松花江，我國七大水系之一，是東北老工業(yè)基地生存和發(fā)展的命脈。自實(shí)施“讓松花江休養生息”以來(lái)，通過(guò)排污總量目標控制，松花江水質(zhì)總體上由中度污染好轉為輕度污染。

但是，松花江仍存在各水期季節性水環(huán)境容量波動(dòng)較大、特殊水期流域水體水質(zhì)達標難等問(wèn)題，在冬季等特殊水期的不利條件下，松花江流域內的污水處理廠(chǎng)存在處理效果差、處理效率低、水質(zhì)達標難，缺少污水處理智能化集群調控等問(wèn)題，不達標的時(shí)間段除冰封期還有豐水初期、桃花水期。

為此，由龍江環(huán)保集團股份有限公司承擔的《松花江流域污水處理智能化集群調控技術(shù)研究與示范》課題，以流域污水處理智能化集群調控為目標，旨在研發(fā)污水處理廠(chǎng)優(yōu)化運行關(guān)鍵技術(shù)、流域污水處理水質(zhì)水量彈性調控技術(shù)，構建松花江流域污水處理智能化集群調控平臺，有效改善松花江干流水質(zhì)狀況。

污水處理廠(chǎng)群對水環(huán)境影響大

冰封期、豐水初期和桃花水期等不利條件下，污水處理廠(chǎng)水質(zhì)難達標

目前，松花江流域已建大中型城市污水處理廠(chǎng)90多座，設計處理量364.37萬(wàn)m3/日，污水處理廠(chǎng)的快速集群發(fā)展，導致沿江污水處理廠(chǎng)群排水規模的持續增大，城市污水處理廠(chǎng)排放污染對松花江水質(zhì)貢獻增大。加之東北地區冬季冰封期長(cháng)達4個(gè)月，水體自?xún)裟芰^弱，同時(shí)低溫引起的污水處理廠(chǎng)處理效果差、處理效率低，對流域水環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響。特別是在冰封期、豐水初期和桃花水期等不利條件下，污水處理廠(chǎng)水質(zhì)難達標的問(wèn)題比較突出。

而《松花江流域污水處理智能化集群調控技術(shù)研究與示范》課題，正是針對松花江流域各水期季節性水環(huán)境容量波動(dòng)較大、特殊水期流域水體水質(zhì)達標難、缺少污水處理智能化集群調控等一系列問(wèn)題展開(kāi)的?！敖Y合流域水質(zhì)功能劃和流域規劃考核斷面要求，研發(fā)污水處理廠(chǎng)優(yōu)化運行關(guān)鍵技術(shù)、水質(zhì)水量彈性調控技術(shù)，以實(shí)現污水處理廠(chǎng)群的優(yōu)化調度和水質(zhì)水量錯峰?！闭n題負責人介紹說(shuō)。

在動(dòng)態(tài)水文設計條件下，課題以阿什河口內斷面及其附近的污水處理廠(chǎng)群排放口排放混合區作為示范混合區開(kāi)展研究，結果顯示，化學(xué)需氧量（COD）和氨氮（NH3-N）的環(huán)境容量分布十分不均勻，且COD環(huán)境容量分布均勻性更差。其中，環(huán)境容量最大值出現在8月，最小值出現在2月，同時(shí)，實(shí)際環(huán)境容量要遠遠小于理想環(huán)境容量，NH3-N的環(huán)境壓力更加嚴峻，增加了治理壓力。

研究數據表明，阿什河（阿什河口內斷面處）COD排放量為12612 t/a（噸/年），NH3-N排放量為493 t/a（1月～4月，11月，12月）和890 t/a（5月～10月），斷面對應的文昌太平污水處理廠(chǎng)執行《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A排放標準，其COD排放量為8910 t/a，NH3-N排放量為220 t/a（1月～4月，11月～12月）、254 t/a（5月～10月）。與實(shí)際水環(huán)境容量對比可見(jiàn)，阿什河排入松花江的COD總量占COD環(huán)境容量的93.5%，已經(jīng)接近COD的環(huán)境容量，文昌太平污水處理廠(chǎng)COD排放濃度需控制在65mg/L以下，才可以滿(mǎn)足環(huán)境容量需求。

進(jìn)行水環(huán)境承載力全解析

以課題為基礎，以問(wèn)題為導向，構建流域污水處理廠(chǎng)群混合區水質(zhì)信息數據庫，實(shí)現優(yōu)化調度和錯峰

據了解，以流域污水處理廠(chǎng)群排水混合區為研究對象，集合各水期水質(zhì)、典型代表污染因子、水量、水環(huán)境最大承載量值及沿江污水處理廠(chǎng)的規模、工藝和處理量、不同集水類(lèi)型、排水量等數據，課題構建起流域污水處理廠(chǎng)群混合區水質(zhì)信息數據庫。其中包含流域考核斷面水質(zhì)信息11萬(wàn)余條，黑龍江省污水處理廠(chǎng)建設信息及污染物進(jìn)出水指標2000余條，區段水環(huán)境容量信息200余條，混合區水質(zhì)特征信息200余條，為污水處理廠(chǎng)群和環(huán)境管理機構建立有效的交互關(guān)系提供數據支撐。

龍江環(huán)保在其運營(yíng)管理的20多個(gè)污水處理廠(chǎng)，建立了污水處理廠(chǎng)群優(yōu)化運行管理平臺，以探索出污水處理廠(chǎng)處理效率、處理水量、污水排放量和污水處理費用的最優(yōu)方案。

課題參與單位中國環(huán)境科學(xué)研究院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、黑龍江省環(huán)境科學(xué)研究院等，在城鎮污水高效處理技術(shù)、城鎮污水低能耗的生態(tài)處理技術(shù)、城鎮污泥的有效利用技術(shù)等方面取得多項重大突破性研究成果，使課題也形成一系列具有自主知識產(chǎn)權的研究成果。

課題通過(guò)開(kāi)展改良型厭氧折流板工藝、A2O生物脫氮除磷工藝、周期循環(huán)活性污泥法等典型污水處理廠(chǎng)工藝優(yōu)化模擬，分析篩選了制約典型污水處理工藝排污總量削減及運行穩定性的62個(gè)參數，其中化學(xué)計量學(xué)參數29個(gè)，動(dòng)力學(xué)參數33個(gè)。課題已經(jīng)有了研究結果：在冬季時(shí)各污水處理廠(chǎng)應通過(guò)增大污泥齡、增加曝氣量、提高內外回流比等措施，來(lái)彌補低溫對運行效果的不利影響。

構建彈性調控技術(shù)體系

不僅解決了松花江流域季節性水容量不均衡問(wèn)題，課題組還為各地制定治理方案和補償機制提出建議

課題負責人表示，目前他們正通過(guò)構建污水處理水質(zhì)水量彈性調控技術(shù)體系，在松花江流域內的不同地區因地制宜，向水環(huán)境改善集中發(fā)力。

比如，著(zhù)名的扎龍濕地所在地齊齊哈爾，當地濕地面積較大，課題組進(jìn)行了人工濕地低溫啟動(dòng)運行效能、低溫生物強化人工濕地處理效能、冰封期人工濕地處理效能、植物多樣性配置對人工濕地出水水質(zhì)的影響、濕地氮素轉化途徑及脫氮機理分析等相關(guān)研究，為污水處理廠(chǎng)提出了“濕地協(xié)同去除污染”的水質(zhì)調配方案。

以龍鳳濕地為例，冬季采用低溫脫氮菌劑強化的方式對人工濕地的脫氮效能進(jìn)行強化；春、夏、秋三季可利用多元植物復配方式對人工濕地的污染物去除效能進(jìn)行強化，利用菖蒲對COD和氨氮的日削減量分別為0.313噸、0.139噸，利用鳶尾——菖蒲復配對硝氮的日削減量為0.092噸，利用鳶尾——菖蒲——香蒲復配對總氮的日削減量為0.187噸，利用鳶尾——香蒲對總磷的日削減量為0.047噸。

而大慶市和哈爾濱市，則存在污水處理廠(chǎng)典型污染物復雜的特點(diǎn)，課題組著(zhù)重探討污水處理廠(chǎng)出水典型污染物深度削減對策。研究發(fā)現，針對COD含量高的廢水深度處理應優(yōu)選臭氧-生物活性炭工藝；混凝沉淀過(guò)濾對磷的去除有明顯優(yōu)勢，混凝沉淀——BAF對氨氮的處理效果最優(yōu)；混凝沉淀——BAF和O3——BAC都可有效去除亞硝氮，但這三種組合工藝都不能有效去除TN。因此，考慮脫氮的問(wèn)題，在污水深度處理技術(shù)中可以選擇采用交替式曝氣生物濾池或多級曝氣生物濾池、反硝化濾池和膜生物反應器等進(jìn)一步去除二級出水中的氮。反硝化生物濾池生物量大，處理效率高。

此外，針對松花江流域污水處理廠(chǎng)群水質(zhì)調配的不同技術(shù)方案，課題組還進(jìn)行了準確的經(jīng)濟評估。其中提出，廠(chǎng)群優(yōu)化調控的補償標準、補償方式和補償政策，依據“實(shí)踐與推廣相結合”的原則，分步驟實(shí)施。

以齊齊哈爾市“污水處理廠(chǎng)——濕地協(xié)同除污染”水質(zhì)調配方案為例，建議采用“國家層面補償+地區層面補償+跨區域地區補償”的混合補償模式。

目前，黑龍江省正在以課題為抓手之一，積極推動(dòng)松花江流域水質(zhì)持續改善，確保松花江流域同江等17個(gè)省控斷面水質(zhì)達標率比2013年總體提高10%。

作者：中國污水處理工程網(wǎng)　　來(lái)源:中國污水處理工程網(wǎng)