一、高品質(zhì)水問道

 

       黨的十九大報(bào)告指出，我國(guó)社會(huì)主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為“人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分發(fā)展之間的矛盾”。美好生活的實(shí)現(xiàn)，既需要有堅(jiān)實(shí)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，也需要有更優(yōu)美的環(huán)境，包括清潔的空氣，干凈的水。但相對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，環(huán)境保護(hù)則相對(duì)滯后；相對(duì)于物質(zhì)產(chǎn)品供給，良好生態(tài)環(huán)境成了“稀缺產(chǎn)品”。好在環(huán)保力度在不斷加大，環(huán)境質(zhì)量在持續(xù)改善。

 

在“水十條”發(fā)布后，為解決水質(zhì)性缺水，更為形成水的生態(tài)循環(huán)和可持續(xù)利用的目標(biāo)，部分發(fā)達(dá)地區(qū)和環(huán)境敏感地區(qū)對(duì)污水處理水質(zhì)相較國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提出了更加嚴(yán)格的要求，污水處理廠主要出水指標(biāo)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅳ類、Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，這類出水即高品質(zhì)水。

 

北京、天津、深圳、四川（針對(duì)岷江及沱江流域）、安徽（針對(duì)巢湖流域） 等地先后出臺(tái)地方標(biāo)準(zhǔn)，如：北京市新地方排放標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11890-2012）要求，新（改、擴(kuò)）建污水處理廠基本控制項(xiàng)目的排放限值執(zhí)行新的標(biāo)準(zhǔn)限值，其中排入北京市Ⅱ、Ⅲ類水體的城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行A標(biāo)準(zhǔn)，排入Ⅳ、Ⅴ類水體的城鎮(zhèn)污水處理廠執(zhí)行B標(biāo)準(zhǔn)，A標(biāo)準(zhǔn)和B標(biāo)準(zhǔn)中的基本控制指標(biāo)除TN外，其余指標(biāo)分別相當(dāng)于《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中Ⅲ類和Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。高品質(zhì)的出水標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，需要從兩方面進(jìn)行考慮，一是要有針對(duì)性的技術(shù)儲(chǔ)備，二是技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行或可接受。

 

 

二、高品質(zhì)水解道

 

以達(dá)到準(zhǔn)Ⅳ類出水標(biāo)準(zhǔn)為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)水中主要污染物控制指標(biāo)COD、BOD、SS、氨氮、總氮、總磷進(jìn)行分析。對(duì)于一般城市生活污水，特別是南方地區(qū)污水，出水COD可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，對(duì)于北方地區(qū)或者混有少部分工業(yè)污水的地區(qū)，末端通過增加臭氧氧化工段，也可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；對(duì)于出水BOD 和氨氮，只要生物池容設(shè)計(jì)合理，曝氣量、堿度適當(dāng)?shù)那闆r下可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；對(duì)于SS，通過增加砂濾、膜過濾等深度處理工段可以保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；至于總磷指標(biāo)，則需要強(qiáng)化生物與化學(xué)除磷來保證出水達(dá)標(biāo)；達(dá)標(biāo)難度最大的是總氮，我國(guó)城市中普遍缺少碳源，一方面要有效合理的利用碳源，另一方面還要有強(qiáng)化脫氮的工藝路線才能保證出水達(dá)標(biāo)。而高品質(zhì)出水標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氮磷提出了更嚴(yán)格的要求，以深度脫氮除磷為核心的技術(shù)集成開發(fā)成為行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。

 

 

三、準(zhǔn)Ⅳ類門道

 

 

1. 分段進(jìn)水多級(jí)A/A/O +高效沉淀過濾+臭氧

工藝流程：

該工藝流程適合新建高品質(zhì)水出水項(xiàng)目，通過采用分段進(jìn)水多級(jí)A/A/O，強(qiáng)化前段生化處理的脫氮效果，省去后續(xù)專門的反硝化工段，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，投資及運(yùn)行成本低。

 

分段進(jìn)水多級(jí)A/A/O 設(shè)置3~4 段缺氧/ 好氧交替功能區(qū)，第一段的缺氧區(qū)主要對(duì)回流污泥中的NOx-N 進(jìn)行反硝化，同時(shí)，進(jìn)入該區(qū)的污水(Q1) 為反硝化提供碳源?；旌弦毫魅氲谝欢蔚暮醚鯀^(qū)進(jìn)行硝化反應(yīng)，反應(yīng)后的混合污水流入到第二段的缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化，同時(shí)，第二段缺氧區(qū)進(jìn)入的污水(Q2) 為反硝化提供碳源。混合液再進(jìn)入到第二段的好氧區(qū)進(jìn)行硝化反應(yīng)，以后各段以此類推。

 

◆分段進(jìn)水多級(jí)A/A/O 工藝主要具有以下特點(diǎn)：

（1）缺氧/ 好氧交替布置，通過合理的分配進(jìn)水碳源，可充分利用原水中的碳源進(jìn)行反硝化，提高脫氮效率，省去后續(xù)反硝化濾池，對(duì)低C/N 生活污水的高效脫氮尤其有利。

（2）多段進(jìn)水A/A/O 工藝系統(tǒng)平均MLSS 較傳統(tǒng)A/A/O 系統(tǒng)增加35% ～ 50%，從而增加了單位池容的處理能力，有效的降低脫氮所需池容。

（3）省去了傳統(tǒng)A/A/O 工藝的硝化液內(nèi)回流設(shè)施，節(jié)省了能耗。

 

 

高效沉淀池是一種利用物理/化學(xué)處理和特殊的絮凝和沉淀體系, 達(dá)到快速沉淀的的污水處理工藝。該工藝將快速混合、絮凝反應(yīng)、沉淀分離進(jìn)行綜合, 其核心是利用池中聚集的泥渣, 通過池外回流與水中的顆粒進(jìn)行相互接觸、吸附, 加速顆粒絮凝, 促進(jìn)雜質(zhì)顆粒的快速分離, 并結(jié)合斜管或斜板, 加速沉淀過程, 實(shí)現(xiàn)高效的固液分離。

 

◆高效沉淀池工藝主要具有以下特點(diǎn)：

（1）快速混合池、絮凝反應(yīng)池與沉淀池三個(gè)單元緊密相連，水流條件易于控制，且節(jié)省占地面積；

（2） 快速混合池與絮凝反應(yīng)池均采用機(jī)械方式攪拌，便于對(duì)不同運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)控。沉淀池設(shè)置斜管或斜板，提高表面負(fù)荷，節(jié)省占地面積；

（3）沉淀池下部即為污泥濃縮區(qū)，提高排泥濃度, 沉淀- 濃縮在一個(gè)池內(nèi)完成，排泥活性好、濃度高, 可省去機(jī)械式污泥濃縮設(shè)備；

（4）自動(dòng)化控制程度高, 可通過調(diào)整攪拌機(jī)速度、投加藥量、回流污泥量及排出污泥量等手段實(shí)現(xiàn)不同工況下的最佳效果；

（5）高效沉淀池啟動(dòng)快速，在很短的時(shí)間( 通常小于30min) 內(nèi)即可完成啟動(dòng)并進(jìn)入正常運(yùn)行, 并且實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)較好的效果。

 

臭氧（O?）既是一種強(qiáng)氧化劑，也是一種有效的消毒劑。通過臭氧氧化可以去除水中的嗅味和色度，提高和改善水的感官性狀；降低高錳酸鹽指數(shù)，使難降解的高分子有機(jī)物得到氧化、降解；通過誘導(dǎo)微粒脫穩(wěn)作用，誘導(dǎo)水中的膠體脫穩(wěn)；殺滅水中的病毒、細(xì)菌與致病微生物。臭氧通過與含有不飽和官能團(tuán)的有機(jī)物反應(yīng)，破壞不飽和雙鍵使水脫色。臭氧工藝可根據(jù)項(xiàng)目具體情況考慮是否設(shè)置或者進(jìn)行超越。

 

◆臭氧工藝主要具有以下特點(diǎn)：

（1）臭氧能有效地降解污水中殘留的有機(jī)物、色、味，亦可分解有毒化學(xué)物質(zhì)等；（2）污水的pH 值、溫度對(duì)消毒效果影響很??；

（3）臭氧不產(chǎn)生難處理或生物積累性殘余物，不產(chǎn)生二次污染；

（4）臭氧對(duì)膜的濾后水進(jìn)行脫色處理投加量低，效果良好，出水色度接近自來水，具有很好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

 

2、預(yù)處理+改良A/A/O +超濾+臭氧

工藝流程：

 

該工藝流程采用超濾替代深度處理（高效沉淀池+砂濾），可以有效節(jié)省占地面積，同時(shí)投資及運(yùn)行成本較傳統(tǒng)MBR工藝低。

 

超濾膜篩分過程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)污水流過膜表面時(shí)，超濾膜表面密布的許多細(xì)小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過而成為透過液， 而污水中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進(jìn)液側(cè)，成為濃縮液，因而實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化、分離和濃縮的目的。超濾系統(tǒng)能夠從水中分離相對(duì)分子量大的大分子、膠體物質(zhì)、蛋白質(zhì)等，出水水質(zhì)好。

 

3. MBR+臭氧

工藝流程：

 

該工藝直接采用BE-MBR工藝，適合改擴(kuò)建項(xiàng)目，占地面積受限的新建項(xiàng)目。

 

膜生物反應(yīng)器(Memembrane bioreactor，簡(jiǎn)稱MBR) 將活性污泥處理與膜過濾設(shè)備結(jié)合, 實(shí)現(xiàn)生物處理和固液分離。采用膜系統(tǒng)替代傳統(tǒng)活性污泥工藝中的二沉池和深度處理工藝, 截留懸浮物、膠體等。MBR 膜生物反應(yīng)器可利用膜的強(qiáng)大的固液分離能力，從而保證生物反應(yīng)器高活性污泥濃度和高效率硝化反硝化的特性，使生物池的生物反應(yīng)能力大大提高。MBR 出水可排放到水質(zhì)要求較高的水域, 并滿足回用要求。

 

◆MBR 工藝主要具有以下特點(diǎn)：

(1) 可直接達(dá)到再生水水質(zhì)要求，省去沉淀池及常規(guī)的深度處理設(shè)施，工藝流程簡(jiǎn)短；

(2) 生物曝氣池中可維持很高的活性污泥濃度，從而縮小了曝氣池的容積，同時(shí)膜池取代了二沉及深度處理工藝，占地面積較常規(guī)工藝大大縮小；

(3) 脫氮效果好，有機(jī)物去除率高；

(4) 固液分離率高；耐沖擊負(fù)荷；

(5) 出水水質(zhì)高、穩(wěn)定，對(duì)病原體有很好的去除效果；

(6) 工藝流程自動(dòng)化程度高；

(7) 模塊式安裝，建設(shè)速度快。

 

北控水務(wù)BE-MBR 技術(shù)是在傳統(tǒng)MBR的技術(shù)上進(jìn)行了改進(jìn)，膜擦洗采用脈沖曝氣系統(tǒng)，新型BE-MBR 曝氣系統(tǒng)可使膜擦洗氣水比可以降低約20％，反洗周期至少可延長(zhǎng)1.2 倍以上, 噸水能耗可減少約14％。

 

4. 改良A/A/O +高效沉淀池+反硝化過濾+臭氧

工藝流程：

 

該工藝流程適合進(jìn)水總氮較高項(xiàng)目，在高效沉淀池前端增加反硝化濾池，或者在高效沉淀池后端采用反硝化深床濾池進(jìn)行深度脫氮，保證出水達(dá)標(biāo)。

 

反硝化深床濾池采用石英砂作為反硝化生物的掛膜介質(zhì)，是保障硝酸氮（NO?-N）及懸浮物去除的構(gòu)筑物。反硝化濾池工藝特點(diǎn)：反硝化深床濾池固體物負(fù)荷高；脫氮，除SS、濁度效果好，亦可除磷；低溫時(shí)效果較BAF好。

 

 

 

 

四、準(zhǔn)Ⅲ類門道

 

 

 

1、MBR+臭氧+活性炭濾池

工藝流程：

 

該工藝流程適合更高品質(zhì)出水要求，通過臭氧活性炭濾池進(jìn)一步去除COD 等有機(jī)物，保證出水達(dá)標(biāo)。

 

活性炭主要側(cè)重于吸附溶解性有機(jī)物, 臭氧則主要側(cè)重于氧化降解高分子有機(jī)物。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，但臭氧與有機(jī)物的反應(yīng)并不完全，臭氧氧化前后的COD 總量變化不大。經(jīng)過臭氧氧化后有機(jī)物的性質(zhì)發(fā)生了變化, 更易于被吸附去除, 所以通過臭氧氧化與活性炭吸附聯(lián)合處理能起到較好的處理效果。

 

由于臭氧對(duì)水中溶解性鐵和高分子有機(jī)物的氧化會(huì)使懸浮固體增加, 因此宜將活性炭吸附單元設(shè)置在臭氧氧化單元之后。

 

2、強(qiáng)化脫氮除磷生化+高密度沉淀池/氣浮+濕地

工藝流程：

 

該工藝流程適合南方水質(zhì)濃度偏低、占地不受限制的地區(qū)，前端采用改良A/A/O 工藝，去除有機(jī)物，強(qiáng)化脫氮效果，深度處理高密度沉淀池進(jìn)一步除磷，后端通過濕地保證出水達(dá)標(biāo)。

 

五、道亦有道

 

 

以上針對(duì)準(zhǔn)Ⅳ類和準(zhǔn)Ⅲ類排放標(biāo)準(zhǔn)的工藝路線，是北控水務(wù)在多年的工程實(shí)踐中提煉出來并經(jīng)過驗(yàn)證的，主要有如下技術(shù)特點(diǎn)：

 

1、工藝成熟、先進(jìn)、可靠，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，如：分段進(jìn)水多級(jí)A/O 低碳脫氮技術(shù)、低溶解氧精確曝氣控制技術(shù)、精確加藥除磷技術(shù)、BE-MBR 膜生物技術(shù)等； 

 

2、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；

 

3、操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高；

 

4、用地節(jié)省，工藝緊湊，用地較傳統(tǒng)工藝可節(jié)約用地10%~20%；

 

5、投資及運(yùn)行成本低，提標(biāo)改造成本低，能減少未來進(jìn)一步提標(biāo)時(shí)的工作難度和投資費(fèi)用。

 

 

 

 

六、典型案例

 

1、北京昌平再生水廠二期工程

 

北京昌平再生水廠二期工程規(guī)模3萬m³/d，主要處理市政污水，出水標(biāo)準(zhǔn)京標(biāo)B，投運(yùn)時(shí)間2017 年3 月，工藝流程為進(jìn)水→粗格柵及提升泵房→細(xì)格柵及曝氣沉砂池→分段進(jìn)水三段A/O → 沉淀池→高密度沉淀池→活性砂濾池→臭氧接觸池→清水池→配水泵房→出水，出水完全達(dá)到準(zhǔn)Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

 

主要進(jìn)水指標(biāo)如下：（單位：mg/L）

 

2、北京沙河再生水廠

 

北京沙河再生水廠二期6萬m³/d ，出水標(biāo)準(zhǔn)為京標(biāo)B，投運(yùn)時(shí)間2017 年6 月，工藝流程為進(jìn)水→粗格柵及提升泵房→細(xì)格柵及曝氣沉砂池→膜格柵→ MBR →臭氧接觸池- 清水池→配水泵房→出水，實(shí)際出水完全達(dá)到準(zhǔn)Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

 

主要進(jìn)水指標(biāo)如下：（單位：mg/L）

 

3、黃巖江口污水處理廠

 

黃巖江口污水處理廠總規(guī)模12萬m³/d，出水準(zhǔn)Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，目前正在試運(yùn)營(yíng)階段，出水基本達(dá)標(biāo)。其中一期8萬m³/d，含有20%工業(yè)廢水，工藝流程為進(jìn)水→粗格柵及提升泵房→調(diào)節(jié)池→混凝沉淀→水解酸化池→氧化溝生化池（MBBR） →二沉池→硝化反硝化兩級(jí)濾池→磁混凝高密度沉淀池（加活性炭）→Ⅴ型濾池→臭氧接觸池→消毒出水；二期4萬m³/d，主要處理市政污水，工藝流程為進(jìn)水→粗格柵及提升泵房→細(xì)格柵及曝氣沉砂池→分段進(jìn)水多段A/O →沉淀池→高密度沉淀池→Ⅴ型濾池→臭氧接觸池→出水。

 

二期改造后的主要出水指標(biāo)如下：（單位：mg/L）

 

4、常德污水凈化中心

 

常德污水凈化中心總規(guī)模15萬m³/d，主要處理市政污水，其中一期10萬m³/d，二期5萬m³/d，濕地15萬m³/d，出水準(zhǔn)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，工藝流程為進(jìn)水→粗格柵及提升泵房→細(xì)格柵及曝氣沉砂池→ A/A/O 氧化溝→沉淀池→高密度沉淀池/氣浮→濕地→出水，目前廠內(nèi)部分已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)，濕地部分正在建設(shè)。

 

主要出水指標(biāo)如下：（單位：mg/L）

 

5、其他典型案例

（1） 北京稻香湖再生水廠（8萬m³/d，準(zhǔn)Ⅳ類）

（2） 臺(tái)州濱海污水處理廠（6萬m³/d，準(zhǔn)Ⅳ類）

（3） 臺(tái)州路橋污水處理廠（9萬m³/d，準(zhǔn)Ⅳ類）

（4）延慶張三營(yíng)污水處理廠（0.7萬m³/d，準(zhǔn)Ⅲ類，在建）

（5）龍泉蘆溪河污水處理廠（4萬m³/d，準(zhǔn) Ⅳ類）

（6） 彭州市第二污水廠（3萬m³/d，準(zhǔn)Ⅳ類）

（7）成都雙流公興（中電子）地下再生水廠（10萬m³/d，準(zhǔn)Ⅳ類）

（8）余杭地下式污水處理廠（15 萬m³/d，準(zhǔn)Ⅳ類，在建）