美容醫(yī)院地埋式污水處理設(shè)備
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城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施運(yùn)營可分為兩個(gè)層次：一是正常穩(wěn)定運(yùn)營，也就是在正常工況下持續(xù)實(shí)現(xiàn)污水處理功能;二是可持續(xù)運(yùn)營，在正常穩(wěn)定運(yùn)營的基礎(chǔ)上，通過節(jié)能降耗以及資源回收利用，降低運(yùn)營成本并同時(shí)降低總碳排放量。目前，一大批設(shè)施的運(yùn)營既不正常也不穩(wěn)定，不同程度地面臨運(yùn)營困境，幾乎所有設(shè)施都偏離了可持續(xù)運(yùn)營理念。為保障城鎮(zhèn)污水處理廠正常高效運(yùn)營，充分發(fā)揮環(huán)境效益，全行業(yè)應(yīng)關(guān)注城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)營困境，分析導(dǎo)致運(yùn)營困境的原因，共同探尋破解之道。
1 城鎮(zhèn)污水處理廠目前有哪些主要運(yùn)營困境
我們調(diào)研了全國467座城鎮(zhèn)污水處理廠5月份的運(yùn)行工況，發(fā)現(xiàn)困擾正常穩(wěn)定運(yùn)營并同時(shí)干擾可持續(xù)運(yùn)營的問題主要有3個(gè)：一是活性污泥問題，二是能耗高與物耗過高，三是水量超負(fù)荷與設(shè)備欠維護(hù)。這467座處理廠日總設(shè)計(jì)處理規(guī)模約4 500萬m3，約占全行業(yè)總規(guī)模的1/4，覆蓋了除西藏以外的全部省市和自治區(qū)。分析調(diào)研5月份的運(yùn)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(shí)現(xiàn)污水處理功能的核心。活性污泥問題體現(xiàn)在兩個(gè)方面：濃度(MLSS)太高、活性(MLVSS/MLSS)太差。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，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(yùn)行，增大了二沉池固體負(fù)荷，使本就不足的二沉池進(jìn)一步處于超負(fù)荷狀態(tài)，泥水界面上升，污泥流失，堵塞深度處理單元，或直接導(dǎo)致出水超標(biāo)。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(jìn)而影響生物除磷，出水氮和磷難以達(dá)標(biāo)。一些處理廠靠大量投加化學(xué)藥實(shí)現(xiàn)氮磷達(dá)標(biāo)，使運(yùn)營偏離了可持續(xù)目標(biāo)。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(yīng)大于0.7，活性較好的污泥可超過0.8。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)有設(shè)施的污水處理能力與效果，降低了系統(tǒng)抗水量水質(zhì)沖擊的能力。為維持出水達(dá)標(biāo)，不得不提高污泥濃度，從而降低了系統(tǒng)穩(wěn)定性。另外，低MLVSS/MLSS還導(dǎo)致污泥澄清性能變差。在調(diào)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(duì)游離生物微絮體失去“網(wǎng)捕作用”，澄清性能變差。這些絮狀物使出水感觀變差，對(duì)后續(xù)過濾單元造成嚴(yán)重干擾。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，90%以上的污水處理廠建設(shè)了深度處理設(shè)施，90%以上的這些深度處理設(shè)施設(shè)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(dá)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(shí)間、增大能耗，形成惡性循環(huán)。

活性污泥濃度太高的主要原因是污泥沒有穩(wěn)定連續(xù)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(shí)有了出路，即使脫水機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行，也無法快速將長期積存的污泥脫水外運(yùn)。污泥沒有穩(wěn)定出路，已經(jīng)成為行業(yè)的普遍狀態(tài)，是污水處理廠運(yùn)營的大困境。另外，污泥活性差也是導(dǎo)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(dá)標(biāo)。污泥活性差的原因較為復(fù)雜，一是排水管網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量差、養(yǎng)護(hù)管理不到位，加之公眾文明使用下水道意識(shí)不強(qiáng)，致使過多的渣砂進(jìn)入管網(wǎng)并終進(jìn)入污水處理廠。二是污水處理廠內(nèi)預(yù)處理效果不佳，許多格柵和沉砂池形同虛設(shè)，在普遍沒有初沉池的情況下，大量渣砂等無機(jī)組分進(jìn)入曝氣池并在生物處理系統(tǒng)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(jī)組分(ISS)更難離開系統(tǒng)，形成惡性循環(huán)。除了以上因素，同步化學(xué)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(yè)單位水能耗與國外基本相當(dāng)，但單位污染物能耗則遠(yuǎn)高于西方國家，這與我國污水處理廠進(jìn)水污染物濃度偏低有關(guān)，前述活性污泥問題也是導(dǎo)致高電耗的重要原因。當(dāng)前，為實(shí)現(xiàn)氮磷達(dá)標(biāo)，不惜一切代價(jià)，過度投加大量化學(xué)藥劑，成為污水處理廠運(yùn)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(jī)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(tǒng)計(jì)出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，但許多污水處理廠藥劑費(fèi)超過電費(fèi)躍升為大成本要素，一些水務(wù)公司的運(yùn)行經(jīng)營難以為繼。大量藥劑的投加，除大大提高了運(yùn)營成本，還導(dǎo)致污泥產(chǎn)量明顯增加，進(jìn)一步加重了污泥處理處置的困難。污水處理本應(yīng)是個(gè)污染物減量過程，但實(shí)際卻變成大量物料的增加，嚴(yán)重偏離了可持續(xù)運(yùn)營的理念和目標(biāo)。
美容醫(yī)院地埋式污水處理設(shè)備實(shí)踐中，外加碳源量要滿足兩個(gè)需求：一是部分污水處理廠進(jìn)水碳源不足，客觀上需要補(bǔ)充碳源;二是用于消氧，消耗掉大量通過內(nèi)回流帶入缺氧區(qū)的溶解氧，滿足反硝化要求。許多污水處理廠進(jìn)水碳源并不缺乏，投加碳源只是用于消耗缺氧區(qū)過量的溶解氧。絕大部分污水處理廠缺氧區(qū)太短、反硝化時(shí)間不足，加上污泥中活性比例太低、反硝化菌群的數(shù)量也不足，綜合導(dǎo)致反硝化效果很差，而大量投加優(yōu)質(zhì)碳源，可提高反硝化速率，彌補(bǔ)反硝化時(shí)間和反硝化菌群數(shù)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(jiān)管普遍采用瞬時(shí)取樣方法，大大提高了脫氮要求，進(jìn)一步增大了碳源投加量。
過量投加化學(xué)除磷藥劑的主要原因是生物除磷機(jī)制的失敗。當(dāng)脫氮效果不佳時(shí)，外回流帶回厭氧區(qū)的硝酸鹽，既與聚磷菌爭奪本就不足的優(yōu)質(zhì)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(shí)現(xiàn)，而超高污泥濃度運(yùn)行工況排泥量不足，無法獲得較好的生物除磷效果。當(dāng)沒有生物除磷效果，全部采用化學(xué)除磷時(shí)，除磷藥劑投加量將是一個(gè)很大的藥量，同時(shí)產(chǎn)生大量化學(xué)污泥。一部分污水處理廠沒有生物除磷而又采用同步化學(xué)除磷時(shí)，污泥活性將進(jìn)一步降低，形成惡性循環(huán)。