新標(biāo)準(zhǔn)下的污泥污水處理技術(shù)及工程案例
發(fā)布日期：2017-07-11 點(diǎn)擊：875
報(bào)告人：國(guó)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(lái)賓，環(huán)保界的同仁們下午好。很高興有機(jī)會(huì)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(gè)是污泥的，一個(gè)是污水的。
作為一個(gè)環(huán)保人我們都非常清楚無(wú)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(diǎn)帶面以三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為例來(lái)解說(shuō)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(duì)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(duì)比，雖然這兩個(gè)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?yàn)檫@兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)不同，相應(yīng)的工藝路線組合方式也會(huì)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(bào)一下：這項(xiàng)技術(shù)在歐美已有50多座成功運(yùn)行的案例，在去年8-9月份在國(guó)內(nèi)也首次通過(guò)了中試驗(yàn)證。
自熱式好氧消化單元實(shí)際上處理的污泥是含固率3%-7%經(jīng)過(guò)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(jí)厭氧消化逐步發(fā)展的階段，這個(gè)含固率界于3-12%之間。經(jīng)過(guò)濃縮的自熱式好氧消化單元的進(jìn)泥含固率也在這個(gè)范圍內(nèi)。自熱式好氧消化主要是以揮發(fā)性有機(jī)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(yíng)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(shí)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(jī)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(shí)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(shuō)污泥達(dá)到了徹底的穩(wěn)定化，減量化，無(wú)害化的需求，同時(shí)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(shí)經(jīng)過(guò)了自然式好氧消化單元處理之后，這個(gè)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(lái)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?cè)诤醚跸瘑卧a(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(huì)對(duì)污水處理廠造成沖擊負(fù)荷，我們希望配套建立一個(gè)同步硝化反硝化單元，對(duì)高濃度的氨氮有進(jìn)一步降解效果。除了對(duì)氨氮有降解效果外，同時(shí)還能夠起到中溫條件下的進(jìn)一步的減容的效果。通過(guò)同步硝化反硝化之后，這個(gè)泥基本上是達(dá)到了上述“四化”的要求，因?yàn)槔锩鎿]發(fā)性有機(jī)份含量降得比較低，污泥中的無(wú)機(jī)份含量相對(duì)較高。用簡(jiǎn)單的離心脫水機(jī)，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(guó)的泥質(zhì)與國(guó)外的泥質(zhì)還是有所差別的，中國(guó)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(gè)比例范圍，我們進(jìn)入到好氧消化之前會(huì)有針對(duì)性的對(duì)個(gè)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(guò)我們?cè)谀戏侥硰S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(lái)泥VS和TS比例相對(duì)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(lái)提高進(jìn)泥VS和TS的比例之后，再經(jīng)過(guò)濃縮機(jī)濃縮后，取得約5%含固率的濃縮污泥再進(jìn)入后面這兩個(gè)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(gè)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(yùn)輸。整套系統(tǒng)都是自控運(yùn)行的，從右下角的圖片，可以看到有一個(gè)控制柜，觸摸屏，因?yàn)樵谑彝猓覀円恍┯|摸屏上的照片相對(duì)清晰度受一些影響。
經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的調(diào)試，廠內(nèi)的剩余污泥經(jīng)過(guò)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(gè)溫度逐漸的攀升上來(lái)，這里我用紅線標(biāo)示46ºC作為分界線，之所以將這個(gè)溫度作為分界線是因?yàn)槭葻峒?xì)菌在高于這個(gè)溫度后降解效果會(huì)逐步增加，這個(gè)溫度是嗜熱細(xì)菌能夠逐步成為優(yōu)勢(shì)菌種的起始溫度。在8月底的時(shí)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(gè)溫度范圍之間，我們?nèi)舆M(jìn)行測(cè)試，里面的致病菌基本上檢測(cè)不到，對(duì)VS降解率達(dá)到50%以上，我們首次利用國(guó)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(wú)害化。同時(shí)因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目重金屬不超標(biāo)，也可以作為后續(xù)資源化利用。
現(xiàn)場(chǎng)在觸摸屏上拍攝的照片，實(shí)際上整個(gè)系統(tǒng)藍(lán)色的線是ORP變化曲線，是靠ORP變化來(lái)自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)配套的循環(huán)泵、鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)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(shí)區(qū)間的變化曲線圖，下面是一天時(shí)間范圍內(nèi)的變化曲線圖。
由下圖可見(jiàn)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(guò)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(guò)同步硝化反硝化之后，不但對(duì)氨有了很好的去除效果，同時(shí)又有進(jìn)一步減容的效果。在ATAD+SNDR這兩個(gè)單元處理之后，可直接進(jìn)后續(xù)的濃縮脫水單元而沒(méi)有任何的臭味了，僅是一種泥煤的味道(因?yàn)榻^大部分引起臭味的揮發(fā)性有機(jī)物均已降解消化)，脫水后的污泥國(guó)外是作為土壤的改良劑來(lái)利用的，在國(guó)內(nèi)，脫水后污泥在重金屬不超標(biāo)前提下，其實(shí)也已滿足土地改良用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。如果說(shuō)要滿足更高的一個(gè)處理標(biāo)準(zhǔn)，比如說(shuō)園林綠化的需求，那我們還要對(duì)這個(gè)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(lái)回收熱量，在基本上不太增加運(yùn)行費(fèi)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(lái)列舉一下國(guó)內(nèi)幾個(gè)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(wàn)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(yùn)行費(fèi)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(duì)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(gè)全流程，它的處理對(duì)象是針對(duì)剩余污泥，含固率只有0.8%的活性污泥，經(jīng)過(guò)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(lái)說(shuō)，我處理的對(duì)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(yùn)行費(fèi)用是55元每噸80%含水率的污泥，這個(gè)全流程是從濃縮開(kāi)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(yùn)行費(fèi)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(xiàng)目參數(shù)還需具體分析。
總結(jié)一下好氧消化的特點(diǎn)，滿足了咱們污泥要求達(dá)到的減量化，穩(wěn)定化，無(wú)害化，同時(shí)在重金屬不超標(biāo)的前提下又可作為資源化的一個(gè)需求。同時(shí)這個(gè)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(shí)經(jīng)過(guò)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(méi)有任何臭味的松散的污泥顆粒。由于這個(gè)系統(tǒng)，它不產(chǎn)沼氣，自然沒(méi)有沼氣爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，所以對(duì)于一個(gè)中小規(guī)模的廠來(lái)講，即便全地下的廠也可以作為可選工藝。
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再回顧一下同步硝化反硝化單元的優(yōu)勢(shì)，這個(gè)優(yōu)勢(shì)比較多，這我只列舉其中兩點(diǎn)，其中一點(diǎn)就是對(duì)高濃度的氨氮有一個(gè)很好的降解作用，通過(guò)這個(gè)單元能夠把氨去除50-80%。在適當(dāng)補(bǔ)充堿度情況下可以達(dá)到100%氮去除的效果。另一點(diǎn)就是有10%左右的減容效果。
因?yàn)橛羞@些措施，使反洗頻次被降低了。基本上就是對(duì)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(shí)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(shí)候，系統(tǒng)還配有化學(xué)清洗系統(tǒng)�；瘜W(xué)清洗的過(guò)程能把粘附性強(qiáng)比較臟的污染物，通過(guò)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(guò)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(guó)內(nèi)外有近千座業(yè)績(jī)?cè)诔晒Φ倪\(yùn)行著，這是國(guó)外的一些業(yè)績(jī)，這是國(guó)內(nèi)安慶和九江的項(xiàng)目的業(yè)績(jī)。我們門口也有展位，時(shí)間關(guān)系不能具體的展開(kāi)，感興趣的朋友可以接著進(jìn)一步探討。
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(guó)際上搞了很長(zhǎng)時(shí)間，且有很多大規(guī)模的應(yīng)用業(yè)績(jī)，今天做了一個(gè)很好的介紹。 我們國(guó)內(nèi)在這方面的實(shí)踐、嘗試不多，通過(guò)這個(gè)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(guò)程中碰到的一些問(wèn)題，而采用這些新技術(shù)。最后感謝楊總。
