果殼活性炭3-5mm廠家基于新地方標(biāo)準(zhǔn)的城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)調(diào)研方案

　　果殼活性炭3-5mm生產(chǎn)廠家基于新地方標(biāo)準(zhǔn)的城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)調(diào)研方案。研究背景：2018年6月，DB 32/1072—2018《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》(以下簡稱“新地標(biāo)”)正式實施，新地標(biāo)中太湖流域一二級保護(hù)區(qū)內(nèi)要求的COD、NH3-N、TN和TP等污染物排放限值均高于現(xiàn)有GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，在此背景下，江蘇省啟動新一輪的城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工作。開展待提標(biāo)污水處理廠的調(diào)研工作是提標(biāo)改造的重要前提和基礎(chǔ)，有效識別共性和個性問題，提出提標(biāo)建議，科學(xué)指導(dǎo)待提標(biāo)污水處理廠的提標(biāo)建設(shè)工作，是一項緊迫任務(wù)，亟待完成。

　　目前城鎮(zhèn)污水處理廠調(diào)研以實地調(diào)研和對運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析為主，對預(yù)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(biāo)改造工作提出的全新調(diào)研方案，以太湖地區(qū)待提標(biāo)83座城鎮(zhèn)污水處理廠為調(diào)研對象，開展調(diào)研方案應(yīng)用，識別污水處理廠的共性及個性問題，總結(jié)提出提標(biāo)應(yīng)對策略，為太湖地區(qū)污水處理廠新一輪提標(biāo)工作提供技術(shù)支撐，為全國污水處理廠的提標(biāo)改造工作提供參考數(shù)據(jù)和實踐經(jīng)驗。

　　摘 要

　　隨著2018年6月DB 32/1072—2018《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)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(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工作。基于提標(biāo)改造工作迫切需求，提出了一套全新調(diào)研方案，包括全國污水信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、調(diào)查問卷與日報數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場座談咨詢和典型污水處理廠現(xiàn)場評估四步調(diào)研流程，循序漸進(jìn)，互為校準(zhǔn)，以太湖地區(qū)待提標(biāo)83座城鎮(zhèn)污水處理廠為調(diào)研對象，開展調(diào)研方案應(yīng)用，識別污水處理廠的共性及個性問題，為太湖地區(qū)污水處理廠新一輪提標(biāo)工作提供技術(shù)支撐。

　　01

　　調(diào)研方案

　　1.調(diào)研流程

　　本文基于提標(biāo)改造工作迫切需求，提出了一套全新調(diào)研方案，包括全國污水信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、調(diào)查問卷&日報數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場座談咨詢和典型污水處理廠現(xiàn)場評估四步調(diào)研流程，基本流程如圖1所示，循序漸進(jìn)，互為校準(zhǔn)。

　　圖1 調(diào)研基本流程

　　2.全國污水信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

　　根據(jù)全國污水處理信息系統(tǒng)提供的信息，對江蘇省太湖地區(qū)83座待提標(biāo)城鎮(zhèn)污水處理廠月報數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計。主要分析內(nèi)容包括各城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率，進(jìn)水COD、BOD5、NH3-N、TN、TP等水質(zhì)指標(biāo)變化規(guī)律，進(jìn)水SS/BOD5(或SS/COD)、BOD5/TN(或COD/TN)、BOD5/TP(或COD/TP)等不同達(dá)標(biāo)影響因素特征。

　　統(tǒng)計分析南京、無錫、常州、蘇州、鎮(zhèn)江各地污水處理廠2016年月報數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問題如下：1)太湖地區(qū)污水處理廠突出問題主要有運(yùn)行負(fù)荷率偏高，如圖2a所示，48%的污水處理廠月均運(yùn)行負(fù)荷率超過85%，20%的污水處理廠負(fù)荷率超過100%;2)無機(jī)組分含量高，當(dāng)ρ(SS)/ρ(BOD5)>1.5時,可認(rèn)為進(jìn)水SS中無機(jī)組分偏高，如圖2b所示，40%的污水處理廠進(jìn)水ρ(SS)/ρ(BOD5)>1.5;進(jìn)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(zhèn)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(jìn)水負(fù)荷率、SS/BOD5與COD/TN累積頻率

　　3.調(diào)查問卷與日報數(shù)據(jù)分析

　　通過發(fā)放《太湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠調(diào)研表》，收集江蘇省太湖流域內(nèi)83座城鎮(zhèn)污水處理廠污水服務(wù)管網(wǎng)范圍、工業(yè)廢水占比、工藝運(yùn)行狀況、水廠管理人員配置以及運(yùn)行過程中存在的問題及各廠近3年日報數(shù)據(jù)等調(diào)研內(nèi)容。結(jié)合新地標(biāo)中太湖流域一二級保護(hù)區(qū)主要水污染物排放限值中各指標(biāo)要求，以污水廠近3年(2015—2017年)出水的日報數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)計分析在目前運(yùn)行條件下的“新地標(biāo)達(dá)標(biāo)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(dá)標(biāo)難度進(jìn)行定性描述，見表1。

　　表1 污水處理廠出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)難度評估

　　注：保障率是指目前出水指標(biāo)達(dá)到“太湖流域一二級保護(hù)區(qū)主要水污染物排放限值”的累積頻率。

　　選取返回調(diào)研表和日報數(shù)據(jù)信息完整性較好的30座污水處理廠進(jìn)行達(dá)標(biāo)難度等級評價，結(jié)果見圖3。

　　圖3 基于日報數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)難度等級評價

　　由圖3可知：太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠在執(zhí)行新地方標(biāo)準(zhǔn)時，TN和TP是需要重點關(guān)注的指標(biāo)，其中TN達(dá)標(biāo)難度大于TP，側(cè)面說明進(jìn)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(tǒng)缺氧反硝化完成，對碳源的依賴性較強(qiáng)，而化學(xué)除磷可以在一定程度上彌補(bǔ)生物除磷能力的不足，對出水TP達(dá)標(biāo)的保障效果較好。

　　將達(dá)標(biāo)難度等級評價統(tǒng)計問題(包括難度等級為一般及困難的水廠數(shù)量)與污水處理廠調(diào)研表反映問題對比，見圖4。

　　圖4 調(diào)研表與日報數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析問題對比

　　通過對比發(fā)現(xiàn)，污水處理廠調(diào)研表與基于達(dá)標(biāo)難度等級評價反饋的問題基本吻合。其中，溶解態(tài)難生物降解有機(jī)組分、進(jìn)水碳源不足、TN和TP的沖擊、冬季低水溫是調(diào)研反饋的主要達(dá)標(biāo)影響因素。調(diào)研表統(tǒng)計結(jié)果表明，目前有近70%的待提標(biāo)污水處理廠接納工業(yè)廢水，涉及行業(yè)印染、化工、光伏、食品加工、電鍍等。

　　4.現(xiàn)場座談咨詢

　　為進(jìn)一步掌握實際情況，甄選首批執(zhí)行新地方標(biāo)準(zhǔn)的典型污水處理廠進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研。本次調(diào)研通過與常州、無錫、蘇州三地城鎮(zhèn)污水處理廠召開現(xiàn)場座談會，將全國污水信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和調(diào)查問卷&日報數(shù)據(jù)分析中發(fā)現(xiàn)的問題與運(yùn)行管理人員進(jìn)行反饋、溝通，并由運(yùn)行管理人員對問題進(jìn)行補(bǔ)充。統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，反映水質(zhì)達(dá)標(biāo)問題的有26座、進(jìn)水問題的有18座、工藝運(yùn)行/設(shè)備問題的有16座和用地問題的8座。

　　以進(jìn)水問題和工藝運(yùn)行/設(shè)備問題為例分析，如圖5所示，進(jìn)水問題中較為突出的是工業(yè)廢水問題。運(yùn)行管理人員補(bǔ)充了管網(wǎng)問題和雨季水量沖擊問題，其中管網(wǎng)問題主要為管網(wǎng)漏損和施工降水排入。工藝運(yùn)行/設(shè)備突出問題為預(yù)處理系統(tǒng)、生物處理系統(tǒng)、深度處理系統(tǒng)問題，由于提砂系統(tǒng)設(shè)計不合理，導(dǎo)致沉砂池不出砂;由于進(jìn)水采用廊道布水，生物系統(tǒng)采用多點進(jìn)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(dǎo)致處理能力下降。工藝提標(biāo)潛力不足，設(shè)備構(gòu)筑物老化，高級氧化工藝運(yùn)行成本過高，設(shè)備、儀表發(fā)生故障或示數(shù)不準(zhǔn)確也是反映的主要問題。

　　圖5 現(xiàn)場咨詢座談問題統(tǒng)計

　　5.典型污水處理廠現(xiàn)場評估

　　通過選取太湖地區(qū)典型污水處理廠進(jìn)行現(xiàn)場工藝效能測試，開展全流程的工藝效能診斷，從預(yù)處理段配置及運(yùn)行、生物系統(tǒng)各功能區(qū)能效以及污泥活性分析、深度處理系統(tǒng)配置及保障能力，系統(tǒng)開展典型污水處理廠存在的提標(biāo)難題及對策分析。

　　以太湖地區(qū)某污水處理廠作為現(xiàn)場調(diào)研對象，從前期調(diào)研得知該廠存在：進(jìn)水碳源不足問題，2016年ρ(COD)/ρ(TN)月均值為8.83;出水指標(biāo)中TN、TP達(dá)標(biāo)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(xiàn)場工藝效能測試，從進(jìn)水水質(zhì)、工藝設(shè)計和運(yùn)行管理三方面進(jìn)一步驗證已發(fā)現(xiàn)問題并排查新問題，通過試驗?zāi)�擬和生產(chǎn)性測試提出對策。

　　5.1 進(jìn)水水質(zhì)調(diào)查

　　進(jìn)水日變化特征分析是進(jìn)水水質(zhì)分析的重要內(nèi)容，尤其進(jìn)水碳氮比，是工藝脫氮除磷效能及出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的重要影響因素，通過歷年進(jìn)水碳氮比統(tǒng)計分析，可為城鎮(zhèn)污水處理廠優(yōu)化運(yùn)行和穩(wěn)定達(dá)標(biāo)提供重要指導(dǎo)。因此，以近年(2015—2017年)進(jìn)水水質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對歷年進(jìn)水碳氮比的日變化特征及其累計頻率分別進(jìn)行分析，如表2所示。

　　表2 進(jìn)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(jìn)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(jìn)一步優(yōu)化外碳源種類和投加量。

　　5.2 工藝系統(tǒng)效能評估

　　1)預(yù)處理系統(tǒng)評估。

　　預(yù)處理系統(tǒng)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(xù)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(shè)備磨損;利用初沉池去除可沉懸浮固體，減低后續(xù)工藝負(fù)荷，提高污泥活性;當(dāng)設(shè)置初沉發(fā)酵池時，利用其去除SS中無機(jī)組分的同時，盡可能保留有機(jī)組分，并通過提高可溶性和快速生物降解有機(jī)組分比例，改善進(jìn)水碳源質(zhì)量;當(dāng)設(shè)置厭氧水解池時，利用其改善進(jìn)水可生化性，提高對難生物降解有機(jī)物的去除效果。

　　對該污水處理廠預(yù)處理系統(tǒng)全流程調(diào)研后發(fā)現(xiàn)：細(xì)格柵排渣不通暢，部分柵渣翻越至格柵后進(jìn)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(fù)氧點，導(dǎo)致碳源損耗。

　　以該廠跌水復(fù)氧導(dǎo)致碳源損耗為例分析，連續(xù)監(jiān)測結(jié)果如圖6所示。預(yù)處理系統(tǒng)跌水復(fù)氧點累積損耗碳源ρ(COD)為6.8 mg/L，導(dǎo)致ρ(TN)去除下降2.4 mg/L。對以上跌水復(fù)氧點，建議采取淹沒出流方式，減少進(jìn)水點和內(nèi)外回流點跌水復(fù)氧。

　　圖6 預(yù)處理系統(tǒng)跌水復(fù)氧測試

　　2)生物處理系統(tǒng)評估。

　　生物處理系統(tǒng)以不同功能區(qū)實現(xiàn)其既定污染物去除目標(biāo)為準(zhǔn)則，對COD、NH3-N、TN、TP、SS進(jìn)一步去除。功能區(qū)的組合應(yīng)能實現(xiàn)污染物的強(qiáng)化去除，具有運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性和靈活性。該污水處理廠生物處理系統(tǒng)采用改良型AAO工藝，主要由預(yù)缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)、二沉池構(gòu)成，采用分點進(jìn)水和投加外碳源的方式保障TN去除，采用化學(xué)協(xié)同除磷方式保障TP去除。

　　通過生物系統(tǒng)全流程測試發(fā)現(xiàn)，生物系統(tǒng)出水中TN指標(biāo)較難達(dá)到DB 32/1072—2018新地方標(biāo)準(zhǔn)排放限值，出水TN中主要組分為NO3--N。以NO3--N為例進(jìn)行全流程分析，如圖7所示。預(yù)缺氧池出水ρ(NO3--N)達(dá)到8.3 mg/L，導(dǎo)致后續(xù)厭氧池難以達(dá)到真正的厭氧環(huán)境，進(jìn)而影響工藝系統(tǒng)的厭氧釋磷，即現(xiàn)狀工藝運(yùn)行條件下，預(yù)缺氧池難以達(dá)到其去除回流污泥中NO3--N的目標(biāo);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(fā)揮生物除磷功能而是充當(dāng)缺氧池運(yùn)行;缺氧池出水ρ(NO3--N)較高，達(dá)到4.6 mg/L，目前進(jìn)水碳源不足，提高回流比無法提高脫氮效率，因此需優(yōu)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(dǎo)致出水TN高的因素。結(jié)合各功能區(qū)發(fā)現(xiàn)的問題，建議該廠調(diào)整分點進(jìn)水比例，降低預(yù)缺氧區(qū)ρ(NO3--N)，保障厭氧區(qū)厭氧釋磷，且在進(jìn)水碳源不足情況下缺氧區(qū)合理投加外碳源保證脫氮。

　　圖7 生物處理系統(tǒng)全流程測試

　　由于該廠內(nèi)回流點設(shè)置在好氧池末端，內(nèi)回流混合液ρ(DO)達(dá)到2.4 mg/L，當(dāng)回流比為200%時，內(nèi)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(nèi)回流點處設(shè)置水力停留時間0.5～1.0 h的消氧區(qū)，使其內(nèi)回流混合液ρ(DO)控制在0.5 mg/L以下，提高缺氧區(qū)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(tǒng)硝化能力，結(jié)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(wěn)定達(dá)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(tǒng)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(fā)現(xiàn)，活性污泥+懸浮填料系統(tǒng)冬季硝化速率提升50%，在好氧池現(xiàn)有停留時間狀況下，能夠滿足冬季NH3-N去除目標(biāo)。

　　圖8 不同溫度活性污泥與懸浮填料系統(tǒng)硝化速率對比

　　3)深度處理系統(tǒng)評估。

　　深度處理的主要功能是進(jìn)一步去除TP、TN和COD，協(xié)同去除SS、色度等。該廠深度處理系統(tǒng)采用反硝化濾池+紫外消毒工藝。在生產(chǎn)性測試中發(fā)現(xiàn)該廠反硝化濾池跌水復(fù)氧現(xiàn)象嚴(yán)重，跌水前后ρ(DO)由2 mg/L增長至6 mg/L，當(dāng)按反硝化模式運(yùn)行時，可導(dǎo)致投加的外碳源損失6 mg/L，進(jìn)而使其脫氮效能下降約2 mg/L。建議調(diào)整反硝化濾池進(jìn)水方式，改為淹沒式進(jìn)水，提高脫氮效率。

　　5.3 運(yùn)行管理問題

　　1)設(shè)備儀表。

　　該廠在線儀表示數(shù)偏離實際值。在對比生物系統(tǒng)在線儀表時發(fā)現(xiàn)，該廠在線ORP儀和DO儀示數(shù)明顯偏離實際數(shù)值，其中厭氧池的在線ORP儀示數(shù)為-104 mV，實際測定值為48.3 mV，表明厭氧池未達(dá)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(shù)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(tǒng)能耗。同時，長時間過度曝氣還會導(dǎo)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(shè)置回流污泥格柵，去除生物系統(tǒng)活性污泥中毛發(fā)、塑料等纏繞物。

　　回流設(shè)備磨損嚴(yán)重。由于進(jìn)水SS中無機(jī)組分含量高，加之預(yù)處理系統(tǒng)去除效果差，該廠內(nèi)回流泵葉片磨損嚴(yán)重，已無法達(dá)到額定流量，導(dǎo)致內(nèi)回流量不足。建議加強(qiáng)沉砂池運(yùn)行效能，提升粒徑>0.2 mm砂粒的去除效果，減少生物系統(tǒng)泥砂沉積及設(shè)備磨損。

　　2)精細(xì)化管理。

　　通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該污水處理廠專業(yè)技術(shù)人員較欠缺，日常水質(zhì)化驗分析基礎(chǔ)薄弱，出水水質(zhì)組分分析能力不足。基于DB 32/1072—2018新地方標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)運(yùn)營的污水處理廠，工藝設(shè)備更新的同時，精細(xì)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(jī)物、懸浮性難生物降解有機(jī)物和溶解性難生物降解有機(jī)物濃度，以便分別采取不同的優(yōu)化措施或加強(qiáng)源頭管控的措施加以去除。對于運(yùn)行管理人員，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，具備基本達(dá)標(biāo)難點識別能力，能夠合理優(yōu)化污水處理廠工藝運(yùn)行，降低能耗、藥耗，提高污水處理達(dá)標(biāo)率。

　　02

　　結(jié) 論

　　根據(jù)新提出的調(diào)研方案，對太湖地區(qū)83座城鎮(zhèn)污水處理廠開展了調(diào)研，比較分析4種調(diào)研方法的調(diào)研結(jié)果，可以看出，這4種方法各有側(cè)重、相輔相成。

　　1)全國污水信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析調(diào)研。通過快速獲取整個太湖地區(qū)污水處理廠運(yùn)行月報數(shù)據(jù)，能夠基本掌握其進(jìn)水水質(zhì)水量變化特征，初步識別達(dá)標(biāo)影響因素。

　　2)調(diào)查問卷&日報數(shù)據(jù)分析調(diào)研。通過逐個污水處理廠發(fā)放調(diào)研表，并對各廠日報數(shù)據(jù)的“保障率”統(tǒng)計分析，對出水指標(biāo)進(jìn)行“容易”“一般”“困難”的達(dá)標(biāo)難度等級評價。比對調(diào)查問卷與“保障率”統(tǒng)計分析結(jié)果，能夠全面分析關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)標(biāo)難點，初步提出強(qiáng)化措施。

　　3)現(xiàn)場座談咨詢。通過現(xiàn)場直接與污水處理廠運(yùn)行管理人員對前期識別的問題進(jìn)行反饋、溝通和完善，梳理出太湖地區(qū)提標(biāo)改造過程中存在工藝運(yùn)行、設(shè)備儀表、提標(biāo)用地存量等方面的共性問題，反饋至監(jiān)管部門、建設(shè)運(yùn)營單位、行業(yè)專家等多方參與解決;對于運(yùn)行管理人員提出和補(bǔ)充的個性問題，有利于各污水處理廠在運(yùn)行管理方面加以預(yù)防，并通過現(xiàn)場調(diào)研、專家咨詢等方式得以解決。

　　4)典型污水處理廠現(xiàn)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(chǎn)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(biāo)改造技術(shù)措施。

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