【技术现状】困扰我国污水处理厂的三大污染物：粪大肠杆菌、氨氮、总磷
【技术现状】困扰我国污水处理厂的三大污染物：粪大肠杆菌、氨氮、总磷
一、多地多家污水处理厂超标排放
2014年第二季度各省市国家重点监控企业监测结果已陆续发布，各省均有大量污水处理厂超标排放现象。例如，广西省共有10座污水处理厂超标排放，包括柳江新兴工业园污水处理厂、北海市红坎污水处理厂、中国铝业股份有限公司广西分公司生活污水处理站等。
查询我国2012年至今的数据发现，共有数千家污水处理厂存在超标排放记录。如此大量、长期的超标排放，使得污水处理厂已成为新的污染源，甚至成为生产自来水的原水。
以湘江为例，湘江是长江支流，自南向北穿长沙城区而过，最终汇入洞庭湖。湘江长沙段沿岸存在110个左右污水排放口，其中即有污水处理厂排口。但湘江同时也是长沙城区的饮用水水源地，分布着长沙市第一、二、三、四、五、八自来水厂，除第五自来水厂外，其余自来水厂取水口均位于湘江。
长沙水业供水公司生产技术部朱莹告诉21世纪经济报道记者："通过氧化、吸附、降解，深度处理可以减少常规工艺无法消除的部分重金属和有机物，但需要增加初始投资和运行费用。"
二、困扰污水处理厂的三大污染物
从2012年后至今，粪大肠杆菌、氨氮和总磷成为困扰污水处理厂的三大典型污染物。
排名 | 污染物 | 超标特点 |
|---|---|---|
第一位 | 粪大肠杆菌 | 多数污水处理厂此项不达标，超标甚至达到10倍 |
第二位 | 总磷 | 生物除磷一般难以满足出水要求，需化学除磷辅助 |
第三位 | 氨氮 | 与总磷类似，常规工艺难以稳定达标 |
三大原因分析：
粪大肠杆菌超标——杀菌消毒工艺段效率低下；
总磷超标——既有除磷效果不好原因，又与进水总磷物质增多有关；生物除磷一般难以满足出水要求，必须通过在生化系统末端投加化学药剂（PAC/FeCl₃等）辅助去除，但会增加运行费用；
氨氮超标——硝化菌对环境条件敏感（DO、温度、pH、SRT、碳氮比），控制不当即超标；
超负荷与低负荷并存——截至2011年，全国3138座城镇污水处理厂平均负荷率72.34%，其中369座超负荷（＞100%），637座低效运转（＜50%）。
三、污水处理厂亟待提标改造
根据《2013年中国环境质量公报》统计，截至2013年底，全国城市污水处理率为89.21%，但超过95%的污水处理厂采用常规工艺，少了臭氧消毒、活性炭等深度处理环节。
各地提标趋势：
地区 | 标准要求 | 说明 |
|---|---|---|
北京（DB11/890-2012） | A标准：相当于地表水Ⅲ类（适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、渔业水域及游泳区）；B标准：相当于地表水Ⅳ类 | 全国最严地方标准，2012年实施 |
国家一级A标准（GB 18918-2002） | COD≤50mg/L，BOD₅≤10mg/L，SS≤10mg/L，NH₃-N≤5mg/L，TP≤0.5mg/L | 适用于排入地表水Ⅲ类功能水域 |
国家一级B标准 | COD≤80mg/L，BOD₅≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH₃-N≤8mg/L，TP≤1mg/L | 适用于排入地表水Ⅳ、Ⅴ类水域 |
有专家测算，COD和氨氮排放总量必须要削减30%～50%，水环境才会有根本性改变。
九江市美景水处理科技有限公司是集水处理药剂销售、环保咨询、设计、研发、设备生产、工程总包（EPC）、运营管理（O&M）及环保工程建造于一体的综合性环保高新技术企业……（企业简介略）
江西中跃环保科技有限公司（位于江西九江，主营一体化污水处理设备）针对上述三大典型污染物（粪大肠杆菌、氨氮、总磷）超标问题，提供从工艺诊断、设备配套到提标改造的全流程解决方案：
一、粪大肠杆菌超标——消毒系统配套
对应文中"粪大肠杆菌位列第一位，多数污水处理厂此项不达标，超标甚至达到10倍"和"主要原因是杀菌消毒工艺段效率低下"：
消毒方式 | 江西中跃可提供的配置 | 适用场景 |
|---|---|---|
次氯酸钠（NaClO）消毒 | PE储罐＋计量泵＋静态混合器/接触消毒池（接触时间≥30min），余氯在线监测 | 大中小型污水厂，运行成本适中，操作简便 |
紫外线（UV）消毒 | 明渠式/封闭式UV消毒器（UV-C 254nm，剂量≥30mJ/cm²），自动清洗装置、UV强度在线监测 | 中大型污水厂，无化学残留，占地小，适合对余氯敏感的水域 |
臭氧（O₃）消毒 | 空气/氧气源臭氧发生器（产量5～500g/h）＋臭氧接触反应塔（接触时间≥10min）＋尾气破坏器 | 大中型污水厂，兼具消毒＋脱色＋除臭多重效果 |
二氧化氯（ClO₂）消毒 | ClO₂发生器（化学法：NaClO₃＋HCl/Na₂SO₃）＋投加系统＋残氯监测 | 中小型污水厂，杀菌效果优于氯气，不生成THMs |
组合消毒（推荐） | 次氯酸钠/ClO₂（主消毒）＋UV（终端保障） | 高标准排放/回用水，确保粪大肠杆菌＜10³个/L（一级A）或＜10⁴个/L（一级B） |
设计要点：
参数 | 控制范围 | 说明 |
|---|---|---|
接触时间 | ≥30min（氯消毒）/≥10min（臭氧） | 保证杀灭粪大肠杆菌的充分接触 |
余氯/残留O₃ | 出厂水余氯≥0.5mg/L（氯消毒）/残留O₃＜0.3mg/L | 兼顾消毒效果和生态安全 |
CT值 | Cl₂：CT≥30mg·min/L（大肠杆菌） | 浓度×时间，确保消毒达标 |
在线监测 | 粪大肠杆菌在线仪（酶底物法/荧光法）/余氯在线仪 | 实时监测消毒效果，超标自动报警并加大投药 |
二、氨氮超标——生物脱氮＋碳源投加系统
对应文中"氨氮位列第三大超标污染物"和"常规工艺难以稳定达标"：
工艺方案 | 江西中跃核心设备 | 脱氮效果 |
|---|---|---|
A/O（缺氧＋好氧） | 缺氧池（低速搅拌，DO＜0.5mg/L）＋好氧池（微孔曝气，DO＝2～4mg/L）＋内回流泵（R＝200%～400%）＋碳源加药系统 | TN去除率70%～80% |
A²/O（厌氧＋缺氧＋好氧） | 三段式池体＋厌氧释磷＋缺氧反硝化＋好氧硝化/吸磷＋除磷加药装置 | TN去除率70%～85%，同步除磷 |
SBR/CASS | 周期性反应池＋滗水器＋DO/pH在线仪及PLC控制柜 | TN去除率70%～90% |
氧化沟 | 沟体＋表曝机/倒伞曝气机＋DO/pH在线仪及PLC控制柜 | TN去除率60%～90% |
氨氮超标的关键控制参数：
参数 | 控制范围 | 说明 |
|---|---|---|
硝化段DO | 2～4mg/L | 自养硝化菌需充足DO，＜0.5～0.7mg/L硝化受抑 |
缺氧段DO | ＜0.5mg/L | 保证反硝化菌利用NO₃⁻-N作为电子受体 |
SRT | ＞15～25d（有硝化要求） | 必须大于硝化菌比生长速率，冬季取上限 |
BOD₅/TKN | ≥4～6 | 碳源不足时设乙酸钠/甲醇碳源加药系统 |
pH | 硝化段7～8.5（每氧化1g NH₃-N消耗7.14g碱度） | 配套pH在线仪＋Na₂CO₃/Ca(OH)₂加药装置联动 |
温度 | 硝化5～35℃（最佳20～30℃） | ＜15℃硝化速率骤降，需保温/提高MLSS至3000～4500mg/L |
碳源加药系统 | 乙酸钠/甲醇PE储罐＋搅拌机＋计量泵＋与NO₃⁻-N联动 | 碳源不足时自动投加，保障反硝化顺利进行 |
三、总磷超标——生物除磷＋化学除磷联合系统
对应文中"总磷位列第二大超标因素"和"生物除磷一般难以满足出水要求，必须投加化学药剂，但会增加运行费用"：
工艺方案 | 江西中跃核心设备 | 除磷效果 |
|---|---|---|
A²/O（厌氧＋缺氧＋好氧） | 厌氧池（DO＜0.2mg/L，释磷）＋好氧池（DO＝2～4mg/L，吸磷）＋PAC/FeCl₃除磷加药装置 | TP去除率80%～95%，出水TP≤0.5mg/L |
UCT工艺 | 厌氧区/缺氧区/好氧区三段式＋污泥回流/好氧混合液回流/缺氧混合液回流＋除磷加药 | TP去除率85%～95%，适合高标准除磷 |
生物除磷＋末端化学除磷（推荐） | 生化池末端设PAC/FeCl₃加药装置＋絮凝池＋斜管沉淀池 | 生物除磷＋化学除磷双重保障，出水TP≤0.3～0.5mg/L |
化学除磷设备配套：
设备组成 | 江西中跃可提供的配置 |
|---|---|
PAC/FeCl₃/PFS加药装置 | PE溶药桶（200～2000L）＋搅拌机＋机械/电磁隔膜计量泵＋液位保护＋低液位停泵报警 |
PAM（助凝剂）加药装置 | PE溶药桶＋低速搅拌机（30～60r/min）＋计量泵，投加量0.5～2mg/L |
絮凝反应池 | 碳钢防腐/玻璃钢池体，机械/水力搅拌，反应时间10～20min |
斜管沉淀池 | PP/玻璃钢斜管填料（Φ50～80mm）＋排泥系统 |
pH回调系统 | 加酸（H₂SO₄）装置＋pH在线仪联动，将出水pH回调至6～9 |
在线监测联动 | TP在线分析仪＋计量泵PID联动，TP升高自动微调加药量 |
除磷量计算：
去除1kg磷需投加约1.3kg Al（PAC中Al₂O₃约10%）或2.7kg Fe（FeCl₃·6H₂O含Fe³⁺约34.4%）；
按文中"进水总磷物质增多"的现实，江西中跃建议：先通过烧杯试验确定最佳除磷剂型号和投加量，再配套自动加药系统。
