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王洪臣：城鎮污水處理技術的創新方向及探索
我國污水處理已經建立了基礎的框架體系。目前有4500多座污水處理廠，日處理規模兩億多噸。據統計，*城鎮污水的總處理規模為9.8億噸，我國占1/5左右。
我國污水處理規模大，卻不是強。
那什么是強？是可持續的運營的能力、低投入高產出的水平。
隨機調查了全國 467 座污水處理廠（約占總數量的10%，總規模的25%）的主要運行工況，分析污水處理廠運營困境，提出污水處理廠提質增效的技術路線。
目前我國污水處理廠面臨的主要運營困境包括：
1.生物系統污泥濃度（MLSS）過高；
2.生物系統污泥活性（MLVSS⁄MLSS）較低；
3.生物系統污泥沉降性能（SVI）較差；
4.深度處理系統反沖洗回流量大；
5.實際處理水量超負荷嚴重；
6.各種藥劑投加量過大；
7.無備用設備，長期無法停產檢修。
詳細內容：我國污水處理已經建立了基礎的框架體系。4500多座污水處理廠，日處理規模兩億多噸。*總的處理規模為9.8億噸（據統計），我國占1/5左右。我國處理規模大，卻不是強。“強”是指可持續的運營的能力、低投入高產出的水平。十五、十一五、十二五、十三五這幾個5年計劃的實施，城鎮污水處理行業得到了快速發展，取得較好成績，如果沒有這4000多座污水處理廠的運行，水環境的狀況不容樂觀。
下一步，污水處理的進步要面向解決中國幾千個污水處理廠的效率、效能問題，提高可持續運營水平。調研了467個污水處理廠，20多個運行的工藝參數，幾乎涵蓋了全國所有省份。兩億噸的處理規模的城鎮污水處理設施存在的問題，主要有以下7個方面：
1. 生物系統污泥濃度過高。
從全國來看，污泥濃度超過4000mg/L的污水處理廠占67%，活性污泥系統污泥濃度過高導致的問題非常嚴峻。
1）我國普遍二沉池容積小，而氨氮的標準又不斷提高，為此提高污泥濃度，污水廠效能提升重點強加在了二沉池泥水分離能力上。
2）為避免污泥沉積，需增加曝氣，這從一定程度上導致了溶解氧上升，高度富氧狀態難以脫氮除磷。
2. 活性污泥的活性較低。
從運營的宏觀尺度看， VSS/SS反映曝氣池生物系統污泥活性，全國VSS/SS比值低于0.5的污水處理廠占比大于60%，即60%的污水處理廠中曝氣池的活性污泥有50%以上沒有活性，仍不斷在曝氣池與二沉池間循環，導致系統效率降低；且VSS/SS比值低的污泥更容易沉降，同樣需要更多的曝氣。
3. 生物系統的污泥沉降性能差。
通常認為，SVI值為100是合適的，超過150為微膨脹，超過200為膨脹，400~500時出現絲狀膨脹，然而我國污水處理廠的SVI值總體上非常低，大部分低于80，污泥的沉降速度非?？欤⒉皇浅两敌阅芎茫巧镂勰辔茨茌^好地發揮網捕作用，二沉池中漂浮微絮體、生物絮體較多，澄清性能較差。此外，污水進一步進入深度處理（主要以過濾為核心單元）會產生堵塞，增大反沖洗水量。調研中，有60%的污水處理廠的反沖洗水量占8%以上，增加了泵房、生物處理段、二沉池等的負荷。
綜合以上3點，生物系統中，發揮核心作用的活性污泥性能差。原因有：
1）排水系統輸送了過多的非活性、非有機的無機分到污水處理廠，建設和管理仍需完善。
2）預處理系統性能差，導致真正的渣、砂難以去除。
3）據調研數據，有90%以上的污水處理廠未設初沉池。
為提高管網效率，住房和城鄉建設部 、生態環境部、 發展改革委三部門聯合印發了《城鎮污水處理提質增效三年行動方案(2019-2021年)》。針對除砂、除渣方面的迫切需要，也有針對性的工程措施進行開發，例如，SSgo系統。
4. 由于污泥品質差，反沖洗水量較大，浪費很嚴重。
調研發現，90%以上的污水處理廠建設了深度處理設施，90%以上的這些深度處理設施設置了砂過濾單元，40%的砂濾池反沖洗水占處理量的比例超過5%，超過10%的污水處理廠反沖洗水比例大于10%，有8座污水處理廠的砂濾池反沖洗水竟然高達處理量的20%。大量反沖洗水回流到工藝前端，占用提升能力、縮短有效停留時間、增大能耗，形成惡性循環。
5. 水力負荷率較高。
結合全行業的調研結果，我國污水處理廠整體上處于嚴重超負荷、超水量處理的狀態。污水廠處理規模相對較小，除處理污水外，還包括通過收集管網混入的過多的清水、河水等。
6. 各種化學藥劑的投加量過大。
據調研，對于我國的城鎮污水處理廠，化學藥劑成本已經躍升成為大部分污水處理廠的成本要素的第1位。具體原因如下：
1）污水處理廠缺氧段時間短（德國的缺氧段:好氧段為1:1），原污水作為碳源時反硝化速率低，伴隨嚴苛的脫氮除磷標準，需外加碳源提高反硝化速率；加之除磷藥劑的添加，使污泥量增加了40%~50%。
2）反硝化過程中需添加甲醇等藥劑消耗過量的溶解氧。
7. 無備用設備，在相當長的運營期內無法停產檢修。
由于我國的污水處理廠普遍負荷率較高，除少數超大型污水處理廠以外，一般污水處理廠無法在出水達標的前提下倒池停水檢修，而曝氣器和二沉池吸刮泥機等無備用水下設備只有泄空才能*檢修或更換。無法進行計劃性維修的設備，長期帶病運行，將隨時導致運營風險。對于部分水下設備更是如此。調研發現，約1/2的污水處理廠曝氣器超過2年沒有泄空檢修，約1/4的污水處理廠曝氣器竟然長達6年沒有泄空檢修。
工程技術界是解決問題的，呼吁污水處理的創新首先面對解決困擾幾十萬運營人員的困境。