污水水质

政策加码污水资源化发展 近些年来，我国一直在进行污水治理，2020年以来，我国多次召开污水资源化相关会议并先后发布多项政策，推动污水资源化行业的发展。 2020年5月国家发展改革委环资司召开污水资源化利用工作推进会，会议研究推进污水资源化利用指导意见和相关实施方案起草工作，推动构建污水资源化利用“1+N”政策框架体系；7月，国家发改委、住建部联合印发《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》，指出缺水地区、水环境敏感区域，要结合水资源禀赋、水环境保护目标和技术经济条件，开展污水处理厂提升改造，积极推动污水资源化利用，推广再生水用于市政杂用、工业用水和生态补水等。 今年1月，国家发改委、生态环境部等十部门联合印发了《关于推进污水资源化利用的指导意见》，明确提出在城镇、工业和农业农村等领域系统开展污水资源化利用，以缺水地区和水环境敏感区域为重点，以城镇生活污水资源化利用为突破口，以工业利用和生态补水为主要途径，推动我国污水资源化利用实现高质量发展。受中国政府对环境保护及污水处理行业的持续政策支持及持续投资所推动，中国污水处理行业获得稳健增长。污水处理行业的收益由2015年约人民币3419亿元增加至2019约人民币4985亿元，复合年增长率为9.9%，水质监测迎来千亿市场。 水质监测迎来千亿市场 水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水(江、河、湖、海和地下水)及各种各样的工业排水等。其细分领域包括水质监测设备和水质监测运营服务。 水处理与水质检测密不可分。污水处理首先需要检测污水中污染物的种类、各类污染物的浓度等，然后根据检测结果选择分离技术。在这一过程中，通常会用到化学法、离子色谱法、原子吸收分光光度法、电化学法、离子选择电极法、气相色谱法、等离子体发射光谱(ICP-AES)法等。 此外，再生水的水质检测是用水安全的重要保障，因此污水处理厂最好能够加大投资力度，配备性能较强、检测精度高的水质检测设备，避免因为水质检测结果误差较大影响水处理工作，在线水质分析仪器作为一种常见的分析仪器在水源保护中被广泛应用。在线水质分析仪器主要分监测型和过程型，监测型主要用于判断水质是否达标，是单纯的水质监测仪器；而过程性水质在线分析监测仪能够反映水质的变化趋势，可以为治理水污染提供可靠的数据支持。 另外，小编了解到，污水处理中水质检测的项目众多，不仅需要检测反映水质状况的综合指标，包括温度、浊度、化学需氧量、pH值、溶解氧等，还需要检测有机农药、重金属等有毒物质。这也要求污水处理厂配备不同种类的水质检测仪器。而污水的重复利用对污水处理技术以及经过处理后的水质的要求更高，污水处理行业对水质监测的需求也会更大。在上千亿的市场空间面前，水质检测也将有更大的发展机会。 最后，小编想说，随着污水处理成本逐渐提速传导至终端，污水处理行业将迎来新一轮重要机遇期，随着污水资源化政策的落地，将打开行业市场空间，水质监测迎市场，发展前景可期。

生活污水中含有多种有害物质，对环境和人类健康构成威胁。多参数水质检测仪能够全面检测污水中的各种污染指标，对于评估污水性质、指导处理工艺和确保排放安全具有重要作用。 一、污染指标全面检测 产品链接https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104275/C512775.htm 多参数水质检测仪可以测定水中COD、氨氮、总磷、总氮、磷酸根、硝酸盐氮、总铜、铜、铬、总铬等关键指标。这些指标的测定有助于了解污水的污染程度和处理需求。 二、污水处理过程优化 通过使用多参数水质检测仪，污水处理厂能够实时监测处理过程中的水质变化，及时调整处理工艺，如增加沉淀、过滤或生物处理步骤，以提高处理效率和出水质量。 三、法规遵从与排放标准 该仪器提供的精确数据有助于污水处理企业确保其排放水质符合国家和地方的环保法规和标准，避免因违规排放而受到处罚。 多参数水质检测仪是生活污水处理和监测的重要工具，它通过全面检测污水中的污染指标，为污水处理工艺优化、法规遵从和水质安全提供了强有力的技术支持。随着环境保护意识的增强，多参数水质检测仪将在生活污水处理领域发挥更加重要的作用。

在线水质仪表在城市污水厂精确曝气中的应用 黄伟明，武云志 （美国哈希公司 北京代表处 北京100004） 摘 要：随着经济的不断发展以及环保要求的逐步提高，我国建设了越来越多的污水处理厂。污水处理厂的优化运行显得尤其重要。一方面，由于污水处理厂的正常运行需要优化来节能减排；一方面，由于污水处理厂的排放标准也日益严格，需要优化来提高处理能力。我们知道，曝气是整个污水处理工艺的核心，且能量消耗占了整个污水处理厂的一半以上，所以优化曝气具有实际意义且节能潜力巨大。目前大部分污水处理厂采用&ldquo 粗犷&rdquo 型曝气方式。只要出水达到排放标准，曝气量基本不会改变。只有当出水水质（氨氮、总氮等）超标时，才会改变曝气量。进水负荷变化时，出水水质就会产生波动。进水负荷偏高时，出水会超标；进水负荷偏低时，又会造成浪费。在污水处理厂应用在线水质分析仪器，可以实时监测进水负荷，从而实现精确曝气优化控制。 关键词：精确曝气；在线水质分析仪器；节能降耗；污水处理；优化运行 The application of online instrument for exact aeration in WWTP Weiming Huang, Yunzhi Wu (Hach company Beijing representative Beijing 100004) Abstract：With the continual development of economic and rising environmental requirements, more and more wastewater treatment plants have to be built in China. It&rsquo s especially important to do optimization for WWTP. On the one hand, the operation of the WWTP need optimization for energy saving on the other hand, the emission standards are more and more stringent, it need to enhanced the treatment ability of the WWTP by optimization. As we all know aeration process is the core of the whole WWTP&rsquo s process, and consume more than half of energy consumption of WWTP, so it make sense to optimize aeration and we could get large savings. At present most WWTP do not have exact aeration control. The aeration volume only be changed when the water quality (NH4-N, TN, etc.) exceed limit. The water quality of outlet will fluctuate when load of inflow changed. Higher load of inflow will lead to exceed limit of outlet, while lower load of inflow make waste of energy. Online water quality analyzer in the wastewater treatment plant, making it possible to monitor hydraulic load of inflow water online, and to carry out the exact aeration contral. Keyword： exact aeration；online water quality analyzer；energy efficiency；wastewater treatment；optimized operation 城市化的发展，使得城市污水的排放量不断增加。目前，城市生活污水的排放量约为每年400亿吨。2010年底，全国建有城市污水处理厂共2832座，日处理能力1.25亿立方米，城市污水处理率达到77.4%。&ldquo 十二五&rdquo 期间，国家进一步加大对城镇污水处理的支持力度，总氮、总磷的控制都将提上议事日程。我国污水处理的发展也将向提高污水处理厂的运行效率转变。 一、背景介绍 目前，我国污水处理厂出水口一般设有在线水质分析仪器，而对于进水水质的检测，则依***实验室检测，在线水质分析仪器比较少，检测频率低。然而，对于污水处理厂，进水流量和COD浓度是不断变化的，如图1所示为污水处理厂典型的每日进水负荷曲线。如果不了解进水水质，污水处理厂的工艺参数将得不到及时调整，最终导致出水水质波动较大。为保证出水达到排放标准，一般会按照最大的进水负荷设置工艺参数。这种保守的运行方式具有很大的富余量，效率低，浪费大。出现冲击负荷时，又不能及时调整工艺参数，出现出水水质超标的现象。 图1、每日进水负荷曲线 对于采用活性污泥工艺的污水处理厂，曝气消耗的能量占了污水处理厂所有能量消耗的一半以上，如图2所示。所以，对曝气的精确控制具有巨大的节能潜力。 图2、污水处理厂能量消耗分布图 一个完整的脱氮过程包含硝化和反硝化过程。硝化过程是在好氧环境下把氨氮转化为硝氮，需要曝气；反硝化过程是在缺氧环境下把硝氮转化为氮气，不需要曝气。污水处理厂要想让出水的氨氮和总氮都达标，且具有较高的处理效率，就需要对曝气进行精确控制。 二、精确曝气控制 污水处理厂典型的曝气控制类型主要有两大类： 第一类是直接控制风机，如图3所示。系统采集安装在好氧池中的溶解氧分析仪测得的溶解氧值，与系统的设定值（此设定值可以由用户设定）进行比较。如果实际溶解氧值比设定值大，则减小风机转速，从而减少曝气量，逐渐使好氧池的溶解氧下降，最终与设定值一致。如果实际解氧值比设定值小，则增大风机转速，从而增大曝气量，逐渐使好氧池的溶解氧上升，最终与设定值一致。对于这种控制方式，曝气管道的空气压力会有一定波动，不利于曝气的控制，一般用于小型污水处理厂的曝气控制。 图3、小型污水处理厂的曝气控制 第二类是直接控制阀门，如图4所示。系统采集实际的溶解氧值，并与系统的设定值进行比较，按照第一类的控制方式去控制阀门开度。同时，系统采集曝气管道的压力，并与压力设定值比较。如果实际压力比设定值大，则减小风机转速；如果实际压力比设定值小，则增大风机转速；最终使曝气管道的压力保持恒定。对于这种控制方式，在曝气管道压力恒定的情况下，阀门开度与曝气量的线性关系比较好，能够较好的控制曝气量，一般用于大、中型污水处理厂的曝气控制。 图4：大、中型污水处理厂的曝气控制 以上的曝气控制能够控制好氧池的溶解氧浓度，由于进水负荷不断变化，这样的曝气控制还不能很好的根据进水负荷来调整曝气量，但却是精确曝气控制的一部分，也是精确曝气控制的前提条件。 精确曝气控制是采用自动控制理论，根据进水负荷的变化以及出水水质情况精确调整曝气量，使曝气量正好满足污水处理的需要，实现稳定的出水，同时能够节能降耗，增强污水处理厂的稳定性。 精确曝气控制分为开环控制、闭环控制和复合控制。由于影响曝气池硝化功能的因素比较复杂，一般不采用开环控制，这里不做介绍。 如图5所示，为精确曝气闭环控制系统，是建立在典型的曝气控制基础上的。系统需要的仪表为安装曝气池的在线溶解氧分析仪和安装在曝气池末端的在线氨氮分析仪。系统采集曝气池末端的氨氮浓度值，与设定值进行比较。如果实际氨氮浓度值比设定值高，说明曝气池的硝化能力不足以把进水的氨氮负荷转化为硝氮，要么硝化能力不足，要么进水氨氮偏高，可以增加曝气池的溶解氧设定值来提高曝气池的硝化能力。如果实际氨氮浓度值比设定值低，说明曝气池的硝化能力相对于进水的氨氮负荷有所富余，可以减少曝气池的溶解氧设定值来减少曝气池的硝化能力，以节约能量消耗。由于该闭环控制系统，是在曝气池后测量氨氮，属于后反馈控制，能够保证出水符合排放标准，但不能及时响应负荷的变化，具有一定的滞后性。 图5、精确曝气闭环控制 如图6所示，为精确曝气复合控制系统，是建立在精确曝气闭环控制系统基础上增加前反馈控制，能够提前得知进水负荷的变化，解决后反馈控制的滞后问题。系统采集厌氧池前在线氨氮分析仪测得的氨氮浓度值，并利用活性污泥模型，以及自动控制理论，同时考虑厌氧池到曝气池的迟滞效应，计算曝气池的溶解氧设定值。生物反应池进水氨氮值升高，曝气池溶解氧设定值相应增大；氨氮值降低，曝气池溶解氧设定值也相应减少。当然，如前所述的精确曝气闭环控制，在复合控制系统中还是起主导作用的。当前馈控制要求溶解氧设定值减少，而闭环控制要求溶解氧设定值增大时，要以闭环控制为主，让溶解氧设定值增大；反之，当前馈控制要求溶解氧设定值增大，而闭环控制要求溶解氧设定值减少时，要以闭环控制为主，让溶解氧设定值减少。复合控制系统具有一定的提前量，又能够保证出水氨氮符合排放标准，是比较理想精确曝气控制方式。 图6、精确曝气复合控制 三、总结 应用上述精确曝气控制系统，能够根据进水负荷调整曝气量，使曝气量与进水负荷相适应，在保证稳定出水水质的基础上节省曝气，达到节能降耗。 同时，由于曝气池的曝气量刚好够用，不会有多余的氧随着内回流流到缺氧池，也就不会破坏缺氧池的反硝化功能。所以，精确曝气控制在优化硝化功能的同时，保障了反硝化功能，能够用最小的能量消耗实现氨氮和总氮排放稳定达标。 我们知道，污水处理厂的一级A出水标准是氨氮出水浓度2O工艺的好氧区末段增加停曝气缺氧区，加强反硝化。处理水量约6万m3/d，服务人口25万人。2008年安装了污水处理实时控制系统，即RTC system，其中包含精确曝气控制系统。该系统使用了Hach公司的水质在线分析仪器(氨氮、硝氮、溶解氧、污泥浓度等)和WTOS控制系统，节约了20%的曝气量。 任何仪器都会出现故障，在线水质分析仪器由于长时间在污水中浸泡运行，更加容易出现故障。我们知道在线分析仪器在控制中属于传感器，相当于整个控制系统的眼睛，出现故障时，将无法正常工作。WTOS控制系统对此做好了充分准备，设计了PROGNOSYS模块，能够判断在线分析仪器的运行状态，当在线分析仪器需要维护、出现故障时，会给出报警。当检测到异常状况时，WTOS控制系统会启动故障运行方式，从而实现控制的可***性，避免在异常状况时无法控制。 在线水质分析仪器应用于污水处理厂，能够实现了水质的连续检测，为精确曝气等各种优化控制提供有效可***的测量值，从而提高处理效率，实现节能降耗。随着污水处理技术的数学模型不断完善，过程控制理论在污水处理厂的不断应用，以及在线检测仪器技术的不断进步，我们能够在污水处理厂应用更多的优化控制策略，最终提高污水处理厂的运行管理水平，满足日益严格的排放标准。 参考文献： [1] 李军，彭永臻，顾国维等. 城市污水脱氮除磷SBR在线控制系统研究[J]. 给水排水, 2006, (9): 93 [2] Uwe Karg, 李俊英, 程立, 方闻. 在线检测在城市污水脱氮除磷过程中的应用[J]. 水工业市场, 2008, 10: 28-31. [3] 林济东. 黄家湖污水处理厂进水水质指标变化规律研究[J]. 国外建材科技, 2005, 6 (5):74-76. [4] 秦延平. 浅谈我国城市污水处理的现状与发展[J]. 科技促进发展，2009, 4: 256. （更多详情请点击）