污水处理与升级改造六项颠覆性技术

　　2016年12月8日-9日，第十一届中国城镇水务发展国际研讨会与新技术设备博览会在广州白云国际会议中心盛大开幕。研讨会就中国时下水务发展状况、目标、相关政策及实施等问题进行深入和全方位的探讨，平行举办的分论坛对行业内最前沿、最核心的理念和技术进行了研讨和展示。

　　2016年12月9日下午，尚川(北京)水务有限公司特别顾问、中国人民大学低碳水环境技术研究中心主任王洪臣教授在“污水处理与升级改造”分论坛作了精彩发言，对城镇污水处理厂目前运营过程中存在的问题与未来面临的挑战进行了全面剖析，并重点介绍了六项污水处理厂运营优化的颠覆性技术。

　　王洪臣教授指出，我国城镇污水处理事业在“十一五”和“十二五”时期快速发展，日处理能力已高达1.62亿立方米，超过了美国1.25亿立方米的处理能力，但是运营水平与发达国家相比仍然差距较大，主要体现在出水水质不能稳定达标，并且能耗物耗过高。在目前污水处理厂建设的基础上，通过现有设施的优化运营，耦合新型的优化技术，实现出水水质提升、能耗物耗降低的潜力非常大。

　　针对我国污水处理厂普遍存在设备效率偏低、过程监察模糊、需求响应机制未完全建立、工艺流程不合理等问题，王洪臣教授提出了六项污水处理厂提标提效颠覆性技术：

　　(1)新型高分子弹性体曝气器

　　曝气系统是污水处理厂能耗最高的单元，占全厂能耗的50-70%;而曝气器是曝气系统中最关键的设备，投资只占到污水处理厂的0.5%以下。目前曝气器采用陶瓷和橡胶两个大类，但是普遍存在充氧性能差、易堵塞、寿命短等问题，导致水厂运行效率低、能耗偏高，造成的经济损失远超曝气器本身的投资。因此提高曝气器品质，对于水厂效益的提高至关重要。未来污水处理厂选用的曝气器应该具备以下三个特征：

　　长期运行稳定(不撕裂、不老化、不结垢、不漏气、寿命长);

　　充氧性能高(OTE、OTR、AE等充氧指标高);

　　调节品质好(充氧效率对曝气量敏感性差)。

　　新型高分子弹性体曝气器克服了目前曝气器存在的缺点，同时具备以上三个特征，能够大幅提高水厂曝气系统的运行效率，并且提高处理系统的稳定性。化关系着关系着企业的生存，也关系着我国水环境的改善。尚川水务为未来污水处理的提标提效改造制定了一幅清晰的技术路线图，希望通过今后不断地努力和创新，引领行业向前发展。

　　(2)新型污水处理过程监测仪表

　　我国水厂的运行工程师对污水处理过程的监控能力有限，主要原因是可使用的监测工具非常少，除了污泥浓度计、溶解氧仪做参考外，其他运营过程基本处于黑箱操作状态。比耗氧速率在线测定仪和工艺状态曝气综合充氧性能测定仪的使用为水厂运行人员打开了全新的窗口。活性污泥比耗氧速率(Specific Oxygen Uptake Rate，SOUR)是单位时间内单位质量的活性污泥所消耗氧气的量，反映了微生物的活性;工艺状态曝气综合充氧性能测定仪可以直接测定工艺状态下曝气系统的实际氧转移效率(Oxygen Transfer Efficiency,OTE)和区域曝气量。通过这两台新型过程监测仪表，水厂人员可准确获得活性污泥生化系统的性能状况和曝气系统的运行状况，从而进行科学、及时的运行调控。

　　(3)曝气极限控制策略

　　目前曝气控制系统普遍采用DO反馈耦合数学模型的策略，存在控制滞后、调控精度低等问题。曝气极限控制策略按照“按需供气”的原则，采用了OUR前馈的控制逻辑，将曝气系统供氧量与微生物需氧量进行了精准匹配。与传统的精确曝气相比，可以实现精度高、无滞后的曝气控制，可最大程度地达到曝气系统的节能。

　　(4)溶解氧科学管理系统

　　在污水好氧生物处理工艺中，溶解氧是最重要的状态指标之一。很多污水处理厂氨氮、总氮等不能稳定达标，与厌氧区、缺氧区以及好氧区的溶解氧失衡、功能紊乱密切相关。因此将溶解氧科学管理起来，即是水厂稳定达标的需要，也是节能降耗的需要。溶解氧科学管理系统以新型的过程监测技术与临界氧传质-反应动力学模型为手段，通过对生化反应池污泥特性和曝气系统性能的综合测定，核算针对不同污染物降解和不同生化反应阶段的最佳曝气量和搅拌量，从而在不影响污泥悬浮的前提下，使生化池不同功能区达到最适溶解氧水平，避免溶氧错位，保证水厂稳定高效运行。

　　(5)新型二沉池回流比控制技术

　　目前水厂二沉池的回流比普遍较高，不仅造成能量的大量浪费，也导致了前端生化池实际水力停留时间偏少，影响处理效果。传统的运行只考虑二沉池的澄清能力，并没有挖掘浓缩潜力。新型的二沉池回流比控制技术基于流态模拟技术和回流污泥浓度预测模型，不仅可以优化二沉池流态，提高二沉池浓缩性能，降低回流比，而且能增加曝气池生物量，从而使生化系统的污染物降解能力得到强化。

　　(6)SSGO三相秒分技术

　　我国90%的污水处理厂未设初沉池，并且沉砂池对0.1 mm以下的沙粒去除效率不高，这就导致后续生化单元负荷过高，能量大量消耗，并且泥渣砂的沉积导致池容减少，后续设备损坏严重。而在水厂的提标改造过程中，又因初沉池占地面积较大而使改造设计难以实现。SSGO三相秒分技术能够在秒级别的时间内快速去除污水中泥渣砂油，并且占地面积小，处理万吨水/天占地仅12 m2，运行能耗0.03 kwh/m3，可高效降低后续处理工艺负荷。另外对于没有足够土地扩建二沉池的水厂，该技术还可用于替代二沉池，帮助水厂快速实现泥水分离。SSGO可实现污水处理厂的提标扩容与本质节能，是未来提标提效改造的核心技术。

　　王教授的演讲引起参会者强烈反响，特别是对新型曝气器、活性污泥生化反应过程监测仪表、SSGO三相秒分技术等颠覆性技术有着浓厚兴趣。王洪臣教授认真听取与会者提问并逐一解答，并希望与大家共同努力，促进我国污水处理运营水平的优化升级。

　　“污水处理与升级改造”分论坛由中国市政工程华北设计研究总院总工程师郑兴灿主持，北京市市政工程设计研究总院总工程师黄鸥，国际水协大中华区总监、北京北排装备产业有限公司总经理高琼等也都作了精彩演讲。污水处理厂的提标提效和运营优化关系着关系着企业的生存，也关系着我国水环境的改善。尚川水务为未来污水处理的提标提效改造制定了一幅清晰的技术路线图，希望通过今后不断地努力和创新，引领行业向前发展。