‘南宫体育’郑兴灿：城镇污水处理厂提标建设之路

8月23日，在2018(第十届)上海水业热点论坛上，中国市政工程华北设计研究总院有限公司总工程师郑兴灿公开发表了为题“城镇污水处理厂提标建设之路”的主题演说。上世纪80年代至今，随着废气标准日益严苛，我国城镇污水处理厂步入了一轮又一轮的建设和改建。到底什么样的提标改建之路是确实合适中国国情的？有一点水业同仁探究。8月23日，在2018(第十届)上海水业热点论坛上，中国市政工程华北设计研究总院有限公司（以下全称“华北市政总院”）总工程师郑兴灿公开发表了为题“城镇污水处理厂提标建设之路”的主题演说。

郑兴灿以下内容根据郑兴灿现场讲话整理，予以本人审查。一、城镇污水处理厂污染物废气标准演进郑兴灿讲解，纵观我国城镇污水处理厂污染物废气标准的演进，大体经历了以下几个时间节点：1988年，我国最先的国家级城市污水处理厂污染物废气标准施行，其核心指标是COD、BOD5和SS。1996年，在类似时期下施行了新版国标，但由于有所不同部门之间的争议较小，没获得严格执行。

2002年，《城镇污水处理厂污染物废气标准》(GB 18918-2002)施行，于次年月继续执行。2006年，当时的国家环保部在太湖流域强迫实行了一级A标准，经过十几年的发展，一级A标准早已无法符合一些地方的实际市场需求，北京、天津等地又陆续实施了更加严苛的地方标准。整体来看，废气标准日益严苛，不仅核心指标递减，同时废气标准值也更加严苛，更加最重要的是考核还拒绝所有样品平稳合格。郑兴灿比喻，这只不过考大学，不仅拒绝考取，还拒绝每门一百分才能毕业，毫无疑问难上加难，这也造成了在现行的考核方式下，要超过一级A的废气标准，实际入水水质就必须超过所谓的定Ⅳ类水的拒绝。

二、城镇污水处理厂工艺技术发展有所不同时期的废气标准对工艺技术的拒绝有所不同。郑兴灿回应，上世纪80年代的二级标准，主要是掌控有机物，使用二级生物处置（CAS）才可合格，当时主要不受工业废水和设备产品质量的影响。

2002年的一级B标准，主要掌控有机物和氮磷，使用常规的二级强化（BNR）工艺才可构建；到了一级A标准，实质上是超过再造水的基本水质拒绝，就必须使用二级强化（EBNR）特深度处置的工艺流程，此时对设计和运营管理明确提出了更加精细化的拒绝。如今，北京、天津、太湖、滇池等地方标准陆续施行，污水处理开始面对超高废气拒绝，不仅要符合再造水的生产与综合利用，还必须通过处置水提升采纳水体的水环境容量，最后构建水环境质量的提高，为了平稳达标排放，更进一步促成了膜过滤与反渗透、高标准除磷干氮、化学高级水解与脱色等工艺单元技术的工程应用于。三、城镇污水处理工艺包含与工程实行模式大家有目共睹，这些年为了构建平稳达标排放，各种各样的城镇污水处理工艺技术和改建方法层出不穷，很难辨别其好坏与适用性，但就工艺包含和实行方式来讲，所有的工艺过程都可以通过一条基本原则――主要除去目标是有机物、磷、氮来区分工艺类型。

郑兴灿明确提出，总体来看，污水处理厂工艺包含与实行方式主要还包括如下几个最重要因素：一是环绕除去目标来自由选择适当的泥龄，这是前提，比如除去有机物的泥龄一般为3天，氨氮的硝化必须7天，要超过一级A标准泥龄则必须15~20天。第二，电子受体的供给方式及产于，即厌氧、氧气，好氧在时间和空间上的产于状态，这是核心工艺组分。

第三，污泥产率，它对系统影响也十分大。此外，反应池流态、典型曝气设备的自由选择、固液分离出来方式，以及业主的偏爱等方面的自由选择都是工艺实行的最重要包含部分。

总结一起即为：“泥龄是前提、产于是核心、产率是关键、流态是要素、实行是自由选择、自由选择是偏爱。”四、合适我国城市污水的改进A2/O工艺示例实质上，我国的城镇污水特征具备中国特色，因此，很多国外的技术在引入来时并不适应环境中国国情，比如对于传统的A2/O生物除磷干氮工艺来说，我国城镇污水的C/N偏高、转往污泥硝态氮偏高等问题就不会显著影响生物除磷干氮效果，因此必须展开本土化改进。1.多点入水转往污泥反硝化改进A2/O除磷干氮工艺郑兴灿回应，随着这几年的发展，特别是在是一级A提标改建浪潮到来之后，当前的我国的A2/O工艺早已针对我国城镇污水的特点展开了一系列的改进，演变了确实效益且更为简单的系统，但他指出，合适我国城市污水处理工艺改进的关键一点还是在于如何构建多点入水和多点转往。

以下为上世纪80年代末研发的多点入水转往污泥反硝化改进A2/O除磷干氮工艺的明确流程，上世纪90年代开始获得更为普遍的应用于：2.城镇污水处理厂高标准除磷干氮工艺流程示例会上，在多点入水转往污泥反硝化改进A2/O除磷干氮工艺的基础上，郑兴灿还详尽讲解了华北市政总院在城镇污水处理厂高标准除磷干氮工艺改进上的探寻和实践中，并得出了明确示例。再行看示例的整体流程图，如下：郑兴灿讲解，针对高标准的干氮除磷拒绝，一方面，工艺在前端设置了超细格栅处置，提升了先前单元运营的稳定性和可靠性。二来，还减少了初浮烘烤池来增强无机悬浮固体的除去，这类工艺十几年前在国外污水处理厂早已获得注目，近几年国内也开始渐渐推崇。

他回应，实践中找到，在碳源严重不足的情况下，意味着转变A2/O工艺本身，总氮无法超过5~6mg/L的水平，因此必须考虑到另加碳源，同时，还在原本系统上减少了短停留时间的先前氧气池和好氧池，这样只要入水总氮不是不高于5mg/L的拒绝，基本都可以构建。值得注意的是，高标准干氮除磷工艺改进的一个基本原则是，氮磷的除去尽可能在生物处置段解决问题，而不是在先前的深度处置段。郑兴灿特别强调，一个技术在有所不同的情景下，它有可能限于的范围不会再次发生相当大的变化。比如，如果要超过一级A标准，滤布滤池是一个很好的技术自由选择，水头损失小、占地面积小、能耗非常低，但如果拒绝SS平稳超过5mg/L以下，总磷平稳超过0.3mg/L以下的话，该技术就有可能不过于合适。

对于COD的除去也是一样。一些污水处理厂难生物降解的COD用臭氧水解十分管用，但也并不是所有的都管用，活性炭对于一些工业废水管用，对于另一些也不会过热。不过值得一提的是，由于臭氧水解技术既可以除去COD，又可以除去色度，同时也是新兴非常规污染物除去的一个十分最重要的途径和方法，郑兴灿建议，如果有一定的条件，大部分的污水处理厂可以将臭氧水解作为消毒措施或者更进一步水解的标准配置。对于工艺改建的原则，郑兴灿总结为一句话，即“再行源头掌控，后增强处置；再行运营优化，后工程改建；再行生物增强，后物化辅助”。

他回应，对于新一轮的提标改建而言，必须优先考虑到投资问题，竖立优化运营的概念。例如，当现有的工艺系统需要按照一级A标准平稳运营的话，如果要提高到新的、更高的标准，比如总氮要超过10mg/L以下、总磷要0.3 mg/L以下时，必要减少投药量和碳源的投加量等优化运营的方式才可解决问题，不必须工程改建或减少设施。而对于一些小型的SBR系统，特别是在早期建设的系统，改建的费用有可能远大于推倒重来，此时多个厂拆分有可能是更加适合的方法之一。

每个厂的情况不一，有标准化的法则，也要因地制宜，贯彻实际。五、我国城镇污水特有的简单水质特征及主要成因会上，郑兴灿还总结了我国城镇污水特有的五大特征，还包括：一是较低碳氮比C/N，即BOD5/TN显著偏高。

碳源40%以上的缺陷是因为化粪池，15%以上则由于污水管网的漏损，合计可超过50%以上。二是泥沙含量低，即SS/BOD5显著偏高，泥沙主要源于清除加工、土壤萎缩、泥浆、地表废弃物、沙尘下陷、河水洪水泛滥等。三是冬季低温，特别是在是长江下游区域。成因主要是季节性气温变化、地表水供水水源、淮河以南冬季无法以定的暖气服务等。

四是由于用户用水差异、工业影响等造成的入水水质水量波动。五是由于工业废水的管控失灵造成预处理未达标、非法废气等对污水处理厂入水水质产生影响。六、生物干氮除磷效果的关键影响因素及改良措施郑兴灿得出了我国城镇污水C/N的明确数据。他回应，通过全国的数据分析由此可知，我国城镇污水C/N广泛高于4，而发达国家则低于5，这是国内外水质的本质差异。

相当严重的碳源严重不足造成除磷干氮效果不理想。郑兴灿提及，我国很多污水处理厂的SS/BOD5比值在2左右，是发达国家的1.5~3倍，污水泥沙惰性悬浮固体含量低带给了大量的泥沙溶解。而随着入水SS/ BOD5比值的下降，污泥产量显著下降，污泥活性的显著上升，我国长时间的污泥活性是欧美国家的一半。因此，对泥沙的掌控是关键因素之一。

从生物除磷角度而言，优质碳源浓度及比例是生物除磷能力的关键影响因素，然而现实情况中由于转往污泥硝酸盐、较低pH、过度曝气等原因，生物除磷能力遭了毁坏，所以可以通过强化反硝化除磷，节省碳源和能源消耗，但不存在较显著的地域差异。另外，几乎硝化系统是保障系统平稳运营的关键因素。

郑兴灿认为，污水生物干氮不受几乎硝化能力和鼓吹硝化能力的确保与功能的平衡、所需的C/N及碳源优化配备等多重因素的影响。郑兴灿回应，目前，有些设计院还是按照硝化速率来设计，这是错误的。系统的硝化能力与泥龄、温度有关，与硝化速率牵涉到。

硝化速率的强弱和入水的C/N涉及，另一方面，C/N是鼓吹硝化能力的决定性因素，而碳源包含是影响反硝化速率的最主要因素，适合的C/N和碳源质量，带给较慢的碳源和鼓吹硝化反应，而C/N严重不足的条件下，设计得再行好，也解决不了问题。污水生物干氮的关键掌控因素右图为实际测量的反硝化反应的三个有所不同速率阶段，初始10分钟左右除去6mg/L的硝酸盐，之后60多分钟再行除去6mg/L，然后是较慢的反硝化，大约4个小时再行除去6mg/L，可以显现出，在很多工艺系统中，大部分时间反硝化速率正处于很低的阶段，有些设计人员指出可以通过无限减少泥龄的方式来解决问题总氮去除率提高的问题，但实质上，氧气末端每减少1小时的停留时间，总氮的除去仅有能减少1mg/L左右，考虑到硝化菌和鼓吹硝化菌之间的平衡，确实必须的时间有可能是2小时。

两个小时的停留时间才减少1mg/L，从投资和运营成本来讲，还不如必要的投加外部碳源，因为每除去3mg/L左右的总氮，碳源费用大约是0.1元。另外，郑兴灿还提及了最近几年用得较为多的漂浮填料增强硝化工艺系统，他回应，该工艺可以突破非曝气污泥量比值的容许，解决问题冬季低温运营问题的同时提升反硝化能力。

七、城镇污水处理厂工程应用于实例1.天津纪庄子污水处理厂津沽污水处理厂天津纪庄子污水处理厂是华北市政总院设计的我国第一座大型二级处理厂，后因城市发展必须于2015年重开复建，目前逆身兼天津津沽污水处理厂。郑兴灿讲解，该污水厂现在继续执行一级A标准，迅速将提标至天津地标，也就是所谓的定Ⅳ类水标准。同时，该厂周边还竣工了再造水厂和污泥处理厂，构建了高等级再造水的利用和污泥的资源化能源化。

2.无锡芦村污水处理厂无锡芦村污水处理厂是华北市政总院设计的我国首座使用一级A标准的污水厂。郑兴灿讲解，作为首座使用一级A标准的改建工程，芦村污水处理厂使用了改进的A2/O+IFAS/MBBR。该厂最先用于的活性污泥法，后改建成A2/O，目前用于了改进A2/O+国内首个大型IFAS/MBBR系统，并设置了初浮烘烤池。

该厂不仅构建了冬季氨氮的合格，同时，在碳源的投加下构建了总氮的合格。至今，该工程已平稳运营10年，十分顺利。3.地埋式污水处理厂: 太原晋阳右图为太原晋阳地埋式污水处理厂。

郑兴灿回应，地下厂运营的稳定性和灵活性调控十分关键。4.宜兴污水资源概念厂-生态综合体宜兴污水概念厂是我国第一座面向2030～2040年的城市污水概念厂，该厂以“水质可持续、能量自给自足、资源重复使用、环境友好”为目标，目前正在工程设计中。

郑兴灿回应，期望通过大家联合的希望，大大探寻我国城镇污水处理工艺向着更加生态、更加增强生物起到、能耗更加较少，同时可以构建非常规污染物除去的方向发展。

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