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王洪臣: 稳定运行、提标和 提效应同步进行

时间:2018-04-11  点击:448 次 字号+  字号-
在中国 国际贸易促进委员会建设行业分会、城镇污 水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室联合主办,《水工业市场》杂志、中关村 中科水环境保护技术创新推广中心承办的“2018(第13届)水处理 行业热点技术论坛”上,中国人 民大学环境学院副院长王洪臣作了题为《污水厂 稳定运行提标提效技术方向》的报告。报告介 绍了保证污水处理厂稳定运行的几个重要因素,并对基 于此开发的几项新技术进行了阐述。

 
 
中国人 民大学环境学院副院长王洪臣

一、水质不 稳定不能成为运行不稳定的理由

污水处 理是对污水中污染物质进行分离、分解以及转化的过程,是水污 染控制与治理的核心,也是决 定水环境好坏的重要因素。目前我国拥有4800余座县 级以上污水处理厂,稳定运 行对于数量庞大的污水处理厂来说非常重要,也是发 挥环境效益的前提。

造成污 水处理不稳定的因素有许多,例如渣、砂、泥导致的堵塞、缠绕、磨损、淤积;工艺、设备选择不合理;参数、单元、流程配置不合理等。但是,上游来 水的水量和水质一定是不稳定的,这不能 成为运行不稳定的理由。

因此,通过技 术进步使污水处理系统实现稳定运行势在必行,污水处 理稳定运行技术存在巨大需求!


二、提高排 放标准是污水处理的永恒主题

污水处 理提标就是不断降低污水中污染物质的浓度。目前污 水处理行业对不断提标存在一定抵触,但提高 标准是环境的需求,基于经 济或减排优先序的考量,需要考 虑提标的时间进程,但不断提高排放标准,一定是 中国污水处理行业的永恒主题。

目前,欧美总 体上已经进入污水深度处理阶段,欧美部 分发达国家已经普及了深度处理和营养物去除,出水水质为:BOD5≤ 10 mg/L、SS ≤10 mg/L、NH4+-N ≤ 5.0  mg/L、TN ≤ 15 mg/L、TP ≤ 0.5 mg/L。美国也 开始在封闭水体流域普及营养物深度处理,在重点 流域开展营养物超深度处理,例如切萨皮克湾流域 Blue Plains 污水处理厂,已经过五次提标改造,达到总氮低于 5 mg/L、总磷低于0.1 mg/L的水质。

我国现 在已经拉开了全面的序幕,北京市 颁布的水污染物综合排放标准(DB11/6.207-2016.2),天津市颁布的《城镇污 水处理厂水污染物排放标准》(DB12599-2015),以及昆明、合肥、苏锡常、浙江等 地都在以此趋势进行污水处理的提标工作。


三、污水处 理要不断提高效率

污水处 理是个高能耗高物耗的行业,电耗约 占正常社会总电耗的 1%,年消耗PAM 10 万吨,同时土地消耗大。提标后,能耗、物耗、占地都继续增大,使综合 处理成本不断提高,另外导致间接碳排放,使污水 处理环境效益大打折扣。因此,提高污 染物排放标准的同时,提高电、药、地三大 要素的使用效率也非常重要。


四、稳定运行、提标和 提效应同步进行

现有的 污水处理稳定运行提标提效技术体系包括:稳定运行,增加设备备用,增加处理单元;提高标准,增加处理单元,增大能耗物耗;以及增大构筑物、增大曝气量、增加填料、增加单元、增加药消耗等,基本以“增”为主,而不考虑效率问题。

未来的新技术方向,应是追求稳定运行、提标、提效三者的协调统一,即:采用一项技术,它既是提标的,又是提效的,同时也是稳定运行的。而解决 具体问题的方向应包括以下几点:从根本 上提高预处理水平(渣、 砂、 泥,去除效果很差,是运行 不稳定的最大根源)。特定功 能高效菌群筛选与培育(人们利 用的微生物种群不足5%)。氧的科学管理(目前是 极端粗放的管理)。流态的科学调控(要重视CFD技术)。


五、污水处 理稳定运行提标提效技术新体系

以下是基于污水处 理稳定运行提标提效技术新体系而研究开发的新技术。

1.SSgo秒分技术

预处理 缺陷是造成污水处理不稳定的一个重大问题,60%以上的 运行不稳定问题都是因为预处理不充分或本身故障。具体表现为两点:(1)格栅问题:细格栅的栅距最小1mm,此时仍 有大量细渣穿过格栅,漂浮在池面上、缠绕在设备上,格栅除 污机本身也极易被缠绕或堵塞,需要频繁维护清理,干扰正常运行。(2)沉砂池问题:目前的 沉砂池只能去除0.2mm以上的砂砾,大量细砂穿过沉砂池,淤堵池容、磨损设备,干扰正常运行。另外,稳定流 态是除砂的前提,中小型 处理厂污水量变化大,流速变化大,流态不稳定,进一步导致除砂变差。

SSgo是一项 突破了传统除泥、除渣及除砂,单纯通过重力、离心力、浮力等基本原理,实现在 秒级时间内泥渣砂一体化快速高效分离的技术。该技术 可有效降低后续处理单元的污染物负荷,大大提 高污水处理能力与效率,优化出水水质,是污水 处理厂提标提效改造体系中的核心技术,也是工业废水处理、黑臭水 体处理等方面的有效手段。

设备性能:

快速高效,可以在5s 内有效 的实现混合液中泥渣砂油等的分离;

设备运 行水力负荷可达150m6.2/m2·h;

泥渣砂油去除90%以上,悬浮颗粒物去除60%以上,有机物去除20-65%;

固液高 速分离过程中使水充氧,处理后水的DO可达4-8 mg/L;

占地面积小,单台占地不到12 m2;

运行费用低,吨水电耗不到0.02-0.05 kwh;

不产生 难以处理的化学污泥。

2.Bios氧的科学管理系统

污水处理厂中,曝气单 元约占整个处理厂总能耗的50%-70%,曝气不 仅为好氧微生物的生长与污染物降解提供了必需的氧气,也承担了搅拌的作用。曝气系 统的充氧性能受到活性污泥性质、曝气器品质、运行工 况等的综合影响。因此氧 的科学管理是十分必要的。

Bios氧的科 学管理系统是基于此而开发出管理系统。系统拥 有以下技术优势:

(1)氧科学管理技术集成

Bios氧的科 学管理系统基于新型的过程监测技术,实时监 测活性污泥性能和曝气系统效率;采用曝 气极限控制策略,实现曝气的精准控制;参考临界氧模型,确定最适溶解氧;针对不 同污染物的降解特征,耦合新型搅拌,进行溶解氧分段管理。

(2)新型高 分子弹性体微孔曝气器

系统采 用新型高分子材料,具备良好的理化特性:寿命长(8-10年);耐生物垢;抗撕裂;抗水解;对气量变化阻尼,调节品质好。

(3)新型搅拌系统

设备中 的新型搅拌系统采用独特流体力学设计,最大限 度地将流体特性与机械运动相结合,并且能 适应不同情况下的水体流动和污泥性质。搅拌器工作过程中,水流在 池壁的反射作用下,形成自 上而下地循环水流,可获得 在轴向与径向方向的交叉水流,能有效消除搅拌死角,防止污泥沉降,并可强化氧传质效果。

(4)新型过程监测仪表

设备拥 有两项新型过程监测仪表:活性污 泥比耗氧速率在线测定仪以及工艺状态曝气综合充氧性能测定仪。

活性污泥比耗氧速率(SOUR)是直接 表征污泥活性的重要指标,通过SOUR在线测 定仪可实现对污水处理过程中活性污泥的比耗氧速率、最大比耗氧速率、内源比 耗氧速率及耗氧速率(OUR)进行实时测定,也可用 于进水水质毒性预警等。

工艺状 态曝气综合充氧性能测定仪可直接测定曝气池中的实际氧转移效率(Oxygen Transfer Efficiency, OTE)和区域曝气量,为污水 处理厂曝气的精准调控以及曝气设备的维护管理提供有力工具。

(5)新型曝气控制策略

曝气极限控制策略(Aeration  Limit Control Technology)是国际 范围内首次开发的基于曝气系统供氧量与微生物需氧量相平衡的曝气控制技术,可最大 程度地实现曝气系统的本质节能。该控制 技术的核心是自主研发的活性污泥在线SOUR测定仪 和工艺状态曝气器OTE测定仪 所获取的数据以及高级氧气供需平衡算法。
专题
期刊

主管:中华人 民共和国住房和城乡建设部
主办:中国国 际贸易促进委员会建设行业分会
国内统一刊号:CN11—4022/TU
国际统一刊号:ISSN1008—570X
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