王洪臣专家报告：城镇污水处理技术的创新方向及探索——2019年环境工程技术创新与应用分会
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8月24日，中国环境科学学会环境工程分会和《环境工程》编辑部联合承办的“环境工程技术创新与应用分会场”在西安成功举办。围绕本分论坛的议题，来自各地的专家学者进行了学术交流，旨在探讨环境领域水、大气、土壤、生态修复等方面的科学技术研究进展，相关技术存在的发展瓶颈，以及未来创新与应用的方向，以助力打好污染防治攻坚战。本篇主要介绍中国人民大学环境学院王洪臣教授的报告内容。
环境工程技术创新与应用分会场
王洪臣
报告题目：城镇污水处理技术的创新方向及探索
报告要点：我国污水处理已经建立了基础的框架体系。目前有4500多座污水处理厂，日处理规模两亿多吨。据联合国统计，全世界城镇污水的总处理规模为9.8亿吨，我国占1/5左右。
我国污水处理规模最大，却不是最强。
那什么是强？是可持续的运营的能力、低投入高产出的水平。
随机调查了全国 467 座污水处理厂（约占总数量的10%，总规模的25%）的主要运行工况，分析污水处理厂运营困境，提出污水处理厂提质增效的技术路线。
目前我国污水处理厂面临的主要运营困境包括：
1.生物系统污泥浓度（MLSS）过高；
2.生物系统污泥活性（MLVSS⁄MLSS）较低；
3.生物系统污泥沉降性能（SVI）较差；
4.深度处理系统反冲洗回流量大；
5.实际处理水量超负荷严重；
6.各种药剂投加量过大；
7.无备用设备，长期无法停产检修。
详细内容：我国污水处理已经建立了基础的框架体系。4500多座污水处理厂，日处理规模两亿多吨。全世界总的处理规模为9.8亿吨（据联合国统计），我国占1/5左右。我国处理规模最大，却不是最强。“强”是指可持续的运营的能力、低投入高产出的水平。十五、十一五、十二五、十三五这几个5年计划的实施，城镇污水处理行业得到了快速发展，取得较好成绩，如果没有这4000多座污水处理厂的运行，水环境的状况不容乐观。
下一步，污水处理的进步要面向解决中国几千个污水处理厂的效率、效能问题，提高可持续运营水平。调研了467个污水处理厂，20多个运行的工艺参数，几乎涵盖了全国所有省份。两亿吨的处理规模的城镇污水处理设施存在的问题，主要有以下7个方面：
1. 生物系统污泥浓度过高。
从全国来看，污泥浓度超过4000mg/L的污水处理厂占67%，活性污泥系统污泥浓度过高导致的问题非常严峻。
1）我国普遍二沉池容积小，而氨氮的标准又不断提高，为此提高污泥浓度，污水厂效能提升重点强加在了二沉池泥水分离能力上。
2）为避免污泥沉积，需增加曝气，这从一定程度上导致了溶解氧上升，高度富氧状态难以脱氮除磷。
2. 活性污泥的活性较低。
从运营的宏观尺度看， VSS/SS反映曝气池生物系统污泥活性，全国 VSS/SS比值低于0.5的污水处理厂占比大于60%，即60%的污水处理厂中曝气池的活性污泥有50%以上没有活性，仍不断在曝气池与二沉池间循环，导致系统效率降低；且VSS/SS比值低的污泥更容易沉降，同样需要更多的曝气。
3. 生物系统的污泥沉降性能差。
通常认为，SVI值为100是最合适的，超过150为微膨胀，超过200为膨胀，400~500时出现丝状膨胀，然而我国污水处理厂的SVI值总体上非常低，大部分低于80，污泥的沉降速度非常快，并不是沉降性能好，而是生物污泥未能较好地发挥网捕作用，二沉池中漂浮微絮体、生物絮体较多，澄清性能较差。此外，污水进一步进入深度处理（主要以过滤为核心单元）会产生堵塞，增大反冲洗水量。调研中，有60%的污水处理厂的反冲洗水量占8%以上，增加了泵房、生物处理段、二沉池等的负荷。
综合以上3点，生物系统中，发挥核心作用的活性污泥性能差。原因有：
1）排水系统输送了过多的非活性、非有机的无机分到污水处理厂，建设和管理仍需完善。
2）预处理系统性能差，导致真正的渣、砂难以去除。
3）据调研数据，有90%以上的污水处理厂未设初沉池。
为提高管网效率，住房和城乡建设部 、生态环境部、 发展改革委三部门联合印发了《城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019-2021年)》。针对除砂、除渣方面的迫切需要，也有针对性的工程措施进行开发，例如，SSgo系统。
4. 由于污泥品质差，反冲洗水量较大，浪费很严重。
调研发现，90%以上的污水处理厂建设了深度处理设施，90%以上的这些深度处理设施设置了砂过滤单元，40%的砂滤池反冲洗水占处理量的比例超过5%，超过10%的污水处理厂反冲洗水比例大于10%，有8座污水处理厂的砂滤池反冲洗水竟然高达处理量的20%。大量反冲洗水回流到工艺前端，占用提升能力、缩短有效停留时间、增大能耗，形成恶性循环。
5. 水力负荷率较高。
结合全行业的调研结果，我国污水处理厂整体上处于严重超负荷、超水量处理的状态。污水厂处理规模相对较小，除处理污水外，还包括通过收集管网混入的过多的清水、河水等。
6. 各种化学药剂的投加量过大。
据调研，对于我国的城镇污水处理厂，化学药剂成本已经跃升成为大部分污水处理厂的成本要素的第1位。具体原因如下：
1）污水处理厂缺氧段时间短（德国的缺氧段:好氧段为1:1），原污水作为碳源时反硝化速率低，伴随严苛的脱氮除磷标准，需外加碳源提高反硝化速率；加之除磷药剂的添加，使污泥量增加了40%~50%。
2）反硝化过程中需添加甲醇等药剂消耗过量的溶解氧。
7. 无备用设备，在相当长的运营期内无法停产检修。
由于我国的污水处理厂普遍负荷率较高，除少数超大型污水处理厂以外，一般污水处理厂无法在出水达标的前提下倒池停水检修，而曝气器和二沉池吸刮泥机等无备用水下设备只有泄空才能彻底检修或更换。无法进行计划性维修的设备，长期带病运行，将随时导致运营风险。对于部分水下设备更是如此。调研发现，约1/2的污水处理厂曝气器超过2年没有泄空检修，约1/4的污水处理厂曝气器竟然长达6年没有泄空检修。
工程技术界是解决问题的，呼吁污水处理的创新首先面对解决困扰几十万运营人员的困境。
根据现场记录资料整理，如有不当，请与编辑部联系~更多详细精彩内容，请关注环境工程公众号后续推送！
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