬遷等因素并不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，導(dǎo)致實(shí)際進(jìn)水量低、進(jìn)水COD負(fù)荷率低，水廠長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行，既影響出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)也造成了企業(yè)成本增加。因此水廠設(shè)計(jì)應(yīng)因地制宜、與時(shí)俱進(jìn)，以合適的改造方案糾正現(xiàn)階段的問題。

氣浮-水解法難降解工業(yè)綜合廢水高效預(yù)處理技術(shù)在水力停留時(shí)間為2 h的條件下，通過試驗(yàn)優(yōu)化氣浮過程中的溶解氣體壓力以及回流比來去除工業(yè)廢水中的固體懸浮物和油污，并通過改良污泥濃度，提高了厭氧條件下的水質(zhì)可生化性，并以此實(shí)現(xiàn)高濃度、難降解工業(yè)綜合廢水的高效預(yù)處理，水處理成本僅為0.17元·t-1。

混凝/氣浮-水解酸化-前置反硝化BAF工業(yè)綜合廢水深度處理集成技術(shù)適用于主體工藝為BAF，且出水水質(zhì)需從達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)提至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的水廠，對(duì)含大量油污、懸浮物，且難降解的工業(yè)廢水具有較好的處理效果。本工藝通過加入迅速有效的化學(xué)除磷法，不僅增加脫氮除磷功能，混凝過程中對(duì)SS也有較好的去除效果；加入成熟廉價(jià)的前置反硝化工藝以去除TN；加入的氣浮除油單元在消除工業(yè)廢水中油污堵塞濾池的同時(shí)去除了混凝過程中產(chǎn)生的泡沫殘?jiān)?。此技術(shù)是在污水處理廠現(xiàn)有BAF工藝基礎(chǔ)上，進(jìn)行小范圍的擴(kuò)增，并充分利用了原BAF的特點(diǎn)，以0.57元·t-1的低廉成本盡量挖掘了BAF的廢水處理能力，節(jié)省了大量的改造費(fèi)用，對(duì)于有相應(yīng)需求的污水廠的提標(biāo)改造具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

高負(fù)荷低回流比前置反硝化BAF深度脫氮技術(shù)針對(duì)工業(yè)綜合廢水有機(jī)污染物濃度較高，以及主體工藝采用BAF的二級(jí)污水處理廠一般不具備脫氮能力的問題，營(yíng)造了硝化與反硝化菌的適宜代謝繁殖條件，并通過對(duì)缺氧-好氧工藝的運(yùn)行參數(shù)控制，在充分利用水廠原有構(gòu)筑物的前提下實(shí)現(xiàn)了在低回流比條件下高負(fù)荷運(yùn)行。水處理成本為 0.36元·t-1，相比傳統(tǒng)的投加甲醇以達(dá)到相同的效果，每噸成本節(jié)省了0.1元。

“基質(zhì)+菌劑+植物+水力”人工濕地四重協(xié)同凈化技術(shù)研發(fā)了適合北方寒冷地區(qū)人工濕地，冬季凈化高效的低溫（水溫4~10℃、氣溫-20～-40 ℃）脫氮菌、低溫除磷菌、低溫有機(jī)物降解菌功能生物強(qiáng)化產(chǎn)品，確定了低溫環(huán)境下濕地植物多樣性配置方案，重點(diǎn)開發(fā)了低溫菌劑與特征植物、基質(zhì)的耦合作用，提高了菌劑在基質(zhì)中的附著力，提高了氮磷去除率。開發(fā)了均勻布水設(shè)備和液位調(diào)節(jié)設(shè)備，不僅進(jìn)一步提高了人工濕地的穩(wěn)定性，且實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的模塊化，降低了建設(shè)成本。

入庫(kù)干支流污水處理廠提標(biāo)改造技術(shù)適用于原為CAST工藝的村鎮(zhèn)小型污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)升級(jí)改造為A2/O工藝。改造途徑是在保留原構(gòu)筑物的同時(shí)，加入二沉池與污泥提升泵站，在原反應(yīng)池中增加隔離墻，目的是強(qiáng)化污水處理廠脫除總氮效果。并在改造完成基礎(chǔ)上，采取“間歇曝氣+優(yōu)化單池曝氣量”的方式不僅保留了A2/O自身的優(yōu)點(diǎn)，也解決了部分諸如磷的釋放會(huì)受厭氧條件下磷酸鹽的影響的問題。此改造方式及關(guān)鍵技術(shù)保證了水廠全年可穩(wěn)定運(yùn)行，可應(yīng)用于渾河上游河段各城鎮(zhèn)污水處理廠。

4 結(jié) 論

“十一五”“十二五”期間，遼寧省各單位為改善遼河流域水環(huán)境做出了諸多努力，開發(fā)出的多項(xiàng)治理技術(shù)已被應(yīng)用于部分污水處理廠中，并得到了明顯的應(yīng)用效果，經(jīng)濟(jì)效益良好的積極反饋，為污水處理廠升級(jí)改造提供了許多選擇方案。但是目前研發(fā)出的關(guān)鍵技術(shù)大多致力于解決提高污水處理效果的問題，部分水廠由于發(fā)展滯后仍然存在諸如污水處理耗電量較高、干污泥耗藥量高等問題。因此，水處理技術(shù)的發(fā)展仍在繼續(xù)，水廠工藝在與時(shí)俱進(jìn)的同時(shí)要理論與實(shí)踐相結(jié)合，成為遼河流域水質(zhì)改善的堅(jiān)強(qiáng)后盾。

［1］林齊.工業(yè)綜合廢水深度處理與污水廠工藝升級(jí)改造研究[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2011

［2］陳永志.A2/O-BAF系統(tǒng)深度脫氮除磷[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2012.

［3］趙昕悅.復(fù)合菌劑的構(gòu)建及其低溫強(qiáng)化人工濕地凈化效能研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.

［4］趙宇.水庫(kù)上游中小型污水處理廠提標(biāo)改造技術(shù)示范應(yīng)用[J].綠色科技，2019（24）：137-138.

Prospect Analysis of Water Treatment Technology of Sewage Treatment Plant in Liaohe River Basin

,

（Shenyang Jianzhu University, Shenyang Liaoning 110168, China）

The industry in Liaohe river basin is gradually developing, and the discharge of various types of wastewater is also increasing. The corresponding wastewater discharge standards are becoming stricter. The old equipments and processes of many sewage treatment plants are in urgent need of upgrading. In this paper, the content of new developed treatment technologies for the Liaohe river basin during the “Eleventh Five-Year” and “Twelfth Five-Year” water projects were introduced based on the collection of information on the scale and main processes of sewage treatment plants in Liaoning province, finally from the angle of technology's economic benefit, treatment effect, according to the difference of technology focus and application, their application prospects were analyzed.

Water specialization; Sewage treatment plant; Key technology

水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（項(xiàng)目編號(hào)：2018ZX07601-004）。

2020-06-28

唐玉蘭（1971-），女，江蘇省揚(yáng)州市人，教授，博士后研究生，2007年畢業(yè)于南京大學(xué)，研究方向：流域水環(huán)境治理、膜處理技術(shù)。

虞鯤鵬（1996-），男，碩士研究生，研究方向：膜處理技術(shù)。

X703

A

1004-0935（2020）11-1405-04