美容醫院地埋式污水處理設備
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城鎮污水處理設施運營可分為兩個層次：一是正常穩定運營，也就是在正常工況下持續實現污水處理功能;二是可持續運營，在正常穩定運營的基礎上，通過節能降耗以及資源回收利用，降低運營成本并同時降低總碳排放量。目前，一大批設施的運營既不正常也不穩定，不同程度地面臨運營困境，幾乎所有設施都偏離了可持續運營理念。為保障城鎮污水處理廠正常高效運營，充分發揮環境效益，全行業應關注城鎮污水處理廠運營困境，分析導致運營困境的原因，共同探尋破解之道。
1 城鎮污水處理廠目前有哪些主要運營困境
我們調研了全國467座城鎮污水處理廠5月份的運行工況，發現困擾正常穩定運營并同時干擾可持續運營的問題主要有3個：一是活性污泥問題，二是能耗高與物耗過高，三是水量超負荷與設備欠維護。這467座處理廠日總設計處理規模約4 500萬m3，約占全行業總規模的1/4，覆蓋了除西藏以外的全部省市和自治區。分析調研5月份的運行工況，可基本排除降水和低溫等自然因素的影響。
1.1 污泥濃度過高與污泥活性太差
活性污泥是實現污水處理功能的核心。活性污泥問題體現在兩個方面：濃度(MLSS)太高、活性(MLVSS/MLSS)太差。調研發現，2/3的污水處理廠污泥濃度超過4 000 mg/L，1/3的污水處理廠超過了6 000 mg/L，有20座污水處理廠污泥濃度竟然超過了10 000 mg/L。污水處理廠在如此高濃度下運行，增大了二沉池固體負荷，使本就不足的二沉池進一步處于超負荷狀態，泥水界面上升，污泥流失，堵塞深度處理單元，或直接導致出水超標。另外，為防止污泥沉積，必須增大曝氣量，而增大曝氣則抬高了溶解氧，干擾生物脫氮，進而影響生物除磷，出水氮和磷難以達標。一些處理廠靠大量投加化學藥實現氮磷達標，使運營偏離了可持續目標。在宏觀尺度上，我們可以用MLVSS/MLSS表征污泥活性，正常活性的污泥，MLVSS/MLSS應大于0.7，活性較好的污泥可超過0.8。調研發現，95%的污水處理廠污泥MLVSS/MLSS低于0.7，其中60%的污水處理廠污泥MLVSS/MLSS低于0.5，30%的污水處理廠污泥MLVSS/MLSS低于0.4，有27座污水處理廠污泥MLVSS/MLSS竟然低于0.3。如此低的污泥活性，大大降低了現有設施的污水處理能力與效果，降低了系統抗水量水質沖擊的能力。為維持出水達標，不得不提高污泥濃度，從而降低了系統穩定性。另外，低MLVSS/MLSS還導致污泥澄清性能變差。在調研的污水處理廠中，超過一半的處理廠污泥SVI值低于80 mL/g，這樣的污泥對游離生物微絮體失去“網捕作用”，澄清性能變差。這些絮狀物使出水感觀變差，對后續過濾單元造成嚴重干擾。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。

活性污泥濃度太高的主要原因是污泥沒有穩定連續的出路，脫水污泥出不了廠，只能停止脫水或減少污泥脫水量，將大量污泥暫存在曝氣池。一旦污泥臨時有了出路，即使脫水機滿負荷運行，也無法快速將長期積存的污泥脫水外運。污泥沒有穩定出路，已經成為行業的普遍狀態，是污水處理廠運營的大困境。另外，污泥活性差也是導致污泥濃度高的原因，污泥中大部分為非活性組分，如不保持較高的污泥濃度，出水無法達標。污泥活性差的原因較為復雜，一是排水管網建設質量差、養護管理不到位，加之公眾文明使用下水道意識不強，致使過多的渣砂進入管網并終進入污水處理廠。二是污水處理廠內預處理效果不佳，許多格柵和沉砂池形同虛設，在普遍沒有初沉池的情況下，大量渣砂等無機組分進入曝氣池并在生物處理系統積累，致使污泥的MLVSS/MLSS普遍極低。另外，濃度太高和活性太差還互為原因，活性差需要提高污泥濃度，而提高污泥濃度則降低了排泥量，使無機組分(ISS)更難離開系統，形成惡性循環。除了以上因素，同步化學除磷的過量加藥，也成為一些污水處理廠污泥活性降低的重要原因。
1.2 能耗高與物耗過高
全行業單位水能耗與國外基本相當，但單位污染物能耗則遠高于西方國家，這與我國污水處理廠進水污染物濃度偏低有關，前述活性污泥問題也是導致高電耗的重要原因。當前，為實現氮磷達標，不惜一切代價，過度投加大量化學藥劑，成為污水處理廠運營的又一突出問題。為降低總氮普遍大量投加外購碳源，為降低總磷大量投加無機混凝劑，一些污水處理廠為控制污泥流失還直接往二沉池投加絮凝劑。雖未統計出準確數據，但許多污水處理廠藥劑費超過電費躍升為大成本要素，一些水務公司的運行經營難以為繼。大量藥劑的投加，除大大提高了運營成本，還導致污泥產量明顯增加，進一步加重了污泥處理處置的困難。污水處理本應是個污染物減量過程，但實際卻變成大量物料的增加，嚴重偏離了可持續運營的理念和目標。
美容醫院地埋式污水處理設備實踐中，外加碳源量要滿足兩個需求：一是部分污水處理廠進水碳源不足，客觀上需要補充碳源;二是用于消氧，消耗掉大量通過內回流帶入缺氧區的溶解氧，滿足反硝化要求。許多污水處理廠進水碳源并不缺乏，投加碳源只是用于消耗缺氧區過量的溶解氧。絕大部分污水處理廠缺氧區太短、反硝化時間不足，加上污泥中活性比例太低、反硝化菌群的數量也不足，綜合導致反硝化效果很差，而大量投加優質碳源，可提高反硝化速率，彌補反硝化時間和反硝化菌群數量的不足。由于以上原因，大量投加外碳源就成為提高反硝化能力的一條捷徑。另外，監管普遍采用瞬時取樣方法，大大提高了脫氮要求，進一步增大了碳源投加量。
過量投加化學除磷藥劑的主要原因是生物除磷機制的失敗。當脫氮效果不佳時，外回流帶回厭氧區的硝酸鹽，既與聚磷菌爭奪本就不足的優質碳源，也使ORP難以降低到釋磷的要求。另外，生物除磷需要通過排泥實現，而超高污泥濃度運行工況排泥量不足，無法獲得較好的生物除磷效果。當沒有生物除磷效果，全部采用化學除磷時，除磷藥劑投加量將是一個很大的藥量，同時產生大量化學污泥。一部分污水處理廠沒有生物除磷而又采用同步化學除磷時，污泥活性將進一步降低，形成惡性循環。