生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量,正面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力,正成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式,深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果,及時(shí)發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng),全面介紹行業(yè)內(nèi)的實(shí)用技術(shù)裝備和示范工程,引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新,加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)
2023-J-3
申報(bào)單位
南京市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司
推薦單位
江蘇省環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)
一、技術(shù)簡(jiǎn)介
適用范圍
本技術(shù)可廣泛應(yīng)用于新建、擴(kuò)建和升級(jí)改造的污水處理廠,將出水穩(wěn)定提標(biāo)至地表Ⅳ類和Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn),深入挖掘延伸傳統(tǒng)工藝脫氮除磷能力。為城市污水廠提標(biāo)項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理全過(guò)程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航。
技術(shù)原理
本技術(shù)提出一種將污水穩(wěn)定提標(biāo)至地表Ⅳ類和Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)的組合工藝及三種子工藝,并優(yōu)化相應(yīng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行參數(shù),提供實(shí)際的工程運(yùn)行成本和投資費(fèi)用,為污水處理廠的提質(zhì)增效提供參考。
當(dāng)污水處理廠出水中COD和TN濃度超標(biāo)時(shí),可以選擇反硝化濾池工藝。當(dāng)污水處理廠出水中TP和SS濃度超標(biāo)時(shí),可以選擇高效沉淀池工藝。當(dāng)污水處理廠出水中COD和氨氮濃度超標(biāo)時(shí),可以選擇“臭氧——曝氣生物濾池”組合工藝。針對(duì)出水TP濃度達(dá)標(biāo),其余指標(biāo)均不達(dá)標(biāo)的情況,可以選擇“反硝化濾池——臭氧——曝氣生物濾池”組合工藝。主要工藝如下:
(1)將污水送入高密度沉淀池內(nèi),投加
混凝劑、
絮凝劑;
(2)經(jīng)沉淀后,澄清水進(jìn)入內(nèi)碳源反硝化生物濾池內(nèi),并向內(nèi)碳源反硝化生物濾池內(nèi)補(bǔ)加污泥水解酸化產(chǎn)物。內(nèi)碳源反硝化生物濾池采用2——3mm石英砂介質(zhì)濾料,污泥水解酸化產(chǎn)物是污泥穩(wěn)定處置自然發(fā)酵形成;
(3)向曝氣生物濾池底部的布水層中加入臭氧,經(jīng)過(guò)反硝化濾池的廢水進(jìn)入布水層進(jìn)入曝氣生物濾池內(nèi),填料層進(jìn)行生化處理;
經(jīng)生化處理后,凈化水引入模塊化人工濕地中,模塊化人工濕地是由若干小型濕地模塊組件拼接形成。
工藝路線
本工藝路線包括高效沉淀池(HST)、反硝化濾池(DNBF)、臭氧—曝氣生物濾池(O3-BAF)這三種深度處理工藝單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的最佳運(yùn)行參數(shù),主要包括:
(1)影響高效沉淀池運(yùn)行效果的因素主要有混凝劑種類與投加量、絮凝劑種類與投加量、污泥回流比等參數(shù)。PAC投加量的最適投加范圍約為PAC/TP=2——15(mg·L-1/mg·L-1),PAM投加量的最適投加范圍約為PAM/SS=0.01——0.05(mg·L-1/mg·L-1)。最佳污泥回流比一般在2%——6%之間。
(2)影響反硝化濾池運(yùn)行效果的因素主要有碳源種類及投加量、濾料種類及粒徑等參數(shù)。外加碳源乙酸鈉應(yīng)用較為廣泛,最佳投加量(以C/N計(jì))應(yīng)當(dāng)控制在4.5左右。在濾池的運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)當(dāng)消除跌水現(xiàn)象,降低進(jìn)水DO濃度。
(3)影響臭氧工藝運(yùn)行效果的因素主要有臭氧投加量、臭氧接觸時(shí)間等參數(shù)。進(jìn)水中混有大量工業(yè)廢水的城鎮(zhèn)污水處理廠,可適當(dāng)延長(zhǎng)臭氧接觸時(shí)間,通常取40——50 min。影響曝氣生物濾池運(yùn)行效果的因素主要有水力負(fù)荷、水力停留時(shí)間、氣水比等參數(shù)。
當(dāng)尾水中TN和TP濃度均超標(biāo)時(shí),可以選擇“高效沉淀池-反硝化濾池”組合工藝。當(dāng)污水處理廠進(jìn)水中混有工業(yè)廢水,且單獨(dú)使用BAF工藝無(wú)法使出水COD和氨氮濃度達(dá)標(biāo)時(shí),可以選擇O3-BAF組合工藝。當(dāng)污水處理廠尾水中COD、氨氮和TN濃度均超標(biāo)時(shí),可以選擇“反硝化濾池——臭氧曝氣生物濾池”組合工藝。
應(yīng)用效果
本技術(shù)可依據(jù)污水處理廠尾水水質(zhì)現(xiàn)狀和排放要求提供目標(biāo)可達(dá)性、經(jīng)濟(jì)性和套餐式的組合工藝選擇標(biāo)準(zhǔn)與工藝參數(shù)推薦。集成組合濾池,優(yōu)化濾池內(nèi)的復(fù)合填料,綜合利用剩余污泥,提供經(jīng)濟(jì)碳源,有效提高反硝化效率,增大總氮的去除??蓮V泛應(yīng)用于新建、擴(kuò)建和升級(jí)改造的污水處理廠,將出水穩(wěn)定提標(biāo)至地表Ⅳ類和Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn),深入挖掘延伸傳統(tǒng)工藝脫氮除磷能力。
研發(fā)背景
當(dāng)前全國(guó)污水處理行業(yè)已經(jīng)打響了提質(zhì)增效的發(fā)令槍,隨著水污染的防治力度的加大,國(guó)內(nèi)多地制定了嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn),將排入地表水體N、P等污染物的排放限值規(guī)定進(jìn)一步接近或達(dá)到地表Ⅳ類水體水質(zhì)。污水處理廠實(shí)施提標(biāo)改造,與污水廠關(guān)聯(lián)的湖泊水庫(kù)和河道等水體水質(zhì)可更好地達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)的水質(zhì)目標(biāo)。
江蘇省在2018年6月發(fā)布《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》、浙江省在2018年12月發(fā)布《城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等,執(zhí)行更加嚴(yán)格的氮磷排放要求。
2021年1月11日,發(fā)改委等10部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》,要求2025年全國(guó)地級(jí)及以上缺水城市再生水利用率達(dá)到25%以上,再生水將成為城市的“第二水源”。結(jié)合城鎮(zhèn)污水處理廠新一輪提標(biāo)建設(shè),城鎮(zhèn)污水處理將從 “工程水”階段進(jìn)入“生態(tài)水”階段,更新治水理念,創(chuàng)造綜合效益。
此外,國(guó)內(nèi)污水廠提標(biāo)改造技術(shù)存在以下問(wèn)題:1、國(guó)外技術(shù)壟斷,已形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù);2、國(guó)內(nèi)技術(shù)相對(duì)單一,主要集中以MBR為核心的膜處理工藝,其投資和運(yùn)行費(fèi)用高昂;3、其他工藝魚龍混雜,出水水質(zhì)難以保障。因此,需要研發(fā)一種穩(wěn)定高效的深度處理技術(shù)以滿足愈發(fā)嚴(yán)格的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
技術(shù)特點(diǎn)
本技術(shù)提供一種用于城市污水提標(biāo)至地表Ⅳ類和Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)的組合污水處理工藝,可經(jīng)濟(jì)有效實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到地表Ⅳ和Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。主要特點(diǎn)包括:
1.經(jīng)濟(jì)套餐式的組合工藝
本技術(shù)對(duì)影響高效沉淀池、反硝化濾池、臭氧曝氣生物濾池運(yùn)行效果的關(guān)鍵因素進(jìn)行研究,并優(yōu)化了工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行參數(shù)。可依據(jù)污水處理廠尾水水質(zhì)現(xiàn)狀和排放要求提供目標(biāo)可達(dá)性、經(jīng)濟(jì)性和套餐式的組合工藝選擇標(biāo)準(zhǔn)與工藝參數(shù),為穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)污染物的超低排放與污水處理提質(zhì)增效提供參考。
2. 可替代有機(jī)碳源
水解酸化產(chǎn)物是將污水廠剩余污泥穩(wěn)定處置,并向污泥中添加經(jīng)堿處理后的玉米芯和海綿鐵組成的復(fù)合填料??勺鳛榉聪趸奶荚春蜕镙d體,解決了連續(xù)投加碳源的弊端。海綿鐵可釋放更多的鐵離子,增強(qiáng)了異養(yǎng)微生物的活性。同時(shí)海綿鐵的緩慢腐蝕過(guò)程也在不斷產(chǎn)生氫氣,供氫自養(yǎng)反硝化菌的生長(zhǎng),進(jìn)一步強(qiáng)化了反硝化進(jìn)程,提高硝態(tài)氮的去除率。
3.提高內(nèi)部碳源利用效率
反硝化一般需要有機(jī)碳源作電子供體,包括外加碳源、污水碳源和內(nèi)源碳源。污水碳源一般不足,外加碳源則會(huì)增加運(yùn)行成本,因此提高內(nèi)部碳源利用效率是很有價(jià)值的。內(nèi)碳源回收型反硝化復(fù)合濾池是集多種污染物去除功能于一體,對(duì)總氮、總磷和SS均有較好的去除效果,可進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。
4.高性能復(fù)合功能改性填料
主要包括鋪設(shè)厚度為1:1:1的生物吸附層、加熱層與生物降解層,可將水中原來(lái)紊亂的大分子團(tuán)鏈打斷。生物吸附層具有優(yōu)異的吸附功能,生物降解層具有良好的降解功能,適當(dāng)?shù)募訜峥纱龠M(jìn)污水中細(xì)菌的活性,從而進(jìn)一步降低難降解COD的含量。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
南京橋北污水處理廠擴(kuò)建工程
案例簡(jiǎn)介
南京橋北污水處理廠總設(shè)計(jì)規(guī)模20×104m3/d,占地約合10.59ha,污水廠服務(wù)范圍內(nèi)用地性質(zhì)主要是居住、商業(yè)及科研用地。本次擴(kuò)建工程廠址為現(xiàn)狀污水廠廠區(qū)內(nèi)一期工程?hào)|側(cè)的規(guī)劃預(yù)留地,用地面積約3.44ha,規(guī)模10×104m3/d,擴(kuò)建完成后污水廠的總規(guī)模達(dá)到20×104m3/d。
1、南京首座出水預(yù)按準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)打造的高標(biāo)準(zhǔn)污水廠
根據(jù)市環(huán)保局關(guān)于鼓勵(lì)建設(shè)單位在一級(jí)A基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高污水處理廠處理標(biāo)準(zhǔn),減少尾水污染物排放總量要求的回復(fù),橋北污水廠的尾水排入石頭河,石頭河為長(zhǎng)江的支流,為了積極響應(yīng)長(zhǎng)江生態(tài)大保護(hù),減少尾水污染物排放總量的要求,提高政治站位,經(jīng)過(guò)充分的科學(xué)論證,采用“曝氣沉砂+多模式改良A2O生化+高效沉淀池+反硝化濾池”主體處理工藝,通過(guò)多模式改良A2O強(qiáng)化二級(jí)脫氮除磷,加上新型反硝化濾池深度處理對(duì)TN的補(bǔ)充去除,并同步去除SS、TP,實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)準(zhǔn)Ⅳ類出水目標(biāo),實(shí)際運(yùn)行表明,除了TN外,其余指標(biāo)已達(dá)到地表水環(huán)境Ⅳ類、甚至Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn),遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計(jì)出水水質(zhì),具體見(jiàn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。
2、新型高效反硝化生物濾池在國(guó)內(nèi)的首次引進(jìn)應(yīng)用
(1)為了克服一期工程深度處理工藝不具備除氮能力、兼顧一期工程的水質(zhì)再提升,結(jié)合用地條件及優(yōu)化投資,將擴(kuò)建工程反硝化濾池的規(guī)??刂茷?5×104m3/d,其高質(zhì)量的出水與一期剩余5×104m3/d出水混合后進(jìn)行排放,TN能夠控制在10mg/L以下,滿足污水廠整體出水水質(zhì)的需求,增加污水廠排水的安全性。
(2)濾池主體結(jié)構(gòu)與V型濾池相同,進(jìn)水采用V型槽淹沒(méi)配水,克服了常規(guī)深床濾池進(jìn)水配水跌水造成碳源無(wú)效消耗,實(shí)現(xiàn)低碳運(yùn)行;
(3)濾料采用生物
陶粒濾料,有效粒徑為2.5mm,比表面積大,優(yōu)于常規(guī)深床濾池采用的粒徑為2——3mm的石英砂濾料,可獲得更高的生物濃度及更大的滯留能力,延長(zhǎng)過(guò)濾周期,濾層厚度僅需1.8m,少于常規(guī)深床濾池2.44m的濾層厚度,降低濾床深度和工程造價(jià);
(4)鑒于V型濾池在水處理中應(yīng)用廣泛且成熟,大幅縮短了運(yùn)行人員的適應(yīng)期。
3、智慧運(yùn)行控制,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗
?、賹?shí)現(xiàn)磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)、電動(dòng)菱形空氣流量調(diào)節(jié)閥和溶解氧在線檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié),可以經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)輸出風(fēng)量,實(shí)現(xiàn)低耗運(yùn)行,實(shí)際運(yùn)行表明可節(jié)約30%——40%的能耗。
②智能加藥,優(yōu)化原料投入。加藥系統(tǒng)由常用的變頻計(jì)量泵升級(jí)為數(shù)字泵,對(duì)加藥設(shè)備進(jìn)行智能化、精準(zhǔn)化控制。
4、采用多型高效新型設(shè)備
?、?.6m大尺徑網(wǎng)孔板式轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵:網(wǎng)孔采用6mm孔徑,運(yùn)行時(shí)可產(chǎn)生地毯效應(yīng),能進(jìn)一步提高過(guò)濾分離效率;
?、诹庑慰諝庹{(diào)節(jié)閥:其調(diào)節(jié)行程和流量呈直線關(guān)系,能夠很好地滿足空氣流量調(diào)節(jié)的需求;
?、?.5m大直徑傘形雙曲面立式攪拌機(jī):雙曲面葉輪間隔均勻布置長(zhǎng)導(dǎo)流攪拌肋和短導(dǎo)流攪拌肋,相對(duì)于傳統(tǒng)水下攪拌機(jī),節(jié)能達(dá)到50%——60%以上;
?、馨鍡l式微孔曝氣器:可提高單位服務(wù)面積,在不增加阻力的前提下,提高10%的孔密度,減少氣泡直徑30%,能提高曝氣效率20%,可節(jié)約20%——30%的能耗。
5、合理布局,采用集約化的單元組合,節(jié)約用地
通過(guò)優(yōu)化水路與泥路,采用上水下泥的雙層渠道將多模式改良A2O生化池、污泥回流泵房及配水井、二沉池進(jìn)行組合連接,中間提升泵房與反硝化生物濾池進(jìn)行組合連接,次氯酸鈉、碳源投加間與接觸消毒池疊建等措施,擴(kuò)建10萬(wàn)m3/d用地面積僅為3.44ha(51.6畝),較《城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的用地面積9.5ha(142.5畝),可節(jié)約63.8%的用地,節(jié)地效果非常明顯。
6、實(shí)現(xiàn)中水資源化利用,生態(tài)補(bǔ)水改善區(qū)域河道水環(huán)境質(zhì)量,節(jié)約水資源
積極實(shí)施高品質(zhì)尾水的資源化利用,廠外用于江北新區(qū)的河道生態(tài)補(bǔ)水,補(bǔ)水規(guī)模10萬(wàn)m3/d;廠內(nèi)用于脫水機(jī)濾布沖洗、細(xì)格柵沖洗、水處理藥劑配制、池面清洗、綠化等,約3000m3/d,中水的回用率達(dá)到了51.5%,有效節(jié)約了水資源。
7、通過(guò)污水處理工藝的優(yōu)化改進(jìn)、新技術(shù)、新設(shè)備、智慧運(yùn)行控制等多效并舉措施,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗
實(shí)際運(yùn)行噸水電耗為0.28——0.30kWh/m3。根據(jù)《城鄉(xiāng)水務(wù)2035年行業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》,截止2018年,全國(guó)污水廠噸水電耗為0.31kW·h/m3,能耗指標(biāo)優(yōu)于全國(guó)平均水平。
8、與同行業(yè)先進(jìn)水平對(duì)比
本工程積極推動(dòng)科技進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展,積極響應(yīng)雙碳目標(biāo),使用了大量的高效低能耗新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備及智慧運(yùn)行控制,節(jié)約了63.8%的用地、實(shí)現(xiàn)了51.5%的中水回用,出水水質(zhì)除了TN外,其余指標(biāo)已達(dá)到地表水環(huán)境Ⅳ類、甚至Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn),噸水電耗優(yōu)于全國(guó)平均水平,實(shí)現(xiàn)了降碳低耗運(yùn)行,綜合指標(biāo)處于同行業(yè)領(lǐng)先水平。
達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
運(yùn)行表明,出水水質(zhì)除了TN外,其余指標(biāo)已達(dá)到地表水環(huán)境Ⅳ類、甚至Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)準(zhǔn)Ⅳ類出水目標(biāo)。
業(yè)主單位
南京水務(wù)集團(tuán)有限公司
投運(yùn)時(shí)間
2020年2月26日
工藝流程
采用“曝氣沉砂+多模式改良A2O生化+高效沉淀+反硝化濾池+次氯酸鈉消毒”主體處理工藝,通過(guò)多模式改良A2O強(qiáng)化二級(jí)脫氮除磷,加上反硝化濾池深度處理對(duì)TN的補(bǔ)充去除,并同步去除SS、TP,實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)準(zhǔn)Ⅳ類出水目標(biāo)。
運(yùn)行情況
實(shí)際運(yùn)行表明,出水水質(zhì)除了TN外,其余指標(biāo)已達(dá)到地表水環(huán)境Ⅳ類、甚至Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn),遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計(jì)出水水質(zhì)。實(shí)施高品質(zhì)尾水的資源化利用,廠外用于江北新區(qū)的河道生態(tài)補(bǔ)水,補(bǔ)水規(guī)模10萬(wàn)m3/d。中水的回用率達(dá)到了51.5%,有效節(jié)約了水資源。
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
本項(xiàng)目積極響應(yīng)雙碳目標(biāo),使用了大量的高效低能耗新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備及智慧運(yùn)行控制,節(jié)約了63.8%的用地、實(shí)現(xiàn)了51.5%的中水回用。實(shí)際運(yùn)行噸水電耗為0.28——0.30kWh/m3,全國(guó)污水廠噸水電耗為0.31kW·h/m3,能耗指標(biāo)優(yōu)于全國(guó)平均水平。實(shí)現(xiàn)了降碳低耗運(yùn)行,綜合指標(biāo)處于同行業(yè)領(lǐng)先水平。
三、技術(shù)申報(bào)單位聯(lián)系信息
單位名稱:南京市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司
單位地址:江蘇省南京市玄武區(qū)同仁街31號(hào)
聯(lián)系人:成昌艮
原標(biāo)題:環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 |城市污水深度處理技術(shù)
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