【南京纯水设备行业新闻】随着城镇化进程的不时加速以及水污染问题的日益突出，国城镇污水处置设施近十多年来继续高速建设。目前，全国共建成并投入运营4000多座城镇污水处置厂，日总污水处置规模超越2亿m3约占全球总污水处置规模的1/520多万名污水处置从业人员在一线日夜运营维护，大量基层执法人员动态严格监管，对维护水环境发挥着决定性作用，控制水污染的主力军。如果不建设这些设施，如果不能保证已建成的这些设施继续运营，水环境状况将无法想象。

城镇污水处置设施运营可分为两个层次：一是正常稳定运营，也就是正常工况下继续实现污水处置功能；二是可持续运营，正常稳定运营的基础上，通过节能降耗以及资源回收利用，降低运营利息并同时降低总碳排放量。目前，一大批设施的运营既不正常也不稳定，不同水平地面临运营困境，几乎所有设施都偏离了可继续运营理念。为保证城镇污水处置厂正常高效运营，充分发挥环境效益，全行业应关注城镇污水处置厂运营困境，南京水处理设备分析导致运营困境的原因，共同探寻解决之道。

1城镇污水处置厂目前有哪些主要运营困境

调研了全国467座城镇污水处置厂5月份的运行工况，发现困扰正常稳定运营并同时干扰可持续运营的问题主要有3个：一是活性污泥问题，二是能耗高与物耗过高，三是水量超负荷与设备欠维护。这467座处置厂日总设计处置规模约4500万m3约占全行业总规模的1/4覆盖了除西藏以外的全部省市和自治区。分析调研5月份的运行工况，可基本排除降水和低温等自然因素的影响。

1.1污泥浓度过高与污泥活性太差

活性污泥是实现污水处置功能的核心。活性污泥问题体现在两个方面：浓度（MLSS太高、活性（MLVSS/MLSS太差。调研发现，2/3污水处置厂污泥浓度超越4000mg/L1/3污水处置厂超过了6000mg/L有20座污水处置厂污泥浓度竟然超越了10000mg/L污水处置厂在如此高浓度下运行，增大了二沉池固体负荷，使本就不足的二沉池进一步处于超负荷状态，泥水界面上升，污泥流失，堵塞深度处置单元，或直接导致出水超标。另外，为防止污泥堆积，必需增大曝气量，而增大曝气则抬高了溶解氧，干扰生物脱氮，进而影响生物除磷，出水氮和磷难以达标。一些处置厂靠大量投加化学药实现氮磷达标，使运营偏离了可持续目标。宏观尺度上，可以用MLVSS/MLSS表征污泥活性，正常活性的污泥，MLVSS/MLSS应大于0.7活性较好的污泥可超过0.8调研发现，95%污水处置厂污泥MLVSS/MLSS低于0.7其中60%污水处置厂污泥MLVSS/MLSS低于0.530%污水处置厂污泥MLVSS/MLSS低于0.4有27座污水处置厂污泥MLVSS/MLSS竟然低于0.3如此低的污泥活性，大大降低了现有设施的污水处置能力与效果，降低了系统抗水量水质冲击的能力。为维持出水达标，不得不提高污泥浓度，从而降低了系统稳定性。另外，低MLVSS/MLSS还导致污泥廓清性能变差。调研的污水处置厂中，逾越一半的处置厂污泥SVI值低于80mL/g这样的污泥对游离生物微絮体失去“网捕作用”廓清性能变差。这些絮状物使出水感观变差，对后续过滤单元造成严重干扰。调研发现，90%以上的污水处置厂建设了深度处置设施，90%以上的这些深度处置设施设置了砂过滤单元，40%砂滤池反冲洗水占处理量的比例超越5%超越10%污水处置厂反冲洗水比例大于10%有8座污水处置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。

活性污泥浓度太高的主要原因是污泥没有稳定连续的出路，南京纯水设备脱水污泥出不了厂，只能停止脱水或减少污泥脱水量，将大量污泥暂存在曝气池。一旦污泥临时有了出路，即使脱水机满负荷运行，也无法快速将长期积存的污泥脱水外运。污泥没有稳定出路，已经成为行业的普遍状态，污水处置厂运营的最大困境。另外，污泥活性差也是导致污泥浓度高的原因，污泥中大部分为非活性组分，如不保持较高的污泥浓度，出水无法达标。污泥活性差的原因较为复杂，一是排水管网建设质量差、养护管理不到位，加之公众文明使用下水道意识不强，致使过多的渣砂进入管网并最终进入污水处置厂。二是污水处置厂内预处置效果不佳，许多格栅和沉砂池形同虚设，普遍没有初沉池的情况下，大量渣砂等无机组分进入曝气池并在生物处置系统积累，致使污泥的MLVSS/MLSS普遍极低。另外，浓度太高和活性太差还互为原因，活性差需要提高污泥浓度，而提高污泥浓度则降低了排泥量，使无机组分(ISS更难离开系统，形成恶性循环。除了以上因素，同步化学除磷的过量加药，也成为一些污水处置厂污泥活性降低的重要原因。

1.2能耗高与物耗过高

全行业单位水能耗与国外基本相当，但单位污染物能耗则远高于西方国家，这与我国污水处置厂进水污染物浓度偏低有关，前述活性污泥问题也是导致高电耗的重要原因。当前，为实现氮磷达标，不惜一切代价，过度投加大量化学药剂，成为污水处置厂运营的又一突出问题。为降低总氮普遍大量投加外购碳源，为降低总磷大量投加无机混凝剂，一些污水处置厂为控制污泥流失还直接往二沉池投加絮凝剂。虽未统计出准确数据，但许多污水处置厂药剂费逾越电费跃升为第一大利息要素，一些水务公司的运行经营难以为继。大量药剂的投加，除大大提高了运营本钱，还导致污泥产量明显增加，进一步加重了污泥处置处置的困难。污水处置本应是个污染物减量过程，但实际却变成大量物料的增加，严重偏离了可持续运营的理念和目标。

实践中，外加碳源量要满足两个需求：一是局部污水处置厂进水碳源不足，客观上需要补充碳源；二是用于消氧，消耗掉大量通过内回流带入缺氧区的溶解氧，满足反硝化要求。许多污水处置厂进水碳源并不缺乏，投加碳源只是用于消耗缺氧区过量的溶解氧。绝大部分污水处置厂缺氧区太短、反硝化时间不足，加上污泥中活性比例太低、反硝化菌群的数量也不足，综合导致反硝化效果很差，而大量投加优质碳源，可提高反硝化速率，弥补反硝化时间和反硝化菌群数量的缺乏。由于以上原因，大量投加外碳源就成为提高反硝化能力的一条捷径。另外，监管普遍采用瞬时取样方法，大大提高了脱氮要求，进一步增大了碳源投加量。

过量投加化学除磷药剂的主要原因是生物除磷机制的失败。当脱氮效果不佳时，外回流带回厌氧区的硝酸盐，既与聚磷菌争夺本就不足的优质碳源，也使ORP难以降低到释磷的要求。另外，生物除磷需要通过排泥实现，而超高污泥浓度运行工况排泥量不足，无法获得较好的生物除磷效果。当没有生物除磷效果，全部采用化学除磷时，除磷药剂投加量将是一个很大的药量，同时发生大量化学污泥。一局部污水处置厂没有生物除磷而又采用同步化学除磷时，污泥活性将进一步降低，形成恶性循环。

1.3水量超负荷与设备欠维护

调研的467座城镇污水处置厂中，约2/3水力负荷率大于80%约1/3大于120%有5座污水处置厂大于150%高水力负荷运行的污水处置厂没有运行调控余地，不能应对水量水质变化，出水超标风险增大。当水力负荷率大于80%除少数超大型污水处置厂以外，一般污水处置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干完全检修或更换。无法进行计划性维修的设备，临时带病运行，将随时导致运营风险。调研发现，约1/2污水处置厂曝气器超过2年没有泄空检修，约1/4污水处置厂曝气器竟然长达6年没有泄空检修。曝气器的主要资料是三元乙丙类橡胶，这类橡胶材料的理论寿命只有46年，因此，这些临时不检修曝气器的污水处置厂将随时面临由于曝气器大量损坏导致的运行解体。与曝气器情况类似，二沉池吸刮泥机也存在临时无法泄空检修的普遍问题，一旦吸刮泥机因故障停运，二沉池将不能正常泥水分离，整个处置系统将面临崩溃。

污水水量继续增加，污水处置设施设计建设冗余度不足，以及规划的相应扩建工程不能及时建成投入运行，水量超负荷的直接原因。有关方面认为污水处置厂满意负荷运行就会造成已建设施的浪费，事实上，高水力负荷肯定导致出水水质不稳定，难以实现稳定达标。欧洲一些国家排水设施的绩效评价，水力负荷超越70%就要扣分，而我国一些地方则要求满负荷运行。水量超负荷的情况下，几乎所有地方主管或监管部门都不允许污水处置厂停产或局部停产检修，肯定导致主要设备尤其是水下无备用设备严重欠维护。水量超负荷导致运行不稳定，水下无备用设备因欠维护随时停止运行，都使运营风险大大增加。

2解决当前困境的可能路径

2.1突破污泥处置处置设施建设的瓶颈，补齐污泥处置处置短板

十三五”全国城镇污水处置及再生利用设施建设规划》提出，十三五”期间应统筹规划，加大投入，实现城镇污水处置设施建设由“规模增长”向“提质增效”转变，由“重水轻泥”向“泥水偏重”转变，2020年底，地级及以上乡村污泥无害化处置率达到90%其他乡村达到75%县城力争达到60%目前看，污泥处置处置设施建设状况与以上目标相距甚远。问题在哪里？瓶颈在哪里？问题在没有出路。污泥最终出路无非就是3个：一是填埋，二是焚烧，三是回到土地。污泥填埋是与垃圾争场地，随着填埋场地越来越少，填埋就成为一条死路。污泥焚烧在技术上是可行的但邻避效应突出，难以成为主流路径。

几十年来，欧美国家将绝大部分污泥消纳到土地，叫土地处置，也叫土地利用。污泥土地利用有3个方向：一是沙荒地改良，二是林业利用，三是农业循环利用。西方的实践中，由于运距和操作的困难，沙荒地改良和林业利用总量不多。美国年产含水率80%污泥3500万t其中60%进行农业循环利用，3%用于土壤修复，17%进行填埋，20%予以焚烧。关于污泥农业循环利用，控制重金属及其化合物的含量是关键，汞和镉是两个活跃的重金属，控制重点。1984年制定的农用污泥污染物控制规范》GB4284-1984中，污泥用于酸性土壤时，汞的限值是5mg/kgDS镉的限值是5mg/kgDS用于中性及碱性土壤时，汞的限值放宽到15mg/kgDS镉的限值放宽到20mg/kgDS该标准生效的30多年间，农用污泥污染物控制规范》GB4284-1984一直是世界上严格的污泥农用污染物控制规范，而2018年最新发布的农用污泥污染物控制规范》GB4284-2018又进一步趋严。依照这个现有规范，污泥农业循环利用的去向被进一步堵死。填埋困难，焚烧困难，土地利用困难，污泥都去了哪里？污泥没了出路，污水处置厂如何坚持正常运营？因此，有关方面应合力打通污泥农业循环利用这一主要出路，一是政策上明确土地可以消纳污泥、应该消纳污泥，二是制定科学合理的污染物控制规范，尤其不可让规范阻碍地道的生活污泥进入土地，三是加速建设污泥稳定化设施，稳定化就是无害化，稳定化的污泥就可以进入土地。

2.2找准阻碍污水处置可持续运营的根源，对症开展提升改造

管网建设规范和质量不高、排水体制混乱、清污混流、无锡纯水设备养护管理缺乏，致使大量无机泥渣砂进入污水处置厂，并随同局部有机碳源流失，而污水处置流程设置又普遍无法应对这一状况，导致污水处置厂难以实现可持续运营的良性循环，从而只能主动低效应对。具体表示为：预处置单元设计建设规范过低，大量细渣细砂进入后续单元；90%以上的污水处置厂没有设置初沉池，致使无机泥渣砂直接进入了生物处置系统，导致活性污泥处于高浓度、低活性；生物脱氮工艺的缺氧区普遍太短，无法适用污水特征；用于除碳和硝化的好氧区普遍太长，既增大能耗又干扰脱氮；厌氧消化等污泥稳定化设施普遍缺失，无法在厂内实现污泥稳定并回收能源。

排水系统问题较为复杂，南北差异大，不同乡村间差别也很大，需要系统深入地识别问题所在因地制宜提出改造对策，减少无机渣砂进入管网，减少碳源的损失。必需认识到管网改造是个复杂过程，非短时突击所能解决，既要积极推进提质增效行动方案，也要从长计议，久久为功。污水处置厂内，首先要通过改造强化预处理效果，把渣砂等无机组分在预处置单元完全分离进去，提高生物处置单元污泥MLVSS/MLSS提升整个生物处置系统的效率，这是一个事半功倍的方案。其次，一大批污水处置厂可在系统测试的基础上把多余的好氧区改造成缺氧区，通过增大缺氧区提高脱氮效果并降低对外加碳源的依赖，进而提高生物除磷效果，降低除磷药剂的投加量。再者，应通过曝气系统的改造，提升氧的科学管理水平，既满足耗氧物质降解需求，又不因曝气过量而投加过多的碳源。对于水力负荷率超过80%尤其是满负荷或超负荷的污水处置厂，有关方面应加快设施扩建，使污水处置厂在适宜的负荷下运行。

2.3构建科学理性的运营监管体系，促进正常稳定的可持续运营

对污水处置厂出水水质的监管，应回归到城镇污水处置厂污染物排放规范》GB18918-2002规定：取样频率为至少每两小时一次，取24h混合样，以日均值计”不可以瞬时样作为处罚的依据。规范中的所有指标限值是以日均值为基础，如果改为瞬时样，就需要以更加严格日均值为设计和运行目标，这就变成了一个更高的规范，既不合理也不合规。以总氮为例，一级A规范要求日均值低于15mg/L如按瞬时样监管，则实际设计和运行目标通常需控制在10mg/L以下，这实际就是两个不同的规范了实际监管中，可以瞬时样作为预警，发现瞬时样超标时，可立即安排混合样取样监测，并最终以混合样为依据。另外，有机污染物、氮磷无机营养物不是毒性物质，其环境效应是累积性的以混合样监管更为科学合理。

城镇排水与污水处置条例》第三十一条规定：城镇污水处置设施维护运营单位不得擅自停运城镇污水处置设施，因检修等原因需要停运或者局部停运城镇污水处置设施的应当在90个工作日前向城镇排水主管部门、环境维护主管部门演讲。这里有两层意思：一是运营单位不得擅自停运，二是因检修等原因需要停运或者局部停运，提前3个月报告后可以停运。当污水处置厂运行负荷很高，因设施设备检修，尤其是曝气器和二沉池吸刮泥机等水下无备用设备需要例行检修时，有关部门应批准污水处置厂停运或者局部停运，以免导致更加有利的后果。