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2023

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要想出水达到准IV类,老式污水厂就必须面对这33个风险、2大麻烦!


既要反对盲目提标,但也不要盲目反对提标。
· 如果一个地区的配套管网的功能性和结构性还存在问题,那么当务之急是把有限的资金更多地投入到管网建设中,提高管网质量,而不是一味追求更严格的标准
· 如果一个地区的配套管网已经相当完善了,并且有依据认定污水厂尾水排放是造成一些河湖黑臭的主要原因,那么在地方财政可以负担的前提下,可以适度进行提标
高质量、高标准必然是水务行业发展的趋势和方向。
如何在不(少)停产的情况下,保持厂区生产正常运行且排水达标,同时实现厂区建(构)筑物、各类管线的新建及综合改造,成为不少污水厂不得不面对的巨大挑战。
为此,小编分别对污水厂提标风险、提标难点、提标路径进行了梳理和分析,提出相应的管控措施,希望对大家有所帮助。

 

01  盘点!33个污水厂提标改造风险如何识别?如何应对?

一、提标改造项目风险的识别
风险识别是一个量大活儿细的系统工程,需要按一定的程序和步骤,从面到点对各个风险事件进行识别和分析。

为此,我们请教了设计、施工、监理、建设、审计单位等资深项目管理专家,最终罗列出了4个类别、合计19种风险因素

一是环境变化风险,即外部不可控风险,包括政治、政策、法律法规、经济、自然条件、社会方面的六类风险因素;
二是管理运营风险,即内部风险,包括合同、进度、安全、质量、成本、组织、分包商、设备方面的八类风险因素;
三是技术性风险,即项目推进过程中因技术产生的风险点,包括设计、施工、新技术和新工艺方面的风险因素;
四是其他风险,主要体现在材料风险和供货风险。
1、在施工准备阶段,风险主要表现在工程项目的实施准备上。具体如下:
1)项目未及时取得相关职能部门行政许可手续(政策风险、法律法规风险);

2)施工单位人员没有污水改造工程经验 (施工风险);

3)设备及材料不满足技术要求,或质量出现问题 (设备风险、材料风险);

4)相关设备订货不及时,或供货周期太长(供货风险);

5)设计技术交底不充分(组织风险);

6)污水处理厂生产工况交底不充分(组织风险);

7)工程建设资金到位不及时(进度风险);

8)施工单位对人、机、材的施工组织力量不足(组织风险)。

2、在正式施工阶段,风险主要围绕项目的实施展开。具体如下:
1)因施工停(减)产造成的收益损失(经济风险);

2)因施工停(减)产造成的污水溢流(法律法规风险);

3)因雷雨天气引发的停工影响(自然条件风险);

4)因多雨天气或洪水过境导致的高负荷生产及施工(自然条件风险、进度风险);

5)安全文明施工措施不到位(安全风险);

6)施工现场地下管线与施工图不相符(施工风险);

7)设计图纸的错误和遗漏(设计风险);

8)停产或停电专项方案未及时取得相关职能部门的同意批复(政治风险、政策风险);

9)混凝土不达标(质量风险);

10)安装或施工工艺不达标(质量风险);

11)生化池改造的新技术使用(新技术和新工艺使用风险);

12)施工进度控制(进度风险);

13)工程投资控制(成本风险);

14)施工人员进入生产危险区域(安全风险);

15)生产人员进入施工危险区域(安全风险);

16)施工临时用电不规范(安全风险);

17)实际地质情况与地勘不相符(自然条件风险);

18)按图施工致地下水管、电线破裂等(安全风险);

19)进度款支付不及时(进度风险);

20)施工造成的周围扰民影响(社会风险);

 
3、在竣工验收及试运行阶段,风险主要突显在验收和试运行上。具体如下:
 
1)相关职能部门的工期要求(政治风险);

2)工程是否达到各个专项验收标准(政策风险、法律法规风险);

3)预验收后的消缺整改是否满足设计要求(合同风险、施工风险);

4)满负荷条件下出水水质是否稳定达标(新技术和新工艺使用风险);

5)满负荷条件下电气设备是否稳定运行(分包商风险、设备风险)。

二、提标改造项目风险的应对策略
通过对污水处理厂提标改造项目风险的识别与分析,我们可以按照风险概率、风险成本的高低,采取不同的风险管控策略,如规避、抑制、预防、自留或转移风险,或者多策略组合。这里重点说一下转移风险和预防风险:
1、转移风险
转移风险,也叫分担风险,是指指通过一定的手段,将项目全部,或部分风险转移给出去的现象,以减少自身承担风险。
值得一提的是,分担风险并非无偿,只是通过付出一定代价的方式,将风险后果,或责任转移第三者,而非风险消除
常见的污水处理厂提标改造项目风险转移方法主要有以下3种:
1)政治捆绑性风险转移
如果项目属于市级重点项目或中央环保督察项目,其完成的时限和效果往往直接关联地方政府,属于政治任务。
正是由于这层关系,我们可以在项目启动之初向地方政府及相关职能部门阐明项目关系及可能产生的连带后果,由地方政府牵头协调项目推进过程中的疑难杂症,实现政治捆绑,建立目标任务共同体,以保障项目顺利推进。
2)财务性保险类风险转移
财务性保险类风险转移,主要指施工单位通过购买一定金额的保险额度,以实现风险对冲,将部分施工安全风险转嫁保险公司的做法,此方法常见于施工阶段。
目前我国比较普遍的建设项目保险有:建筑工程保险,安装工程保险等。
3)非财务性风险转移
主要指除财务性风险以外的转移策略,主要包含分包、发货、环保责任及合同条件设置等。
2、预防风险
预防风险,指通过采取各类防控措施,杜绝、规避风险发生的可能。
预防手段两种形式,有形手段和无形手段:
1)有形手段:防止风险出现,或减少风险存在因素等实施措施。主要包括项目一般的安全文明施工措施,或针对某些专项风险制定实施的安全措施,如深基坑专项安全措施、边坡防护专项安全措施等。
2)无形手段:通过教育培训的方式,或制定审批程序的方式提高现场施工人员安全意识,从而实现风险预防的目的,减小损失。

 

02  老式污水厂提标改造的两大难点

其实,对于生活污水比例大、工艺运行成熟、管理水平高且设施有余量的污水处理厂来说,通过二级生化+深度处理工艺,在稳定达到“一级 A”排放标准的基础上,完全具有提标到“准Ⅳ类”的潜力。
但是由于我国管网渗漏和生活用水习惯等问题,污水厂的进水中有机物浓度与碳氮比常常表现出偏低的现象,由此产生了污水厂提标改造中的两大难点:
难点一:如何解决污水厂进水有机物浓度偏低的问题?
通过对我国各地的127家污水处理厂进行调研,结果表明:这些污水厂的大部分进水BOD₅/TN<2.59,80%的污水处理厂进水BOD/TN<3.6,仅有10%的污水处理厂 BOD/TN>4.0
众所周知,原水中有机物浓度的不足,将会严重制约生化段对总氮的脱除效率。因此,如何解决污水处理厂进水有机物浓度偏低的问题成为提标改造中的第一个难点。
其实,不用多说,大家应该都知道造成污水厂进水中有机物浓度偏低甚至过低的罪魁祸首就是管网:首先是管网长期运行引起的破损和渗漏问题;其次是管网存在的雨污混接与错接的问题。
针对以上问题,建议从源头做起,实施城镇污水管网修复改造,推进厂网一体化,建立日常运维机制,同时做好新建和监督工作。
难点二:如何在低碳氮比的情况下提高总氮去除率?
一般来说,生物处理技术在所有的碳源均用于反硝化反应的理想情况下,转化1g硝态氮所需的碳源量约为2.86g,即进水中的BOD₅/TN要大于2.86g时,才有可能进行完全的脱氮。
在实际应用中,进水BOD₅/TN大于4时才能保证较高的脱氮率。
因为厌氧释磷、好氧硝化等均会消耗碳源,而反硝化过程仅在碳源充足的前提下才属于零级反应。也就是碳源充足时,反应速率只与微生物量有关,与硝态氮浓度无关;相反,碳源不足时,反应速率会受限于碳源的量,碳源越少,反硝化速率越低。
这也是许多污水处理厂的总氮去除率相对其他指标较低的原因之一。因此,进一步提高脱氮效率是提标改造中的另一个难点与重中之重。
值得一提的是,为在提高总氮去除率的同时控制成本,污水处理厂在提标改造时,应综合自身情况采取适宜策略。比如:
1、调整工艺运行参数
为强化反硝化脱氮、提高原水中碳源的利用效率,在保证出水氨氮达标的情况下,应适当增加硝化液回流比,延长缺氧段水力停留时间,保证反硝化阶段对碳 源的充分利用和反硝化的充分反应。
水温较低时,可适当增加污泥浓度,降低污泥负荷,有助于抵消低温带来的不利影响。
2、投加易降解的外部碳源
另一种方便有效的措施是投加易降解的外部碳源,如甲醇、乙酸、乙酸钠、葡萄糖等,以提供反硝化反应所需的碳源,保证其反应进行的速率,提高总氮脱除率。
值得一提的是,投加药剂时必须要关注碳源投加点的选择与投加量的控制
比如碳源投加点设置在缺氧区前端,可以有效节约成本,并保证充足的停留时间,避免CODCr的超标。
3、采取工程性优化措施
若以上管理性措施无法解决出水的总氮问题或投药成本过高时,则可以以开发内部碳源和优化碳源分配为主要思路。
通过工程性措施进行改造,如改变进水点/回流点、优化池体功能区、增加水力停留时间、改善曝气设施等。
4、新建工艺
若以上措施仍然不能解决脱氮问题并且用地存在余裕的情况下,可选取合适工艺进行新建,并与原有工艺有机结合,进一步强化脱氮。
应用于提标改造的工艺种类繁多,但主要是以提高污泥浓度、培养优势菌种、提高微生物活性周期为思路的生物膜法与活性污泥法的组合工艺,尤其是新型水处理工艺MABR的应用,高效地传氧速率,实现同步硝化反硝化,对于脱氮有着明显的节能降耗优势

 

03  老式污水厂提标改造的路径分析

城市污水处理厂的提标改造主要包含五个方面:
一是以提高污水厂出水水质为目的主体工艺改造;二是附带工艺改造以适应原工艺的改造;三是污泥工艺改造,变废为宝,污泥资源化;四是除臭除味工艺的改造;五是设备的维修、更新或升级 。
其中,对污水处理设施的主体工艺进行改造是我国城镇污水处理厂提标改造的主要方面,其 目的就是强化工艺的脱氮、除磷功能和深度处理程度。
目前我国对主体工艺的改造一般采用以下四种方式:
一、对原有的活性污泥工艺进行调整
对原工艺进行改造通常是指对原有的活性污泥工艺进行调整。
我国早期建设的污水处理厂使用传统的活性污泥工艺较多,而常规的活性污泥工艺对氮、磷的去除率极低,总氮、总磷的去除率最高为30%,远低于国家排放标准。
因此,对传统的常规活性污泥工艺必须要进行升级改造以增加污水处理工艺的脱氮除磷功能。
A/O工艺、氧化沟及其变形工艺、倒置AO工艺、SBR及其变形工艺因其处理效果稳定,投资小运行成本低、处理效果理想等优势,成为我国应用较多的脱氮除磷工艺,也是我国污水处理厂提标改造时的首选工艺。
同时随着我国对脱氮、除磷技术的研究不断推进,许多生物脱氮除磷新技术相继产生如:反硝化除磷、同时硝化反硝化、短程硝化反硝化、曝气生物膜反应器(MABR)等。
二、将活性污泥与MABR工艺相结合组成泥-膜复合工艺
MABR工艺与活性污泥法组成泥-膜复合工艺,是将MABR模块植入到活性污泥工艺的反应区中,从而使反应池的生物量大大增加,提高了系统的抗冲击负荷的能力。
该工艺综合了生物膜工艺和活性污泥的优点,相比于单一的活性污泥工艺,该复合工艺对有机物的去除效果更好,氨氮的去除率更高,耐冲击负荷的力更强。
研究表明,复合工艺因其氧的利用率高、污泥产量少,管理方便等优点,更适用原位提标改造、原位增容的污水处理厂。该工艺在污水处理厂的升级改造时投资少、不占用新的用地、污泥的沉降性提高,稳定性增强,对于用地紧张的污水处理厂的改造具有明显的优势。
三、増加化学处理过程
我国部分城市污水处理厂在提标改造的过程中,因为原先工艺设计流程的局限性,仅采用生物除磷工艺的出水总磷浓度很难达到标准,升级改造过程中则可以采取化学除磷来辅助生物除磷。
按照化学药剂投加的位置不同,化学处理工艺一般分为前置除磷、同步除磷和后置除磷三种类型。其中,
前置沉淀工艺用于除磷的化学物质通常投加在污水处理厂的初沉池或沉砂池的进水口处,有利于降低生物处理设施的负荷,适合于已建的污水厂的提标改造
同步沉淀工艺是将曝气池的进、出水口或者回流污泥作为药剂的投入口,污泥的沉降效果好,是目前应用最多的化学除磷工艺;
后置沉淀工艺是将药剂投加在二沉池后,一般需要建设额外水处理构筑物,该工艺使得生物处理与化学除磷沉淀分离,总体投资和运行费用较高
铝盐、铁盐、钙盐是化学除磷常用的三种药剂。相关研究表明:钙盐、铝盐和铁盐在一定的条件下均具有一定的除磷能力,但只有铁盐的处理条件最接近城市污水水质,因此铁盐成为了处理城市生活污水最常推荐的絮凝剂。
四、増加深度处理
污水深度处理是指对二级处理水用物理化学处理法、生物处理法及膜处理法等方法进一步去除水中污染物质,进而使出水水质达到可回收和利用的程度。
砂滤法、混凝沉淀法、活性炭法、离子交换法、膜处理法、曝气生物膜反应器技术、催化氧化法等方法是较为常见的污水深度处理方法。
污水深度处理虽然处理效果好,但费用较大,一般要根据处理厂处理水质的要求等具体情况,选择合适的污水深度处理工艺。
最后需要说明的是,在我国污水处理厂升级改造的实践过程中,可根据各自污水厂的实际情况选择合适的路径和方式进行改造,也可将多种方式结合起来来提高出水水质 。