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高標(biāo)準(zhǔn)排放下污水廠運(yùn)營的痛點(diǎn)與出路

發(fā)布時(shí)間：2022-06-06

閱讀文字：【大中小】

我今天給大家匯報(bào)的題目是高標(biāo)準(zhǔn)排放下污水廠運(yùn)營的痛點(diǎn)與出路

。主要從四個(gè)方面介紹

。首先從行業(yè)背景和技術(shù)背景方面談一下提標(biāo)改造的內(nèi)憂和外患

。

首先說一下行業(yè)背景，就是外患

。外患第一點(diǎn)是監(jiān)管的壓力

，大家知道近兩年來的“環(huán)保風(fēng)暴”，對于污水處理廠

，包括整個(gè)環(huán)保行業(yè)的監(jiān)管壓力是空前的增加

，新的《環(huán)保法》、“水十條”

、按日計(jì)罰以及日趨嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)

，壓力很大，另外一方面就是要求污水廠加裝總氮

、總磷的在線儀表

，這種變化對于污水廠的運(yùn)營影響還是比較大的，24小時(shí)的連續(xù)監(jiān)測對于精細(xì)化的控制要求提高了

。再有一點(diǎn)就是環(huán)保的一瓢式監(jiān)管方式

。總體來說

，在監(jiān)管壓力增加的情況下

，幾乎是資本的冬天，但同時(shí)也帶來了機(jī)遇

，監(jiān)管嚴(yán)了

，正是促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)外在的動力。

第二個(gè)外患是排放標(biāo)準(zhǔn)的問題

。排放標(biāo)準(zhǔn)我主要從運(yùn)營管理的角度來解讀一下地表四類給我們帶來的運(yùn)營方面的一些問題以及高排放標(biāo)準(zhǔn)條件下的成本和技術(shù)的平衡點(diǎn)

。先講一下我們運(yùn)營人員的狀態(tài)，在執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候大家可以躺著干

，幾乎不需要做太多的調(diào)整

，實(shí)行一級標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，包括一級A和一級B

，我們的運(yùn)營人員就要走起來

，不能躺著干了。到了地表水標(biāo)準(zhǔn)

，不用干

！為什么不用干了？因?yàn)樵蹅儚闹笜?biāo)上可以看一下

，地表四類氨氮的指標(biāo)是1.5

，這里還要講一個(gè)叫需氧量，進(jìn)水的需氧量因子

，常規(guī)的生活污水進(jìn)水假如COD300mg/L

，氨氮40mg/L，COD需氧量按1:1計(jì)算，氨氮需氧量按5:1計(jì)算

，兩個(gè)指標(biāo)需氧量在500mg/L左右

。也就是說在供氧總量在500的條件下，控制精度要到7

，如果少了氨氮不達(dá)標(biāo)

，如果多給了會影響總氮和總磷的達(dá)標(biāo)，所以說控制區(qū)間非常地狹窄

，因此僅僅靠人的控制基本上是做不到這種要求了

，那么人也就不用干了，要交給機(jī)器來干

。

第三個(gè)外患是低價(jià)競爭+支付風(fēng)險(xiǎn)

。在這里我們呼吁兩個(gè)精神，就是契約精神和工匠精神

，需要加強(qiáng)

。另外在綜合以上這些外部的條件的壓力情況下，如果要實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)排放

，唯一的出路就是要做到低成本

，這是我們的觀點(diǎn)，只有低成本才可持續(xù)

。

下面講一下技術(shù)背景

，也就是內(nèi)憂。在說之前

，先說兩個(gè)概念

，一個(gè)叫碳源利用率，我在去年的時(shí)候也說過這個(gè)概念

，碳源利用率就是碳源用于脫氮

、除磷的比例，碳的去向大概有三個(gè)方向

，同化反應(yīng)、與氧氣反應(yīng)

、與硝態(tài)氮反應(yīng)

。碳源與氧氣反應(yīng)或者同化反應(yīng)，對于碳源來說都是不利的

，雖然做不到100%與硝態(tài)氮反應(yīng)

，但是要追求盡量高比例的碳源，于硝態(tài)氮的反應(yīng)

。另外一個(gè)叫總氮放棄率

，總氮放棄率是什么概念呢，就是在假設(shè)碳源無限充足的情況下，我們得工藝仍然無法去除的總氮

。

比如說AAO工藝

，通過內(nèi)回流和外回流將硝化液拉回缺氧區(qū)，內(nèi)回流比200%

，外回流比100%的情況下

，將有25%的TN通過二沉池出水排出，前面加再多的碳源這些TN也是去除不掉的

，這就是TN的放棄率

。

下面就用這兩個(gè)概念判斷一下目前提標(biāo)改造常用的工藝是否符合要求。

1

、AAO工藝及其改良工藝：碳源利用率低

、總氮放棄率高。兩項(xiàng)都不合格

多級AO：避免了大量的內(nèi)回流夾帶氧氣

，碳源利用率較高

，總氮放棄率高。這個(gè)工藝面臨一個(gè)問題就是配水的問題

，第四點(diǎn)配水就會面臨總氮放棄率高的問題

，第四點(diǎn)不配水需要外加碳源來補(bǔ)充，雖然可以把總氮降的很低

，但是碳源利用率就低了

，二者不能兼顧。

Bardenpho工藝：和多級AO最后一點(diǎn)不配水一樣

，碳源利用率低

，總氮放棄率低。

另外一個(gè)問題就是刻意追求SND

，碳源浪費(fèi)巨大

。SND是一個(gè)非常偉大的發(fā)現(xiàn)，可能過去對它過度神化了

。首先先說一下DO的概念

，DO是什么，氧氣的輸入量減去氧氣的消耗量

，剩下的溶解在水里是DO

。也就是說你的供氧量大于它的消耗量才會產(chǎn)生溶解氧，即使DO小于0.2mg/L

，只要你在曝氣

，它仍然是一個(gè)不折不扣的好氧環(huán)境。所以在好氧環(huán)境下

，碳源首先是和氧氣進(jìn)行反應(yīng)

，浪費(fèi)極大

，利用率必然是低的。

2

、運(yùn)行管理的內(nèi)憂：我們目前雖然做了很多的工作

，但是目前從各方面來看，對于溶解氧控制的重視程度還是不夠的

，只考核COD

、氨氮的運(yùn)行模式：過量曝氣。成本高一些

。增加總氮

、總磷之后的運(yùn)行模式：過量曝氣+投藥的方式。第三就是二沉池防止反硝化：反硝化需要什么條件

，反硝化第一需要沒有氧

，第二，需要有微生物

，第三

，需要碳源，第四

，需要有硝態(tài)氮

，二沉池具備幾個(gè)條件？可以說

，二沉池目前在生物池末端的BOD都已經(jīng)要求小于6了

，實(shí)際可能也就2,3個(gè)，二沉池已經(jīng)不具有碳源的條件

，如果二沉池想發(fā)生反應(yīng)的話

，它的碳源需要污泥水解實(shí)現(xiàn)，但二沉池的污泥停留時(shí)間顯然是不夠水解需求的

，所以這里要說一個(gè)情況

，我們可以完全不用擔(dān)心二沉池發(fā)生反硝化反應(yīng)，現(xiàn)在我們是地表四類

、地表三類了

，完全不用擔(dān)心這個(gè)問題，執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候大家擔(dān)心是對的

，新形勢下這種擔(dān)心是多余的

。第四個(gè)就是大比例內(nèi)回流。氧氣夾帶很嚴(yán)重

，浪費(fèi)了碳源

。

運(yùn)行管理的其他問題

，例如設(shè)備維修

，我們現(xiàn)在設(shè)備維修基本上處在設(shè)備壞了才會修

，很難做到預(yù)防工作，另外水量水質(zhì)波動大

，上游偷排成本低

，一瓢式監(jiān)管變相進(jìn)一步提高了對出水水質(zhì)的要求，常規(guī)自動控制技術(shù)過渡以來儀表的準(zhǔn)確度和完好率

，一個(gè)污水廠有數(shù)百臺儀表

，不可能同時(shí)都是好的，都準(zhǔn)確

，過高的要求反倒帶來自身運(yùn)行不穩(wěn)定的問題

，這一點(diǎn)需要突破，還有一點(diǎn)就是精細(xì)化管理只能掛在嘴上

，因?yàn)槿狈π兄行У氖侄?div id="jfovm50" class="index-wrap">，所以只能喊喊口號?br />
第3大點(diǎn)分享一下我們創(chuàng)業(yè)環(huán)保在面對以上問題的解決方案，主要有3個(gè)方面

，都源自運(yùn)營

，主體思路是以低成本實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)排放，3個(gè)方面分別是工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化

，運(yùn)行控制優(yōu)化和設(shè)備運(yùn)維優(yōu)化

。工藝設(shè)計(jì)要求工藝不僅僅以可能達(dá)標(biāo)為目的，同時(shí)還要考慮達(dá)到這一目的的成本

，運(yùn)行控制要更多的采用精細(xì)化和智能化的控制手段

，那么智慧水務(wù)由選修課變成了必修課，設(shè)備運(yùn)維方面要能夠?qū)υO(shè)備故障進(jìn)行預(yù)判

，前置維修保養(yǎng)

，支撐工藝需求。

先講一下我們在工藝設(shè)計(jì)方面的改進(jìn)

，采用了側(cè)流強(qiáng)化多級AO工藝

，這個(gè)側(cè)流并非水解，而是利用生態(tài)學(xué)原理

，通過側(cè)流強(qiáng)化提高反硝化菌群的生長繁殖

，提高其種群密度，并利用好氧

、缺氧交替的環(huán)境

，以及O段的低氧和內(nèi)源呼吸抑制技術(shù)，促進(jìn)反硝化酶系統(tǒng)的合成

，提高反硝化速率

。反硝化速率的提高一方面提高了缺氧段的反應(yīng)效率，另一方面提高了好氧區(qū)發(fā)生同步硝化反硝化的比例

，這里可以看出來SND不是不可用

，而是要用對地方

，該有的缺氧區(qū)還要有，這一工藝

，碳源利用率高

，同時(shí)總氮放棄率低，在不外加碳源的情況下

，一般碳氮比條件下

，理論TN去除率可以達(dá)到95%。

該工藝在紀(jì)莊子污水處理廠一個(gè)12萬噸每天的系列做進(jìn)行生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)效果也非常顯著

，這是進(jìn)水COD

，BOD和TN的數(shù)據(jù)，可以看出B/C為0.5以上

，B/N為2.99

，C/N為5.78，TN平均49

，屬于典型的生活水水質(zhì).

實(shí)驗(yàn)同期對比另外一個(gè)21萬噸/天的普通多級AO工藝

，通過九個(gè)月的對比發(fā)現(xiàn)在進(jìn)水條件和管理人員完全一致的情況下，普通多級AO出水TN平均16.4

，側(cè)流強(qiáng)化多級AO出水TN平均6.2

。

可以看出該工藝在常規(guī)條件下比普通多級AO可以多去除10個(gè)左右的TN，由于更多的硝態(tài)氮參與了氧化

，曝氣量也更少

，10個(gè)TN節(jié)約的碳源成本大約是一噸水3毛錢，效果是很顯著的

?div id="jfovm50" class="index-wrap">；驹诠に囋O(shè)計(jì)上做到了低成本達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)要求。

下面第二個(gè)優(yōu)化方向就是智慧水務(wù)

，我們所認(rèn)為的智慧水務(wù)有三個(gè)階段

，就像一個(gè)人，分為骨架

，肉體和靈魂三個(gè)層次

，骨架階段就是搭建基本的通訊通道，建立工業(yè)以太網(wǎng)

，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程開關(guān)控制

，智慧水務(wù)的肉體就是現(xiàn)在比較火的大數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)模型分析以及基于專家診斷系統(tǒng)包括WEB端和移動APP監(jiān)控等

，那么以上這些都只是把數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集和分析

，這些數(shù)據(jù)究竟怎么樣才能為水質(zhì)達(dá)標(biāo)和降低成本發(fā)揮作用呢，那就需要第三個(gè)層次

，也就是我們說的靈魂階段

，我們認(rèn)為智慧水務(wù)的靈魂就是關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)的智能化控制

，將人的控制策略交給機(jī)器來執(zhí)行，通過對有效數(shù)據(jù)的利用實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整

，達(dá)到節(jié)能和增效的作用，這才是智慧水務(wù)的落腳點(diǎn)和存在價(jià)值

。

我們目前對配水量

，曝氣量，曝氣量又分為曝氣分量和曝氣總量

，以及污泥量

，加藥量等采用模糊控制的方法，以接近人類思維的模式對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)整

，通過多因子周期性的步幅調(diào)整

，按照不同的權(quán)重因子抓大放小，使得控制值自動無限趨近與合理區(qū)間

，避開了大量的公式計(jì)算

，對水質(zhì)水量變化的應(yīng)對能力更強(qiáng)，以模糊的手段獲得了精確的結(jié)果

，因?yàn)楹腿祟惖乃季S模式很接近

，這種控制方式也稱為工藝管理機(jī)器人。

以曝氣量智能控制為例

，系統(tǒng)投入使用前出水氨氮和生物池DO變化都比較大

，系統(tǒng)投入使用后運(yùn)行曲線則非常平穩(wěn)，既防止了過量曝氣

，又促進(jìn)了氨氮的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)

，避免過量曝氣同時(shí)也促進(jìn)了總氮總磷的去除效果，提高了工藝對碳源的利用率

，降低了加藥成本

。

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，節(jié)約電耗和藥號可達(dá)到噸水約1毛錢

，同時(shí)模糊控制的方式降低了對儀表完好率和準(zhǔn)確度的要求

，允許儀表的誤差和正常維修，這一點(diǎn)反過來大幅度提高了系統(tǒng)本身運(yùn)行的穩(wěn)定性

。

第三個(gè)方面是設(shè)備運(yùn)維的優(yōu)化

，再好的工藝和控制手段都離不開正常的設(shè)備支持，如果設(shè)備壞了或者維修周期特別長一切也都是空談

，對于設(shè)備運(yùn)維我們以前大多采用救火式維修

，也就是等設(shè)備壞了才修，維修周期還很長

，實(shí)際上設(shè)備壞之前都會有預(yù)兆

，有經(jīng)驗(yàn)的維修師傅可以根據(jù)設(shè)備聲音

，振動，電流

，發(fā)熱量等方面對設(shè)備狀態(tài)做出預(yù)判

，我們所做的全生命周期設(shè)備運(yùn)維管理就是將人的經(jīng)驗(yàn)通過一系列的探頭和數(shù)據(jù)采集分析判斷來表達(dá)出來，從而自動判斷設(shè)備健康狀態(tài)

，給出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

，進(jìn)行預(yù)防性維修，即可以縮短維修周期又能夠延長設(shè)備使用壽命

，對工藝運(yùn)行提供有力支持

！

這些優(yōu)化措施同時(shí)作用，在達(dá)到準(zhǔn)四類標(biāo)準(zhǔn)的情況下

，總計(jì)可節(jié)約噸水0.3-0.5元的成本

，如果這些技術(shù)應(yīng)用到全國的污水處理廠，按照每天2億噸污水計(jì)算

，每天節(jié)約的成本量將達(dá)到0.6-1億元

，成本節(jié)約量將非常可觀

。只有做到低成本達(dá)標(biāo)高標(biāo)準(zhǔn)排放才可持續(xù)

，我們的提標(biāo)改造研討會現(xiàn)在開到了第二屆，還能不能開第三屆第四屆甚至更多界

，就要依托更多的技術(shù)創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)低成本高標(biāo)準(zhǔn)排放的目標(biāo)

，才能繼續(xù)開下去。

最后給大家分享一下我們還在研究的幾個(gè)方向

，還沒有用到實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中

，一是工藝參數(shù)模擬與專家診斷預(yù)警，二是基于電網(wǎng)峰谷平電價(jià)的進(jìn)水泵優(yōu)化控制策略

，三是基于物聯(lián)網(wǎng)的小型一體化農(nóng)村廢水處理站

，四是二沉池運(yùn)行效果優(yōu)化技術(shù)，五是人造顆粒污泥

。

上一篇：水處理藥劑常見技術(shù)

下一篇：低碳源城市污水深度脫氮方法

本文Tags標(biāo)簽：污水廠運(yùn)營的痛點(diǎn)與出路污水廠的運(yùn)營影響外加碳源缺氧區(qū)碳源

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