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借他山之石窥治水逻辑 探秘全球三大污水处理厂

更新日期:2015年11月10日 大字 小字
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  水污染防治不仅是全球性环境治理命题。自“水十条”发布后,治水在我国获得空前关注。通过对全球范围内的大污水处理厂工艺情况、项目简介、实景图的了解,找寻污水处理厂建设的普遍逻辑,以期能为我国污水处理带来借鉴经验,更好得完成“水十条”目标。
  
  No.1、美国芝加哥Stickney污水处理厂
                                                   

                                                      生活污水处理设备
  
  项目简介:
  
  芝加哥Stickney污水处理厂是世界上最大的污水处理厂,该厂位于美国芝加哥西南部,是一座具有90多年历史的生活污水处理设备厂,该厂的进水泵站及一级处理能力超过500万m3/d,二级处理能力平均为455万m3/d,最大为545万m3/d。污泥处理能力除负担本厂所产生的污泥外,还负担着由北方污水处理厂压力输送来的及另外两座深度处理厂的污泥,采用传统活性污泥工艺。目前的实际处理水量为271万m3/d。
  
  该厂实际上由两个分厂组成,西厂于1930年开始运行,西南厂于1939年运行。其进水泵站是世界最大的地下式污水提升泵站,污水从地下90米深的隧道中提升至污水处理厂。该厂如此之大甚至建设了铁路运输系统。
  
  工艺情况:
  
  Stickney污水处理厂于1930年建成投运,为一座有3组双层沉淀池和12条污泥自然干化床组成的一级处理厂。
  
  随着城市的发展和水源保护标准的提高,1935年开始在西厂的西南侧建设以活性污泥法为主要处理工艺的西南污水处理厂,1939年投入运行。1949年和1975年两次扩建,形成455万m3/d二级处理的规模。在污泥处理方面,经多次扩建,增设了湿式氧化站,中温消化池,真空脱水机装置,使该厂的设施更加完善。由于历史原因,其污水处理设施既有古老的双层沉淀池和污泥自然干化床,也有新颖的曝气池、污泥消化池和湿式氧化装置。
  
  该厂位于城市的中心地区,用地受到限制,厂内建筑物的布置极为紧凑。在污水处理工艺方面,采用了传统的活性污泥法为二级处理的主要手段。矩形回流槽曝气池的容积,超过80万m3,按平均日流量455万m3计,停留时间在4h以上。二次沉淀池采用直径为38.4m的辐流式沉淀池,共96座,表面水力负荷为40.7m3/(m2˙d)。
  
  Stickney污水处理厂采用了多种生活污水处理设备工艺,初沉污泥在双层沉淀池下部常温消化,消化后的污泥部分经干化床自然干化,部分转送到污泥塘稳定,剩余活性污泥全部经浓缩后进人中温消化池,部分消化污泥由真空滤机脱水后烘干制成肥料,另一部分经浓缩后加压输送到污泥塘,进一步稳定并脱水,然后用船送到郊区农田施肥。
  
  早在40年前,Sitckney污水处理厂就通过延长泥龄实现了氨氮的稳定去除。Stickney污水处理厂的平均水力停留时间(HRT)是8小时,峰值水力停留时间不到4小时,出水BOD5和SS均小于10mg/L,出水氨氮小于1mg/L。
  
  Stickney污水处理厂目前面临的问题是升级改造,升级改造需要实现磷的去除。当局计划采用生物除磷,在现有的曝气池上增设厌氧区,并不打算采用投加填料。主要是由于(1)芝加哥地区的人口不再增长;(2)污水处理行业向着资源回收、能源回收的方向发展。目前,当局正在对厌氧氨氧化技术应用于侧流工艺进行研究。该技术在欧洲和北美发展迅速,相比于传统的硝化反硝化技术,厌氧氨氧化技术只需消耗40%的能源,而且脱氮无需碳源。
  
  No.2美国波斯顿鹿岛污水处理厂
                                                      生活污水处理设备
  项目简介:
  
  美国波斯顿鹿岛污水处理厂由马萨诸塞州水资源局管理,位于波士顿港。该厂投资超过38亿美元,于1995年开始运行。峰值处理规模是492万m3/d,日均处理规模是141万m3/d,鹿岛污水处理厂是全球第二大污水处理厂,对于保护波士顿港的水环境起着重要的作用。
  
  工艺情况:
  
  污水首先经过三座提升泵站提升,然后分别经过沉砂池和初沉池,该厂有48座初沉池,每座初沉池长56米,宽12.3米,深7.2米。初沉池分为双层,可以适应鹿岛有限的土地面积。一级处理可去除50~60%的固体悬浮物和50%的病原菌。
  
  二级处理系统采用纯氧活性污泥工艺,二级处理系统的污染物去除率达到85%。鹿岛污水处理厂每天生产130~220吨的纯氧用于二级处理。一级处理系统产生的污泥和浮渣采用重力浓缩,二级处理系统产生的污泥和浮渣采用离心浓缩。离心浓缩投加聚合物以提高效率。泵房、预处理、一级处理、二级处理系统产生的臭味采用碳吸附控制。
  
  该厂共12座卵形消化池,每座高42.7米,直径27.5米,污泥消化可以显着地降低污泥产量,产生大量的沼气,沼气用于发电。消化后的污泥通过隧道运至造粒厂,进一步加工成农肥,每天可生产75吨农肥。一级、二级处理之后是消毒,首先用次氯酸钠消毒,然后投加亚硫酸氢钠脱氯,以防止排水对水生生物造成影响。最后的出水通过一条15公里长、直径7.3米的退水渠道进入水深30米的马萨诸塞州湾,出水有50个管道扩散器,迅速地将出水和周围的海水进行混合,大量的环境监测表明水环境得到了有效的保护。
  
  鹿岛污水处理厂有一座实验室,每年的检测分析数据量超过了10万个,有效地支持工艺控制,确保出水达到处理厂的排放要求。
 

    No.3美国底特律污水处理厂
                                                                 生活污水处理设备
  项目简介:
  
  美国底特律污水处理厂处理能力为360万吨/日,该厂于1939年运行,在当时只有简单的一级处理,污染物去除率只有50~70%。1972年清洁水法的颁布,要求所有的市政污水处理厂实现二级处理,由此该厂建设了曝气池、二沉池、污泥处理设施。
  
  工艺情况:
  
  底特律生活污水处理设备厂是北美五大湖之一伊利湖的最大磷排放源,从1970年起,底特律污水处理厂就开始化学除磷,实现出水TP小于1mg/L的目标。投加的化学除磷药剂是酸洗废液(氯化亚铁),来自于当地的钢厂。酸洗废液直接投加在进水泵站,聚合物直接投加在沉砂池之后,强化初沉池的去除效果。
  
  底特律污水处理厂采用的是纯氧曝气工艺,矩形的曝气池全部封闭。该厂有25座直径为60米的周边进水、周边出水的二沉池,出水采用加氯消毒,消毒后排入底特律河。