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    污水處理廠運行存在問題及解決方案(上)

    2020-04-24  來自: 衡美水處理公眾平臺 瀏覽次數:141


    如何進行水處理?

    衡美水處理為您介紹一項水處理專業知識——城市污水處理廠運行存在問題及解決方案。

    城市污水處理廠在保障水環境安全方面發揮著重要作用,建設污水處理廠是解決城市水污染的重要手段。

    污水處理廠運行

    “十三五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃中提出,到2020年底,要實現城鎮污水處理設施全覆蓋,城市污水處理率達到95%,縣城不低于85%?!熬盼濉逼陂g,我國主要流域水污染防治規劃開始實施,城鎮污水處理設施的建設和運行開始成為各地落實水污染物減排責任目標的主要途徑。

    在中央財政資金和相關政策的大力支持下,經過“十一五”、“十二五”的發展,我國污水處理廠建設取得了跨越式的進展,城鎮污水處理廠的數量和規模迅速提升,城市污水處理能力不斷提高。

    統計資料顯示,至2016年末,城市污水處理率達到93.44%,其中污水集中處理率89.8%。截至2010年,全國共有城鎮污水處理廠2496座,較2006年相比提高了140%。到2016年末,城鎮污水處理廠數量達到3552座,與2010年相比增加了29%。

    但是,污水處理率與處理能力的持續提高與水環境污染依然矛盾突出。環保部公布的《2016中國環境狀況公報》顯示,全國地表水1940個監測斷面中,仍有32%IV類及以下水體。截止2017年底,住房與城市建設部和環保部認定的全國城市黑臭水體數量有2100個。

    與此同時,污水處理廠排放標準不斷提高,2015年發布的《水污染防治行動計劃》明確提出,現有城鎮污水處理設施,要因地制宜進行改造,2020年底前達到相應排放標準或再生利用要求;敏感區域(湖泊、水庫、近岸海域匯水區域)城鎮污水處理設施應于2017年底前達到一級A排放標準,建成區水體水質達不到地表水Ⅳ類標準的城市,新建城鎮污水處理設施要執行一級A排放標準;到2030年,力爭全國水環境質量總體改善,水生態系統功能初步恢復。

    由于我國城鎮污水普遍存在著水質水量變化幅度大、碳氮比偏低、無機懸浮固體含量高、冬季水溫低、工業有毒有害污染物沖擊等突出問題,明顯影響污水處理設施的正常運行,出水難以穩定達標。即使在達標排放的情況下,符合一級A/B標準的水質仍接近V類水(表1),是水環境的重要污染源。

    1我國城鎮污水處理廠排放標準主要污染物指標對比 單位:mg/L

    污水處理廠運行

    一些城郊結合部因居民亂扔、亂排生活污水,對水環境也帶來嚴重危害。為此,本文作者深入分析了我國南北方具有代表性的污水廠存在的問題及原因,并提出解決對策,以期為我國城市污水處理廠的穩定運行提供參考,為水環境綜合治理做出貢獻。

    一、存在問題及原因分析

    1、運行負荷率普遍較低,部分超負荷運行

    根據住房與城市建設部2012年發布的《城鎮污水處理廠運行、維護及安全技術規程》(CJJ60-2011),城鎮污水處理廠年處理水量應達到計劃指標的95%以上。我國大部分地區的污水處理廠運行負荷率偏低,難以達到住房與城市建設部的要求。

    遼寧省污水處理廠月均負荷在80%以上的僅占污水廠總數32%。通遼經濟技術開發區污水處理廠現狀水量未達到設計值,近一半處理設施閑置。廣西城鎮污水處理廠2010年負荷率達到60%以上的污水廠占總量的65%。三峽庫區2014176座污水處理廠的平均運行負荷僅為56.5%。

    全國已建污水處理廠平均運行負荷率僅有65%70%,遠低于德國2008年污水處理廠平均運行負荷率95%。而一些城市由于經濟發展迅速,人口數量增長過快,污水處理廠已超負荷運行,處理壓力大。

    污水廠處理設施負荷率低的主要原因是廠網建設不配套,污水管網覆蓋率和收集率偏低。污水處理廠只有和排污管網配合使用,才能發揮治污作用。

    由于污水廠建設相對簡單、集中、建設周期短,管網建設相對復雜、牽涉面廣、建設周期長,我國城市管理者普遍重建廠、輕管網、輕管理。

    數據顯示,截至2016年全國共有城鎮污水處理廠3552座,與2010年相比增加了29%,排水管道長度僅增加了17%。配套管網與污水處理廠建設不同步,導致一些污水處理廠建成后面臨無污水可處理的尷尬境地。

    有些城市先期只建設了污水干管,由于資金不到位支管網建設推進緩慢。部分城市新建的管網存在諸多問題無法與已有干管接駁,如設計標高與已有干管不一致,已有干管積水堵塞等。

    導致建成管網沒有“織網成片”,污水收集率偏低。另一原因是污水廠設計規模與實際情況不符。由于部分城市對污水處理廠建設前期工作重視不夠,對污水來源和收集缺少詳細的規劃和充分的論證,管網、泵站等輔助設施建設相對滯后,設計規模往往基于理論設計計算。在經濟相對落后的地區,人均實際用水量和污染物排放量相對偏低,導致設計規模偏大,實際污水量不足。

    而在一些發展較快的城市,隨著經濟的快速發展和居民生活水平的不斷提高,污水產生量不斷增加。污水廠設計規模滯后于人口經濟增長速度,污水廠處理能力不足,出現超負荷運行現象。

    2、進水水質水量波動較大,與設計值不符

    污水廠原水水質和水量是影響污水處理工藝運行穩定性的重要因素。我國城市污水廠進水水質水量波動較大,部分污水廠進水負荷波動幅度可達到-47%4%。

    上海白龍港污水廠進水BOD5日平均濃度波動范圍為14382mg/L,CODCr波動范圍為96824mg/L。昆明市合流制排水區域污水處理廠進水受雨季影響,懸浮物波動大。除了水質波動,一些污水廠進水水質有機物濃度與設計值有差異,嚴重影響了污水處理效果。

    寶雞高新區污水處理廠實際進水水質除NH3-NTN外,其他各指標均高于設計值。寶雞十里鋪污水處理廠進水TP高于設計值外,其它各指標均低于設計值。

    分析原因,主要是排水管網雨污分流不徹底、管網漏損、沿河截污沖擊污水處理系統。我國老城市的排水體制一般為雨污合流制,后來部分城市改為截流式合流制。

    合流制排水體制下,污水處理廠進水水質受多種因素影響。雨季時排水管網同時收集了生活污水和大量的雨水,引起污水廠水量的波動。

    其中初期雨水污染物濃度高、污染嚴重,部分污染物指標高于旱季污水濃度,造成水質的波動。在我國,由于管網維護的不及時,老舊管網滲漏嚴重,地下水、河水及雨水的混入也直接影響了進入污水處理廠的水量、水質。

    在一些南方地區,由于前端管網建設不完善,污水廠旱季水量偏小,需要抽取河道水;但在雨季,雨污合流管網的水量又遠超過污水廠的處理規模,造成了旱雨季水質波動較大。

    沿河截污系統對污水處理系統的沖擊,是造成水質水量波動的又一原因。作為合流制改造過程中的過渡產物,沿河截污系統在一些南方城市較為常見。

    該系統可有效改善河流長期以來的黑臭狀況,但也存在一些問題。系統雨季收集的合流水含有大量雨水,導致污水廠旱、雨季污水處理量逐年加大,污水處理廠雨季負荷普遍偏大。

    而截污箱涵系統大部分尚未配備相應的末端處理設施,攜帶大量污染物的初小雨直接進入污水廠,造成水質波動,處理效果難以保障。

    另外,我國處于經濟快速發展階段,區域經濟差異明顯。經濟相對發達、人口密集地區的城市不斷擴容,但實際擴容速度與規劃往往不一致,致使污水增長量與污水廠設計規模不一致。

    當污水量超過設計規模時,污水處理廠處于“吃不飽”狀態,當設計規模超過實際處理需求時,又造成“大馬拉小車”現象。

    西北地區的污水處理設施則由于服務數量不足、管網配套差等問題處于“吃不飽”狀態,這些都影響著污水處理廠的進水水質水量。

    3、出水水質難以穩定達標,NH3-N、TN超標

    我國現有污水處理廠大部分執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級標準,其中執行一級A標準的占總數量的29.3%,執行一級B標準的接近60%。截至2016年底,我國僅有30%的污水廠尾水達到一級A標準,高達70%的污水處理廠排放標準達到或低于一級B排放標準。

    大部分污水廠主要超標污染物為NH3-N、TN,上海市白龍港污水處理廠采用A2/O工藝,出水NH3-N一級B達標率僅有46%,TN一級B達標率68%。

    三峽庫區176座污水廠一級B達標率60.7%,通遼污水廠一級A達標保障率低于50%,寶雞十里鋪污水廠NH3-N、TN一級A達標保障率分別為42.4%、42.5%。

    廣州新華污水處理廠出水TNNH3-N1-3月份偶爾超標,不能穩定達到一級A標準。污水處理廠出水水質不達標,無法充分發揮效能,不僅降低了污水廠投資效益,也給污水廠運行管理帶來困難,應充分引起運行管理者的重視。

    工藝是污水廠處理效果的關鍵保障因素,我國城鎮污水廠使用的工藝主要為普通活性污泥工藝、氧化溝及其改良工藝、A2/O及其改良工藝、SBR及其改良工藝、A/O及其改良工藝和曝氣生物濾池(BAF)工藝,這六類工藝覆蓋了全國90%以上城鎮污水處理廠的主體工藝類型。

    上述工藝具備脫氮功能,而實際運行中由于進水水質水量波動或與設計值不符、生物處理設施超負荷運行、碳源不足、碳氮比不足等原因,出水難以達到排放標準。

    當污水處理廠進水BOD5、TN、TP濃度低于設計進水濃度時,從多方面嚴重影響污水處理效果。一方面,污水中BOD5濃度過低導致生物處理單元中的微生物所需有機物不足,影響反硝化階段脫氮效果。

    另一方面,進水污染物濃度偏低時生物反應池中曝氣量高于微生物需求量。如不能及時調整曝氣池曝氣量,容易出現曝氣過量,導致活性污泥沉淀分離效果較差。

    除此之外,南方地區冬季缺少保暖措施,致使進水水溫較低,不利于硝化反硝化細菌的生長,出水NH3-N、TN濃度無法保障。除了工藝方面的原因,污水廠的運行管理水平也對出水水質有重要影響。

    污水廠的運行是一個復雜的過程,操作人員應在水質、環境條件發生變化的條件下,充分利用各種工藝的彈性進行適當調整,及時發現并解決問題。

    操作人員除了要具備物理、化學及微生物學方面的知識,還需了解污水處理基本知識、廠內構筑物的作用以及化驗指標的含義及其應用等。

    在國外,污水處理廠的運行通常由博士來實施。在國內,由于薪資水平等原因的限制,大部分污水廠的員工學歷層次普遍偏低、技術素養不足,往往憑經驗操作污水廠各工藝設施,嚴重制約和影響污水處理廠整體運行水平。

    4、其他問題

    隨著工業化、城市化進程的推進,城郊結合部生態環境問題日益凸顯。這種“結合”是城市與鄉村、農業與工業、農民與市民的結合,充滿著一種不確定的、動態的過渡和轉型。

    城郊結合部的城中村建筑廢棄物、生活垃圾四處堆積,居民亂排生活污水,流經的小河流顏色發黑,垃圾漂浮,污染嚴重。

    如果不能得到有效控制,時時威脅著當地居民的健康。由于制度措施的不完善、管理不到位,使得城郊結合部出現這樣的難題。工業園區的發展對經濟發展的促進作用日益顯著,但隨之而來的環境污染也在加劇。

    大型集中的工業園區一般都有污水處理廠,對大量的、中小型工業企業的廢水,采用經預處理后與園區生活污水合并處理的方式,實際運營過程中也有不少問題出現。

    一是實際水量與設計不符。在園區污水處理廠設計階段,由于對發展規模預估不足,實際污水量超出污水處理廠處理能力。部分企業由于生產狀況不穩定,使污水處理廠處理量不足。

    二是實際進水水質與設計不符。實際入園企業的類型與規劃不符,導致污水特征發生較大變化,使污水廠難以達標排放。

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