题目: 进水特征对污水处理厂设计，运行和更新改造的决定性影响: 从经验转问机理 题目： 下水道系统的渗漏及其对水体黑臭和污水处理厂运行的影响 报告人：曹业始--新加坡公用事业局(PUB)前首席

 
题  目：下水道系统的渗漏及其对水体黑臭和污水处理厂运行的影响 

下水道系统的渗漏及其对水体黑臭和污水处理厂运行的影响

   The authors of Abstract include

 1. 曹业始,2.唐建国 ,3.Henze M.,4.杨向平, 4.甘一萍,5.李激,

6.Krosis H., 7.van Loosdrecht  M.C.M., 8 .张悦 ,9.Daigger G.T. 

 

 下水道系统的渗漏及其对水体黑臭和污水处理厂运行的影响
   The authors of Abstract include

Cao Y.S.^1（曹业始^）, Tang J.G.²（唐建国） ,Henze M.³, Yang X.P.⁴（杨向平）, Gan Y.P.⁴（甘一萍）, Li J.⁵（李激）,

Krosis H.⁶, van Loosdrecht  M.C.M.⁷,  Zhang Y.⁸ （张悦） ,Daigger G.T.⁹

介绍

中国在解决水污染问题上付出了巨大的努力并取得重大成就:总处理能力在2016年达到了 1 7.6亿 m3/d (¹CUWA, 2017), 是世界上第一 (¹CUWA, 2017)。然而,消除 "黑臭水体" 仍然是具有挑战性的任务, 同时许多污水处理厂面临着由于异常低进水COD浓度(表 1) 和低COD/N 比 (表 2), 外部加碳去除营养物和低效率能量回收等形成操作成本的增加。在许多因素中, 下水道渗漏 (包括外渗和流入) 对改善水环境质量和污水处理厂运行起着中心作用 (张悦, 2017; ¹唐建国, 2017).但定量和整体性研究仍不多。本研究的目的是: 1.建立一种对下水道系统污水、COD、N、P 质量负荷渗透百分率和生物 COD 去除率简便的计算方法.五例[中国(排除香港、澳门和台湾)、上海、广州、天津、北京,四个城市具有处理能力≥ 100 000 m3/d 的污水处理厂]被用作量化分析;2. 探讨污水渗漏与水环境以及城市污水处理厂性能和运行的关系;3. 据此提出相应建议。

题  目：下水道系统的渗漏及其对水体黑臭和污水处理厂运行的影响 

题  目：  污水处理厂审计: 物流与能源效率

报告人：曹业始--新加坡公用事业局(PUB)前首席专家，国际水协会会士(IWA Fellow), 国际水协会营养物去除和回用专家领导小组成员，世界银行环境顾问

下水道系统的渗漏及其对水体黑臭和污水处理厂运行的影响

(详细摘要)

   The authors of Abstract include

Cao Y.S.^1（曹业始^）, Tang J.G.²（唐建国） ,Henze M.³, Yang X.P.⁴（杨向平）, Gan Y.P.⁴（甘一萍）, Li J.⁵（李激）,

Krosis H.⁶, van Loosdrecht  M.C.M.⁷,  Zhang Y.⁸ （张悦） ,Daigger G.T.⁹

下水道系统的渗漏及其对水体黑臭和污水处理厂运行的影响

   The authors of Abstract include

 1. 曹业始,2.唐建国 ,3.Henze M.,4.杨向平, 4.甘一萍,5.李激,

6.Krosis H., 7.van Loosdrecht  M.C.M., 8 .张悦 ,9.Daigger G.T. 

介绍

中国在解决水污染问题上付出了巨大的努力并取得重大成就:总处理能力在2016年达到了 1 7.6亿 m3/d (¹CUWA, 2017), 是世界上第一 (¹CUWA, 2017)。然而,消除 "黑臭水体" 仍然是具有挑战性的任务, 同时许多污水处理厂面临着由于异常低进水COD浓度(表 1) 和低COD/N 比 (表 2), 外部加碳去除营养物和低效率能量回收等形成操作成本的增加。在许多因素中, 下水道渗漏 (包括外渗和流入) 对改善水环境质量和污水处理厂运行起着中心作用 (张悦, 2017; ¹唐建国, 2017).但定量和整体性研究仍不多。本研究的目的是: 1.建立一种对下水道系统污水、COD、N、P 质量负荷渗透百分率和生物 COD 去除率简便的计算方法.五例[中国(排除香港、澳门和台湾)、上海、广州、天津、北京,四个城市具有处理能力≥ 100 000 m3/d 的污水处理厂]被用作量化分析;2. 探讨污水渗漏与水环境以及城市污水处理厂性能和运行的关系;3. 据此提出相应建议。

方法和方法

图1说明了污水下水道系统的渗漏的概念和在本研究中采用的方法。新加坡的个人(民用)用水量、COD、氮、磷的个人负荷 (PLs)被用作参考值: 0.176 m3/日.个人, 9.7 克氮/日.个人, 1.0 克磷/日.个人。70% 的新加坡个人负荷被采纳作为研究整个中国参考值, 而100% 新加坡个人负荷为用于四个城市研究。分别从²CUWA (2017) 和¹CUWA (2017)计算中国在污水处理厂的进入地点个人(民用)用水量、COD、氮、磷的个人负荷 (PLs)值。假设氮、磷为保守化合物,以COD的外渗透百分率与氮、磷的外渗透平均百分率差计算生物COD去除率。

结果

污水渗漏呈现很高百分率: 39% 的外渗漏(中国) 和48% 的内渗漏 (天津) (表 3).COD 的外渗漏百分率在 17% (北京) 和 66% (中国) 之间 (图 2), 平均为44%. N 和 P 的外渗漏百分率平均值分别为21.5% 和23.2%。生物 COD 去除率的平均分数至少为24%。大量外渗漏的污水、氮和磷污染了地下水和河流,并形成扩散源而难以控制(Metcalf and Eddy, 2004), 往往是造成"黑色和恶臭水体’’主要原因.外渗漏污水中的硫酸盐、氯化物和氮化合物可以再渗入受损的下水道系统 (Eiswirth和Hotzl, 2004)。高COD生物去除率意味着COD用于还原地下水中硝酸盐的可能性 (Nielson, et, 1991;Talib 等, 2002;van Loosdrecht, 2018),消耗的 COD和有氧异养转化消耗的 COD数量级相同(Huisman等, 2004).广泛存在于中国地下水硝酸盐已被证明 (Gu etc., 2013; Hanetc., 2013).低碳/氮比率的另一个可能因素是排放系统中化粪池溢出含有更少 COD(Kroiss, 2018; Daigger, 2018).

下水道系统高COD生物去除率对低进水COD/N (五例:7.7 - 8.8 之间,新加坡:11.3) (表 2) 和在许多市政污水处理厂测得低进水 VSS/TSS 比率(30% -60%) (戴晓虎, 2017;郑兴灿, 2017;吉芳英, 2017;吴远远, 2018) 表明固体的生物降解性较差 (Henzeetc,, 2002)。后者由于渗透细砂和黏土与直径 200µm (吉芳英, 2017)变的更糟。进水碳的短缺和生物降解性差和法定的营养物排放要求构成了在许多污水处理厂中省略主沉淀池,外部加碳和低百分比 (« 10%)厌氧消化池用于能量回收在中国 (戴晓虎, 2017)的主要原因。

在许多污水处理厂活性污泥池中惰性细颗粒降低了混合液的 VSS/MLSS 比率(30% - 50%, (郑兴灿, 2017; 吉芳英, 2017; 李激, 2018) 与正常范围的70% - 80% (Henze等, 2002) 相比, 活性污泥罐和厌氧消化池要求额外的反应器容积(Daigger, 2014)。同时在反应器沉降的惰性固体减少了有效的反应器容量 (吉芳英, 2017)。厌氧消化池污泥低 COD进料负荷和高惰性无机含量导致低沼气产量 (吉芳英, 2017),高污泥产量。

建議

五例分析结果表明总的来说下水道系统渗漏严重.渗漏污染地下水, 与"黑臭水体"密切相关;同时导致废水处理厂操作偏离可持续发展性. 因此恢复下水道系统的完整性以消除渗透有助从根本上解决以上两个问题,是当前实现综合和可持续水和实现城市水循环闭环管理的一项紧迫任务。为此, 主要建議如下:

§   对目前下水道 (和部分雨水集体系统) 的渗漏进行全国范围的调查。

§   研究在当地条件下,渗漏对水环境和 "黑臭味水体" 的影响;

§   研究渗水/河水与污水、化粪池在下水道中的相互作用及对生物 COD 去除的影响, 以提高污水处理厂的进水COD浓度;

§   根据成本效益分析, 制定任务清单,替代方案和优先考虑,经济高效制定破损下水道系统修复工作计划并付诸实行。

§   实施下水道系统、污水处理厂和接收水体进行一体化管理.

§   评估现有现有的单元和过程(和新开发的除砂/粘土微粒去除装置)的效率,

§   进行在当地条件下,原污水COD的成分特性研究,特别是在惰性固体COD含量;

§   研发在目前的进水特性条件下,各个单元/过程设计和以一体化的方式设计污水处理厂的基本原理准则,并制定升级和重建设计指南.

参考文件 (省略)

Appendix:  Tables and Figures

Table 2 Characteristics of influent municipal sewage of municipal WWTPs in China and Singapore (in mg/L)

Table 2 The ratios of organic carbon and nitrogen of the sewages of China, four cities and Singapore

Table 3 Person Loads of water consumtion, treated, COD and exfiltration fractions estimated

 * ²中国供水和污水处理协会 (2017),  **¹中国供水和污水处理协会 (2017),  *** ^- exfiltration

Fig. 2 COD fate in the sewer systems of China, Shanghai, Guangzhou, Tianjin and Beijing