果殼活性炭3-5mm廠家基于新地方標準的城鎮污水處理廠提標調研方案

　　果殼活性炭3-5mm廠家基于新地方標準的城鎮污水處理廠提標調研方案

　　果殼活性炭3-5mm生產廠家基于新地方標準的城鎮污水處理廠提標調研方案。研究背景：2018年6月，DB 32/1072—2018《太湖地區城鎮污水處理廠及重點工業行業主要水污染物排放限值》(以下簡稱“新地標”)正式實施，新地標中太湖流域一二級保護區內要求的COD、NH3-N、TN和TP等污染物排放限值均高于現有GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A排放標準，在此背景下，江蘇省啟動新一輪的城鎮污水處理廠提標改造工作。開展待提標污水處理廠的調研工作是提標改造的重要前提和基礎，有效識別共性和個性問題，提出提標建議，科學指導待提標污水處理廠的提標建設工作，是一項緊迫任務，亟待完成。

　　目前城鎮污水處理廠調研以實地調研和對運行數據統計分析為主，對預處理、生物處理、深度處理單元中存在的問題提出解決策略。本文基于提標改造工作提出的全新調研方案，以太湖地區待提標83座城鎮污水處理廠為調研對象，開展調研方案應用，識別污水處理廠的共性及個性問題，總結提出提標應對策略，為太湖地區污水處理廠新一輪提標工作提供技術支撐，為全國污水處理廠的提標改造工作提供參考數據和實踐經驗。

　　摘 要

　　隨著2018年6月DB 32/1072—2018《太湖地區城鎮污水處理廠及重點工業行業主要水污染物排放限值》的頒布實施，江蘇省啟動了新一輪城鎮污水處理廠提標改造工作。基于提標改造工作迫切需求，提出了一套全新調研方案，包括全國污水信息系統數據統計分析、調查問卷與日報數據分析、現場座談咨詢和典型污水處理廠現場評估四步調研流程，循序漸進，互為校準，以太湖地區待提標83座城鎮污水處理廠為調研對象，開展調研方案應用，識別污水處理廠的共性及個性問題，為太湖地區污水處理廠新一輪提標工作提供技術支撐。

　　01

　　調研方案

　　1.調研流程

　　本文基于提標改造工作迫切需求，提出了一套全新調研方案，包括全國污水信息系統數據統計分析、調查問卷&日報數據分析、現場座談咨詢和典型污水處理廠現場評估四步調研流程，基本流程如圖1所示，循序漸進，互為校準。

　　圖1 調研基本流程

　　2.全國污水信息系統數據統計分析

　　根據全國污水處理信息系統提供的信息，對江蘇省太湖地區83座待提標城鎮污水處理廠月報數據進行分類統計。主要分析內容包括各城鎮污水處理廠運行負荷率，進水COD、BOD5、NH3-N、TN、TP等水質指標變化規律，進水SS/BOD5(或SS/COD)、BOD5/TN(或COD/TN)、BOD5/TP(或COD/TP)等不同達標影響因素特征。

　　統計分析南京、無錫、常州、蘇州、鎮江各地污水處理廠2016年月報數據發現問題如下：1)太湖地區污水處理廠突出問題主要有運行負荷率偏高，如圖2a所示，48%的污水處理廠月均運行負荷率超過85%，20%的污水處理廠負荷率超過100%;2)無機組分含量高，當ρ(SS)/ρ(BOD5)>1.5時,可認為進水SS中無機組分偏高，如圖2b所示，40%的污水處理廠進水ρ(SS)/ρ(BOD5)>1.5;進水碳源不足，如圖2c所示，79%的污水處理廠ρ(COD)/ρ(TN)<10，南京和鎮江各有70%和66%的污水處理廠其月均值低于7。

　　圖2 2016年各廠進水負荷率、SS/BOD5與COD/TN累積頻率

　　3.調查問卷與日報數據分析

　　通過發放《太湖流域城鎮污水處理廠調研表》，收集江蘇省太湖流域內83座城鎮污水處理廠污水服務管網范圍、工業廢水占比、工藝運行狀況、水廠管理人員配置以及運行過程中存在的問題及各廠近3年日報數據等調研內容。結合新地標中太湖流域一二級保護區主要水污染物排放限值中各指標要求，以污水廠近3年(2015—2017年)出水的日報數據為基礎，統計分析在目前運行條件下的“新地標達標保障率”，將保障率劃分為容易、一般和困難3個級別，對各廠的達標難度進行定性描述，見表1。

　　表1 污水處理廠出水水質達標難度評估

　　注：保障率是指目前出水指標達到“太湖流域一二級保護區主要水污染物排放限值”的累積頻率。

　　選取返回調研表和日報數據信息完整性較好的30座污水處理廠進行達標難度等級評價，結果見圖3。

　　圖3 基于日報數據達標難度等級評價

　　由圖3可知：太湖地區城鎮污水處理廠在執行新地方標準時，TN和TP是需要重點關注的指標，其中TN達標難度大于TP，側面說明進水碳源不足對反硝化脫氮的影響大于除磷，主要是由于脫氮基本依靠生物系統缺氧反硝化完成，對碳源的依賴性較強，而化學除磷可以在一定程度上彌補生物除磷能力的不足，對出水TP達標的保障效果較好。

　　將達標難度等級評價統計問題(包括難度等級為一般及困難的水廠數量)與污水處理廠調研表反映問題對比，見圖4。

　　圖4 調研表與日報數據統計分析問題對比

　　通過對比發現，污水處理廠調研表與基于達標難度等級評價反饋的問題基本吻合。其中，溶解態難生物降解有機組分、進水碳源不足、TN和TP的沖擊、冬季低水溫是調研反饋的主要達標影響因素。調研表統計結果表明，目前有近70%的待提標污水處理廠接納工業廢水，涉及行業印染、化工、光伏、食品加工、電鍍等。

　　4.現場座談咨詢

　　為進一步掌握實際情況，甄選首批執行新地方標準的典型污水處理廠進行現場調研。本次調研通過與常州、無錫、蘇州三地城鎮污水處理廠召開現場座談會，將全國污水信息系統數據統計分析和調查問卷&日報數據分析中發現的問題與運行管理人員進行反饋、溝通，并由運行管理人員對問題進行補充。統計分析發現，反映水質達標問題的有26座、進水問題的有18座、工藝運行/設備問題的有16座和用地問題的8座。

　　以進水問題和工藝運行/設備問題為例分析，如圖5所示，進水問題中較為突出的是工業廢水問題。運行管理人員補充了管網問題和雨季水量沖擊問題，其中管網問題主要為管網漏損和施工降水排入。工藝運行/設備突出問題為預處理系統、生物處理系統、深度處理系統問題，由于提砂系統設計不合理，導致沉砂池不出砂;由于進水采用廊道布水，生物系統采用多點進水模式時難以按比例分配;膜過濾通量、濾布濾池通量大幅衰減，導致處理能力下降。工藝提標潛力不足，設備構筑物老化，高級氧化工藝運行成本過高，設備、儀表發生故障或示數不準確也是反映的主要問題。

　　圖5 現場咨詢座談問題統計

　　5.典型污水處理廠現場評估

　　通過選取太湖地區典型污水處理廠進行現場工藝效能測試，開展全流程的工藝效能診斷，從預處理段配置及運行、生物系統各功能區能效以及污泥活性分析、深度處理系統配置及保障能力，系統開展典型污水處理廠存在的提標難題及對策分析。

　　以太湖地區某污水處理廠作為現場調研對象，從前期調研得知該廠存在：進水碳源不足問題，2016年ρ(COD)/ρ(TN)月均值為8.83;出水指標中TN、TP達標保障率較低;冬季低水溫時出水氨氮偏高等。基于以上問題，開展現場工藝效能測試，從進水水質、工藝設計和運行管理三方面進一步驗證已發現問題并排查新問題，通過試驗模擬和生產性測試提出對策。

　　5.1 進水水質調查

　　進水日變化特征分析是進水水質分析的重要內容，尤其進水碳氮比，是工藝脫氮除磷效能及出水穩定達標的重要影響因素，通過歷年進水碳氮比統計分析，可為城鎮污水處理廠優化運行和穩定達標提供重要指導。因此，以近年(2015—2017年)進水水質基礎數據為基礎，對歷年進水碳氮比的日變化特征及其累計頻率分別進行分析，如表2所示。

　　表2 進水ρ(COD)/ρ(TN)累積頻率分析

　　由表2可看出：該污水處理廠一年中約有80%的時間進水碳源不足，該廠外加碳源的需求量和依賴度非常高，由此需進一步優化外碳源種類和投加量。

　　5.2 工藝系統效能評估

　　1)預處理系統評估。

　　預處理系統的主要作用是：利用格柵去除漂浮物、顆粒物和纏繞物，防止后續單元污堵、纏繞及磨損;利用沉砂池去除粒徑≥0.2 mm的砂粒，減少泥沙沉積與設備磨損;利用初沉池去除可沉懸浮固體，減低后續工藝負荷，提高污泥活性;當設置初沉發酵池時，利用其去除SS中無機組分的同時，盡可能保留有機組分，并通過提高可溶性和快速生物降解有機組分比例，改善進水碳源質量;當設置厭氧水解池時，利用其改善進水可生化性，提高對難生物降解有機物的去除效果。

　　對該污水處理廠預處理系統全流程調研后發現：細格柵排渣不通暢，部分柵渣翻越至格柵后進入沉砂池;沉砂池提砂器不出砂，沉砂池底部泥沙淤積;存在多個跌水復氧點，導致碳源損耗。

　　以該廠跌水復氧導致碳源損耗為例分析，連續監測結果如圖6所示。預處理系統跌水復氧點累積損耗碳源ρ(COD)為6.8 mg/L，導致ρ(TN)去除下降2.4 mg/L。對以上跌水復氧點，建議采取淹沒出流方式，減少進水點和內外回流點跌水復氧。

　　圖6 預處理系統跌水復氧測試

　　2)生物處理系統評估。

　　生物處理系統以不同功能區實現其既定污染物去除目標為準則，對COD、NH3-N、TN、TP、SS進一步去除。功能區的組合應能實現污染物的強化去除，具有運行穩定性、可靠性和靈活性。該污水處理廠生物處理系統采用改良型AAO工藝，主要由預缺氧區、厭氧區、缺氧區、好氧區、二沉池構成，采用分點進水和投加外碳源的方式保障TN去除，采用化學協同除磷方式保障TP去除。

　　通過生物系統全流程測試發現，生物系統出水中TN指標較難達到DB 32/1072—2018新地方標準排放限值，出水TN中主要組分為NO3--N。以NO3--N為例進行全流程分析，如圖7所示。預缺氧池出水ρ(NO3--N)達到8.3 mg/L，導致后續厭氧池難以達到真正的厭氧環境，進而影響工藝系統的厭氧釋磷，即現狀工藝運行條件下，預缺氧池難以達到其去除回流污泥中NO3--N的目標;厭氧池出水ρ(NO3--N)為0.6 mg/L，正磷酸鹽濃度未見上升，即未見厭氧釋磷，厭氧池未能發揮生物除磷功能而是充當缺氧池運行;缺氧池出水ρ(NO3--N)較高，達到4.6 mg/L，目前進水碳源不足，提高回流比無法提高脫氮效率，因此需優化碳源投加，降低缺氧池出水ρ(NO3--N);好氧池沿程ρ(NO3--N)為11.5～13.6 mg/L，說明好氧池硝化功能良好，NO3--N是導致出水TN高的因素。結合各功能區發現的問題，建議該廠調整分點進水比例，降低預缺氧區ρ(NO3--N)，保障厭氧區厭氧釋磷，且在進水碳源不足情況下缺氧區合理投加外碳源保證脫氮。

　　圖7 生物處理系統全流程測試

　　由于該廠內回流點設置在好氧池末端，內回流混合液ρ(DO)達到2.4 mg/L，當回流比為200%時，內回流混合液DO可使缺氧池碳源COD損失4.8 mg/L，脫氮能力下降約1.7 mg/L，建議在內回流點處設置水力停留時間0.5～1.0 h的消氧區，使其內回流混合液ρ(DO)控制在0.5 mg/L以下，提高缺氧區脫氮能力。

　　基于該廠存在冬季低溫影響脫氮的問題，分別測試了該廠冬季和夏季生物系統硝化能力，結果如圖8中曲線a和b所示，該廠夏季和冬季活性污泥硝化速率分別為2.61，1.28 mg/(g·h)。受冬季低溫影響，硝化速率降低，出水氨氮難以穩定達到DB 32/1072—2018排放限值。建議通過增加硝化菌量的方式，如投加填料、延長污泥齡等方式，提升生物處理系統硝化能力，如圖8中曲線c所示，在原有好氧池污泥中投加已掛膜的懸浮填料(填充比為40%)發現，活性污泥+懸浮填料系統冬季硝化速率提升50%，在好氧池現有停留時間狀況下，能夠滿足冬季NH3-N去除目標。

　　圖8 不同溫度活性污泥與懸浮填料系統硝化速率對比

　　3)深度處理系統評估。

　　深度處理的主要功能是進一步去除TP、TN和COD，協同去除SS、色度等。該廠深度處理系統采用反硝化濾池+紫外消毒工藝。在生產性測試中發現該廠反硝化濾池跌水復氧現象嚴重，跌水前后ρ(DO)由2 mg/L增長至6 mg/L，當按反硝化模式運行時，可導致投加的外碳源損失6 mg/L，進而使其脫氮效能下降約2 mg/L。建議調整反硝化濾池進水方式，改為淹沒式進水，提高脫氮效率。

　　5.3 運行管理問題

　　1)設備儀表。

　　該廠在線儀表示數偏離實際值。在對比生物系統在線儀表時發現，該廠在線ORP儀和DO儀示數明顯偏離實際數值，其中厭氧池的在線ORP儀示數為-104 mV，實際測定值為48.3 mV，表明厭氧池未達到厭氧條件，難以保障活性污泥的厭氧釋磷功能;好氧池中在線DO儀示數為0.00 mg/L，實際測定值為5.53 mg/L，表明好氧池溶解氧濃度處于較高水平，這增加了曝氣系統能耗。同時，長時間過度曝氣還會導致污泥解體，沉降性能變差。建議每月定期校核在線儀表，對易耗部件及時更換，為減少纏繞物對在線儀表測試影響，可設置回流污泥格柵，去除生物系統活性污泥中毛發、塑料等纏繞物。

　　回流設備磨損嚴重。由于進水SS中無機組分含量高，加之預處理系統去除效果差，該廠內回流泵葉片磨損嚴重，已無法達到額定流量，導致內回流量不足。建議加強沉砂池運行效能，提升粒徑>0.2 mm砂粒的去除效果，減少生物系統泥砂沉積及設備磨損。

　　2)精細化管理。

　　通過調研發現，該污水處理廠專業技術人員較欠缺，日常水質化驗分析基礎薄弱，出水水質組分分析能力不足。基于DB 32/1072—2018新地方標準建設運營的污水處理廠，工藝設備更新的同時，精細化管理能力也亟須提升。例如，基于出水COD組分分析，可判定出水中存在懸浮性慢速生物降解有機物、懸浮性難生物降解有機物和溶解性難生物降解有機物濃度，以便分別采取不同的優化措施或加強源頭管控的措施加以去除。對于運行管理人員，應加強技術培訓，具備基本達標難點識別能力，能夠合理優化污水處理廠工藝運行，降低能耗、藥耗，提高污水處理達標率。

　　02

　　結 論

　　根據新提出的調研方案，對太湖地區83座城鎮污水處理廠開展了調研，比較分析4種調研方法的調研結果，可以看出，這4種方法各有側重、相輔相成。

　　1)全國污水信息系統數據統計分析調研。通過快速獲取整個太湖地區污水處理廠運行月報數據，能夠基本掌握其進水水質水量變化特征，初步識別達標影響因素。

　　2)調查問卷&日報數據分析調研。通過逐個污水處理廠發放調研表，并對各廠日報數據的“保障率”統計分析，對出水指標進行“容易”“一般”“困難”的達標難度等級評價。比對調查問卷與“保障率”統計分析結果，能夠全面分析關鍵指標達標難點，初步提出強化措施。

　　3)現場座談咨詢。通過現場直接與污水處理廠運行管理人員對前期識別的問題進行反饋、溝通和完善，梳理出太湖地區提標改造過程中存在工藝運行、設備儀表、提標用地存量等方面的共性問題，反饋至監管部門、建設運營單位、行業專家等多方參與解決;對于運行管理人員提出和補充的個性問題，有利于各污水處理廠在運行管理方面加以預防，并通過現場調研、專家咨詢等方式得以解決。

　　4)典型污水處理廠現場評估。通過甄選涵蓋共性問題和個性問題的污水處理廠，開展全流程的工藝效能診斷，驗證其共性及個性問題，采取生產性測試及模擬試驗驗證方法，可以全面掌握污水處理廠存在的問題，提出并驗證提標改造技術措施。

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