徐立君，萬 強(qiáng)，于鑫龍，崔錦華，鄔傳軍，黃義成

（天津臨港勝科水務(wù)有限公司，天津 300452）

污水處理廠作為末端治理單元， 是保障受納水體的水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和安全的重要一環(huán)。 隨著城鎮(zhèn)污水處理廠一級A排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，大批污水處理廠需要通過提標(biāo)改造才能保證出水合格， 但由于初始設(shè)計(jì)不當(dāng)或運(yùn)行管理水平較低，導(dǎo)致出水不穩(wěn)定。因此精細(xì)化管理是污水處理廠未來發(fā)展的必要趨勢。

與傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造型企業(yè)一樣， 污水處理廠的運(yùn)行管理模式基本都經(jīng)歷了從粗放式管理到規(guī)范化管理再到精細(xì)化管理的階段［1］。 粗放式管理基本依靠的是管理者的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)水平， 規(guī)范化管理是將污水處理流程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化管理，精細(xì)化管理是在規(guī)范化管理的基礎(chǔ)上以系統(tǒng)性的思維對運(yùn)行管理進(jìn)一步細(xì)化。 污水處理廠精細(xì)化管理的關(guān)鍵因素在于工藝的精細(xì)化運(yùn)行、設(shè)備的精細(xì)化維護(hù)、人員的精細(xì)化組織、安全健康環(huán)境的精細(xì)化整合［2］。

1 工程概況

天津臨港勝科污水處理廠于2009年6月正式投產(chǎn)運(yùn)行，設(shè)計(jì)處理能力為1萬m3/d，分為兩個系列，進(jìn)水水質(zhì)以工業(yè)廢水為主，占比約60%，主體工藝采用水解酸化+A/O生化+混凝沉淀工藝。 為響應(yīng)本地環(huán)保政策號召， 提高出水排放標(biāo)準(zhǔn)，2018年新增反硝化處理系統(tǒng)與臭氧催化氧化處理系統(tǒng)，對排放污水進(jìn)行深度脫氮除磷處理，提標(biāo)改造后的工藝流程如圖1。

圖1 污水處理工藝流程

經(jīng)過提標(biāo)改造，出水水質(zhì)有了較大改善，但由于系統(tǒng)進(jìn)水中工業(yè)水占比較大，水質(zhì)波動大，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，依然存在出水超標(biāo)的風(fēng)險。 除此之外還存在設(shè)備老化、 運(yùn)行人員管理經(jīng)驗(yàn)不足、反硝化濾池跌水過大等問題。 本文結(jié)合天津臨港勝科污水處理廠的運(yùn)行實(shí)際情況， 基于精細(xì)化管理，優(yōu)化運(yùn)行工藝，降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，降低出水超標(biāo)的風(fēng)險。

2 精細(xì)化運(yùn)行管理控制策略

2.1 優(yōu)化均質(zhì)調(diào)節(jié)池控制水質(zhì)

系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)的情況主要取決于上游排水單位，因此需要加強(qiáng)與上游排水單位的溝通協(xié)調(diào)，確保客戶來水水質(zhì)的穩(wěn)定。除此之外，污水處理廠作為處理單位也有責(zé)任和義務(wù)提高來水水質(zhì)變化的應(yīng)對能力，保障系統(tǒng)的處理效能。

天津臨港勝科污水處理廠共有2個2500m3的系統(tǒng)進(jìn)水均質(zhì)調(diào)節(jié)池（1#、2#），和兩個4500m3的事故池。系統(tǒng)進(jìn)水量包括直接進(jìn)入均質(zhì)調(diào)節(jié)池的客戶水量（占比約81%）、反硝化系統(tǒng)的反洗水量（占比約6%）、污泥壓濾液（占比約3%）及3#均質(zhì)調(diào)節(jié)池排入系統(tǒng)的水量（占比約10%）。其中水質(zhì)波動較大的客戶A水量約1000m3/d，氨氮濃度在150～450mg/L之間波動。 客戶A的廢水直接排入系統(tǒng)會導(dǎo)致系統(tǒng)的氨氮濃度急劇升高，最高可達(dá)80mg/L，遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值45mg/L，對后端的生物處理系統(tǒng)造成沖擊。2020年4月針對該客戶的廢水研發(fā)設(shè)計(jì)了一套脫氮裝置， 采用折點(diǎn)氯化法對該客戶的高氨氮廢水進(jìn)行預(yù)處理， 日脫氮量可達(dá)300kg/d。 該套脫氮裝置效率高，效果穩(wěn)定，但投加的次氯酸鈉藥劑成本過高。

結(jié)合天津臨港勝科污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行工況，在保證滿足園區(qū)應(yīng)急需求、出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)及客戶排水需求的情況下，將其中一個事故池（1#）單獨(dú)作為客戶A的均質(zhì)調(diào)節(jié)池（3#），來調(diào)節(jié)客戶A的高氨氮廢水。 運(yùn)行人員定時查看系統(tǒng)進(jìn)水和各個客戶來水的氨氮濃度，以及3#均值調(diào)節(jié)池的氨氮濃度和液位，通過物料衡算嚴(yán)格控制3#均調(diào)節(jié)池進(jìn)入系統(tǒng)均質(zhì)調(diào)節(jié)池的水量。 在3#均質(zhì)調(diào)節(jié)池?zé)o法滿足調(diào)節(jié)需求的時候啟動預(yù)處理脫氮裝置， 既保證了客戶排水需求和系統(tǒng)穩(wěn)定，還節(jié)約了次氯酸鈉的藥劑成本。結(jié)合實(shí)際運(yùn)行， 對比2020與2021年的6—9月次氯酸鈉使用量與氨氮去除量，結(jié)果如表1。

表1 次氯酸鈉投加量與氨氮累計(jì)去除量統(tǒng)計(jì)

從表1可知，2020年去除每公斤氨氮需要投加含量10%的次氯酸鈉114.42kg，2021年5月在調(diào)整優(yōu)化了運(yùn)行工藝后， 避免了藥劑在低濃度氨氮廢水上的浪費(fèi)， 將預(yù)處理脫氮裝置作為應(yīng)急脫氮裝置使用，次氯酸鈉單位藥耗也降低至39.02kg次氯酸鈉/kg氨氮。 假定年處理氨氮濃度300mg/L的廢水15萬t，10%次氯酸鈉以600元/t計(jì)算， 年節(jié)約運(yùn)行成本約203.6萬元。

2.2 減小液位差節(jié)約藥耗

反硝化濾池工藝常用于污水處理深度脫氮工藝中，在該階段，反硝化細(xì)菌以有機(jī)碳源（如甲醇、乙酸鈉、乙醇、葡萄糖等）作為電子供體，將硝酸鹽或亞硝酸鹽作為電子受體氧化還原。其中參與反應(yīng)的酶類要求溶解氧濃度不高于0.5mg/L， 溶解氧濃度過高對反硝化過程會造成抑制作用。在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)不足，反硝化濾池的跌水過大，跌水造成廢水中的溶解氧增加，部分外加的碳源會被用于消耗水中的溶解氧，造成藥劑的浪費(fèi)［3］。

結(jié)合反硝化濾池系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行實(shí)際， 提高反硝化濾池液位， 控制反硝化濾池的恒液位與進(jìn)水溢流堰距離不高于0.20m，并對調(diào)整前后的進(jìn)水的溶解氧與乙酸鈉的投加量進(jìn)行了分析，結(jié)果如表2。

表2 碳源投加量與溶解氧的關(guān)系

由表2可以看出，經(jīng)管路改造后，進(jìn)水的溶解氧降低1.5mg/L，乙酸鈉的投加量也減少了10.68%。 結(jié)合運(yùn)行實(shí)際， 假定平均去除硝氮9mg/L，20%含量的液體乙酸鈉按1200元/t計(jì)算， 年節(jié)省運(yùn)行成本約18.05萬元。

2.3 人員精細(xì)化管理

運(yùn)行人員作為污水處理廠的管理維護(hù)者， 需要了解并掌握污水處理廠的工藝流程和設(shè)備情況。 班組作為運(yùn)行管理的最小單元， 也是精細(xì)化管理的重要一環(huán)， 系統(tǒng)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)據(jù)化等方法將班組運(yùn)行管理責(zé)任具體化、明確化至每一個班組成員［4］。 班組長需要根據(jù)工作情況， 將每天的工作任務(wù)或目標(biāo)細(xì)化至小時級別，并監(jiān)督和指導(dǎo)班組成員完成。如果發(fā)生突發(fā)事件， 班組長必須及時根據(jù)現(xiàn)場情況匯報(bào)上級并安排班組成員進(jìn)行處理。 班組建設(shè)和班長培訓(xùn)是班組精細(xì)化管理的重要舉措。 通過培訓(xùn)提高班長的專業(yè)知識和技能水平，加強(qiáng)制度細(xì)化和實(shí)施，強(qiáng)化安全責(zé)任意識。

結(jié)合實(shí)際情況，每月進(jìn)行一次培訓(xùn)，將理論與實(shí)操相結(jié)合，針對班長和班組成員采取不同形式，不同階段的培訓(xùn)，細(xì)化每個操作背后的理論知識。每季度組織班組人員進(jìn)行一次團(tuán)建活動， 加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)文化建設(shè)，提高員工的積極性。每年進(jìn)行不少于兩次的應(yīng)急演習(xí)，提高管理人與班組成員應(yīng)對突發(fā)情況的處理能力。

2.4 設(shè)備精細(xì)化維護(hù)與管理

設(shè)備老化是污水處理廠的通病， 舊設(shè)備能耗高，效率低［5］。 而設(shè)備性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確是污水處理廠信息化，智能化運(yùn)行的基礎(chǔ)［6］。需要運(yùn)行管理人員對設(shè)備的管理和更新維護(hù)制定詳細(xì)而周密的計(jì)劃。 通過合理安排設(shè)備的檢修和更換計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)有效調(diào)度和錯峰進(jìn)行，減少設(shè)備檢修對污水處理廠運(yùn)行的影響。

設(shè)備的精細(xì)化維護(hù)與管理是污水處理廠降低成本、增加效率最有效的途徑之一。各班組人員需要正確有效地操作、巡檢、維護(hù)，提高設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，延長設(shè)備的使用周期。 管理人員應(yīng)定期與班組人員進(jìn)行溝通，及時了解設(shè)備運(yùn)行情況，確保設(shè)備的正?？沙掷m(xù)運(yùn)行。

2.5 引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)優(yōu)化運(yùn)行工藝

技術(shù)進(jìn)步是推動城鎮(zhèn)污水處理廠發(fā)展的根本動力。早期建設(shè)的城鎮(zhèn)污水處理廠普遍存在工藝落后，設(shè)備老化、能耗高、處理效率低、技術(shù)更新?lián)Q代慢等問題。 而應(yīng)用新技術(shù)又存在投資費(fèi)用高、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)匱乏、工藝適配性差等諸多問題。 天津臨港勝科污水處理廠結(jié)合實(shí)際運(yùn)行條件， 以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高處理效率為目的，引入自養(yǎng)反硝化技術(shù)。 與傳統(tǒng)的異養(yǎng)反硝化相比， 自養(yǎng)反硝化技術(shù)無需外加碳源，反硝化細(xì)菌以無機(jī)物（如S、S2-、S2O32-、Fe、Fe2+、H2等）作為硝酸鹽氮還原的電子供體，將水中的硝酸鹽氮還原為氮 氣［7］。

通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性之后， 該水廠將480m3的閑置水池設(shè)計(jì)改造為日處理2000m3/d的自養(yǎng)反硝化濾池，并為其自行設(shè)計(jì)研發(fā)了一套PLC自控系統(tǒng)，使之可以實(shí)現(xiàn)自動化運(yùn)行。 經(jīng)過3個月的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行， 對其和原有的異養(yǎng)反硝化濾池進(jìn)行藥耗對比分析，結(jié)果如表3。

表3 自養(yǎng)反硝化濾池與異養(yǎng)反硝化濾池對比

由表3可以看出，采用自養(yǎng)反硝化工藝的藥劑單耗會比異養(yǎng)反硝化低38%左右， 假定反硝化階段每日處理10000m3廢水，平均去除硝氮9mg/L，自養(yǎng)工藝填料按6000元/t，液體乙酸鈉按1200元/t計(jì)算，采用自養(yǎng)反硝化技術(shù)每年可節(jié)約藥劑成本約58萬元。

自養(yǎng)反硝化的處理工藝可以避免碳源投加量的不穩(wěn)定性，不會造成出水COD的穿透，降低了出水超標(biāo)的風(fēng)險，也減少了大量運(yùn)行人員在藥劑投加方面的投入［8］。

3 結(jié)語

該污水處理廠結(jié)合實(shí)際運(yùn)行工況， 基于精細(xì)化管理，改進(jìn)優(yōu)化工藝，降低運(yùn)行成本，提高運(yùn)行人員管理水平，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)管理，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，提高了收益，降低了出水超標(biāo)的風(fēng)險。城鎮(zhèn)污水處理廠的精細(xì)化運(yùn)行管理需要結(jié)合自身的實(shí)際情況， 因地制宜，從工藝、設(shè)備、人員3方面進(jìn)行精細(xì)化管理。 隨著科技的進(jìn)步和新設(shè)備新工藝的開發(fā)， 污水處理廠逐漸向著信息化、智能化的方向發(fā)展，而在污水處理廠轉(zhuǎn)型的過程中如何進(jìn)行精細(xì)化管理是運(yùn)行管理人員需要思考的問題。