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李成江:污水处理达到地表水准IV类标准的技术探讨

时间:2018-04-04  点击:791 次 字号+  字号-
在中国国际贸易促进委员会建设行业分会、城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室联合主办,《水工业市场》杂志、中关村中科水环境保护技术创新推广中心承办的“2018(第13届)水处理行业热点技术论坛”上,中国市政工程华北设计研究总院有限公司顾问总工李成江作了题为《污水处理达到地表水准四类标准技术探讨》的报告,报告分析了高排放标准污水处理技术的建设需求,高排放标准污水处理技术研究,分享了污水处理厂的技术应用,以及污泥处理技术发展方向。

中国市政工程华北设计研究总院有限公司顾问总工李成江

一、建设需求
可持续发展是一项经济和社会发展的长期战略。主要包括资源和生态环境可持续发展、经济可持续发展和社会可持续发展三个方面。可持续发展以资源的可持续利用和良好的生态环境为基础,以经济可持续发展为前提,以谋求社会的全面进步为目标。我国水污染严重、水环境问题突出,而污水处理的可持续发展可以创造良好水环境,实现水、污泥资源回收利用以及低碳节能的目标,意义重大。

我国目前水环境主要面临问题包括水体污染、水资源短缺、城市内涝、城市水体污染等。近年来国家政策要求提高污水排放标准,同时建设海绵城市解决水安全、水生态、水环境、水资源问题,复兴水文化。因此我国水环境治理的建设应满足实际需求,包括高排放标准污水处理技术,高效、节能处理技术(工艺、设备、控制),污水资源化(再生回用)以及环境友好污水厂(除臭、降噪、地下污水厂)。

二、高排放标准污水处理技术
1、技术需求

高排放标准污水处理技术的技术需求有以下3点:

(1)排放标准提高

目前,北京、天津、呼和浩特、台州、四川、安徽巢湖、广东等地的排放标准均高于国标一级 A。

(2)污水资源化的需要

为实质性推动再生水应用,再生水质标准亦高于国标,某些指标向IV类水靠近。

(3)环境容量的需要

在缺水地区为保持河道水量,需要将污水处理至地表水准IV类或V类水。

2.技术难点

高排放标准污水处理的技术难点主要包括以下指标:

COD:20-30mg/l
TN:5-10-15mg/l
TP:0.2-0.3mg/l
SS:5mg/l
色度:10倍

3.研究内容

“A/O—MA/O—臭氧氧化+生物滤池”是一种深度处理组合技术,研究在提高二级生化脱氮效率为核心的基础上分析了深度处理的曝气生物滤池、臭氧氧化等,以实现系统的优化组合。
工艺流程图

(1.污水厂原水井;2. SBR反应器;3. 曝气机;4. 中间水池;5. 臭氧单元进水泵;6. 臭氧接触柱;7. 稳定柱;8. 氧气瓶;9. 臭氧发生器;10. 臭氧出水池;11. 生物滤池进水泵;12. BAC生物滤池;13. 出水)

4.研究结论

(1)有机污染物的去除

在中试试验中,出水COD值基本满足一级A标准要求(< 50 mg/L);在这种情况下,臭氧-生物滤池工艺可基本完成深度去除COD的目标;

采用臭氧气浮工艺可保证对二级出水中有机污染物的有效去除,出水COD稳定低于30mg/L,且大部分COD检出值低于20mg/L;

以COD为考核指标,为达到地表水IV类标准,以本研究考察的相关技术,可考虑采用如下工艺流程:

二级处理——混凝——沉淀——臭氧氧化——生物滤池。

二级处理——臭氧——混凝——气浮——生物滤池。

(2)氨氮的去除

在SBR中试试验中,出水氨氮可满足一级A标准要求(< 5 mg/L),且90%的试验数据低于1.5 mg/L;在二级出水氨氮浓度低于2.5 mg/L时,臭氧-生物滤池工艺基本保证出水氨氮稳定达到地表水IV类标准。

(3)总氮的去除

采用两段进水A/O/A/O运行方式相比于常规A/O模式可显著提高的脱氮效果,在常温下达到平均86.7%的脱氮率,出水TN均值可达5.35 mg/L;在低温下可达到平均78.9%的脱氮率,出水TN均值为9.87 mg/L。

反硝化生物滤池投加甲醇作为碳源,可控制出水TN低于5 mg/L,在甲醇投加量略过量时,出水TN可低于1.5 mg/L。

(4)总磷的去除

一般需要结合生物除磷和化学除磷来达到高标准的磷排放要求;臭氧气浮工艺确保出水TP低于0.3 mg/L。

(5)结论

达到地表水准IV类标准,以本研究考察的相关技术,可考虑采取如下工艺流程:

二级处理—混凝—沉淀—臭氧氧化—生物滤池—过滤—消毒—出水。

三、建议工艺组合

达标分析

工艺与设备

COD 20-30mg/l

混凝沉淀 活性炭 臭氧 芬顿

TN 5-10-15mg/l

MBBR MBR 曝气生物滤池 深床过滤

TP 0.2-0.3mg/l

生物除磷+混凝过滤 磁混凝 离子气浮

SS 5mg/l

混凝沉淀+过滤 深床过滤 滤布滤池 UF过滤 磁混凝 离子气浮

色度 10倍

臭氧 芬顿

 
新建项目建议工艺

总氮、氨氮在A/O生物池达标,深度处理解决微量TN、COD、TP、SS、色度达标。

工艺流程:污水—预处理—A/O—混凝沉淀(O3)—深床过滤—O3—出水。

升级改造项目建议工艺

深度处理解决COD、总氮、氨氮、TP、SS、色度达标。

工艺流程:一级A(B)出水—BAF—O3— 混凝沉淀—深床滤磁混凝沉淀—O3—出水。


五、污泥处理技术发展方向

污水高效分离+污泥高效高温消化是一种节能/产能的污泥处理技术,也会是未来污泥处理技术发展方向。目前日本已经有应用该处理技术的示范工程,项目污水采用高效分离提高SS去除率,大大节省二级生物处理的能耗,同时增加污泥产量,污泥处理采用高效高温厌氧消化(在厌氧消化罐投加填料、温度50度左右),全系统生物质回收量增加,能耗大大降低,建设费用与运行成本也相应降低。最终建设费用降低25%、运营费用降低38%、温室气体降低44%、电力使用量减少58%。

我国也有使用污泥厌氧消化处理技术的项目案例。例如天津市津南污水厂和长沙污泥集中处置工程。天津市津南污水厂采用高浓度污泥厌氧消化+板框脱水+干化的污泥处理工艺。干化后产生含水率40%的污泥202t/d,交天津市环境建设投资有限公司作为生产有机肥料的原料。污泥脱水和消化产生的高浓度滤液2000m3/d,采用“磷酸铵镁除磷+ANAMMOX菌脱氮”工艺,处理后出水排至津南污水厂进水区进行再处理。除磷产生的鸟粪石500t/d,作为肥料外售。

长沙污泥集中处置工程采用高温热水解厌氧消化污泥处理技术。该技术提高了消化速率,减小污泥消化时间,使得污泥的流动性更强,提高进入消化池污泥浓度,减小消化池容积约40-50%。污泥处于高温,高压环境下,细菌、病毒等基本均被灭活,因此经消化处理后的污泥细菌指标可达到美国EPA503中A级农用标准。提高可溶解COD,沼气量得到较大的提高,沼气中H2S的含量更低,有利于沼气的利用,消化过程中泡沫的产生量极少,污泥臭味小。热水解消化后的污泥,经板框脱水含固率可以达到40%,可以减少污泥热干化的蒸发量。

六、结论
未来,我国水环境治理行业将向以下3个方向发展。

1、海绵城市建设:以水环境、水安全、水资源综合利用为目标,恢复水的生态功能,恢复河清、岸绿的宜居景观,同时实现优水优用的循环。

2、提高管网收集率:提高污水收集率、减少客水进入官网;提高初期雨水的处理率,减少对水体的污染;将雨水、污水、污水厂、河道作为一个水环境整体考虑。

3、污水处理:提高污水处理的标准,改善水环境、实现部分资源化。现有的处理技术科学组合能实现高排放标准。提升污水厂的环境功能,减少臭气、噪声对周边环境的影响;提高污泥处理处置率,实现污泥的减量化、无害化、资源化。倡导节能,节地绿色环保的新工艺、新技术,减少污水厂碳排放。
专题
期刊

主管:中华人民共和国住房和城乡建设部
主办:中国国际贸易促进委员会建设行业分会
国内统一刊号:CN11—4022/TU
国际统一刊号:ISSN1008—570X
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