污水处理工艺弹性哪家强？英国博士给16项技术打分排名

水处理网讯:我有一段时间没更新博客了，也许是因为觉得没啥原创的东西值得说了？！但最近我一直在思考关于弹性的话题（或者叫反弹力）。

在水行业，弹性不是一个新话题。但自从我搬到德州的休斯顿以来，我发现它是这里一个挺热门的话题。因为2011-2015年间德州遭受的旱灾，大家愈发意识到弹性的重要性——无论天气情况，供水系统都应确保稳健运行。但到了2017年，随着飓风哈维的侵袭，关于弹性的讨论突然间又从“缺水”转移到如何应对洪涝水灾。就水资源管理而言，弹性指的是如何应对水资源不足或过多的问题，但在污水处理领域，弹性指的又是什么呢？

弹性有很多定义，但我觉得韦氏词典的定义比较简单实用：“一种能够从灾祸或变化中轻松调整或恢复的能力。”深剖下去，我们需要提问的是：我们需要污水厂怎样才能具备弹性来抵抗各种“灾祸”呢？或者说污水厂需要什么的特征来从所谓的“灾祸”中恢复或轻松调整？

应对灾祸

那么污水厂会面临什么麻烦呢？

所有市政污水厂和许多工业污水厂都有一个本性，那就是很强的动态性污水厂每天的进水量和进水负荷都不一样，还伴随季节性变化。但无论何时遇到什么故障，无论是什么东西进入管网，污水厂都来者不拒，照收不误。所以上述这些“问题”都不能视作“灾祸”，因为它们都属于污水厂的正常运行范畴，也是工程师设计污水厂的时候就期望它该做的事情。

要让我们的污水厂更具弹性，我觉得有5个潜在的灾祸需要我们给予考虑：

流量过大

我猜你会说：污水厂不都有一个最大处理量来保证一些意外情况的出现吗？自从我们注意到世界各地愈发频繁和极端的湿雨天气和降水时间之后，自从我经历了哈维的洪水，以及过往见过一些有超高峰值因子的污水厂来应对暴雨情况之后，我觉得这点有必要归类为一种“灾祸”。

供电故障

很多污水厂，特别是上了一定规模的污水厂，一般都会有后备供电机制，以备不时之需。尽管如此，没有污水厂可以100%免受停电带来的麻烦，毕竟大部分污水厂的许多泵和曝气设备都需要连续不断的电力供应来正常运作。

毒性(化学、生物或放射性物质)

这可能是意外事故，例如一些污水厂管理者或者运行人员没有考虑使用不合格材料的潜在后果，但也可能是一些坏人试图制作恶作剧，将某些化学品、生物或者放射性物质过量地导入污水管网系统，引发生物处理系统的急性或慢性中毒。几年前，我就参与过WERF一个研究项目，专门研究应对这类事件的方法。

物理损坏

污水系统内可能发生的物理或机械损坏有很多，例如有人意外地将一个扳手扔进某个设备里，或者一个大的或尖锐的物体不知怎地就进入了下水道，或者又是一个坏人想不开要炸掉污水处理厂，甚至是例如地震之类的天灾导致的破坏。

网络攻击

在物联网时代，网络攻击必然会在任何机构或机构的潜在危险名单里。来自朝鲜、中国、俄罗斯或者美国的黑客，如果闲得蛋疼，而且对攻击核电站这类引人注目的基础设施失去兴趣的话，说不准会把目光投到污水处理厂这种原本低调普通的目标上。不过应该很难说服Chris Hemsworth来污水厂拍电影（注：扮演超级英雄“雷神”的Chris Hemsworth在2015年主演过《黑帽骇客》，这是一部关于网络攻击的电影）......

弹性处理特征

好了，我们总算聊完污水厂可能会发生的潜在灾难。那么我们的污水厂需要有哪些特征才能应对处理这些麻烦呢？我最初列了7个事项的，例如什么简易性、关键性之类的，但我回想起“Resilience”在韦氏词典的定义之后，我决定把它们简化成4条：

自主运作-一个几乎甚至根本不需要整天盯着的系统。它自己就能搞定一切。

休眠能力-如果系统遭遇故障，能够顺利再次启动。

坚固耐用- 工艺能够在正常运行之余，可以应对极端情况。虽然它也许只能作部分处理，但不至于束手无策。

灵活多功能- 当一个城市/地区遇到麻烦的时候，污水厂是否可以完成除了设计之外的其他有用的事情？因为在紧急情况下，如果有一个具有高度灵活性的污水厂可以用作其他用途，绝对是一件好事。

技术评估

好了，我把理论都说完了，为了测试理论是否有用，我决定用上述四个标准对不同的技术进行打分，来评估它们抵御上述5种潜在危险的能力。

当然我承认我选择的工艺技术和打分是非常主观的，但是这也是一个很有趣的一次尝试。下表是我对16种不同技术类型的评分结果（评分系统也很简单，就是1到5，5代表好），然后对4种弹性特征的匹配度以及应对各种危险的能力进行打分。另外我还将这些分数整理出两个指数，一个是“弹性特征指数”，一个是“总弹性指数”（满分是1）。最后我貌似还把表格弄得挺五彩缤纷的（再给点耐心，下边还有彩蛋）。

我说的彩蛋就是以两个指数做轴，绘制了下边这个更有趣的图：

那么现在我们通过上边图表可以看出什么东西呢？

第一，相对简单的工艺，尤其是没有生物处理的工艺，位于图的右上方；

第二，机械复杂程度最高的生物系统位于图的左下角（低弹性区域）；

第三，大多数的工艺都位于中间区域（中等弹性）

如果你再次回忆最开始我们对弹性的定义，对上边的结果你不会大惊小怪。我很难想象一个简单的格栅或者初沉池受到网络攻击或者化学品攻击的时候会有多脆弱。而且，即使遇到流量超标，有进水超过溢出点，也还是有部分进水可以得到处理。但如果你对BAF或者MBR系统进行网络攻击的话，那情况可能就不太妙了。有毒物质进入或者流量过大都不是它们喜欢的。

对于上述这个非常粗略快速的评估，我还想说一点：也许是我个人的思维方式使然，我还想对中间区域的工艺的差异进行梳理，毕竟里边包含了我们最常见的污水处理的工艺技术。引起我注意的是，我给基于生物膜技术的工艺打分更高，尤其当我考虑到极端流量和电力故障造成的影响。这让我联想到开头谈到的飓风灾害，以及美国德州对弹性定义的转变，我不禁会问自己，这是否意味着，与基于悬浮式生长的生物工艺相比，诸如MBBR和MABR等工艺技术更适应当今社会对水资源管理的弹性的要求呢？

好吧，我说完了。如果你对我的打分有异议，我很乐意你找天跟我找天边喝啤酒边讨论。不过啤酒钱得你来付！

读者留言

Andrew Shaw博士带着风趣幽默的思维，对常见的污水处理技术进行了一次有趣的评估。有些不想请他喝啤酒的读者选择了在他博客里跟他进行交流，其中有一位读者的留言引起了小编的注意，留言内容大概有两点：1. 同样的矩阵，但让其他水处理同行根据他自己的个人见解和偏好进行打分，结果会不会不同；2.有个自来水行业的朋友看了Shaw博士的打分后，觉得博士是个反对生物处理的人。

对于读者的留言，Shaw博士的回答也挺辩证的。他说：“如果唯一的标准是弹性，那么物理/化学处理确实似乎更有吸引力。这也是美国宇航局的太空的排泄物回收器不用生物工艺的原因之一。但在地球上，如果你想选用经济实惠的处理方法，并减少令人讨厌的化学残留物，那还是选择生物处理吧。”

各位读者，你们会如何给这些工艺技术打分呢？

原标题:污水处理工艺弹性哪家强？英国博士给16项技术打分排名