市政污水厂工艺优化运行管理（六十四）

市政污水厂工艺优化运行管理（六十四）

一、污水厂消毒工艺的优化措施

污水厂出水消毒工艺运行在现有的运营模式上存在很大的提升和优化空间，这需要污水厂运营者理解消毒的运营模式和采取智能加药的必要性。污水厂出水消毒要求实现高标准的微生物去除（如GB 18918-2002规定的粪大肠菌群指标），同时严格控制余氯排放浓度，这使得消毒剂投加的精准性成为运营的关键缺陷。

传统消毒剂的投加管理面临三大核心痛点：一是滞后性，即当水质或水量发生变化时，系统往往要等到出水超标或余量过高后才能做出反应；二是经验主义，过度依赖操作人员的判断和经验，难以实现精细化控制。三是药剂浪费与超标风险并存，为了确保达标，人工操作倾向于过量投加，造成不必要的药剂成本增加，同时也提高了余氯排放超标的风险。

 

在污水厂开发使用智能加药环保装备是一种旨在解决上述投加控制难题的智能应用系统，可以在系统中确定核心优势在于提高稳定性和降低运营成本。已有的开发的成功的智能加药控制系统，通过引入先进的模型算法，成功破除了这些局限。这些智能系统摒弃了原有污水厂采取出水指标的单一反馈控制，利用增设的监控点位采用一种基于进水负荷的前馈补偿与出水污染物浓度反馈的综合控制策略。在这种双重控制机制中，前馈控制环节实时监测进水流量和污染物浓度，预测药剂需求，从而减少负荷变化对药剂投加过程的干扰与影响。而反馈环节则通过实时监测总出水余氯浓度，对投加量进行动态微调，确保出水余氯始终维持在合理的达标范围内。这种闭环式的控制方式，使系统能够快速响应水质突变，极大地提高了消毒的稳定性。

一些国内外的污水厂应用案例应用表明，通过智能控制可以将传统手动调节转为自动调节，增强系统微调节频度，稳定出水水质，并实现显著的节约效果，例如消毒剂药剂可实现20%的节药率。

运营维护的挑战：尽管智能系统优势显著，但其正常稳定运行依赖于关键仪表和传感器的精确性。因此，对这些关键仪表、传感器等进行定期校准指导是确保消毒系统稳定使用的必要维护工作。

新兴技术与未来方向：

污水消毒作为保障人民身心健康的必要措施，污水厂必须做好精细的运行管理，在污水处理的科研方向上，旨在克服传统方法的限制的污水处理消毒的新兴技术的研究也深入的开展，例如避免DBP、降低毒性、拓宽杀灭菌谱等方向。

低温等离子体（LTP）与等离子体活化水（PAW）：

低温等离子体消毒灭菌技术在过去20年间发展迅速，展示出良好的应用前景。该技术利用活性物质（自由基、UV光子、带电粒子）实现广谱杀灭，常用于空气、医疗废水和医疗器械的消毒。   

污水深度处理应用潜力：低温等离子体技术已被证明可以成功用于城镇污水处理厂的出水消毒，例如介质阻挡放电低温等离子体装置，可以替代传统的紫外消毒池。

 

 

?消毒效果：在处理一级B排放标准的废水后，大肠杆菌群数基本无检出，消毒灭菌作用明显。

?综合处理效果：除了消毒，该方法还表现出良好的脱色作用，并能改善SS、COD、氨氮等指标，使出水水质达到城镇污水处理厂一级A排放标准。

技术挑战与研究现状：但是在工业领域的应用中，某些形式的放电等离子体（如电晕放电）虽然结构简单，可用于工业领域，但产生的活性粒子较少、活性低、放电微弱，灭菌效果较差。 

等离子体活化水（PAW）是低温等离子体发展的一个关键方向。尽管在生物医学和食品应用中具有突出生物活性，但在推广大规模应用于污水厂之前，必须全面深入探讨PAW的安全性，包括其分子动力学、抗菌机制、毒理学、小鼠毒性、致突变性实验和免疫毒性实验。   

高级氧化工艺（AOPs）：

传统消毒方法对新兴污染物（如抗生素、内分泌干扰物）的反应有限，这一限制推动了对AOPs（如OH˙生成系统和等离子体系统）的研究关注。AOPs已经证明消毒效果明显高于传统，消毒副产物也更加可控，但在实际中应用仍有很长的路要走。AOPs缺乏大规模的市场应用和设计普及在于法规驱动力的不足。由于对持久性污染物（DBPs、持久性杀菌剂、微塑料）的全球关注，环境法规正加速向产生良性终产物（如O2和H2O）的消毒系统倾斜，例如过氧化氢或臭氧，以及基于UV/等离子体的系统。这种监管压力将加速传统、高污染消毒剂的淘汰，并推动新兴AOPs的市场渗透，前提是其安全性和运营可行性得到全面确认。   

污水厂消毒系统优化结论与建议

现阶段污水厂出水消毒系统有较多的水环境不适应的一些技术，其中主要的技术都存在一个或多个致命缺陷：

1.化学敏感性和环境变异性：氯化消毒的有效性极易受到温度、pH值和有机物浑浊度的影响，这使得其在运营中具有内在的不稳定性和风险。在出水端，DBP的生态风险，特别是N-DBP的生成，以及余氯排放的严格限制，对传统氯化法构成巨大挑战。   

2.微生物学缺陷：物理消毒（UV）虽然环境友好，但其在污水厂三级出水中的高光照射的复活风险意味着其消毒效果在排放后不够稳定，不能可靠地保障长期水质安全。

3.运营精确性不足：传统的加药系统无法满足国家标准对余氯排放的严格限制（<0.5mg/L）以及进水负荷的实时变化，导致药剂浪费和排放超标风险。   

建议：

污水厂需要开发的消毒技术应超越单纯的化学浓度或光照剂量标准，转向高度集成和智能化的系统：

1.流程验证的优先化：必须强制要求在消毒或灭菌前，使用ATP生物发光等敏感方法来验证清洁的彻底性，确保消毒流程的成功率，而非仅仅关注消毒剂本身。

2.推广智能控制系统：积极推广智能加药环保装备，利用前馈-反馈控制策略，实现消毒剂的按需、精准投加，以满足余氯的严格排放标准。同时，必须确保对关键仪表进行定期校准维护，保障系统稳定性。   

3.低环境影响解决方案的推广：加快对以和为终产物的高级氧化和等离子体技术（如低温等离子体/PAW）的监管审批和安全性测试，以便逐步取代产生持久性污染物（如DBPs和微塑料）的传统化学品。   

4.多屏障协同系统：鉴于单一技术固有的局限性（如UV的光复活问题），未来的研究应集中在开发结合不同杀灭机制的协同系统（例如UV+氯化辅助），以确保对所有结构多样性病原体的全面控制。

污水厂的消毒是污水厂出水进入到环境水体，与自然生物开始发生接触的最后一道工序，这需要污水处理的科研人员和污水厂运行人员更加深入的探索和管理，使污水处理的最后一公里走得更加稳健。