鄭興燦：未來城鎮(zhèn)污水處理廠工藝技術(shù)選擇的幾點思考
一、初期雨水何時全面納入城鎮(zhèn)污水處理廠服務(wù)范圍？
表 1 是我國城鎮(zhèn)污水處理廠工程建設(shè)的大致歷程及發(fā)展預(yù)測：從最早的幾座污水處理廠到現(xiàn)在的3800多座。個人預(yù)計，到2015年年底會接近5000座；到2020年應(yīng)該達(dá)到萬座以上；到2030年肯定會過2萬座。數(shù)量雖然是增加的，但總體處理規(guī)模并不是線性增加的，也就是說當(dāng)前及今后的污水處理廠平均單座規(guī)模會越 來越小。在2020年到2030年之間， 還會有一個重要的變化特征：我們會把雨水尤其是初期雨水考慮在內(nèi)，這就會帶來很多大型和超大型城市的污水處理廠設(shè)計處理能力至少要擴(kuò)增50% 以上。只不過這個過程可能還需要20年到30年甚至更長的時間。
我們可以預(yù)計，到 2020 年左右，會有一部分城市實施初期雨水的凈化處理，經(jīng)過 10 年左右的時間，我想有可能達(dá)到 5000 萬 m3/d 以上的規(guī)模。當(dāng) 然也有這種可能：按照我國近年來的發(fā) 展特點，如果經(jīng)濟(jì)條件具備，就會有更 高的發(fā)展速度！這會帶來怎樣的新問題 呢？未來的污水處理廠不僅需要考慮當(dāng) 前已經(jīng)存在的諸多問題，還要考慮今后 雨水納入后如何進(jìn)一步解決的問題。
二、新建和已有污水處理廠提標(biāo)建設(shè)的差異在哪？
另一個要思考的問題是，現(xiàn)有污水處理廠和新建污水處理廠的提標(biāo)建設(shè)有何差異？首先，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境質(zhì)量要求的普遍提高，已有的城市污水處理廠都面臨著原地提標(biāo)改造或異地搬遷這兩種模式的抉擇。從總體上來講，在超大和大型城市中，異地搬遷新建擴(kuò)建 的較多，也較典型，比如成都、天津、 杭州等地都出現(xiàn)了這種情況，多廠歸并和超大型化。國際上，新加坡也很典型，原先有十幾座污水處理廠，他們的目標(biāo)是將其轉(zhuǎn)變成兩座超大型的污水處理廠（再生水廠）。另外一種類型就是原地提標(biāo)改造，但需要同時解決標(biāo)準(zhǔn)提升和景觀環(huán)境建設(shè)（鄰避）問題。
我國今后新建的污水處理廠大部分都是村鎮(zhèn)級別的，相對來說，單座設(shè)計規(guī)模非常小。也正是因為規(guī)模小、數(shù)量多，一方面為新技術(shù)的推廣應(yīng)用帶來了各種各樣的契機(jī)，不管是厭氧氨氧化還是其他新技術(shù)，都會有很多不同的實施模式，這些模式及工藝技術(shù)組合不僅為大型公司，也為創(chuàng)新型的中小公司帶來很多的創(chuàng)新發(fā)展機(jī)會。另一方面，從長遠(yuǎn)來看，這些污水處理廠如果都是幾百立方米、幾十立方米的話，是不可能長久生存的，遲早要走向歸并，歸并到日處理能力上萬立方米，甚至5萬立方米這樣的水平。我曾經(jīng)提到的奧地利Strass污水處理廠，也就是嘗試做主流工藝厭氧氨氧化生產(chǎn)性試驗的那個廠，就是一個由十幾個小城鎮(zhèn)污水歸并起來的污水處理廠，由十幾個鎮(zhèn)共同分擔(dān)資金、建設(shè)運(yùn)行，正常情況下日處理 規(guī)模大致3萬立方米，存在季節(jié)性的變化。我想，類似這樣的發(fā)展趨勢在國內(nèi)也會同樣出現(xiàn)。
三、未來的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng) 該是怎樣的？
表 2 是北京市頒布的城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。可以看出，所有新建、改建和擴(kuò)建的污水處理廠，都要達(dá)到所謂的“Ⅳ類水”標(biāo)準(zhǔn)。而所說的“Ⅳ 類水”其實是假Ⅳ類水，并不是真正意義上的Ⅳ類水，因為總磷和總氮的限值明顯沒有達(dá)到Ⅳ類水的標(biāo)準(zhǔn)要求，而且即便算是Ⅳ類水的標(biāo)準(zhǔn)，也是河流的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，不是湖庫的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。而對絕大部分城市水體來講，不管這個河道有多長，都已經(jīng)不是真正意義上的河，而只是一個河道形狀的湖庫系統(tǒng)。那么河道形的湖庫水體系統(tǒng)執(zhí)行的照理應(yīng)該是 湖庫水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而這個河流水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)就 偏低得多。就北京地區(qū)來講，考慮到現(xiàn)有的城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)在的國標(biāo)是完全一樣的，可以直白地說， 北京的Ⅳ類水并不是真實的，大部分污水處理廠并沒有實現(xiàn)“Ⅳ類水”的標(biāo)準(zhǔn)， 只有新建和改建之后，才算是少數(shù)指標(biāo) 達(dá)到河流Ⅳ類水要求的準(zhǔn)“Ⅳ類水”。 北京這個“Ⅳ類水”標(biāo)準(zhǔn)考慮得比較合理的地方是，提高氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)，把總氮排放標(biāo)準(zhǔn)值控制在比較合理可行的水 平。但把CODcr 排放標(biāo)準(zhǔn)值分別調(diào)整為30 mg/L和20mg/L，就屬于比較荒謬且缺乏足夠科學(xué)依據(jù)的。
現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理廠：基本控制項目限值與國標(biāo)相同，排放水體類別與新改擴(kuò)建相同。
再看看天津（表3），這是2015年最新頒布的地方排放標(biāo)準(zhǔn)，與北京標(biāo)準(zhǔn)相比，CODcr最低限值為30 mg/ L不是20 mg/L，其他指標(biāo)與北京標(biāo)準(zhǔn)類似。天津要求所有現(xiàn)有污水處理廠從2018年1月1號開始執(zhí)行這一標(biāo)準(zhǔn)，而北京沒有明確的實施期限。這些地方標(biāo)準(zhǔn)的頒布應(yīng)該說有其必要性和合理之處，但個人認(rèn)為，這些標(biāo)準(zhǔn)中存在的一些誤導(dǎo)性問題也是非常值得關(guān)注的。
站在長遠(yuǎn)的角度上看，我們應(yīng)該采用什么樣的排放標(biāo)準(zhǔn)呢？如果將CODcr、BOD5 和SS 這幾項常規(guī)指標(biāo) 考慮進(jìn)去，CODcr 到底應(yīng)該多少合適呢？15、20 還是50mg/L ？ BOD5 是多少？SS是多少？總氮又應(yīng)該是多少……我認(rèn)為，對我們現(xiàn)在的污水處理技術(shù)來講，就達(dá)標(biāo)監(jiān)控來說，對于城鎮(zhèn)污水有機(jī)物的去除，只要控制一個指標(biāo)就夠了——氨氮指標(biāo)。如果氨氮指標(biāo)能低于 1mg/L 或 2mg/L 的 話，所有的CODcr、BOD5、SS 都可以達(dá)到合理的標(biāo)準(zhǔn)值要求，或者達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、可行的技術(shù)極限值。處理出水中剩余的都是溶解性不可生物降 解的 CODcr，對環(huán)境本身除了產(chǎn)生一定色度之外，如果是天然物質(zhì)，基本不會有什么壞處，更不會造成水體的黑臭。所以，如果強(qiáng)制要求 CODcr 達(dá)到20mg/L 或者30mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)，尤其在未來污水濃度越來越高的條件下，除了極為特殊的情況，這樣的標(biāo)準(zhǔn)似乎有些過于勞民傷財了。當(dāng)然，對一些特殊的工業(yè)園區(qū)則是例外，因為可能含有不同類型及未知的有毒有害及持久性微量污染物。
當(dāng)我們考慮氨氮指標(biāo)時，必然要考慮到總氮去除，生物反硝化屬于節(jié)能過程�？偟桶钡笜�(biāo)對水體環(huán)境 質(zhì)量均有很大的影響。氨氮是直接耗氧污染物，總氮可促進(jìn)水體生物量的形成。從理想目標(biāo)來講，總氮的標(biāo)準(zhǔn)限值應(yīng)該是越低越好，但并不絕對。國際上也有一些研究：城市景觀水體和一般性水體中，如果有足夠的硝酸鹽含量，水體是不會黑臭的。某種程度來講，水體的硝酸鹽含量較高，對景觀水體的水質(zhì)不見得是一件壞事。當(dāng)然，從飲用水水源或者其他生態(tài)環(huán)境影響的角度，還是越低越好。但任何環(huán)境問題都是和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相關(guān)的，設(shè)計達(dá)到什么樣的水平，就有什么樣的資金投入需求，不可能沒有投入就有相應(yīng)的預(yù)想結(jié)果。既然考慮到總氮了，那么總氮是不是最重要的呢？我這里提出的觀點可能會與國內(nèi)一些專家不一樣，但與國際上通行的觀點是 基本一致的，我認(rèn)為氨氮之后就要考慮總磷，總磷和總氮對水體水質(zhì)的主要影響是導(dǎo)致藻類的過度生長。我們都知道，藻類生長所需的氮磷是有比例關(guān)系的，那么這種比例關(guān)系會是怎樣的呢？
根據(jù)我們從不同文獻(xiàn)資料中歸納的大致數(shù)據(jù)可知，造成富營養(yǎng)化的藍(lán)綠藻含氮約9%，含磷量約 0.9%，那么其比值大概是10:1�？梢源笾抡f明氮磷會對水體和藻類的生長造成什么樣的影響，不難看出，按照潛在耗氧量指數(shù)來判斷，大致是 140：10：1。也就是說，1mg/L 的總磷可以產(chǎn)生耗氧量（CODcr）為 140mg/L 的 生 物 量；與此類似，1mg/L 的總氮可以產(chǎn)生耗氧量為 10mg/L 的生物量。他們之間大概就是這樣的關(guān)系，如果水中總磷為 0.05mg/L，總氮0.5mg/L，那么形成的藻類耗氧量（CODcr）大致為 5mg/L；總磷是 0.1mg/L 的時候，形成的耗 氧 量 為 10 mg/L；總磷 0.2 mg/L 時，形成的耗氧量是20 mg/L。總磷濃度達(dá)到多少的條件下就可能出現(xiàn)太湖那樣的藻類大暴發(fā)呢？答案是，總磷達(dá)到 0.1 mg/L 以上時就可能。
因此，我們需要水體總磷濃度控制到 0.05mg/L 以及更低的水平。從這個角度來看，如果總磷沒有得到很好的控制，總氮再低也是解決不了問題的。如果要達(dá)到總磷 0.05mg/L 的同等控藻效果，總氮就需要達(dá)到 0.5mg/L 才行。這樣，我們可以看到，未來對水體的富營養(yǎng)化控制，一個最重要的指標(biāo)就是總磷�？偭资堑谝晃坏�，氨氮是第二位的，總氮是第三位的，控制了這三個指標(biāo)，CODcr、BOD5 和 SS 等常規(guī)指標(biāo)就控制住了，也就不需要嚴(yán)格限定了，甚至可以說，在正常城鎮(zhèn)污水的高排放標(biāo)準(zhǔn)中，取消這三個指標(biāo)或取消其達(dá)標(biāo)監(jiān)管也是合理的。當(dāng)然，總磷中還要區(qū)分可生物利用磷和不可生物利用磷，正磷酸鹽容易被藻類利用，而金屬磷酸鹽就難以被藻類利用。因此，未來的城鎮(zhèn)污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)中，周或月平均總磷 0.1mg/L 應(yīng)成為目標(biāo)限值。
另外，今后的城鎮(zhèn)污水處理廠還要考慮非常規(guī)污染物，特別是持久性微量有機(jī)污染物的去除能力，一旦考慮這些指標(biāo)的納入，就會影響排放標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)項和污水處理工藝技術(shù)路線的選擇。
四、城鎮(zhèn)污水處理工藝技術(shù)選 擇情況如何？
在工藝技術(shù)選擇方面，圖1為幾年前統(tǒng)計的城鎮(zhèn)污水處理廠工藝技術(shù)類型分布情況，這里按傳統(tǒng)表述方法歸納，在實際工程中，工藝技術(shù)類型及組合很多，下面舉若干例子。隨著城市建成區(qū)邊界的不斷擴(kuò)展，周邊環(huán)境影響及鄰避問題日益突出，異地搬遷新建的方式使得天津紀(jì)莊子污水處 理廠已經(jīng)不復(fù)存在，而紀(jì)莊子污水處理廠在我國城市污水處理發(fā)展過程中是占據(jù)很重要位置的，歷經(jīng)多次的升級與擴(kuò)建，從普通活性污泥法到除磷脫氮，再到高等級再生水，2000 年左右，還跟新加坡同期使用了微濾膜再生水技術(shù)。新加坡站在國家戰(zhàn)略需求的高度，大力發(fā)展再生水利用，之后有很快的規(guī)�；l(fā)展及國際影響力。而天津和北京因為諸多原因，再生水發(fā)展規(guī)模有限，失去了形成國際影響力的好機(jī)會。但無論如何，在從傳統(tǒng)的砂濾到膜濾及反滲透的發(fā)展過程中，我們已經(jīng)積累了十幾年的工程實踐經(jīng)驗，膜過濾設(shè)備產(chǎn)品也完全實現(xiàn)了國產(chǎn)化和規(guī)模化發(fā)展。
從除磷脫氮這塊來講，最早應(yīng)用A2/O工藝的是廣州的一家污水處理廠，但這座污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)缺乏典型城市污水特征。其主要原因在于進(jìn)水 CODcr 濃度不到 200mg/L，而按當(dāng)時的設(shè)計規(guī)范確定的進(jìn)水BOD5 為 200 mg/L，相當(dāng)于 CODcr 450 mg/L 左右。后來的泰安污水處理廠則比較典型，進(jìn)水濃度較高，但碳氮比相當(dāng)?shù)�，要比國際上低得多，所以回流污泥中的硝酸鹽對生物除磷性能有非常大的影響。經(jīng)過現(xiàn)場試驗研究之后，泰安污水處理廠第一次使用了多點進(jìn)水、預(yù)反硝化的改良 A2/O 工藝流程。
另一個除磷脫氮工程的成功案例是青島李村河污水處理廠。這個廠大 家可能不是很了解，它是上世紀(jì) 90 年代初建設(shè)的，此廠的工藝選擇是我們與Glen Daiger（國際水協(xié)前主席）共同合作的產(chǎn)物，當(dāng)時我們堅持要用我們建議的改良 A2/O 工藝流程，他則堅持推薦他們的 VIP 工藝流程，經(jīng)過不斷的討論和意見交換，最后決定把兩種不同的工藝過程全部結(jié)合在一 起，為便于論證通過，對外宣稱是 A/O 工藝，但實際上它是一種集成的工藝 流程，有多種可以靈活調(diào)整的運(yùn)行模式，雖然建設(shè)于上世紀(jì)90年代，但直到現(xiàn)在也不落后。該廠的污水濃度 比較高，前幾年進(jìn)行了一級 A 提標(biāo)改造，在好氧區(qū)融入了 IFAS 工藝單元，取得非常成功的實效，出水穩(wěn)定達(dá)到一級 A 標(biāo)準(zhǔn)。
青島海泊河污水處理廠則是國內(nèi)非常成功的 AB 法污水處理廠，上世紀(jì)90年代初建成投產(chǎn)，進(jìn)水濃度高，污泥厭氧消化系統(tǒng)也一直運(yùn)行較好。遺憾的是，這個廠在升級改造中做了較大的工藝改變。如果能夠一直保留下來，是可以作為主流工藝厭氧氨氧化生產(chǎn)性試驗研究的好場所的。
在微信朋友圈中曾有過這樣的討論：我們的污水處理廠除了設(shè)計好以外，運(yùn)行好也是很重要的。有人問，未來的概念廠是不是都應(yīng)該由博士、碩士來運(yùn)行呢？我們確實需要一批博士、碩士進(jìn)入污水處理廠。歐美國家， 有些污水處理廠的廠長就是博士，正是因為他們個人有興趣，污水處理廠 才能有更多更好的試驗研究與生產(chǎn)性驗證。青島在上世紀(jì) 90 年代初開始建設(shè)三座大型污水處理廠，當(dāng)時引進(jìn)的新畢業(yè)生中就有一批碩士及名牌大學(xué)的本科生，促進(jìn)了后來的更好發(fā)展。
另外一個典型案例是，2007 年，我們完成了無錫蘆村污水處理廠的提標(biāo)改造工程設(shè)計。其實，早在一期工程建設(shè)時期（上世紀(jì)80年代中期）， 就推薦使用A2/O工藝，但業(yè)主沒有采納，專家意見也不一致。到90年代中期，二期工程建設(shè)時，大家已經(jīng)意 識到除磷脫氮的重要性，采用了A2/O工藝，但采用的實際泥齡較短，影響了后來的提標(biāo)改造，特別是生物池的 池容明顯不足。在該廠的一級A提標(biāo)改造工程設(shè)計中，全面強(qiáng)化預(yù)處理功 能（格柵與初沉池）的同時，將原有生物池改造為改良 A2/O 工藝并在好氧區(qū)部分區(qū)段投加可流化的懸浮填料， 形成活性污泥 - 生物膜復(fù)合的 IFAS 工 藝系統(tǒng)，著重解決了冬季低溫時段硝化能力不足的問題，同時提高了反硝化區(qū)的容積比例，增強(qiáng)生物脫氮能力， 后續(xù)深度處理部分則采用機(jī)械過濾和膜過濾技術(shù)，處理出水達(dá)到一級 A 標(biāo)準(zhǔn)。
青島團(tuán)島污水處理廠也是一個比較典型的案例（圖 3），最初采用改良 A2/O 工藝，德國污水處理設(shè)備，設(shè)計 規(guī)模 10萬 m3/d，后來做一級 A 提標(biāo) 改造設(shè)計時，在改良 A2/O 工藝中融入 IFAS 工藝單元，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到一 級 A 要求�？傮w來說，青島的三個污水處理廠（海泊河、團(tuán)島、李村河）都運(yùn)行得不錯。而團(tuán)島污水處理廠的最大特征是進(jìn)水總氮濃度非常高。實際上，這個廠對預(yù)測未來的污水處理廠具有一定的代表性意義�；旧弦陨钗鬯疄橹�，進(jìn)水濃度比較高，總氮也比較高，前端污水管網(wǎng)系統(tǒng)比較完善，基本沒有設(shè)置化糞池。目前他們正在做側(cè)流厭氧 氨氧化工藝的應(yīng)用試驗，采用生物膜方式，年內(nèi)大概會啟動，未來兩年內(nèi)應(yīng)該 會建成運(yùn)行。如果建成并穩(wěn)定運(yùn)行，就可以為該廠開展主流工藝厭氧氨氧化的生產(chǎn)性試驗提供很好的條件和場地。
二十多年來，國際上典型的城市污水處理工藝技術(shù)都在國內(nèi)進(jìn)行了本土化的開發(fā)和創(chuàng)新發(fā)展，形成了比較成熟和穩(wěn)定可靠的適用技術(shù)。在這些成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，天津津南的污水處理廠又采用了什么樣的技術(shù)方案呢？在這個工藝技術(shù)方案中，采用了更復(fù)雜更穩(wěn)定可靠的除磷脫氮工藝系統(tǒng)，可達(dá)到的穩(wěn)定出水水質(zhì)，正常是一級A，運(yùn)行優(yōu)化之后 要優(yōu)于一級 A，同時繼續(xù)沿用雙膜法進(jìn)行高等級再生水的生產(chǎn)。另一方面，如圖 4 所示，污泥采用高濃度厭氧消化，污泥不僅來自本廠，也來自外部污水處理廠，在這個廠進(jìn)行了較多的新嘗試， 例如沼液的磷酸鹽回收，沼液的厭氧氨氧化脫氮，產(chǎn)生的沼氣用于污泥熱干化和生產(chǎn)液化石油氣，如果全部建成并成功運(yùn)行的話，會是一個綜合性的新技術(shù)綜合應(yīng)用示范項目。
結(jié)合以上案例分析，以及近年來國際上新出現(xiàn)的發(fā)展變化，我們可以簡單地總結(jié)，污水處理工藝技術(shù)有這么幾個基本的變化趨勢：
第一， 考慮能源化利用，由全部好氧處理轉(zhuǎn)向部分厭氧處理。
第二， 從污泥的低濃度厭氧消化轉(zhuǎn)向高濃度污泥厭氧消化，并對污泥進(jìn)行破解預(yù)處理。
第三是資源利用，主要是磷酸鹽的回收利用，氮的回收也在考慮。磷的回收有不同的方式，到底是采用化學(xué)除磷還是生物除磷，對磷酸鹽的回收過程有不同的影響。德國傾向于從污泥焚 燒灰渣中回收，其他一些國家傾向于沼液磷酸鹽回收。污水再生利用是我們熟悉的，國內(nèi)技術(shù)已經(jīng)成熟，規(guī)模也是世界一流的，技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量也挺高。
第四，除磷脫氮工藝方面，如何由傳統(tǒng)除磷脫氮工藝開始轉(zhuǎn)向厭氧氨氧化的應(yīng)用。側(cè)流這塊目前比較成熟了，主流工藝這塊，據(jù)我所知，目前國內(nèi)有五六個團(tuán)隊開始做這方面的研究開發(fā)。
第五，好氧顆�；勰嗪推渌嗟慕M合，將會有通過更多不同的工藝組合或融合方式來實現(xiàn)。這個看上去非常理想，實際的情況是我們將面臨著很多需要解決的難題，而這些問題會影響我們在污水處理發(fā)展 過程中對工藝技術(shù)的應(yīng)用和選擇。
都有哪些主要問題呢？首先我們來看一下，從目前總體發(fā)展趨勢來講，國內(nèi)的工藝需求和國外的工藝需求存在一定的區(qū)別。就拿主流工藝厭氧氨氧化來說，歐美國家是追求能源化和碳中和這樣的理想目標(biāo)的，同時適當(dāng)考慮磷酸鹽之類的資源化利用，沒有太多考慮污水再生利用。在中國，城鎮(zhèn)污水處理廠能 不能做到真正的能源平衡呢？個人觀點 是不太可能。原因如下：在國內(nèi)，能做到低碳低耗就很不錯了，任何時候我們的首要目標(biāo)都是出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，而且排放標(biāo)準(zhǔn)會越來越高，這跟歐美國家 較低的排放標(biāo)準(zhǔn)及彈性的監(jiān)管政策是明顯不一樣的。而且，這樣的觀念和監(jiān)管實踐在短期內(nèi)不會發(fā)生根本性的變化。從技術(shù)上來講，厭氧技術(shù)是回歸了，而我們也面臨一些難題要解決。AB 法將 要回歸了，但僅僅有 AB 法也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。任何時候，達(dá)標(biāo)都是第一位的，能源化和資源化利用，尤其能量平衡，必須建立在穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，因此，任重而道遠(yuǎn)。
五、污水處理廠運(yùn)行性能主要受制于哪些因素？
有幾個問題我們逃避不了，比如城市污水水質(zhì)水量在時空上的明顯變化，城市污水的碳氮比普遍偏低，進(jìn)水無機(jī)懸浮固體組分普遍較高，以及低水溫與工業(yè)廢水，都是很重要的影響因素。在這些影響因素里面，我們來看看，進(jìn)水SS/BOD5 比值是很高的，正常應(yīng)該是1.0到1.1，很多污水處理廠進(jìn)水SS/BOD5比值是1.5到2.0，甚至更高。圖5是一個有初沉池的污水 處理廠在清理生物曝氣池的時候，底下 沉積的泥沙。這個廠的情況是平均比值 基本在 1.5 到2.0之間，造成活性污泥 的 MLVSS/MLSS 比值平均在 0.4 左右（范圍 0.3~0.5），初沉池改進(jìn)運(yùn)行之后，MLVSS/MLSS 能達(dá)到0.5的水平。如果初沉池不運(yùn)行，有時會低到0.3 左右。這是我們的城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)跟國際上明顯的不同的地方，國際上歐美國家污水處理廠活性污泥 MLVSS/MLSS 比值大部分可以達(dá)到0.7以上，而我們就算達(dá)到0.4，也不到他們 60% 的水平。
簡單來講，國內(nèi)城鎮(zhèn)污水的平均碳氮比是國際上的 50%左右，因此，要達(dá)到同樣的總氮去除要求，就會遇到很多的困難。在這種困難條件下，國內(nèi)已經(jīng)開始采用例如初沉發(fā)酵池或初沉污泥發(fā)酵的工藝技術(shù)，盡量把無機(jī)懸浮固體排除掉，盡量使初沉污泥中的有機(jī)物進(jìn)入到后續(xù)的生物處理工藝單元中；在后續(xù)的改良 A2/O 工藝的基礎(chǔ)上，新的一些工藝流程在后頭又增加了較短水力停 留時間的缺氧 / 好氧單元，來考慮外部 碳源的投加和深度脫氮，當(dāng)然這個投加及脫氮時間可以很短，是非常有效的一個途徑（方法）。不過，這就需要投加外部碳源，增加運(yùn)行成本。我們也有一些新的研究結(jié)果，更傾向于將外部碳源投加在厭氧段。因為大部分醋酸鹽類的碳源，投加在厭氧池時非常有利于生物除磷，這對出水總磷的降低是非常有好處的，同時又不影響總體碳氮比和脫氮效果，這就可以達(dá)到一碳兩用、一碳多用的效果。此外，有越來越多的污水處理廠采用以下兩種工藝技術(shù)：一種是活性污泥和填料相結(jié)合的 IFAS 工藝，另外一種是 MBR，兩者都能達(dá)到省地的效果。MBR 能耗相對比較高，從目前情況來看，有時候，屬于不得不采用的工藝流程。
那么在當(dāng)前的條件下，我們開始考慮的未來污水處理廠工藝流程應(yīng)該是什么樣的呢？如剛才專家委員會的發(fā)言中提到的那樣，把厭氧氨氧化作為最主要的工藝單元融合進(jìn)來？如何融合進(jìn)來呢？這里面必不可少的就是我們正在探 討的一些工藝過程。其中有一點自然是必不可少的，首先是碳氮磷的分離，然后是主流工藝厭氧氨氧化脫氮，同時我們還要繼續(xù)有效解決泥沙分離的問題、低溫影響的問題……這時，我們還必須考慮碳源的合理配置問題。如果總氮要達(dá)到 5mg/L 左右的水平，那么還會有大量的碳源可供污泥厭氧消化和能源化利用嗎？估計很多地方是沒有的，但北京、天津這樣的特大城市則有可能。所以我個人認(rèn)為，一定程度上，對中國未來的污水處理廠發(fā)展，即使采取主流厭氧氨氧化工藝進(jìn)行有效脫氮，在一定程度上也仍然要犧牲諸如能源化和碳中和這樣的理想目標(biāo)，以切實保證處理出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。總之，不管怎么說，任何 一個新的工藝技術(shù)，你都要想辦法怎么 有效地把新型的工藝單元融入到已有的 工藝系統(tǒng)中去。這里給出其中的一種模式，這種模式中的碳分離很重要，碳分離目前有幾種類型：第一種就是AB 法的A段，當(dāng)然也可以采用化學(xué)法，但我們更傾向于在一定條件下采取化學(xué)與生物相結(jié)合的一種模式。這種模式能高效地實現(xiàn)碳氮磷的分離，這對處理出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)和能源的回收都是非常有利的。
另外一個例子是，我們在主流工藝流程中，充分考慮磷回收可能的話，可以把生物除磷與生物脫氮分離，然后與主流工藝厭氧氨氧化相結(jié)合。實際上， 在未來的可能實施模式中，會有各種各樣的組合，這都會有利于我們未來污水處理技術(shù)的新發(fā)展。在座的各位可以充 分發(fā)揮下自己的想象力和才智，利用自己的資源，做不同的嘗試。這里所舉的例子，也正是我們正在進(jìn)行探討和研究的，并準(zhǔn)備在今后盡快實現(xiàn)工程化的一個目標(biāo)和可能的工藝流程。當(dāng)然，這個工藝流程還會結(jié)合諸如污泥厭氧消化之 類的技術(shù)，并最終成為重要的組成部分。
有這樣一句話：你可以跨越歷史，但不能切斷聯(lián)系。我們一定要在已有技術(shù)和工程實踐的基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)新，不斷擴(kuò)展和完善，未來才能有更好的解決 方案，才能有更好更快的發(fā)展。
來源： 編輯整理/魯?shù)?中宜環(huán)科環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究
