他山之石 | 美国污水处理的“高排放标准”的启示

北极星环保网讯:高排放标准的讨论是近年来国内污水处理一个热议的话题，围绕这一话题的有关技术应用正一步步影响着中国污水处理的走向，执行什么样的高排放标准、采用什么样的技术路线、能够达到什么样的效果无疑是基层实践所非常关注的。在回答这些问题之前我们不妨将目光投向大洋彼岸的美国，看看美国污水处理的“高排放标准”。

美国在氮、磷控制方面的“高排放标准”

美国在氮、磷控制方面的“高排放标准”并不是一个统一的标准，而是针对特定地区的特定标准。根据美国环保局、NRDC以及其他相关组织的评估，美国对氮磷控制可以划分为以下5个类别：

从上表中可以看到，无论是何处理等级，BOD与SS都没有进一步的提高，显然这已经不再是处理等级向前发展所关注的问题，重要的问题在于总氮和总磷。与上述5个处理水平相对应的美国各地污水处理技术路线主要如下：

从上表中可以看到，对于TN<10mg/L以内的要求只是常规的硝化反硝化+生物除磷+过滤，可选择性地投加化学除磷药剂和外加碳源，并不包含反硝化滤池。反硝化滤池只用于处理水平4(TN<3mg/L)和处理水平5(TN<2mg/L)的要求。

技术性能统计(TPS)

我们知道污水处理厂的进水负荷时刻变化，处理厂需要面对一年四季的温度变化、暴雨冲击，污水水质组分的变化也在影响生物处理的动态性能，日常的计划检修或设备意外故障等都会影响到正常的稳定运行。此外，还有一些预想不到的事情，比如工业废水含有的有毒有害物质的排入。

那么当污水处理厂面对这些复杂变化的情况，执行上述标准、采用上述技术路线的实际效果怎么样?2010年美国的一项研究报告对22座这些不同处理层次的污水处理厂进行了为期3年的调查研究，参与这项研究的人员来自AEcom、CH2M、HDR、Brown& Caldwell等多个北美咨询公司，并包含了DCWater、OrangeCounty等公共设施部门，调查研究的内容主要是工艺效果的稳定性与可靠性。令人感兴趣的事情是这项研究工作用到了统计学的方法，并在污水处理领域内引入了一个概念——技术性能统计(TechnologyPerformance Statistics，TPS)，主要方法如下：

技术可达到的理想标准：这一概念并不指实测的某个最低值，而是指在一段时间内可达到的性能水平。具体而言是用一年之内2周(14天)的持续性能表现来反映技术可达到的最低标准，简称为TPS-14d。这一衡量指标代表了系统在理想情况下可获得的最佳结果，但并不适合作为标准或可以期望在实际污水厂能够达到的值。之所以采用14天的统计学结果是因为生物脱氮除磷的泥龄一般在8-20天，14天的统计周期可以反映出泥龄的变化，以概率表达就是3.84% (14/365 = 3.84%)。

技术可达到的平均标准：这里用的并不是平均值，而是统计学上的中位值，中位值不受极端变量值的影响，是运行能够达到的技术标准。

技术可达到的可靠标准：可靠性是基于第95百分位的统计计算，主要是考虑到美国的很多污水处理厂的排放标准是用月均值，也就是如果在连续5年的运行中，超标的月均值可以有3次，这样的结果通常被认为技术是可靠的。

“高排放标准”污水处理厂的评估结果

那么上述指标用于评估这些“高排放标准”污水处理厂的结果如何?举例说明如下。

出水TN的概率值

从上表中可以看出TPS-14d的值很低，都满足排放标准，但这些数值只占3.84%。50%的中位值基本都满足排放标准，95%的覆盖率虽高，但有相当一部分数据并不满足排放标准，TP的情况类似，如下表。

出水TP的概率值