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源頭減量,過程控制 | 污泥原位減量技術掃描

 江西擬態(tài)王格 2023-11-05 發(fā)布于江西
污泥處理處置是目前困擾行業(yè)的“痼疾”之一。在傳統(tǒng)思路難以根本解決問題的情況下,源頭減量,過程控制,實現(xiàn)污水處理工藝的“清潔生產”,逐步成為行業(yè)共識。在10月20日下午舉辦的“污水處理廠污泥減量技術研討會”中,多位發(fā)言嘉賓著眼原位減量提出解決方案。本文根據(jù)發(fā)言內容整理,展示不同解決思路下的污泥原位減量技術。

原創(chuàng)污水處理技術–SANI ??工藝

SANI ??工藝是香港科技大學教授陳光浩團隊研發(fā)的污泥原位減量方案。其全稱為:基于異養(yǎng)硫酸鹽還原(Sulfate reduction)、自養(yǎng)反硝化(Autotrophic denitrification)、硝化反應(Nitrification)一體化(Integrated)原創(chuàng)高鹽城市污水處理新工藝,簡稱SANI工藝。

與傳統(tǒng)活性污泥碳氮循環(huán)工藝相比,SANI工藝引入了硫循環(huán),并通過硫的循環(huán)成功將碳氮循環(huán)分離。其過程巧妙利用了含鹽污水中的硫酸鹽作為電子載體,生物厭氧硫酸鹽還原過程中,將污水中的有機污染物氧化并產生堿度,使得大量的電子通過異化代謝途徑流向SO42- ,并產生溶解性硫化物。相反,由于僅有少量電子流向同化代謝,極大地降低污泥產率。載有大量電子的硫化物隨水流入缺氧反應器,為自養(yǎng)反硝化提供電子,并通過自養(yǎng)反硝化將硝化過程產生的硝酸鹽氮轉變?yōu)榈獨?,從而實現(xiàn)生物脫氮。

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該工藝研發(fā)初衷是應用于沿海地區(qū)海水沖廁污水處理。但實際過程中,通過硫的循環(huán),SANI工藝不僅降低了COD去除過程中氧消耗,而且通過三種低污泥產率的生物化學反應,實現(xiàn)了剩余污泥零排放。SANI工藝污泥產率僅為0.04 gvss/gCOD-removed,大約是傳統(tǒng)活性污泥工藝的10%。

在香港的示范項目中,高效COD去除、脫氮及穩(wěn)定的出水水質,達到香港污水廠排放標準;生化污泥減量70%,節(jié)省用地30-40%,節(jié)省電能與減少二氧化碳排放20-30%。

結合內陸水處理及污泥處理需求,研究團隊開發(fā)了現(xiàn)有污水廠小改造技術——硫協(xié)同在線污泥減量技術(SOSA? 創(chuàng)殺工藝),僅需要在污泥回流段加入一個極小的SOSA罐進行污泥在線破碎和加速污泥水解過程,其污泥減量效果經實驗室驗證可達約60%。

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污泥源減量污水處理(MOSA)工藝

MOSA工藝是中山大學環(huán)境科學與工程學院教授、院長孫連鵬帶來的解決方案。典型A2/O-MOSA工藝示意圖如下所示。該技術擁有獨特的污泥交換頻率(IT)和泥水交換方式;厭氧反應器小,占地小;在不影響出水的情況下,有25%以上的污泥減量效果。

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該工藝核心功能菌群及相關理論基礎如下所示:

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在小試試驗中,10套小試模型穩(wěn)定獲得污泥減量化效果;后續(xù)開展三次中試研究,其中,UNITANK-MOSA工藝中試處理規(guī)模120噸/天,穩(wěn)定獲得48%的減量化效果;A/O-MOSA工藝中試處理規(guī)模10噸/天,獲得35%的減量化效果;A2/O-MOSA工藝中試處理規(guī)模10噸/天,獲得33%的減量化效果。

目前,該技術已在廣州、佛山、中山、汕尾推廣使用,包括10萬噸/天的A/O-MOSA工藝示范工程(國內規(guī)模最大的污泥源減量示范工程)、5萬噸/天的A2/O-MOSA污泥減量工程(汕尾市西區(qū)污水處理廠)、1 萬噸/天的A2/O-MOSA污泥減量工程(深圳鐵崗水質工程)等。

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基于氧化溶胞的污泥原位減量及內生碳源開發(fā)技術

基于氧化溶胞的污泥原位減量及內生碳源開發(fā)技術來源于湛藍未來公司,曾獲得2020年第三屆北控水務杯中國“互聯(lián)網+”生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的季軍。該技術對污泥進行破解的主要原理是:利用其強氧化性對污泥絮體中的胞外聚合物進行氧化降解,同時使微生物細胞膜裂解釋放胞內物質和結合水;以達到降解污泥提高污泥脫水性目的。通過動態(tài)精準調整設備運行參數(shù)、藥劑投加量和反應時間,減少系統(tǒng)污泥產量、并可以為系統(tǒng)補充一定量的碳源。

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在小試分析中,最佳加藥量為2.5-4g/L,最佳反應時間為10-20min,單位VSS加藥量為0.33-0.56(g/g),單位VSS釋放的SCOD為0.203-0.235(g/g)。

該技術在北控水務集團西部大區(qū)廣安污水廠(帶式壓濾機)和東部大區(qū)黃巖江口廠(板框壓濾機)進行了生產性驗證。四川廣安項目,設計規(guī)模1.9萬噸/日,工業(yè)水占比約80%,出水執(zhí)行一級A標準。經過加藥/不加藥對比實驗,補充的有效碳源均值16.2mg/L,超過考核指標6.2mg/L;增加的SCOD絕對釋放量平均1272mg/L;污泥綜合減量均值26.9%,超過考核指標15%。

在經濟性方面,與傳統(tǒng)工藝相比,該技術對污泥處置費用較高(污泥處置成本:廠內處理+運輸+廠外處置等>300元/噸80%含水率泥)、碳源費用較高(年成本超50萬元)的項目具有明顯技術經濟優(yōu)勢,適用于污泥處置費用較高的項目及碳源費用較高的項目。

BeUS超聲內碳源協(xié)同污泥原位減量技術

BeUS超聲內碳源協(xié)同污泥原位減量技術是北控水務集團產品開發(fā)中心高級工程師蔣紅與帶來的解決方案。該技術是以超聲波為核心的一條物化強化生化的水線+泥線協(xié)同調理路線。利用超聲技術空化現(xiàn)象產生瞬時高溫高壓所形成的強水力剪切力與弱羥基氧化作用,激活脫氫酶合成與催化性能,促進細胞膜滲透性,以增強物質、微生物與酶之間的接觸。

該技術應用領域廣泛,包括污水/污泥處理領域——提供補充碳源,提高脫氮效果,污泥減量,控制污泥膨脹等;生物沼氣領域——強化水解步驟,突破厭氧限速階段,難降解有機物的破壁等;工業(yè)領域——對高懸浮固體、高濁水、特殊醫(yī)療廢水等消毒,難降解有機污染物的強化降解。針對水務企業(yè)需求,該技術可以緊扣水線,發(fā)力側流,物化撬動主流生化,以實現(xiàn)水線的脫氮除磷與泥線的原位減量雙重目標。

前期,以平行系列與歷史數(shù)據(jù)對照方法,北控水務開展了BeUS獨立驗證、BeUS耦合水線驗證、BeUS聯(lián)合水線+泥線整體驗證工作。通過對超聲設備進出口、生化池末端水樣泥樣、生化池沿程數(shù)據(jù)及微生物解析,同時結合水廠相關運行情況,超聲設備的物化作用、生化系統(tǒng)的脫氮除磷效果以及對全廠污泥減量效果進行了系統(tǒng)性分析。

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結果顯示,在超聲后,提高了反硝化速率,強化了主流生物除磷EBPR;一定程度上調節(jié)了CNP比,為脫氮除磷提供了有效碳源;在曝氣量未增加、DO未下降、排泥量未增加的條件下,生物處理段污泥濃度有所下降;污泥含水率及污泥外運量數(shù)據(jù)可側面定性反映污泥減量效果,定量表征減量程度有待進一步研究。

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此外,該技術具有高自動化、易維護、占地小、形式靈活等微創(chuàng)型技改特點,具有可推廣性與可復制性,并且易于與其他工藝耦合。

目前,北控BeUS首次完成了純國產化裝備的萬噸級長周期生產性驗證。同時,發(fā)揮北控水務的平臺化與多場景優(yōu)勢,在千噸級村污、工業(yè)水等方向也正在嘗試進一步驗證。

SPRAS污泥減量技術

SPRAS (Sludge-Process-Reduction-Activated Sludge )污泥減量活性污泥污水處理技術是臨沂進民水務公司(現(xiàn)在金鑼水務)李進民總工在長期的生產實踐中發(fā)現(xiàn)并總結出的污水處理和污泥減量專利技術。

SPRAS工藝是在傳統(tǒng)活性污泥法前端插入“曝氣+ 沉淀”污泥減量模塊,通過調控微生物生理生態(tài)和改變工藝參數(shù)在污水處理過程中實現(xiàn)污泥減量。

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污泥減量模塊工藝參數(shù):

◆ 高污泥濃度,MLSS 高達6-10g/L;

◆ 低溶解氧,A曝氣DO為 0.5-1mg/L;

◆ A沉淀池底部呈厭氧狀態(tài),ORP<-200mV;

◆ 兩段剩余污泥均回流至A曝池內;

◆ 長污泥齡,泥齡可達600d 以上;

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污泥減量模塊

該工藝的中試過程分為系統(tǒng)培養(yǎng)馴化階段、第一階段及第二階段。在第一階段,進水量約為設計值一半,即40/;系統(tǒng)不投加剩余污泥,污泥回流比100%;停留時間A曝池2.4h,MLSS 達到8-10g/L;A沉池6.0h。在此情況下,A曝池處于缺氧狀態(tài),A沉池達到厭氧水解條件;100%回流比,污泥在不斷的經過厭氧/缺氧過程后,發(fā)揮“超量攝磷”作用,使得磷被大量吸附在微生物體內。

第二階段,進水量達到了設計值80-96噸/天,每天投加0.3立方米的剩余污泥 ,污泥回流比50%,停留時間A曝池1.2h,A沉池3.0h。在此情況下,噸水排泥量(處理水量8385噸)為0.66噸干泥/萬噸水,與蘆村廠平均1.58噸/萬噸水產泥量相比,減量率約58.2%。最終,工藝全程COD平均去除率50%,SS平均去除率為58.8% ,TP平均去除率為37.5%,污泥減量率約58.2%。

目前,SPRAS污泥減量技術已有多項工程實例。包括臨沂縣牛腿溝污水處理廠、沂南縣污水處理廠、柳青河污水處理廠等。其中,臨沂縣牛腿溝污水處理廠設計規(guī)模2萬/ ,實際進水1.5萬噸/天,最長連續(xù)5年多未排泥, 有機剩余污泥減量80%以上 ,出水達到 一級A 標準,噸水電耗0.35度。

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