中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司城市環(huán)境研究院 院長孫永利作了題為《由幾個常見現(xiàn)象引發(fā)的污水處理系統(tǒng)“精細(xì)化”的思考》的報告。報告針對污水排放提標(biāo)催生的兩個主要問題：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接和耦合進行了分析。 

以下文字為孫永利現(xiàn)場報告的概要整理。

近年來，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)廣泛討論的熱點話題。日益提高的污水排放標(biāo)準(zhǔn)催生了兩個主要問題：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接和耦合。以下內(nèi)容為針對以上問題進行的研究。

一、碳源嚴(yán)重不足和無效損耗等問題的解決

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對江蘇地區(qū)30座污水處理廠進行調(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，便同時出現(xiàn)耗氧現(xiàn)象，碳源也隨之消耗。研究對此現(xiàn)象的成因進行了分析，提出污水跌落瞬間復(fù)氧假說：污水跌落過程中水柱帶動周邊空氣形成旋流，旋流加速渠道內(nèi)氣體與周邊空氣的流通;污水跌落瞬間，帶動復(fù)氧空氣進入水渠;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，加速復(fù)氧;跌落過程，氣體交換加劇惡臭氣體釋放。

基于以上假說分析得出：渠底空氣交換是污水廠跌水復(fù)氧的關(guān)鍵。研究針對此結(jié)論進行工程實驗，通過對預(yù)處理單元進行加蓋操作解決了此問題，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，缺氧池將會無法達(dá)到真正缺氧的狀態(tài)。研究利用模擬公式對幾個污水處理廠進行模擬實驗，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行曝氣，通過攪拌等方式進行回流，另一條路徑的溶解氧進行曝氣后回流，兩條路徑的停留時間一致。經(jīng)過此方法，第一條路徑的溶解氧和ORP得到了有效控制，缺氧池最終也實現(xiàn)了真正缺氧。

二、化學(xué)除磷和生物除磷之間的對接和耦合

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。研究針對此問題進行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)很多污水處理廠磷投加過量情況非常嚴(yán)重，其投加量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過處理廠除磷所需用量。

研究通過模擬實驗，對化學(xué)除磷對生物系統(tǒng)造成的影響進行研究。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，對厭氧效果進行強化。最后在耗氧池污泥中加入碳酸鹽。通過實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大部分化學(xué)除磷污水處理廠已經(jīng)無明顯的厭氧釋磷現(xiàn)象。因此，強化厭氧釋磷以及生物除磷是行業(yè)未來需要重點研究解決的問題。

課題組對生物強化除磷進行研究，建立模擬實驗，通過側(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)為該方法是未來實現(xiàn)除磷工作可以考慮的一個思路和模式。

2.反硝化除磷工程化

研究針對耗氧池的成分以及各物質(zhì)之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進行分析，提出加強反硝化功能的一種基于多點進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，從而加強硝酸鹽之間的反應(yīng)，加強反硝化除磷效果。首先在消氧池中把回流混合液的溶解氧濃度降低，之后通過水調(diào)節(jié)，阻止碳源進入到熱系統(tǒng)中，最終實現(xiàn)加強硝酸鹽之間反應(yīng)的效果。

未來，華北院將對此技術(shù)方案進行進一步研究，包括工藝單元及工程措施的控制等等，力求早日實現(xiàn)反硝化除磷的工程化應(yīng)用。