污水處理廠發(fā)展方向和新技術(shù)應(yīng)用

1、污水處理廠污水處理廠發(fā)展方向和新技術(shù)應(yīng)用發(fā)展方向和新技術(shù)應(yīng)用水資源設(shè)施的未來：行動(dòng)藍(lán)圖水資源設(shè)施的未來：行動(dòng)藍(lán)圖美國清潔水機(jī)構(gòu)國家協(xié)會(huì)（NACWA）、水環(huán)境研究基金會(huì)（WERF）和水環(huán)境聯(lián)盟（WEF）三大機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布，由49位來自美國政府機(jī)構(gòu)、咨詢機(jī)構(gòu)、工程公司、研究機(jī)構(gòu)以及技術(shù)開發(fā)和制造企業(yè)的專家聯(lián)合撰寫并由9位資深行業(yè)專家審讀，最終提交給第113屆國會(huì)，以期政府對(duì)未來的污水處理設(shè)施（UOTF）有較為深入的了解并在制定相關(guān)環(huán)境保護(hù)政策時(shí)充分考慮到新形勢(shì)和新問題。污水處理概念廠污水處理概念廠發(fā)起人：發(fā)起人：中國工程院院士曲久輝，清華大學(xué)教授王凱軍，中國人民大學(xué)教授王洪臣，清華大學(xué)教授余剛，中國

2、21世紀(jì)議程管理中心副主任柯兵、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授俞漢青主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 污染物削減進(jìn)一步強(qiáng)化，強(qiáng)化脫氮除磷(ENR) 、深度處理乃至超深度處理(高級(jí)氧化、反滲透技術(shù)等)技術(shù)被應(yīng)用； 污水處理實(shí)現(xiàn)低碳化，在處理過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高能源自給率。 除水資源循環(huán)利用外，還實(shí)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)及磷等資源的循環(huán)利用。wastewater treatment plant（ or WWTP）向 Water Resource Recovery Facility（or WRRF ） 轉(zhuǎn)變u污水再生利用u營(yíng)養(yǎng)物及有用資源的回收利用u污水中的廢熱和潛在能源的回用u利用污水廠的場(chǎng)地開發(fā)風(fēng)能、太陽能等可再生能源

3、u通過綠色基礎(chǔ)設(shè)施理念進(jìn)行雨水的管理u將以最低的經(jīng)濟(jì)投入得到最大的環(huán)境效益，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，并更廣泛地改善城市生態(tài)質(zhì)量 德國人口約8180萬（2011年數(shù)據(jù)），污水廠6103座，其中人口當(dāng)量超過10萬的污水廠數(shù)量214座（占3.5%），處理能力為總服務(wù)能力的51%（2004年數(shù)據(jù)）； 美國總?cè)丝跒?.13億（2011年底數(shù)據(jù)），城市污水廠約14780座（2008年數(shù)據(jù)），處理規(guī)模超過3.8萬m3/d 的污水廠數(shù)量3%，處理量占92%。 我國人口13.7億（2011年數(shù)據(jù)），已建和在建的3758座污水廠中，規(guī)模超過10萬m3/d 的占11%，規(guī)模在3-10萬萬m3/d 的占32.5%。（中國水

4、網(wǎng)2011年2月份統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）。 分散化分散化：從污水回用角度考慮，如果污水通過長(zhǎng)距離輸送到集中的大型污水處理廠處理后再泵送回來進(jìn)行污水回用，需要大量輸送能耗、配送管道系統(tǒng)以及相關(guān)的維護(hù)支出，而就地處理及回用將具有很好的經(jīng)濟(jì)性； 自動(dòng)化程度高自動(dòng)化程度高：隨著自控和信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)設(shè)備、云計(jì)算和存儲(chǔ)設(shè)備可以保證污水廠無人值守，所有的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、工藝調(diào)整以及污水廠運(yùn)行管理溝通均可以在統(tǒng)一的集中控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)管理和控制； 可循環(huán)性可循環(huán)性：是指所有進(jìn)入污水廠的水、營(yíng)養(yǎng)物、污泥、能源等資源均可得到回收利用。技術(shù)名稱技術(shù)名稱技術(shù)原理技術(shù)原理技術(shù)成熟度技術(shù)成熟度Blue PROTM Reati

5、ve Media Filtration上向流砂濾用于除磷，出水磷可小于0.05 mg/l已經(jīng)成功應(yīng)用Compressible Media Filtration 可壓縮合成纖維濾池，用于污水廠雨季水量處理已經(jīng)成功應(yīng)用CoMagTM process磁分離技術(shù)，提高沉淀效率已經(jīng)成功應(yīng)用Actiflo process強(qiáng)化化學(xué)沉淀已經(jīng)成功應(yīng)用DensaDeg process強(qiáng)化化學(xué)沉淀已經(jīng)成功應(yīng)用Blue CAT process上向流砂濾+高級(jí)氧化半工業(yè)化成功Salsnes filter可拆卸的細(xì)網(wǎng)篩+傾斜濾布，占地僅為傳統(tǒng)沉淀池的1/10半工業(yè)化成功Ammonia Recovery Process (

6、ARP) 污泥上清液氨回收半工業(yè)化成功技術(shù)名稱技術(shù)名稱技術(shù)原理技術(shù)原理技術(shù)成熟度技術(shù)成熟度Bioaugmentation process（包括（包括In - Nitri，ICAAS，DEPHANOX，BAR，BABE，AT3 ，MAUREEN，R DN，CaRRB等）等）各類生物反應(yīng)池內(nèi)外投加、接種生物強(qiáng)化工藝，增加生物量，減少反應(yīng)池體積已經(jīng)成功應(yīng)用DEMON, SHARON - ANAMMOX, ANAMMOX Paques, ANITA - Mox, DeAmmon ，Terra-N，生，生物倍增工藝（物倍增工藝（BDP）各類厭氧氨氧化、短程硝化等工藝，減少外部碳源和堿度投加以及供氧能耗（

7、50%以上），污泥產(chǎn)量低已經(jīng)成功應(yīng)用D e e p - S h a f t A c t i v a t e d Sludge/VERTREAT深井曝氣，提高氧利用率，占地少已經(jīng)成功應(yīng)用Multi- Stage Activated Biological Process (MSABPTM) 8個(gè)反應(yīng)區(qū)，分別進(jìn)行有機(jī)物去除、脫氮除磷和污泥內(nèi)源分解，污泥產(chǎn)量低已經(jīng)成功應(yīng)用Vacuum Rotation Membrane System真空旋轉(zhuǎn)膜過濾，平板膜與生物轉(zhuǎn)盤結(jié)合，膜沖洗簡(jiǎn)單，不容易堵塞已經(jīng)成功應(yīng)用Aerobic Granular Sludge Process (AGSP) 好氧顆粒污泥，SBR運(yùn)

8、行模式，占地面積僅為傳統(tǒng)工藝的1/4，半工業(yè)化成功技術(shù)名稱技術(shù)名稱技術(shù)原理技術(shù)原理最新檢測(cè)儀器儀表最新檢測(cè)儀器儀表微波污泥濃度分析，微生物檢測(cè)技術(shù)確定優(yōu)勢(shì)菌種，生物毒性和抑制劑在線檢測(cè)，在線呼吸儀測(cè)定細(xì)胞活性或氧利用率三維虛擬建造技術(shù)三維虛擬建造技術(shù)BIM，BENTLY，DASUUT，提高工程建設(shè)進(jìn)度和實(shí)施精度計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)采用各種污水處理工藝模型，確定合理設(shè)計(jì)參數(shù)和構(gòu)筑物設(shè)備人工智能實(shí)時(shí)控制優(yōu)化人工智能實(shí)時(shí)控制優(yōu)化即使在在線檢測(cè)儀表故障情況下，遠(yuǎn)程控制和實(shí)施調(diào)整運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備開啟，滿足節(jié)能需要，從更大范圍優(yōu)化管網(wǎng)、泵站和污水處理設(shè)施大數(shù)據(jù)（云計(jì)算）技術(shù)大數(shù)據(jù)（云計(jì)算）技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)

9、據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)，GIS，GPS，F(xiàn)RD等，用于模型分析、優(yōu)化技術(shù)名稱技術(shù)名稱技術(shù)原理技術(shù)原理技術(shù)成熟度技術(shù)成熟度Compressible Media FiltrationFuzzy Filter，F(xiàn)lexFilter可壓縮合成纖維濾池，用于污水廠雨季水量處理，旱季時(shí)可作為二級(jí)出水深度處理過濾，還可以結(jié)合化學(xué)除磷，合流污水TSS去除率可達(dá)75%94%，二沉池出水TSS可去除35%，無需投加藥劑已經(jīng)成功應(yīng)用Continuous Deflection Sepatator連續(xù)偏向分離器，將渦流分離和機(jī)械篩濾結(jié)合，達(dá)到浮渣、沉淀物的去除，能應(yīng)對(duì)大流量變化已經(jīng)成功應(yīng)用深井處理系統(tǒng)深井處理系統(tǒng)采用深井調(diào)

10、蓄設(shè)施，結(jié)合調(diào)蓄、初沉處理、細(xì)格柵和消毒處理，占地為常規(guī)調(diào)蓄池的15%，造價(jià)低，重力流運(yùn)行，無需水泵提升已經(jīng)成功應(yīng)用Actiflo、BioActiflo，DensaDeg各類高效混凝沉淀池，提高反應(yīng)負(fù)荷，減少構(gòu)筑物占地，同時(shí)又可作為旱季提標(biāo)設(shè)施已經(jīng)成功應(yīng)用技術(shù)名稱技術(shù)名稱改進(jìn)方法改進(jìn)方法污泥脫水污泥脫水1、采用新型絮凝劑以及加藥自動(dòng)控制技術(shù)提高污泥脫水效率；2、提高離心脫水設(shè)備的電耗效率；3、采用各種濃縮脫水一體化設(shè)備；厭氧消化厭氧消化1、采用各種高溫高壓、脈沖電磁、機(jī)械破解、超聲波和化學(xué)氧化處理等污泥預(yù)處理工藝，提高污泥可生物降解成分；2、采用熱水解工藝（Cambi，Biothelys）3、

11、采用高溫厭氧消化或者二段法（酸化、氣化分別進(jìn)行）；好氧消化好氧消化1、采用多級(jí)串聯(lián)好氧消化工藝；2、采用自熱式高溫好氧消化（ATAD）工藝；3、采用好氧消化+厭氧消化結(jié)合工藝污泥干化污泥干化1、采用低溫帶式干化（120175）替代高溫干化（480）污泥焚燒污泥焚燒1、采用流化床焚燒爐替代多爐膛焚燒爐技術(shù)名稱技術(shù)名稱技術(shù)原理和特點(diǎn)技術(shù)原理和特點(diǎn)膜過濾濃縮膜過濾濃縮根據(jù)MBR工藝改進(jìn)而來，可將污泥濃縮至含固量4%以上，需要曝氣防治膜堵塞，膜需要定期清洗。目前GE、Veolia、USFilter、Degremont和Mitsubishi等公司均有產(chǎn)品；電滲析脫水電滲析脫水通過在污泥中形成電場(chǎng)，使得水

12、分子從污泥中經(jīng)多孔介質(zhì)分離（生產(chǎn)商有Elcotech、Waste Technologies和Sshbrook-Simon Hartley等）土工布管脫水土工布管脫水采用高強(qiáng)度聚丙烯織布制成脫水材料，利用重力壓縮自然脫水，適用于小型污水廠等離子輔助熱氧化等離子輔助熱氧化利用等離子弧發(fā)生器產(chǎn)生高溫等離子進(jìn)行污泥中有機(jī)物的分解。玻璃化玻璃化將污泥中的礦物質(zhì)熔化形成類似玻璃狀的骨料，污泥升溫達(dá)1400以上，可以去除金屬物質(zhì)并分解有機(jī)物。該工藝在日本已應(yīng)用多年。超臨界水氧化超臨界水氧化在高溫（374以上）高壓（221bar以上）下，通過超臨界水做介質(zhì)在短時(shí)間（小于1min）內(nèi)將有機(jī)物完全分解。化學(xué)干化化

13、學(xué)干化將污泥、硫酸和氨在壓力容器中混合（135150，207480 kPa），通過放熱反應(yīng)排除水分，并生產(chǎn)硫酸銨有機(jī)肥相關(guān)環(huán)節(jié)相關(guān)環(huán)節(jié)考慮方法考慮方法污泥混合攪拌污泥混合攪拌1、好氧消化采用好氧-缺氧間歇運(yùn)行方式，減少充氧量；2、厭氧污泥攪拌采用新型攪拌設(shè)備（多段式、線性攪拌器等），攪拌能耗僅為傳統(tǒng)的25%；設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)1、合理配置設(shè)備，避免設(shè)備功率過大導(dǎo)致的運(yùn)行耗能，可盡可能考慮分期分階段實(shí)施；沼氣利用沼氣利用1、在中小規(guī)模污水廠中推廣熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)；2、接納高濃度有機(jī)廢棄物（油脂、餐廚垃圾和生物柴油廢料等）提高產(chǎn)氣量（50%以上）；干化泥餅利用干化泥餅利用1、污泥干化后用于電廠和水泥廠摻

14、燒磷回收磷回收1、采用各種磷回收工藝，同時(shí)避免污泥農(nóng)田回用時(shí)農(nóng)作物磷超標(biāo)；目前較為成熟的工藝有CRYSTALATOR（荷蘭DHV公司）、PHOSNIX工藝（日本Unitika公司）和Ostara工藝（加拿大Ostara公司）技術(shù)名稱技術(shù)名稱技術(shù)原理技術(shù)原理最終產(chǎn)品最終產(chǎn)品技術(shù)成熟度技術(shù)成熟度服務(wù)商服務(wù)商PHOSTRIP通過將生物除磷回流污泥進(jìn)行厭氧釋放，對(duì)上清液投加鈣鹽，將磷酸鈣沉淀分離CaP已經(jīng)成功應(yīng)用德國MUTAG公司PRISA對(duì)剩余污泥濃縮池的污泥上清液進(jìn)行磷酸銨鎂沉淀，然后進(jìn)行沉淀分離MAP半工業(yè)化成功德國公司CRYSTALATOR流化床反應(yīng)器，以砂為載體形成磷酸銨鎂結(jié)晶體顆粒并沉淀分

15、離，也可用于工業(yè)廢水多離子沉淀CaP、MAP已經(jīng)成功應(yīng)用荷蘭DNV公司PHOSNIX流化床反應(yīng)器，以砂為載體形成磷酸銨鎂結(jié)晶體顆粒并沉淀分離，MAP已經(jīng)成功應(yīng)用日本Unitika公司OSTARA流化床反應(yīng)器，以砂為載體形成磷酸銨鎂結(jié)晶體顆粒并沉淀分離CaP、MAP已經(jīng)成功應(yīng)用加拿大Ostara公司PROPHOS投加CSH（水化硅酸鈣）的攪拌吸附反應(yīng)器，序批式運(yùn)行（每200-400小時(shí)更換CSH）CaP半工業(yè)化成功德國達(dá)姆施塔特大學(xué)RECYPHOS在小污水廠出水端設(shè)置固定床反應(yīng)器，每3-4個(gè)月更換濾料，并對(duì)濾料集中再生FeP半工業(yè)化成功德國聯(lián)邦教育與研究部研究項(xiàng)目PHOSIEDI離子交換，從滯留

16、物中沉淀回收磷CaP實(shí)驗(yàn)室規(guī)模成功德國聯(lián)邦教育與研究部研究項(xiàng)目技術(shù)名稱技術(shù)名稱技術(shù)原理技術(shù)原理最終產(chǎn)品最終產(chǎn)品技術(shù)成熟度技術(shù)成熟度服務(wù)商服務(wù)商BERLIN消化污泥投加鎂鹽，吹脫CO2提高pH值，沉淀分離MAPMAP已得到部分實(shí)際應(yīng)用德國公司AIRPREXBERLIN授權(quán)的一種改進(jìn)工藝MAP已得到部分實(shí)際應(yīng)用德國公司FIXPHOS在消化池進(jìn)流端投加CSH（水化硅酸鈣），經(jīng)10天的混合消化，在CSH上形成CaP結(jié)晶，然后沉淀分離CSH上富集的CaP 德國達(dá)姆施塔特大學(xué)SEABORNE消化污泥在pH1.5下溶解，重金屬分離（硫化沉淀，投加NaOH調(diào)高pH），投加鎂鹽MAP已得到部分實(shí)際應(yīng)用德國公司L

17、OPROX/PHOXAN消化污泥進(jìn)行低壓濕式氧化（pH1.5），膜分離磷酸已得到部分實(shí)際應(yīng)用德國聯(lián)邦教育與研究部研究項(xiàng)目AQUA RECI374，220 barFe P 、 A l P 或CaP已得到部分實(shí)際應(yīng)用瑞典公司CAMBI150-170，4-6 bar，20分鐘消化后污泥處理，改善脫水性能Fe P 、 A l P 或CaP已得到部分實(shí)際應(yīng)用挪威公司KREPRO140，4 bar，酸化水解1小時(shí)，進(jìn)行鐵鹽沉淀FeP 瑞典公司技術(shù)名稱技術(shù)名稱技術(shù)原理技術(shù)原理最終產(chǎn)品最終產(chǎn)品技術(shù)成熟度技術(shù)成熟度服務(wù)商服務(wù)商SEPHOS先經(jīng)pH1，然后調(diào)高pH，去除重金屬，進(jìn)行AlP沉淀，并進(jìn)一步在NaOH中

18、溶解后獲取CaP沉淀CaP實(shí)驗(yàn)室研究階段德國達(dá)姆施塔特大學(xué)PASCHpH1鹽酸溶解，溶劑萃取，磷酸沉淀MAP半工業(yè)化成功德國聯(lián)邦教育與研究部研究項(xiàng)目BIOLEACHING特殊菌種從污泥灰中溶解P，并在生物菌種內(nèi)富集，通過厭氧溶解進(jìn)行MAP沉淀MAP實(shí)驗(yàn)室研究階段 BIOCONpH1硫酸萃取，離子交換去除重金屬磷酸半工業(yè)化研究丹麥公司MEPHREC污泥及焚燒灰制成煤球狀，經(jīng)鼓風(fēng)爐焚燒，含CaP的焚灰直接滿足肥料要求CaP半工業(yè)化成功德國公司ASHDEC焚燒灰在窯內(nèi)加熱，重金屬通過煙氣去除肥料產(chǎn)品半工業(yè)化成功奧地利公司THERMPHOS污泥經(jīng)造粒后與磷礦石一起在焚燒爐內(nèi)焚燒CaP實(shí)驗(yàn)室規(guī)模成功荷蘭

19、公司美國環(huán)保署（EPA）2008年清潔水域需求調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在處理規(guī)模大于1 MGD（百萬加侖，折合3,785 m3/d）的3,171座污水處理廠中，已經(jīng)采用熱電聯(lián)產(chǎn)的104座污水廠，發(fā)電產(chǎn)能為190 MW，主要分布在大城市、人口密集的州以及電價(jià)較高或有政策補(bǔ)貼的地區(qū)。另外還有近43%的污水廠采用污泥厭氧消化，但未采用CHP系統(tǒng)，研究結(jié)果表明，其中至少還有257座污水廠存在采用熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)可行性。動(dòng)力系統(tǒng)名稱動(dòng)力系統(tǒng)名稱利用利用CHP的污水廠數(shù)量（座）的污水廠數(shù)量（座） 裝機(jī)容量（裝機(jī)容量（MW）往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)5485.8微型燃?xì)廨啓C(jī)微型燃?xì)廨啓C(jī)295.2燃料電池燃料電池137.9燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)539.9蒸汽輪機(jī)蒸汽輪機(jī)123.0組合系統(tǒng)組合系統(tǒng)128.0合計(jì)合計(jì)104189.8項(xiàng)目項(xiàng)目?jī)?nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)燃?xì)鉁u輪燃?xì)鉁u輪微型渦輪微型渦輪燃料電池燃料電池技術(shù)成熟度成熟成熟成熟新興技術(shù)發(fā)電規(guī)模（kW）110370012004700302502101200電效率（%）3042263726303645熱效率（%）3549305230373040設(shè)備投資（$/kW)465160011002000800165038005280維護(hù)費(fèi)用($/kWh)0.010.0