污水處理與升級改造六項顛覆性技術

2016年12月8—9日，第十一屆中國城鎮(zhèn)水務發(fā)展國際研討會與新技術設備博覽會在廣州白云國際會議中心盛大開幕。研討會就中國時下水務發(fā)展狀況、目標、相關政策及實施等問題進行深入和全方位的探討，平行舉辦的分論壇對行業(yè)內最前沿、最核心的理念和技術進行了研討和展示。

2016年12月9日下午，中國人民大學低碳水環(huán)境技術研究中心主任王洪臣教授在“污水處理與升級改造”分論壇做了精彩發(fā)言，對城鎮(zhèn)污水處理廠目前運營過程中存在的問題與未來面臨的挑戰(zhàn)進行了全面剖析，并重點介紹了六項污水處理廠運營優(yōu)化的顛覆性技術。

王洪臣教授指出，我國城鎮(zhèn)污水處理事業(yè)在“十一五”和“十二五”時期快速發(fā)展，日處理能力已高達1.62億立方米，超過了美國1.25億立方米的處理能力，但是運營水平與發(fā)達國家相比仍然差距較大，主要體現(xiàn)在出水水質不能穩(wěn)定達標，并且能耗物耗過高。在目前污水處理廠建設的基礎上，通過現(xiàn)有設施的優(yōu)化運營，耦合新型的優(yōu)化技術，實現(xiàn)出水水質提升、能耗物耗降低的潛力非常大。

針對我國污水處理廠普遍存在設備效率偏低、過程監(jiān)察模糊、需求響應機制未完全建立、工藝流程不合理等問題，王洪臣教授提出了六項污水處理廠提標提效顛覆性技術。

（1）新型高分子彈性體曝氣器。曝氣系統(tǒng)是污水處理廠能耗最高的單元，占全廠能耗的50%～70%；而曝氣器是曝氣系統(tǒng)中最關鍵的設備，投資只占到污水處理廠的0.5%以下。目前曝氣器采用陶瓷和橡膠兩個大類，但是普遍存在充氧性能差、易堵塞、壽命短等問題，導致水廠運行效率低、能耗偏高，造成的經(jīng)濟損失遠超曝氣器本身的投資。因此提高曝氣器品質，對于水廠效益的提高至關重要。未來污水處理廠選用的曝氣器應該具備以下三個特征：長期運行穩(wěn)定（不撕裂、不老化、不結垢、不漏氣、壽命長）；充氧性能高（OTE、OTR、AE等充氧指標高）； 調節(jié)品質好（充氧效率對曝氣量敏感性差）。

新型高分子彈性體曝氣器克服了目前曝氣器存在的缺點，同時具備以上三個特征，能夠大幅提高水廠曝氣系統(tǒng)的運行效率，并且提高處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（2）新型污水處理過程監(jiān)測儀表。我國水廠的運行工程師對污水處理過程的監(jiān)控能力有限，主要原因是可使用的監(jiān)測工具非常少，除了污泥濃度計、溶解氧儀做參考外，其他運營過程基本處于暗箱操作狀態(tài)。比耗氧速率在線測定儀和工藝狀態(tài)曝氣綜合充氧性能測定儀的使用為水廠運行人員打開了全新的窗口?；钚晕勰啾群难跛俾剩⊿pecific Oxygen Uptake Rate，SOUR）是單位時間內單位質量的活性污泥所消耗氧氣的量，反映了微生物的活性；工藝狀態(tài)曝氣綜合充氧性能測定儀可以直接測定工藝狀態(tài)下曝氣系統(tǒng)的實際氧轉移效率（Oxygen Transfer Efficiency，OTE）和區(qū)域曝氣量。通過這兩臺新型過程監(jiān)測儀表，水廠人員可準確獲得活性污泥生化系統(tǒng)的性能狀況和曝氣系統(tǒng)的運行狀況，從而進行科學、及時的運行調控。

（3）曝氣極限控制策略。目前曝氣控制系統(tǒng)普遍采用DO反饋耦合數(shù)學模型的策略，存在控制滯后、調控精度低等問題。曝氣極限控制策略按照“按需供氣”的原則，采用了OUR前饋的控制邏輯，將曝氣系統(tǒng)供氧量與微生物需氧量進行了精準匹配。與傳統(tǒng)的精確曝氣相比，可以實現(xiàn)精度高、無滯后的曝氣控制，可最大限度地達到曝氣系統(tǒng)的節(jié)能。

（4）溶解氧科學管理系統(tǒng)。在污水好氧生物處理工藝中，溶解氧是最重要的狀態(tài)指標之一。很多污水處理廠氨氮、總氮等不能穩(wěn)定達標，與厭氧區(qū)、缺氧區(qū)以及好氧區(qū)的溶解氧失衡、功能紊亂密切相關。因此將溶解氧科學管理起來，既是水廠穩(wěn)定達標的需要，也是節(jié)能降耗的需要。溶解氧科學管理系統(tǒng)以新型的過程監(jiān)測技術與臨界氧傳質-反應動力學模型為手段，通過對生化反應池污泥特性和曝氣系統(tǒng)性能的綜合測定，核算針對不同污染物降解和不同生化反應階段的最佳曝氣量和攪拌量，從而在不影響污泥懸浮的前提下，使生化池不同功能區(qū)達到最適溶解氧水平，避免溶氧錯位，保證水廠穩(wěn)定高效運行。

（5）新型二沉池回流比控制技術。目前水廠二沉池的回流比普遍較高，不僅造成能量的大量浪費，也導致了前端生化池實際水力停留時間偏少，影響處理效果。傳統(tǒng)的運行只考慮二沉池的澄清能力，并沒有挖掘濃縮潛力。新型的二沉池回流比控制技術基于流態(tài)模擬技術和回流污泥濃度預測模型，不僅可以優(yōu)化二沉池流態(tài)，提高二沉池濃縮性能，降低回流比，而且能增加曝氣池生物量，從而使生化系統(tǒng)的污染物降解能力得到強化。

（6）SSGO三相秒分技術。我國90%的污水處理廠未設初沉池，并且沉沙池對0.1毫米以下的沙粒去除效率不高，這就導致后續(xù)生化單元負荷過高，能量大量消耗，并且泥渣沙的沉積導致池容減少，后續(xù)設備損壞嚴重。而在水廠的提標改造過程中，又因初沉池占地面積較大而使改造設計難以實現(xiàn)。SSGO三相秒分技術能夠在秒級別的時間內快速去除污水中泥渣沙油，并且占地面積小，每天處理萬噸污水占地僅12平方米，運行能耗0.03 千瓦·時/立方米，可高效降低后續(xù)處理工藝負荷。另外對于沒有足夠土地擴建二沉池的水廠，該技術還可用于替代二沉池，幫助水廠快速實現(xiàn)泥水分離。SSGO可實現(xiàn)污水處理廠的提標擴容與本質節(jié)能，是未來提標提效改造的核心技術。

王洪臣教授的演講引起參會者強烈反響，特別是對新型曝氣器、活性污泥生化反應過程監(jiān)測儀表、SSGO三相秒分技術等顛覆性技術有著濃厚興趣。王洪臣教授認真聽取與會者提問并逐一解答，并希望與大家共同努力，促進我國污水處理運營水平的優(yōu)化升級。

“污水處理與升級改造”分論壇由中國市政工程華北設計研究總院總工程師鄭興燦主持，北京市市政工程設計研究總院總工程師黃鷗，國際水協(xié)大中華區(qū)總監(jiān)、北京北排裝備產(chǎn)業(yè)有限公司總經(jīng)理高瓊等也都做了精彩演講。污水處理廠的提標提效和運營優(yōu)化關系著企業(yè)的生存，也關系著我國水環(huán)境的改善。 （來源：中國節(jié)能設備網(wǎng) 發(fā)布日期：2016-12-16）