上海市政总院-污水处理厂发展方向和新技术应用

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.污水处理厂发展方向和新技术应用上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.水资源设施的未来：行动蓝图美国清洁水机构国家协会（NACWA）、水环境研究基金会（WERF）和水环境联盟（WEF）三大机构联合发布，由49位来自美国政府机构、咨询机构、工程公司、研究机构以及技术开发和制造企业的专家联合撰写并由9位资深行业专家审读，最终提交给第113届国会，以期政府对未来的污水处理设施（UOTF）有较为深入的了解并在制定相关环境保护政策时充分考虑到新形势和新问题。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.污水处理概念厂发起人：中国工程院院士曲久辉，清华大学教授王凯军，中国人民大学教授王洪臣，清华大学教授余刚，中国21世纪议程管理中心副主任柯兵、中国科学技术大学化学学院教授俞汉青主要特点：•污染物削减进一步强化，强化脱氮除磷(ENR)、深度处理乃至超深度处理(高级氧化、反渗透技术等)技术被应用；•污水处理实现低碳化，在处理过程中实现节能降耗，提高能源自给率。•除水资源循环利用外，还实现有机质及磷等资源的循环利用。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.wastewatertreatmentplant（orWWTP）向WaterResourceRecoveryFacility（orWRRF）转变污水再生利用营养物及有用资源的回收利用污水中的废热和潜在能源的回用利用污水厂的场地开发风能、太阳能等可再生能源通过绿色基础设施理念进行雨水的管理将以最低的经济投入得到最大的环境效益，促进当地经济发展，并更广泛地改善城市生态质量上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.•德国人口约8180万（2011年数据），污水厂6103座，其中人口当量超过10万的污水厂数量214座（占3.5%），处理能力为总服务能力的51%（2004年数据）；•美国总人口为3.13亿（2011年底数据），城市污水厂约14780座（2008年数据），处理规模超过3.8万m3/d的污水厂数量3%，处理量占92%。•我国人口13.7亿（2011年数据），已建和在建的3758座污水厂中，规模超过10万m3/d的占11%，规模在3-10万万m3/d的占32.5%。（中国水网2011年2月份统计数据）。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.•分散化：从污水回用角度考虑，如果污水通过长距离输送到集中的大型污水处理厂处理后再泵送回来进行污水回用，需要大量输送能耗、配送管道系统以及相关的维护支出，而就地处理及回用将具有很好的经济性；•自动化程度高：随着自控和信息技术的发展，网络移动设备、云计算和存储设备可以保证污水厂无人值守，所有的实时监测、工艺调整以及污水厂运行管理沟通均可以在统一的集中控制中心进行远程实时管理和控制；•可循环性：是指所有进入污水厂的水、营养物、污泥、能源等资源均可得到回收利用。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.技术名称技术原理技术成熟度BluePROTMReativeMediaFiltration上向流砂滤用于除磷，出水磷可小于0.05mg/l已经成功应用CompressibleMediaFiltration可压缩合成纤维滤池，用于污水厂雨季水量处理已经成功应用CoMagTMprocess磁分离技术，提高沉淀效率已经成功应用Actiflo®process强化化学沉淀已经成功应用DensaDeg®process强化化学沉淀已经成功应用BlueCAT™process上向流砂滤+高级氧化半工业化成功Salsnesfilter可拆卸的细网筛+倾斜滤布，占地仅为传统沉淀池的1/10半工业化成功AmmoniaRecoveryProcess(ARP)污泥上清液氨回收半工业化成功上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.技术名称技术原理技术成熟度Bioaugmentationprocess（包括In-Nitri®，ICAAS，DEPHANOX，BAR，BABE，AT3，MAUREEN，R–DN，CaRRB等）各类生物反应池内外投加、接种生物强化工艺，增加生物量，减少反应池体积已经成功应用DEMON®,SHARON-ANAMMOX,ANAMMOX®Paques,ANITA-Mox,DeAmmon，Terra-N®，生物倍增工艺（BDP）各类厌氧氨氧化、短程硝化等工艺，减少外部碳源和碱度投加以及供氧能耗（50%以上），污泥产量低已经成功应用Deep-ShaftActivatedSludge/VERTREAT™深井曝气，提高氧利用率，占地少已经成功应用Multi-StageActivatedBiologicalProcess(MSABPTM)8个反应区，分别进行有机物去除、脱氮除磷和污泥内源分解，污泥产量低已经成功应用VacuumRotationMembraneSystem真空旋转膜过滤，平板膜与生物转盘结合，膜冲洗简单，不容易堵塞已经成功应用AerobicGranularSludgeProcess(AGSP)好氧颗粒污泥，SBR运行模式，占地面积仅为传统工艺的1/4，半工业化成功上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.技术名称技术原理最新检测仪器仪表微波污泥浓度分析，微生物检测技术确定优势菌种，生物毒性和抑制剂在线检测，在线呼吸仪测定细胞活性或氧利用率三维虚拟建造技术BIM，BENTLY，DASUUT，提高工程建设进度和实施精度计算机模拟技术采用各种污水处理工艺模型，确定合理设计参数和构筑物设备人工智能实时控制优化即使在在线检测仪表故障情况下，远程控制和实施调整运行参数和设备开启，满足节能需要，从更大范围优化管网、泵站和污水处理设施大数据（云计算）技术基础数据、运行数据云存储，GIS，GPS，FRD等，用于模型分析、优化上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.技术名称技术原理技术成熟度CompressibleMediaFiltrationFuzzyFilter，FlexFilter可压缩合成纤维滤池，用于污水厂雨季水量处理，旱季时可作为二级出水深度处理过滤，还可以结合化学除磷，合流污水TSS去除率可达75%~94%，二沉池出水TSS可去除35%，无需投加药剂已经成功应用ContinuousDeflectionSepatator连续偏向分离器，将涡流分离和机械筛滤结合，达到浮渣、沉淀物的去除，能应对大流量变化已经成功应用深井处理系统采用深井调蓄设施，结合调蓄、初沉处理、细格栅和消毒处理，占地为常规调蓄池的15%，造价低，重力流运行，无需水泵提升已经成功应用Actiflo、BioActiflo，DensaDeg各类高效混凝沉淀池，提高反应负荷，减少构筑物占地，同时又可作为旱季提标设施已经成功应用上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.技术名称改进方法污泥脱水1、采用新型絮凝剂以及加药自动控制技术提高污泥脱水效率；2、提高离心脱水设备的电耗效率；3、采用各种浓缩脱水一体化设备；厌氧消化1、采用各种高温高压、脉冲电磁、机械破解、超声波和化学氧化处理等污泥预处理工艺，提高污泥可生物降解成分；2、采用热水解工艺（Cambi，Biothelys）3、采用高温厌氧消化或者二段法（酸化、气化分别进行）；好氧消化1、采用多级串联好氧消化工艺；2、采用自热式高温好氧消化（ATAD）工艺；3、采用好氧消化+厌氧消化结合工艺污泥干化1、采用低温带式干化（120~175℃）替代高温干化（480℃）污泥焚烧1、采用流化床焚烧炉替代多炉膛焚烧炉上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.技术名称技术原理和特点膜过滤浓缩根据MBR工艺改进而来，可将污泥浓缩至含固量4%以上，需要曝气防治膜堵塞，，膜需要定期清洗。目前GE、Veolia、USFilter、Degremont和Mitsubishi等公司均有产品；电渗析脱水通过在污泥中形成电场，使得水分子从污泥中经多孔介质分离（生产商有Elcotech、WasteTechnologies和Sshbrook-SimonHartley等）土工布管脱水采用高强度聚丙烯织布制成脱水材料，利用重力压缩自然脱水，适用于小型污水厂等离子辅助热氧化利用等离子弧发生器产生高温等离子进行污泥中有机物的分解。玻璃化将污泥中的矿物质熔化形成类似玻璃状的骨料，污泥升温达1400℃以上，可以去除金属物质并分解有机物。该工艺在日本已应用多年。超临界水氧化在高温（374℃以上）高压（221bar以上）下，通过超临界水做介质在短时间（小于1min）内将有机物完全分解。化学干化将污泥、硫酸和氨在压力容器中混合（135~150℃，207~480kPa），通过放热反应排除水分，并生产硫酸铵有机肥上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.相关环节考虑方法污泥混合搅拌1、好氧消化采用好氧-缺氧间歇运行方式，减少充氧量；2、厌氧污泥搅拌采用新型搅拌设备（多段式、线性搅拌器等），搅拌能耗仅为传统的25%；设计环节1、合理配置设备，避免设备功率过大导致的运行耗能，可尽可能考虑分期分阶段实施；沼气利用1、在中小规模污水厂中推广热电联产技术；2、接纳高浓度有机废弃物（油脂、餐厨垃圾和生物柴油废料等）提高产气量（50%以上）；干化泥饼利用1、污泥干化后用于电厂和水泥厂掺烧磷回收1、采用各种磷回收工艺，同时避免污泥农田回用时农作物磷超标；目前较为成熟的工艺有CRYSTALATOR（荷兰DHV公司）、PHOSNIX工艺（日本Unitika公司）和Ostara工艺（加拿大Ostara公司）上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.技术名称技术原理最终产品技术成熟度服务商PHOSTRIP通过将生物除磷回流污泥进行厌氧释放，对上清液投加钙盐，将磷酸钙沉淀分离CaP已经成功应用德国MUTAG公司PRISA对剩余污泥浓缩池的污泥上清液进行磷酸铵镁沉淀，然后进行沉淀分离MAP半工业化成功德国公司CRYSTALATOR流化床反应器，以砂为载体形成磷酸铵镁结晶体颗粒并沉淀分离，也可用于工业废水多离子沉淀CaP、MAP已经成功应用荷兰DNV公司PHOSNIX流化床反应器，以砂为载体形成磷酸铵镁结晶体颗粒并沉淀分离，