大型污水廠節(jié)能減排技術(shù)研究與綜合示范
“節(jié)能減排”是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的重大舉措，污水處理廠是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的主要承擔(dān)者。
污水處理廠既可去除有機(jī)污染物，又可去除氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。“十一五”末，全國城鎮(zhèn)污水集中處理能力達(dá)到10000萬m3/ d左右， 處理量達(dá)到300億m3 /年左右，污染物（COD）年消減量 600 萬t以上。
污水處理是高能耗行業(yè)，能耗為0.15~0.28kW·h/m3污水。如按每立方米污水節(jié)省0.01kW·h 計(jì)，全國每年可節(jié)省能耗1億多元。
研究背景
白龍港污水處理廠是上海市完成節(jié)能減排目標(biāo)的主戰(zhàn)場(chǎng)，白龍港污水處理廠屬特大型城市污水處理廠，近期設(shè)計(jì)規(guī)模為200 萬m3/d，遠(yuǎn)期達(dá)到342萬m3/d，處理量占上海市城市污水總產(chǎn)生量的1/2左右。白龍港污水處理廠年能耗近1億kW·h，年COD消減量達(dá)13.5萬t左右。
做好白龍港污水廠的節(jié)能減排工作，對(duì)實(shí)現(xiàn)上海市節(jié)能減排目標(biāo)具有重要支撐作用中國污水處理廠的處理設(shè)施不如發(fā)達(dá)國家完備，但能耗卻高于發(fā)達(dá)國家。城市污水處理廠電耗約占總能耗的60％～90％。在所有電耗中， 污水生物處理占50％～ 70％ ，污水提升和污泥處理分別占10％ ～20 ％ 和 10％～25％。
污水處理廠主要節(jié)能減排途徑節(jié)能主要選用節(jié)能設(shè)備、運(yùn)行控制（控制曝氣量、優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)）、采用節(jié)能新工藝（反硝化除磷、厭氧氨氧化、短程硝化反硝化）幾種途徑。減排主要選用提高出水標(biāo)準(zhǔn)（如白龍港污水廠出水從二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)提高到一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)，年COD減排量將增加3萬t 左右）的途徑。
采用的主要關(guān)鍵技術(shù)，節(jié)能技術(shù)有水力高效分配與混合節(jié)能技術(shù)；同步節(jié)能減排技術(shù)有多模式A/A/O工藝高效低耗運(yùn)行技術(shù)和復(fù)合式高效脫氮除磷工藝；減排技術(shù)有安全運(yùn)行技術(shù)和污泥厭氧消化強(qiáng)化技術(shù)。
節(jié)能技術(shù)
1、穩(wěn)定分流技術(shù)
折線堰修改：局部拆除折線堰，減小堰前堰后水位差，充分利用折線堰后空間的過流能力，提高總配水渠的利用率，以降低總配水渠最高水位。
2、均勻配水技術(shù)
（1）A配水渠總流量大于B 配水渠總流量，但是差異很；二沉池段各單池進(jìn)流量差異較小，均不超過單池設(shè)計(jì)平均進(jìn)流量的5％。
（ 2）配水渠內(nèi)水流水面平穩(wěn)。配水渠通過配水孔配水水頭損失很小，進(jìn)水渠和配水渠進(jìn)、配水總水頭損失最大值為0.058m （最大流量工況），小于原設(shè)計(jì)方案水頭控制的要求。
3、水力混合技術(shù)
（1）第一匯流井前方下層箱涵高度采用1.65m，后方下層箱涵高度采用1.1m，變截面處采用1： 4斜坡過渡的方案，下層箱涵兩孔出流較為均勻，水流經(jīng)兩孔分配后能夠均勻進(jìn)入兩側(cè)匯流井。
（ 2）將兩側(cè)匯流井底部下層箱涵出水孔設(shè)計(jì)為多個(gè)小孔，可以充分利用下層箱涵的富余水頭，能夠有效提高兩種不同水質(zhì)水流的水力混合效果。
4、同步節(jié)能減排技術(shù)
1）多模式A/A/O工藝高效低耗運(yùn)行技術(shù)階段研究結(jié)果
（ 1）白龍港污水廠進(jìn)水具有良好的可生化性，易于微生物利用，但碳源含量不足，未達(dá)到同時(shí)脫氮除磷的最優(yōu)碳源含量；
（ 2）對(duì)于倒置A/A/O工藝而言，適宜混合液回流比范圍為 1.0~2.0，水溫較高時(shí)好氧池DO 應(yīng)不超過~ L，厭氧池進(jìn)水量宜為工藝總進(jìn)水量的30%；
（3）白龍港污水廠生化工藝進(jìn)水規(guī)模達(dá)200萬m3/d時(shí)，夏秋季節(jié)倒置A/A/O工藝出水一級(jí) A達(dá)標(biāo)率可保持95%以上；
（4）采用A/A/O工藝時(shí)， 1.5倍混合液回流比即可滿足工藝需要；
（ 5 ） 冬季低溫環(huán)境條件下，進(jìn)水規(guī)模為80萬m3 /d時(shí)，出水一級(jí)B達(dá)標(biāo)率可保持90%以上，進(jìn)一步提高進(jìn)水規(guī)模，出水可滿足二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
2、復(fù)合式高效脫氮除磷工藝
復(fù)合活性污泥工藝對(duì)氨氮的去除能力明顯優(yōu)于單一活性污泥工藝。復(fù)合活性污泥工藝對(duì)TN 的去除能力明顯優(yōu)于單一活性污泥工藝。
5、減排技術(shù)
（1）安全運(yùn)行技術(shù)
目的：為污水處理廠可能受到的沖擊威脅建立應(yīng)急預(yù)案。沖擊： 低C/ N比、低溶解氧、pH突變等。
沖擊過程：調(diào)整進(jìn)水氨氮濃度約100 mg/L左右，保持系統(tǒng)進(jìn)水中C/N比為2.0，持續(xù)沖擊48 h 后，考察沖擊效應(yīng)。
沖擊結(jié)果：
（1）出水COD從50mg/L增加至150mg/L。
（2）出水氨氮從1mg/L增加至50mg/L。
（3）出水總磷從0.9mg/L增加至1.7mg/L。
（ 4 ） 出水正磷酸鹽從 0.75mg/L增加至1.5mg/L。
沖擊后， 污泥沉降性能變差，SVI從80上升至150，SV從 24%上升至45%。
污泥生物活性降低了5%~ 90%。
調(diào)控措施： 提高污泥回流比。
選擇原因：① 增加污泥回流比r可提高混合液中MLSS的含量，降低系統(tǒng)的有機(jī)N負(fù)荷，減少過高N負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響。② 增大污泥回流比可以人為縮短活性污泥微生物在沉淀池中停留時(shí)間，降低沉淀池中缺氧和無營養(yǎng)的環(huán)境條件對(duì)活性污泥微生物的抑制作用， 使更多的活性污泥微生物循環(huán)在曝氣池中， 利用曝氣池中充足的溶解氧和豐富的營養(yǎng)物質(zhì)幫助微生物恢復(fù)活性。
調(diào)控措施： 污泥回流比從 50%提高到100%。
調(diào)控結(jié)果： 從出水COD、氨氮、總磷、正磷酸鹽等指標(biāo)來看，人工調(diào)控措施使系統(tǒng)恢復(fù)至正常所需時(shí)間明顯少于自然修復(fù)。
5.2污泥厭氧消化強(qiáng)化技術(shù)
化學(xué)預(yù)處理、生物預(yù)處理和物理預(yù)處理可破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁,溶出胞內(nèi)物質(zhì),提高污泥中溶解性有機(jī)物質(zhì)含量。厭氧消化可加速水解過程，最終提高厭氧消化效率。超聲波可迅速釋放胞內(nèi)物質(zhì)。堿可促進(jìn)固體碎屑水解。
利用超聲波為強(qiáng)化預(yù)處理手段，研究污泥破解情況與破解后產(chǎn)生有機(jī)物的性質(zhì)和成分，并分析減量化程度。強(qiáng)化預(yù)處理手段與厭氧消化相結(jié)合對(duì)污泥中重金屬的控制，穩(wěn)定和降低污泥中重金屬的毒害作用，對(duì)污泥進(jìn)行無害化和穩(wěn)定化研究。強(qiáng)化預(yù)處理手段與厭氧消化相結(jié)合對(duì)污泥產(chǎn)酸產(chǎn)沼氣研究，最大程度回收沼氣等清潔能源，強(qiáng)化污泥資源化利用。
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