題 目：新標(biāo)準(zhǔn)下的污泥污水處理技術(shù)
報告人：國美(天津)水技術(shù)工程有限公司—原西門子(天津)水技術(shù)工程有限公司 楊淑霞 工藝總監(jiān)
楊淑霞：各位領(lǐng)導(dǎo)，來賓，環(huán)保界的同仁們下午好。很高興有機會在這里跟大家分享一下新標(biāo)準(zhǔn)下的污泥污水處理技術(shù)。
主要講兩塊的內(nèi)容，一個是污泥的，一個是污水的。
作為一個環(huán)保人我們都非常清楚無論是污泥處理處置的工藝路線，還是污水處理的工藝路線的選擇都與它要滿足的處理標(biāo)準(zhǔn)是息息相關(guān)的。這里我以點帶面以三個標(biāo)準(zhǔn)為例來解說一下ATAD自然式污泥好氧消化組合技術(shù)與這些標(biāo)準(zhǔn)的對應(yīng)關(guān)系。
我選取了土地改良用泥質(zhì)和園林綠化用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的一些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行對比，雖然這兩個標(biāo)準(zhǔn)都從理化性指標(biāo)，養(yǎng)分指標(biāo)，生物學(xué)指標(biāo)提出要求，但僅在理化性指標(biāo)中的含水率中體現(xiàn)較大的差異，土地改良用泥質(zhì)要求含水率小于65%，園林綠化用泥質(zhì)要求含水率小于40%，正是因為這兩項關(guān)鍵指標(biāo)不同，相應(yīng)的工藝路線組合方式也會有所不同。
首先和大家介紹ATAD自然式污泥好氧消化技術(shù)，在這里也希望把我們的一些最新的進(jìn)展情況跟各位專家、環(huán)保界的同仁們匯報一下：這項技術(shù)在歐美已有50多座成功運行的案例，在去年8-9月份在國內(nèi)也首次通過了中試驗證。
自熱式好氧消化單元實際上處理的污泥是含固率3%-7%經(jīng)過濃縮后的污泥，今天上午有專家介紹了，污泥厭氧消化技術(shù)處于普通厭氧消化到高級厭氧消化逐步發(fā)展的階段，這個含固率界于3-12%之間。經(jīng)過濃縮的自熱式好氧消化單元的進(jìn)泥含固率也在這個范圍內(nèi)。自熱式好氧消化主要是以揮發(fā)性有機物作為食料，在嗜熱細(xì)菌的作用下發(fā)生融胞反應(yīng)，將融胞釋放的蛋白質(zhì)、多糖等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行充分的降解，產(chǎn)生二氧化碳、水、高濃度的氨氮，同時釋放出大量的熱量。劇烈反應(yīng)釋放的熱量把系統(tǒng)溫度維持在55-65oC溫度范圍。揮發(fā)性有機物的降解率為50-70%，從而達(dá)到了減容的需求。系統(tǒng)內(nèi)污泥停留12天左右時間持續(xù)在55-65oC高溫范圍下，達(dá)到巴氏滅菌的效果。也就是說污泥達(dá)到了徹底的穩(wěn)定化，減量化，無害化的需求，同時在重金屬不超標(biāo)的前提下也能達(dá)到資源化的效果。
其實經(jīng)過了自然式好氧消化單元處理之后，這個污泥處理的關(guān)鍵任務(wù)就已經(jīng)完成了，而我們現(xiàn)行的污水排放標(biāo)準(zhǔn)也越來越高，很多區(qū)域像北京、天津地區(qū)，包括廣州、深圳的一些地區(qū)都要達(dá)到地表類IV類水的標(biāo)準(zhǔn)，其中氨氮要求小于1.5 mg/L，總氮放寬到小于10 mg/L，這樣我們在好氧消化單元產(chǎn)生比較高濃度的氨氮，濃度高達(dá)500-2000mg/L，直接排到污水處理廠就會對污水處理廠造成沖擊負(fù)荷，我們希望配套建立一個同步硝化反硝化單元，對高濃度的氨氮有進(jìn)一步降解效果。除了對氨氮有降解效果外，同時還能夠起到中溫條件下的進(jìn)一步的減容的效果。通過同步硝化反硝化之后，這個泥基本上是達(dá)到了上述“四化”的要求，因為里面揮發(fā)性有機份含量降得比較低，污泥中的無機份含量相對較高。用簡單的離心脫水機，就能取得含固率為30-35%的污泥，基本滿足土地改良用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的需求。如果出泥需要滿足園林綠化用泥質(zhì)或者其他標(biāo)準(zhǔn)的要求，可以與其他的工藝路線相結(jié)合。
大家都知道中國的泥質(zhì)與國外的泥質(zhì)還是有所差別的，中國的污泥，今天上午戴老師也講了，VS和TS的比例范圍非常廣，南方區(qū)域污泥的VS和TS比例只接近于30%左右。而北方的污泥上午也有專家在講，高碑店污泥的VS與TS比例高達(dá)70%，這樣高的一個比例范圍，我們進(jìn)入到好氧消化之前會有針對性的對個別VS與TS比例偏低的污泥采取一定的預(yù)處理工藝路線。究竟應(yīng)該采用何種工藝路線呢?
下面先通過我們在南方某廠的中試系統(tǒng)分享一下我們的預(yù)處理系統(tǒng)的工藝路線。由于它來泥VS和TS比例相對比較低，我們采取了超細(xì)格柵+旋流分離相結(jié)合的方法，來提高進(jìn)泥VS和TS的比例之后，再經(jīng)過濃縮機濃縮后，取得約5%含固率的濃縮污泥再進(jìn)入后面這兩個細(xì)高的罐體中，左邊的是好氧消化單元的罐體，右邊的是同步硝化反硝化單元的罐體。這整個中試系統(tǒng)處理的規(guī)模是5%含固率的污泥為1m3/d。之所以確定這樣的處理規(guī)模是為了所制造的罐體便于運輸。整套系統(tǒng)都是自控運行的，從右下角的圖片，可以看到有一個控制柜，觸摸屏，因為在室外，我們一些觸摸屏上的照片相對清晰度受一些影響。
經(jīng)過一個多月的調(diào)試，廠內(nèi)的剩余污泥經(jīng)過格柵+旋流+濃縮的預(yù)處理之后，進(jìn)到了好氧消化單元，在8月底這個溫度逐漸的攀升上來，這里我用紅線標(biāo)示46oC作為分界線，之所以將這個溫度作為分界線是因為嗜熱細(xì)菌在高于這個溫度后降解效果會逐步增加，這個溫度是嗜熱細(xì)菌能夠逐步成為優(yōu)勢菌種的起始溫度。在8月底的時候，溫度提高到了46oC以上，接近一周溫度穩(wěn)定在55-60oC的范圍，在這個溫度范圍之間，我們?nèi)舆M(jìn)行測試，里面的致病菌基本上檢測不到，對VS降解率達(dá)到50%以上，我們首次利用國內(nèi)的污泥逐步培養(yǎng)馴化出了適應(yīng)ATAD單元環(huán)境的嗜熱細(xì)菌，并逐步使污泥達(dá)到了減量化、穩(wěn)定化，無害化。同時因為這個項目重金屬不超標(biāo)，也可以作為后續(xù)資源化利用。
現(xiàn)場在觸摸屏上拍攝的照片，實際上整個系統(tǒng)藍(lán)色的線是ORP變化曲線，是靠ORP變化來自動調(diào)控系統(tǒng)配套的循環(huán)泵、鼓風(fēng)機的運行狀態(tài)，達(dá)到溫度不斷攀升的效果。這是另外一天的曲線，上面的是兩小時區(qū)間的變化曲線圖，下面是一天時間范圍內(nèi)的變化曲線圖。
由下圖可見好氧消化工藝的泥量平衡。
進(jìn)入到好氧消化單元的污泥為經(jīng)過濃縮的含固率為6.8%的濃縮污泥，ATAD工藝溫度范圍55-65oC，含固率3.4%，PH8-8.5，通過同步硝化反硝化之后，不但對氨有了很好的去除效果，同時又有進(jìn)一步減容的效果。在ATAD+SNDR這兩個單元處理之后，可直接進(jìn)后續(xù)的濃縮脫水單元而沒有任何的臭味了，僅是一種泥煤的味道(因為絕大部分引起臭味的揮發(fā)性有機物均已降解消化)，脫水后的污泥國外是作為土壤的改良劑來利用的，在國內(nèi)，脫水后污泥在重金屬不超標(biāo)前提下，其實也已滿足土地改良用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。如果說要滿足更高的一個處理標(biāo)準(zhǔn)，比如說園林綠化的需求，那我們還要對這個脫水污泥進(jìn)行進(jìn)一步的干化，從ATAD自熱式好氧消化單元因其溫度處于55-65oC的高溫階段，可從其中提取廢熱用于脫水之后泥餅的進(jìn)一步干化。采用熱泵來回收熱量，在基本上不太增加運行費用基礎(chǔ)上就能夠取得含固率60%的污泥，同樣在重金屬不超標(biāo)的前提下，滿足園林綠化的需求。
再來列舉一下國內(nèi)幾個典型的規(guī)模的一些參數(shù)。假設(shè)污水廠的基本處理規(guī)模是5萬噸/d，含固率是20%的量，37噸的情況下，所用的面積是609平米，運行費用好氧消化+同步硝化反硝化70元/噸含水率80%的污泥。
規(guī)模更大一些經(jīng)濟(jì)性更好一些。對于污泥規(guī)模為140噸/d的80%含水率的污泥，它的處理的一個全流程，它的處理對象是針對剩余污泥，含固率只有0.8%的活性污泥，經(jīng)過全流程的處理，最后要達(dá)到60%含固率的泥，從泥量平衡上來說，我處理的對象是從3500噸，最后降到32噸，總體上達(dá)到99%以上的減容效果，它的一些經(jīng)濟(jì)參數(shù)是這樣的。運行費用是55元每噸80%含水率的污泥，這個全流程是從濃縮開始，一直到預(yù)熱回收利用之后達(dá)到60%含固率的泥，總的運行費用是150元每噸80%含水率的污泥。而設(shè)備的參數(shù)供大家參考一下，具體項目參數(shù)還需具體分析。
總結(jié)一下好氧消化的特點，滿足了咱們污泥要求達(dá)到的減量化，穩(wěn)定化，無害化，同時在重金屬不超標(biāo)的前提下又可作為資源化的一個需求。同時這個系統(tǒng)它是高度自控的，都是由PLC完成系統(tǒng)的控制，節(jié)省人員的操作工作量。同時經(jīng)過好氧消化和同步硝化反硝化單元處理以后，里面的揮發(fā)份含量可以降得比較低，用普通脫水的方式就能達(dá)到30%-35%的污泥，而且是沒有任何臭味的松散的污泥顆粒。由于這個系統(tǒng)，它不產(chǎn)沼氣，自然沒有沼氣爆炸的風(fēng)險，所以對于一個中小規(guī)模的廠來講，即便全地下的廠也可以作為可選工藝。
再回顧一下同步硝化反硝化單元的優(yōu)勢，這個優(yōu)勢比較多，這我只列舉其中兩點，其中一點就是對高濃度的氨氮有一個很好的降解作用，通過這個單元能夠把氨去除50-80%。在適當(dāng)補充堿度情況下可以達(dá)到100%氮去除的效果。另一點就是有10%左右的減容效果。
接下來是水方面一些簡單的技術(shù)。水的排放標(biāo)準(zhǔn)越來越高，北京地區(qū)、天津地區(qū)，這里只簡單的列了對懸浮物的一些指標(biāo)的需求，基本上都要求達(dá)到SS小于5mg/l這樣的標(biāo)準(zhǔn)。那對于SS小于5mg/l這個指標(biāo)來講，跟大家分享一個淺層高效濾池的技術(shù)供大家選擇。
這個濾池能夠滿足SS小于5mg/L的原因是什么呢?首先看一下濾池所用濾料粒徑，右邊是個普通濾池濾料的粒徑一般為1.5-2毫米，我們這里分享的淺層高效濾池，它的濾料特別細(xì)只有0.45毫米，正是因為這么細(xì)的一個濾料，可滿足出水SS小于5mg/L的需求。因為有幾個特殊的措施使得在進(jìn)水SS濃度波動情況下：比如說進(jìn)水SS濃度達(dá)200-400mg/L，仍能保證出水SS能夠小于5 mg/L。具體的措施是什么呢?
淺層高效過濾工藝與其他濾池工藝一樣，正常的過濾過程是下向流過濾，因為污染物被沙層截留，隨著損失的增大池內(nèi)液位不斷攀升，當(dāng)池內(nèi)液位達(dá)到一定高度的時候，控制系統(tǒng)就會啟動空氣攪拌系統(tǒng)，空氣攪拌系統(tǒng)實際上在沙層上部設(shè)有空氣釋放器，這樣在啟動空氣攪拌系統(tǒng)時，污染物就不直接沉積在沙層上，而是懸在沙層上部的水里面。
同時看一下濾池的結(jié)構(gòu)，它實際上是一個非滿流的過濾，在承托層和清水層間有一層氣囊，在沙層上液位提升到一定的高度的時候，就會自動啟動脈沖攪拌，就是用清水壓著氣囊里面的氣自下而上的穿過承托層，穿過沙層，把沉積在沙層的污染物又反推到水層當(dāng)中，這樣把沙層上面的水層也作為一個納污層來利用從而保證正常過濾效果。
因為有這些措施，使反洗頻次被降低了。基本上就是對于我們進(jìn)水SS為20mg/L的情況下，一天大概一次反洗就能滿足要求。反洗時間3.5分鐘，反洗濾速29m/h，自用水量比較小，一般小于4%。
當(dāng)污染物黏附在沙層上用正常反洗沖洗不干凈或有油污的時候，系統(tǒng)還配有化學(xué)清洗系統(tǒng)。化學(xué)清洗的過程能把粘附性強比較臟的污染物，通過反復(fù)浸泡在濃度為12.5%的次氯酸鈉溶液中而使沙層徹底恢復(fù)潔凈。通過化學(xué)清洗系統(tǒng)清洗后的沙子恢復(fù)的跟新沙一樣。
按照規(guī)模的不同有很多的標(biāo)準(zhǔn)化類型可選，在國內(nèi)外有近千座業(yè)績在成功的運行著，這是國外的一些業(yè)績，這是國內(nèi)安慶和九江的項目的業(yè)績。我們門口也有展位，時間關(guān)系不能具體的展開，感興趣的朋友可以接著進(jìn)一步探討。
謝謝大家!
主持人：謝謝楊總介紹了新型自熱式的好氧消化新技術(shù)，自熱式好氧消化在國際上搞了很長時間，且有很多大規(guī)模的應(yīng)用業(yè)績，今天做了一個很好的介紹。 我們國內(nèi)在這方面的實踐、嘗試不多，通過這個介紹，希望在今后污泥處理上有新的嘗試。還介紹了淺層高效濾池工藝，能夠滿足更嚴(yán)格的出水懸浮物的需求。希望解決城市污泥、污水處理過程中碰到的一些問題，而采用這些新技術(shù)。最后感謝楊總。
來源:中國給水排水 作者:楊淑霞
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