新概念污水處理廠設計說明

1、新概念水廠設計說明書姓 名鄒亞男/高冰麗年 級 2011 級專業(yè) 環(huán)境工程學校南開大學二0一五年一月目錄:1、概述：2、國外典型案例介紹：3、國外污水廠新概念介紹：4、中國污水處理現(xiàn)狀：5、概念廠設計方向：資源回收、能源利用、水質提升6、主體設計：7、輔助設計：8、創(chuàng)新點：9、個人見解：第一章：概述11目樂為未來水資源的可持續(xù)考慮，荷蘭、美國、新加坡等國家相繼提出了新世 紀未來水廠的概念，為與國際發(fā)展接軌，彌補國內的空白，由國內環(huán)境領域著 名的六位專家提出“建設面向未來的中國污水處理概念廠的理念 ”。第二章：國外污水廠典型案例介紹美國-21世紀水廠在水工業(yè)行業(yè)，美國加州橙縣水管區(qū)（OCWD建設

2、并運營的“ 21世紀水 廠”的水凈化項目在世界范圍內得到廣泛認可并備受推崇。該水廠是加州第一 個將廢水凈化到飲用水的項目，作用是回灌地下水，防止海水入侵。原工藝是 “石灰澄清+反滲透+紫外”，后期改造采用處理工藝為“微濾 +反滲透+紫外+雙 氧水”。城市污水和工業(yè) 援水生物處理石東母詫鼻放8彳卜節(jié)州步介過常與*氯化與福合辰津培軟代處理游我國加利福尼肥州橙縣“淡水禽井水入水這是全球地下水回灌的標志性項目。新加坡-Newater項目新加坡NEWater水廠使用污水做原水，經過一般的污水處理過程后進行 深度凈化處理，其中包括超濾（UF）、反滲透（RO）和紫外消毒（UV）。超 濾過程將污水中的粒狀物和

3、細菌等體積較大的雜質去除，然后用高壓將污水透 過反滲透膜，將溶解的鹽分、藥物、化學物質和病毒等較小雜質與水分離，最 后再經過紫外線消毒，就得到了可循環(huán)利用的再生水。Mewa帆r工藝以MF用口雙修法為主體.就業(yè)界解為*n avemight success torSingapore.實現(xiàn)了新加裝水業(yè)的跨舐式發(fā)屣，新加城一躍成為世界性水務中心.二報出水MF/UFR0n的口仁藻整工藝新加坡Newater項目開啟了污水回用的新篇章，其項目中的膜工藝和污水 集中系統(tǒng)尤其值得借鑒和研究。探索和研發(fā)低成本的膜，直接替換現(xiàn)用的常規(guī) 工藝，將是未來污水處理的一大里程碑第三章：國外未來污水廠新方向介紹美國：碳中和美

4、國水環(huán)境研究基金（WERF）制定了至2030年所有污水處理廠均要實 現(xiàn)碳中和運行的目標，2030年未來水廠均要實現(xiàn)走能耗自給之路。以希博伊 根（Sheboygan污水處理廠為例介紹美國的污水處理廠發(fā)展方向：!, 7；*里卡方T該泡砂分攫器盯:小£二；- 1Hs* 剜翁和泥+HW蟲強 報化迨；剌務 ；i'v EL.崎 心蟒用 農業(yè)辱心映4/7謾心氧消化）T軾靖化-污泥存儲幅電燒一曙曳也 坨旅二兀機希博伊根（Sheboyga。污水處理廠的能耗自給路線主要分為兩部分：一是 開源，而是節(jié)流。開源：利用熱電聯(lián)產（CHP）技術充分利用污泥厭氧消化產生的生物氣體（CH4）產電、產熱。同時，

5、通過向剩余污泥中投加高濃度食品廢物（HSW）實現(xiàn)厭氧共消化，以加大生物氣體產出量。節(jié)流：更新水泵變頻機組（節(jié)能 20%）、鼓風機系統(tǒng)（節(jié)能13%）、氣流 控制閥（節(jié)能17%）、加熱設備以及相關的自控系統(tǒng)（PLC和SCADA）,最 大限度降低污水處理關鍵設備的能耗。不是一味的推到重來，而是因地制宜地對現(xiàn)有的污水處理廠進行提效改造，可行性高且節(jié)約成本。同時，投加外源有機物增大厭氧效率也是一大亮 點。荷蘭:News技術路線荷蘭將可持續(xù)水發(fā)展理念，高度概括為 News框架，NEW是英文Nutrient （營養(yǎng)物）+ Energy （能源）+ Water （水）factories（工廠）詞組的縮寫，表示

6、可持續(xù)理念下的污水處理廠其實是營養(yǎng)物、能源和再生水三位一體的 生產工廠。圖4能量工廠概念工藝*05再生水廠概念工藝？-荷蘭清晰提出來未來水廠發(fā)展三個方向：營養(yǎng)物、能源、水質，為全球污水 處理提供了很好的參照。同時，荷蘭也注重因地制宜，在原有的污水處理設施的 基礎上進行提升改造。新加坡：綠色水廠新加坡水務局PUB制定出3個關鍵評價標準：出水水質、能源可持續(xù)性、環(huán)境可持續(xù)性。新加坡追求污水水廠的能耗自給率能達到100%，但新加坡的改造是分為三個階段：近期目標(2017年)改造棕色水廠(Brownfield )。短期目標(2022年)一一關閉部分棕色水廠，新建綠色水廠(Greenfield)。長期目

7、標未來綠色水廠(Greenfield)。利用目前實驗室中試技術(或建議技術)，使能源自給率超過 100%,并降低剩余污泥產量。新加坡的水廠建是循序漸進的，客觀可行性高，三個彼此獨立而又互相銜接 的三個目標，使其未來建設之路清晰且有跡可循。第四章：中國污水處理廠現(xiàn)狀總體現(xiàn)狀中國城鎮(zhèn)污水處理廠在數(shù)量迅速增長的同時， 也面臨著一系列的問題。從頂 層設計的理念缺失，到具體實施建設過程中的缺乏制度和標準， 當前水處理行業(yè) 面臨著粗放、混亂的局面。如何使國內污水處理在質量上得到提升， 如何應對未 來的資源和能源危機是當前中國急需考慮的重中之重。當前污水廠的一些問題小結：嚴重缺乏可持續(xù)發(fā)展發(fā)展理念當前國內的

8、污水處理廠基本面臨著以能耗換污染物處理的尷尬局面。 一方面有效抑制污染擴散的同時，以極大的加劇了能源的消耗。大部分 污水廠采用高能耗的工藝如曝氣等，采用厭氧消化利用能源的設施少之 又少?？傊?，能源利用上在國際環(huán)境中基本屬于菜鳥級別。而在資源回 收上可以說是空白，對氮磷的回收、微生物的利用等部分都還沒有具體 的行動。缺失水廠可持續(xù)發(fā)展的指導標準當前國內的水廠基本處于盲人摸象階段，各地區(qū)各水廠各自為戰(zhàn)， 沒有一套行之有效的標準將諸多資源利用起來。同時，中國水廠基本采 用一刀切的方式，不考慮地區(qū)差異性、忽視污水的來源等因素，不會因 地制宜。缺失激勵機制當前污水處理廠屬于埋頭苦干類型，達到標準就是最終

9、目標，缺乏 進取心和積極面對的態(tài)度。更深的原因是沒有一套可實現(xiàn)的獎懲機制， 調動水行業(yè)的積極性。缺失民眾中的正面形象污水廠在廣大的用戶當中沒有正面積極的形象，更多的報道屬于污 水廠與居民用戶的矛盾糾紛，受到埋怨和投訴。社會公眾只能看到污水 廠的負面部分，很難也很少去關注水廠所取得了正面作用。扭轉這樣的 場面，可以更多的得到社會的認同和幫助。第五章：新概念污水廠設計方向資源回收：污泥提取蛋白技術技術原理：該技術以城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)廢水處理設施產生的活性污泥為 處理對象，通過理化作用對微生物進行水解破壁處理， 經固液分離后得到含蛋白 液體和污泥殘渣。污泥殘渣因病原菌破壁失活而無害化、因水分的分離

10、而減量 2/3,因蛋白等的分離實現(xiàn)有機物消減 50犯上，最終可作為覆土、綠化土、土壤 改良劑和建筑材料被利用。分離出的含蛋白液體可作為污水處理廠的碳源、 蛋白 發(fā)泡劑和有機肥等利用。？社會和環(huán)境意義：解決污泥處理難題的同時，對新型資源一污泥微生物蛋白 進行高附加值利用。采用該技術每處理 10萬噸污泥（300噸污泥/日），相對于 填埋處置可節(jié)約土地150畝，節(jié)約污泥運送耗油40000升（距填埋場20公里計）； 相對于干化焚燒，可節(jié)約燃煤7000噸，直接減排二氧化硫24噸、二氧化碳14000 噸?；厥樟缀商m專家預測50年后世界磷仍等枯竭，從污泥中提取磷將是新方向，同時這也是 一條巨大的產業(yè)鏈。生活

11、和工業(yè)污水中含有豐富的含磷物質，其中 90蹴中在污泥 里，對污泥進行處理，可以提取出磷酸鹽，可用作肥料等用途。未來提取磷技術 主要有三個大方向：沉淀結晶、吸附和解析、濕式氧化法。日本、荷蘭等國家都在為未來磷回收做好技術儲備，離子交換、重金屬沉淀都是未來可以去探索的磷 回收新方向。重金屬回收當前對重金屬含量高的污廢水，仍處于無害化處理階段，如何利用重金屬仍 未提上議程。未來面臨更多的資源危機，利用廢水中的重金屬也是可以探索的方 向。能源利用：太陽能利用污水廠有大量的空地，且污水廠周圍通常無高大建筑物，采光好 ，對太陽 能板的利用，都提供了先決條件。探索方向：計算采用太陽能板的投入產出比，增加水廠

12、的能耗自給率。節(jié)流一提效改造當前污水廠通常采取以能耗換減排的方式 ，曝氣裝置、泵站等都需要消耗大量能源，改變當前的粗放狀態(tài)，將效率的提高做精做活。厭氧消化裝置主流的ANAMMOX藝，考慮熱電聯(lián)產（CHP技術燃料電池污水中存在大量的有機物，其中蘊含著大量的能源。將污水處理的部分系統(tǒng)視為一個巨大的燃料電池裝置進行發(fā)電。熱泵熱源技術水質提升末端分離機制：在污水處理的過程中將水量按照需求分為三類。大致為：排出水、回用 水、再生水?？捎行Ы档驮O備的損耗，能源的消耗?？梢栽诂F(xiàn)有的水廠基礎上進行改造?？梢宰鳛閷崿F(xiàn)源分離理念的過渡，在現(xiàn)有水廠的基礎上提升改造。第六章：主體設計設計要求水量要求：5萬噸進水水質：普通生活污水以天津高新區(qū)污水處理廠進行未來概念廠的設計原型。工藝流程圖：主體設計思路：格柵-第七章：輔助設計1、太陽能板設計：污水處理廠設計占地63000m2以名在4275m2的區(qū)域內布置光伏發(fā)電板以 14W/mW算，共 598