污水处理厂设计和运行的精细化问题

北极星环保网讯:我们团队这两年在城市污水处理厂调研和技术研究当中发现的一些现象，以及基于这些现象所做的一些研究工作。这些研究成果很多已经发表在《中国给水排水》杂志上，后面我会告诉大家这些论文的具体在哪一期，有兴趣的代表可以直接与《中国给水排水》杂志社联系。

前面有很多专家都讲到了污水处理厂的提标改造问题，一级A甚至更高排放标准已经成为我国污水处理行业的发展趋势。其实对于一级A标准或更高标准，我们最关心的是氮磷问题，也就是说以深度脱氮除磷为核心的技术改造将成为污水处理行业的发展重点。

但与此同时大家也都知道，我国的城镇污水处理厂普遍面临着脱氮除磷所需碳源不足的问题。根据我们对全国城镇污水信息管理系统中2014年3000多座污水处理厂的统计分析结果，约70%的污水处理厂COD/TN比值低于8，换算成BOD/TN可能只有4~5的水平，远低于污水处理厂脱氮除磷所需要的碳氮比水平。

面对碳源不足问题，我们更需要研究我们的碳源是不是很好的得到了利用，工程中是否有明显的无效浪费现象，也就是我们在从传统的以碳去除为核心的低排放标准，向以氮磷去除为核心的高标准转变过程当中，我们的设计和运行方面是否存在碳源无效损失的问题。针对这个问题，我们这两年选择全国30多座污水处理厂进行了详细的调研分析，下面将重点从以下方面向各位介绍我们这方面的研究成果。

首先是预处理单元跌水复氧造成的碳源损耗问题，相关论文发表在2017年8月《中国给水排水》杂志上。这个现象也是我们偶然发现的，根据我们最初的理解，污水经管网并由集水井出来后，应该是厌氧状态的，也就是比较低的溶解氧才对，结果调研测试的时候发现很多污水处理厂泵后水渠内都有一定的溶解氧值，溯源后发现溶解氧主要来自于跌水点前后，跌水形成的复氧问题非常明显，每一次跌水基本上能形成3到4mg/L，甚至更高的溶解氧增量。据此推算，大部分污水处理厂预处理单元跌水可能就要消耗6~8mg/L，甚至更高的可生物降解COD，而这些都是我们比较珍贵的碳源。因为这里面消耗的COD可能是我们最优质的碳源。

那么到底为什么跌水会形成这么高一个复氧水平，我们开始也咨询了很多业内专家，很多专家认为不可能，有的专家认为我们测试方法有问题，有的提出说我们的研究结论跟国际上的相关说法不太一致，为此也给我们提出了很多进一步研究和验证的建议。

为此，我们就选择实际工程，进行了相关的生产性测试。在南方某污水处理厂泵池出口的跌水区选择了5个检测点，如图中所示，其中4号和5号点分别位于跌水前和跌水后的区域。分别对5个点的表层水和深层水进行了溶解氧的测试，结果表明，1~4号点表层和深层的溶解氧没有明显差别，证明表面复氧量相对较小。但是4号和5号之间出现明显差别，也就是说跌水点前后出现明显的溶解氧浓度差。

为了进一步说明跌水复氧产生的原因，我们提出了一个污水跌落瞬间复氧的假说，并通过一定的测试手段进行了验证。首先，受水的表面张力影响，污水跌落过程中的表面复氧现象并不明显，但是跌落的过程会带动周边空气运动，并在半封闭的跌水池中形成旋流，通过这种旋流实现了跌水池内气体与外界大气的沟通与置换，因此跌水池内空气中的氧含量并不低。

另外，旋流的空气会随着跌水过程进入到跌水池的污水里面，与此同时跌水形成的巨大冲击力导致水珠的表面张力被破坏，使氧更容易与水混合。这可能是跌水复氧形成的最重要原因。

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