污水处理升级改造的5个关键问题分析（一）

我国污水处理领域在近几年得到快速发展，日处理能力大幅提高，处于世界前列，已成为污水处理大国，但在技术选型、升级改造、能耗控制及运行管理方面，仍然距污水处理强国有较大的差距。

因此，现有污水处理厂的科学合理升级改造、优化运行已成为行业长期发展的目标，需不断持续改进。

近日，江苏（宜兴）环保产业研究院总工陈珺做了题为“污水处理升级改造的5个关键问题”，陈总工从实际处理能力的评估、生物处理工艺选型、生化池优化设计、二沉池的优化以及污水处理厂水力优化五个方面，结合污水处理厂运行和管理经验，对污水处理目前运营过程中存在的问题进行了剖析，并介绍了污水处理升级改造的具体措施，深入显出，条理清晰，用数据说话更有说服力，这五个问题也可能是您非常关注的问题，因为污水处理的提标改造和运营优化到企业的生存及水环境的改善。基于此，我们可以不断扩展和创新，促进行业向前发展。

污水处理升级改造涉及的面非常广，包括水量水质的变化、工艺选型、排放标准、设备更新、投资与运行成本、占地、能耗及控制等等，远非一个报告所能覆盖。这里仅和大家交流一下在污水处理升级改造的过程中涉及到五个主要方面的问题，这些问题包括：实际处理能力的评估、生物处理工艺选型、生化池优化设计、二沉池的优化以及污水处理厂水力优化的问题。

一、实际处理能力的评估

实际处理能力评估是污水处理升级改造过程中重要的事情。只有在清楚了解目前污水处理厂的实际处理能力才能有的放矢地进行下一步的升级改造。这个“实际处理能力”涉及到很多方面，包括污水水量水质特性、设备设施状况、处理要求、工艺控制策略、运行维护等等，这些因素互相交织在一起，形成了实际处理能力，而非通常所指的设计规模。

实际处理能力不是一成不变的，它会随着时间的推移而发生变化，比如由于人口的增加导致进水量的持续上升需要提高实际处理能力，简单方法就是扩容；另外，不合理的运行维护会使污水处理厂随着岁月的流逝而降低其处理能力。标准提高是污水处理厂发展过程中经常遇到的事情，为了达到新的标准，在既有的设施情况下其处理能力可能就会降低。同时，我们还可以看到另外一些情景，某些污水厂会在其历史发展过程中不断优化自身的情况，突破瓶颈的限制，以小投入实现处理能力的提高，实现污水处理的可持续发展。

因此，在进行污水处理升级改造之前的一个重要步骤是对实际处理能力的评估。我们对全国四千多座污水处理厂中的3300座污水处理厂的实际进水COD、TN浓度做了一些分析，可以看出绝大多数污水厂的COD浓度并不是很高，COD高于400mg/L的污水处理厂只占很小一部分，进水氮的浓度低的并不是很多。

我们做了一些实际污水厂的进水设计值与实际值的比较，可以看出从南到北很多污水处理厂的COD设计值与实际值有较大的差距，实际进水COD远远低于设计值，氮的值也会低一些，但低的并不是很多。所以，很多污水处理厂的池容是有冗余的，这种冗余的潜力在升级改造时就可能得到利用，当然这会涉及到其他单元的问题，比如沉淀池的问题、进水管线的问题等等，需要进行实际评估。

实际处理能力评估需要用到一些方法，这些方法一般包括开会讨论分析、全厂实际测试、工艺模拟分析。开会讨论分析通常是相关方坐在一起讨论，这种方式是比较保守的，因为在没有确切数据和依据的情况下，人都是保守的，只能凭经验。另一种方法是实际测试，实际测试包括沉淀池负荷测试、氧转移测试、示踪剂测试以及在线监测等，实际测试的好处是因地制宜，找出关键参数，明确制约瓶颈。其中，负荷测试包括预处理、曝气池、沉淀池、污泥脱水单元等方面的测试，需要明确各个单元的实际处理能力，当然测试期间不能影响出水水质。这里举一个曝气效率方面测试的例子，大家知道α值是混合液中氧转移效率与清水中氧转移效率之比，是曝气计算过程的一个关键参数，国内设计规范是0.8-0.85，美国在80年代之前也是基本采用0.8，但实际运行中发现这个值差别较大，α值和泥龄、水质等参数有关系，低的能到0.3。实际上，可靠的方法是用尾气法测试获得实际的α值，这是我们在一个污水厂正在做的尾气法测试的照片，美国已经有数百个污水厂采用了这种方法。通过这种方法获得真实的参数为设备选型提供更加科学合理的依据。

其他测试方法还包括针对水质的反硝化速率测试、示踪剂测试沉淀池效率等，限于时间关系不再一一赘述。

第三种实际处理能力的评估方法是工艺模拟，尤其是动态模拟，这个无论是对实际污水厂的升级改造还是优化运行都很有益。动态模拟可以根据进水动态负荷的变化而做出准确的模拟，确保在峰值负荷期间出水水质依然达标，同时以合理的工艺和参数实现节能降耗的目的，这种方法是传统EXCEL设计计算所无法实现的。

下面这个图可以是一个稳态模拟的反映，可以看出在曝气池廊道的前端氨氮就已经很低了，曝气池有一定的冗余能力，我们可以通过动态模拟来确定其可利用的池容潜力。

当然工艺模拟并非是一件简单的事情，需要对水质特性、工艺参数有深入的了解，也并非是购买一套软件就能解决的，污水处理工艺模拟背后反映的是污水处理庞大知识体系的积累，需要有对这方面深入了解的技术人员。