高排放標(biāo)準(zhǔn)的討論是近年來(lái)國(guó)內(nèi)污水處理一個(gè)熱議的話題，圍繞這一話題的有關(guān)技術(shù)應(yīng)用正一步步影響著中國(guó)污水處理的走向，執(zhí)行什么樣的高排放標(biāo)準(zhǔn)、采用什么樣的技術(shù)路線、能夠達(dá)到什么樣的效果無(wú)疑是基層實(shí)踐所非常關(guān)注的。在回答這些問(wèn)題之前我們不妨將目光投向大洋彼岸的美國(guó)，看看美國(guó)污水處理的“高排放標(biāo)準(zhǔn)”。
美國(guó)在氮、磷控制方面的“高排放標(biāo)準(zhǔn)”
美國(guó)在氮、磷控制方面的“高排放標(biāo)準(zhǔn)”并不是一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而是針對(duì)特定地區(qū)的特定標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)美國(guó)環(huán)保局、NRDC以及其他相關(guān)組織的評(píng)估，美國(guó)對(duì)氮磷控制可以劃分為以下5個(gè)類別：
從上表中可以看到，無(wú)論是何處理等級(jí)，BOD與SS都沒(méi)有進(jìn)一步的提高，顯然這已經(jīng)不再是處理等級(jí)向前發(fā)展所關(guān)注的問(wèn)題，重要的問(wèn)題在于總氮和總磷。與上述5個(gè)處理水平相對(duì)應(yīng)的美國(guó)各地污水處理技術(shù)路線主要如下：
從上表中可以看到，對(duì)于TN<10mg/L以內(nèi)的要求只是常規(guī)的硝化反硝化+生物除磷+過(guò)濾，可選擇性地投加化學(xué)除磷藥劑和外加碳源，并不包含反硝化濾池。反硝化濾池只用于處理水平4(TN<3mg/L)和處理水平5(TN<2mg/L)的要求。
技術(shù)性能統(tǒng)計(jì)(TPS)
我們知道污水處理廠的進(jìn)水負(fù)荷時(shí)刻變化，處理廠需要面對(duì)一年四季的溫度變化、暴雨沖擊，污水水質(zhì)組分的變化也在影響生物處理的動(dòng)態(tài)性能，日常的計(jì)劃?rùn)z修或設(shè)備意外故障等都會(huì)影響到正常的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，還有一些預(yù)想不到的事情，比如工業(yè)廢水含有的有毒有害物質(zhì)的排入。
那么當(dāng)污水處理廠面對(duì)這些復(fù)雜變化的情況，執(zhí)行上述標(biāo)準(zhǔn)、采用上述技術(shù)路線的實(shí)際效果怎么樣?2010年美國(guó)的一項(xiàng)研究報(bào)告對(duì)22座這些不同處理層次的污水處理廠進(jìn)行了為期3年的調(diào)查研究，參與這項(xiàng)研究的人員來(lái)自AEcom、CH2M、HDR、Brown& Caldwell等多個(gè)北美咨詢公司，并包含了DCWater、OrangeCounty等公共設(shè)施部門，調(diào)查研究的內(nèi)容主要是工藝效果的穩(wěn)定性與可靠性。令人感興趣的事情是這項(xiàng)研究工作用到了統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，并在污水處理領(lǐng)域內(nèi)引入了一個(gè)概念——技術(shù)性能統(tǒng)計(jì)(TechnologyPerformance Statistics，TPS)，主要方法如下：
技術(shù)可達(dá)到的理想標(biāo)準(zhǔn)：這一概念并不指實(shí)測(cè)的某個(gè)最低值，而是指在一段時(shí)間內(nèi)可達(dá)到的性能水平。具體而言是用一年之內(nèi)2周(14天)的持續(xù)性能表現(xiàn)來(lái)反映技術(shù)可達(dá)到的最低標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱為TPS-14d。這一衡量指標(biāo)代表了系統(tǒng)在理想情況下可獲得的最佳結(jié)果，但并不適合作為標(biāo)準(zhǔn)或可以期望在實(shí)際污水廠能夠達(dá)到的值。之所以采用14天的統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果是因?yàn)樯锩摰椎哪帻g一般在8-20天，14天的統(tǒng)計(jì)周期可以反映出泥齡的變化，以概率表達(dá)就是3.84% (14/365 = 3.84%)。
技術(shù)可達(dá)到的平均標(biāo)準(zhǔn)：這里用的并不是平均值，而是統(tǒng)計(jì)學(xué)上的中位值，中位值不受極端變量值的影響，是運(yùn)行能夠達(dá)到的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
技術(shù)可達(dá)到的可靠標(biāo)準(zhǔn)：可靠性是基于第95百分位的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，主要是考慮到美國(guó)的很多污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)是用月均值，也就是如果在連續(xù)5年的運(yùn)行中，超標(biāo)的月均值可以有3次，這樣的結(jié)果通常被認(rèn)為技術(shù)是可靠的。
“高排放標(biāo)準(zhǔn)”污水處理廠的評(píng)估結(jié)果
那么上述指標(biāo)用于評(píng)估這些“高排放標(biāo)準(zhǔn)”污水處理廠的結(jié)果如何?舉例說(shuō)明如下。
出水TN的概率值
從上表中可以看出TPS-14d的值很低，都滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，但這些數(shù)值只占3.84%。50%的中位值基本都滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，95%的覆蓋率雖高，但有相當(dāng)一部分?jǐn)?shù)據(jù)并不滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，TP的情況類似，如下表。
出水TP的概率值
如果單獨(dú)對(duì)某個(gè)污水處理廠做一點(diǎn)深入的分析還會(huì)得到一些其他信息，WesternBranch污水處理廠的處理規(guī)模約12萬(wàn)噸/日，出水TN月均值要求達(dá)到3mg/L，周均達(dá)到4.5mg/L，處理工藝采用三段式活性污泥法。
盡管WesternBranch污水處理廠出水TN的中位值為1.72mg/L，但當(dāng)覆蓋率達(dá)到99.9%時(shí)出水TN已經(jīng)接近10mg/L。由此可見(jiàn)，從上述美國(guó)一些污水處理廠出水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的結(jié)果反映出一個(gè)基本事實(shí)：達(dá)到“高排放標(biāo)準(zhǔn)”的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高覆蓋率是不現(xiàn)實(shí)的。
同時(shí)，在上述統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程中，TPS-14d與TPS-50%、TPS-95%的比值也是一個(gè)有趣的現(xiàn)象，對(duì)于TN和TP，TPS-14d約為TPS-50%的40~60%，TPS-95%約為TPS-50%的200~300%，這充分說(shuō)明即使在美國(guó)最好的脫氮除磷污水處理廠(相當(dāng)一部分是達(dá)到極限脫氮除磷標(biāo)準(zhǔn))其出水氮磷水質(zhì)也存在較大的波動(dòng)性。
再將目光回到中國(guó)，“高排放標(biāo)準(zhǔn)”涉及的流域水環(huán)境改善、技術(shù)路線在國(guó)內(nèi)已有較多的討論，但“高排放標(biāo)準(zhǔn)”一詞在技術(shù)層面尚缺乏嚴(yán)謹(jǐn)、明確的界定，同時(shí)更為重要的是深入、全面、科學(xué)的數(shù)據(jù)分析尚不多見(jiàn)，這些都是國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的重要基石，我們需要做的事還很多。
來(lái)源:中宜環(huán)科環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究 作者:陳珺
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