低负荷条件下活性污泥系统的调试优化与交工管理策略研究

一、项目背景

博茨瓦纳地处非洲南部，属于典型的半干旱国家，全国年平均降雨量约为 400 毫米，蒸发强度大，地表水资源匮乏，地下水过度开采现象普遍。尤其在干季或极端旱年，城乡供水面临严峻挑战。随着城市化推进和旅游业发展，污水排放量持续上升，但现有污水处理能力和配套基础设施难以满足可持续发展的需求。

在此背景下，博茨瓦纳政府借助国际融资平台，加大对水资源基础设施的投入。马翁作为通往奥卡万戈三角洲旅游区的门户城镇，污水处理系统尤显薄弱。为缓解马翁镇水环境压力，博茨瓦纳水事务局（WUC）在国家财政支持下启动“马翁东、西污水处理厂新建项目”，并采用设计- 采购-施工 - 运营一体化（ EPC+O ）模式进行国际招标。

项目内容包括污水处理厂主体、设备、仪控、回用、房建、道路及营运服务。该厂定位为区域性污水处理和再生利用中心，建成后将极大提升马翁镇污水处理能力，并探索中水灌溉和城市绿化水源替代路径，对推动博茨瓦纳“绿色可持续水环境战略”具有重要意义。

二、引言

博茨瓦纳作为南部非洲干旱国家，长期面临供水压力，污水处理与再生利用成为提升用水效率的重要路径。中国中江国际集团承建的马翁东、西污水厂项目，采用 EPC+O 模式总承包，是博茨瓦纳近年来重点水务投资项目之一。

二、项目概况与工艺设计

马翁西污水处理厂设计能力为 5500m³/d ，核心工艺为活性污泥法，包含预处理（格栅、旋流沉砂池、FOG 池）、一级生化处理（厌氧—缺氧—好氧段构成的活性污泥反应器）、二沉池、污泥浓缩及干化系统、消毒系统、回用设施。系统支持 AO、A2O 及氧化沟等运行方式，设计目标为满足 BOS 93：2004 出水标准，其中 TP⩽1.5mg/L ， COD⩽75mg/L ， NH₄ -N⩽10mg/L

三、调试挑战：

进水严重不足 根据设计，系统设定污泥龄（SRT）约为 18 天，好氧池溶解氧控制在 2.0～3.0mg/L ，内回流比为 20% ，回流污泥比为 75% 。但在实际调试中，由于进水负荷远低于设计水平，导致：

COD 进水平均值为 215mg/L （设计值为 400mg/L ）

BOD 进水平均为 82mg/L （设计为 180mg/L ）；

总氮和总磷远低于系统启用要求，难以启动除磷反应

MLSS 一直低于 200mg/L ，部分时间仅为 108mg/L ，无法形成活性污泥絮体。

此外，现场运营团队每日需通过罐车转运约 30～50m³ 污水进行补充，但受限于资源调配，水质水量波动仍然显著。

项目于 2024 年 9 月提交第一次交工申请，时值系统调试阶段，因前期污水主干管（上标段）未完工，导致每日进水长期仅约 500m³ ，远低于系统启动所需 25% 最低水量（ 1375m³/d ）。罐车送污虽暂缓影响，但营养负荷低、微生物生长迟缓、MLSS 浓度长期仅 108mg/L （远低于典型值2000～3000mg/L ），活性污泥系统无法正常建立，运行极不稳定。

四、技术应对与参数优化策略

尽管系统进水浓度波动较大，但出水 COD 保持在 60～70mg/L 之间，表现出良好的碳源去除能力。这说明优化运行参数和工艺流程组合具有显著效果。

面对系统生物量不足、进水波动大等挑战，以下就是项目团队采取以下技术应对措施：

降低曝气强度：在氧需求量低的情况下调整风机频率，减少微生物剪切力，避免氧气过剩抑制反硝化过程。

延长污泥龄（SRT）：减缓剩余污泥排放，提高系统稳定性，保证缓慢增殖的硝化菌积累。

提高回流污泥比（RAS）：将有限的活性污泥回流至反应器，维持微生物浓度。

临时跳过厌氧段运行：为快速建立生物量，先将进水绕过厌氧池直接进入反应器，在低负荷条件下优先实现碳源降解。

化学除磷辅助：增加硫酸铝投加，提高 TP 去除率，缓解微生物除磷能力不足的问题。

出水监测数据显示，尽管 MLSS 不足，但 COD 去除率达 82% ，BOD降至 11mg/L ，氨氮未检出，除总磷（ 5.53mg/L ）外各项指标均达标，满足灌溉水质标准。

五、交工策略与合同应对机制

尽管技术层面逐步稳定，业主质疑未能及时撤销，关键问题包括“部分单元未验证”“总磷超标”“MLSS 过低”等。项目团队编制并提交完整的调试与运行报告，逐条回应技术问题，附带 SCADA 运行记录、出水化验数据、O&M 培训记录、调试计划等支撑材料。

在技术回应基础上，项目方采取合同应对策略：

引 用 FIDIC《 实 际 占 用 条 款 》（Clause 10.2）： 指 出 自 2024 年 10月 10 日起业主已接入主干管并开始实际使用系统，构成“BeneficialOccupation”，具备法定交工条件。

发出《时间相关费用索赔意向函》：列明延迟交工期间我方承担的管理、人力、水电运营等成本已超370 万普拉，并保留索赔权利。

推动交工证签发：通过技术回应 + 合同压力双管齐下，促使业主于2024 年11 月30 日签发交工证，保障了项目关键里程碑。

六、未来建议

通过本项目经验，总结以下面向国际 EPC+0 污水处理项目的建议：

设计阶段应预设调试水量保障机制，可将主干管建设进度与处理厂调试同步纳入关键路径，并在合同中引入责任水源条款；

对低负荷适应性运行的工艺参数进行优化设计，包括采用分段运行策略、内回流比例可调系统、适当配置在线投药及旁通系统；

加强调试初期的数据监控与远程控制能力，推荐配置可视化 SCADA系统并实现云端数据备份，以便远程支持和专家决策；

合同中应强化“实际占用”与“早期使用”条款的边界界定，确保施工方在承担运营任务时有据可依，避免责任与风险不对等。

七、结论与启示

在国际工程复杂环境下，调试阶段往往面临实际与设计偏离，须构建“低负荷适应性调试机制”，涵盖运行参数、工艺逻辑与应急调整。

技术与合同管理应融合并进，项目团队既要具备微生物工艺理解力， 也要精通合同条款运用能力。

EPC +0 模式下，早期交工风险应设定预案，确保主观占用事实可转化为合法移交依据。

数据完整性与过程记录是国际项目技术对话中的核心语言，应在调试初期即建立系统性归档机制。

参考文献：

[1]《废水工程：处理与资源回收》（第五版）[M]. 纽约：麦格劳- 希尔教育公司，2014 年.

[2] 国际咨询工程师联合会（FIDIC）. 《设备和设计 - 建造合同条件（黄皮书）》（第二版）[S]. 瑞士日内瓦：FIDIC 出版部，2017 年.

[3]《生物废水处理：原理、建模与设计》[M]. 英国伦敦：国际水协出版社，2008 年 .

[4]《废水工程：处理与回用》（第四版）[M]. 纽约：麦格劳- 希尔教育公司，2003 年 .

[5] 博茨瓦纳标准局（BOBS）.《BOS 93：2004——废水排放标准》

[6].博茨瓦纳哈博罗内：BOBS，2004 年.