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净水技术２０１６，３５（６）：１１－１７ＷａｔｅｒＰｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１１）１（１１１）１１１Ｈ—ｔ１１１１１１（？卜■．＋－■＞１（１？ｔ—ｔ—１１—？—Ｉ１１１１１１１—＊＾＾【栏目导读】为响应节能减排、保护水环境的号召，我国大部分城镇污水厂相继启动了提标改造工程，二＾对污水厂污染物的去除和资源化循环利用提出了更高的要求。本栏目邀请浙江工业大学环境学院二ｊ执行院长李军教授带领研究团队精选并深入剖析国内外污水厂不同工艺提标改造的经典案例，为国二１内同行业设计和工程技术人员提供参考。ＶＩ１Ｋ—Ｉ１１１１１１１？１－－－一＋．．Ｈ１—－１（ｈ—ｔ—Ｈ１１１１１１１１１１１１１１１１１１１＾Ｄｕｒｈａｍ污水处理厂提标改造——新增生污泥厌氧释磷和磷回收肖威中、ＮａｔｅＣｕｌｌｅｎ２，陈涛３，李军３（１．Ｔ＆ＭＡｓｓｏｃｉａｔｅｓＩｎｃ．，ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ，ＵＳＡ；２．ＱｅａｎＷａｔｅｒＳｅｒｖｉｃｅｓ，Ｏｒｅｇｏｎ，ＵＳＡ；３．浙ｔＬＸ业大学环境学院，浙江杭州３１００１４）摘要Ｄｕｒｈａｍ污水处理厂原采用典型的ＡＡ０工艺＋强化化学除磷和砂滤，并于２００２年研制了ＵＦＡＴ技术对初沉池污泥浓缩发酵，促进可挥发性脂肪酸的释放以利用其作为碳源强化生物脱氮除磷，减少外加除磷所需药剂量。为应对磷排放要求的提升，减少污泥厌氧消化系统中鸟粪石累积对管道、设备等的损害，同时降低消化液回流对主体工艺的氮、磷负荷，该厂进行了升级改造。２００９年该厂新增Ｐｅａｒｌ？磷回收工艺生产基于鸟粪石成分的ＣｒｙｓｔａｌＧｒｅｅｎ？化肥产品，并研发配套的ＷＡＳＳＴＲＩＰ？工艺强化磷、镁的释放，以进一步减少鸟粪石在污泥系统中的产生和积累，使得污泥中约６５％的磷得到固化利用，改善了生物除磷的效果、减少了后端强化化学除磷所需药剂量的４０％，同时提髙了消化污泥脱水率，据测算可在７年后收回投资成本并产生经济收益。关键词城镇污水处理厂提标改造磷回收污泥消化ＷＡＳＳＴＲ１Ｐ？Ｐｅａｒｌ？中图分类号：ＴＵ９９２．９文献标识码：Ａ文章编号：１００９－０１７７（２０１６）０６－００１１－０７ＵｐｇｒａｄｉｎｇａｎｄＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＤｕｒｈａｍＷＷＴＰｉｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＮｅｗｌｙＣｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄＲａｗＳｌｕｄｇｅＡｎａｅｒｏｂｉｃＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓＲｅｌｅａｓｅａｎｄＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓＲｅｃｏｖｅｒｙＰｒｏｃｅｓｓＸｉａｏＷｅｉｚｈｏｎｇ１，ＮａｔｅＣｕｌｌｅｎ２，ＣｈｅｎＴａｏ３，ＬｉＪｕｎ３（Ｉ．Ｔ＆ＭＡｓｓｏｃｉａｔｅｓＩｎｃ．，ＮｅｗＪｅｒｓｅｙｔＵＳＡ；２．ＣｌｅａｎＷａｔｅｒＳｅｒｖｉｃｅｓ，Ｏｒｅｇｏｎ，ＵＳＡ；３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１４，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＤｕｒｈａｍＡｄｖａｎｃｅｄＷａｓｔｅｗａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔＦａｃｉｌｉｔｙ（Ｄｕｒｈａｍ）ｗａｓｏｐｅｒａｔｅｄａｓａｔｙｐｉｃａｌＡＡＯｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｄｔｅｒｔｉａｒｙｃｈｅｍｉｃａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌａｎｄｇｒａｎｕｌａｒｍｅｄｉａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ．Ｓｔａｒｔｉｎｇｆｒｏｍ２００２，ＤｕｒｈａｍｄｅｖｅｌｏｐｅｄＵｎｉｆｉｅｄＦｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄＴｈｉｃｋｅｎｉｎｇ（ＵＦＡＴ）ｐｒｏｃｅｓｓｔｏｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｖｏｌａｔｉｌｅｆａｔｔｙａｃｉｄｒｅｌｅａｓｅｆｒｏｍｔｈｉｃｋｅｎｅｄｐｒｉｍａｒｙｓｌｕｄｇｅｈｅｌｐｉｎｇｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ／ｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｍｏｖａｌｐ＞ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｔｈｅｒｅｂｙｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｃｅｃｈｅｍｉｃａｌｄｏｓａｇｅ．Ｔｏｍｅｅｔｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｓｔｒｉｎｇｅｎｔｎｕｔｒｉｅｎｔｒｅｍｏｖａｌｐｅｒｍｉｔａｎｄｍｉｎｉｍｉｚｅｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｉｍｐａｃｔｆｒｏｍｔｈｅａｎａｅｒｏｂｉｃａｌｌｙｄｉｇｅｓｔｅｄｓｌｕｄｇｅｓｔｒｕｖｉｔｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅａｓｗｅｌｌａｓｔｏｗｈｉｔｔｌｅｄｏｗｎｔｈｅｒｅｔｕｒｎｅｄｓｉｄｅ－ｓｔｒｅａｍｎｕｔｒｉｅｎｔｌｏａｄｔｏｔｈｅｌｉｑｕｉｄｓｔｒｅａｍ，Ｄｕｒｈａｍｉｎｉｔｉａｔｅｄａｎｏｔｈｅｒｒｏｕｎｄｍａｊｏｒｕｐｇｒａｄｉｎｇｉｎ２００９ａｎｄ２０１１，ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇＰｅｒａｌ？ａｎｄＷＡＳＳＴＲＩＰ？ｐｒｏｃｅｓｓｅｓｔｏｔｈｅｓｌｕｄｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ，ｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｐｒｏｄｕｃｉｎｇｓｔｒｕｖｉｔｅｂａｓｅｄＣｒｙｓｔａｌＧｒｅｅｎ？ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｐｒｏｄｕｃｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈｕｐｇｒａｄｉｎｇ，ｔｏｔａｌｏｆ６５％ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｅａｒｎｅｄｉｎｔｈｅｓｌｕｄｇｅｗａｓｒｅｍｏｖｅｄａｎｄｕｔｉｌｉｚｅｄ（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｔｏａｂｏｕｔ８０％ｏｆｉｎｆｌｕｅｎｔｓｏｌｕｂｌｅｐｈｏｓｐｈａｔｅ），ｔｅｒｔｉａｒｙｃｈｅｍｉｃａｌｄｏｓａｇｅｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｂｙ４０％，ａｎｄｔｈｅｓｌｕｄｇｅｄｅｗａｔｅｒａｂｉｌｉｔｙｗａｓａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｆｉｎａｎｃｉａｌｌｙ，ｔｈｅｃａｐｉｔａｌｉｎｖｅｓｔｅｄｗａｓｐａｉｄｂａｃｋｉｎａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ７ｙｅａｒｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｔｕｐｇｒａｄｉｎｇａｎｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｃｏｖｅｒｙｓｌｕｄｇｅｄｉｇｅｓｔｉｏｎＷＡＳＳＴＲＩＰ？Ｐｅａｒｌ？—１１—DOI:10.15890/j.cnki.jsjs.2016.06.002肖威中，ＮａｔｅＣｕｌｌｅｎ，陈涛，等．Ｄｕｒｈａｍ污水处理厂提标改造——新增生污泥厌氧释憐和磷回收Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．６，２０１６１基本概况和提标改造的必要性１．１基本概况Ｄｕｒｈａｍ污水处理厂位于美国俄勒冈州的泰格德市，始建于１９７６年，由美国ＣｌｅａｒＷａｔｅｒＳｅｒｖｉＣｅＳ（ＣＷＳ）建设并运营管理，目前处理规模约为９．８万ｍ３／ｄ，服务人口约２５万，污水来源主要为市政污水（雨污合流）及少量经预处理的工业废水。该厂原主体工艺采用典型的ＡＡ０工艺＋强化化学除憐和砂滤，污泥处理采用厌氧消化并利用厌氧产生的沼气发电以回收能源，其工艺流程如图１所示，主要进出水水质指标及排放标准如表１所示。出水经过氯消毒后排入附近的图雷森河。由于严格的磷排放标准，该厂在初期阶段前端（初沉池）和后端（三级加药）均采用添加铝盐的强化化学除磷方式，二者剂量在３０ｍｇ／Ｌ上下浮动；２００２年起，该厂采用了自主研发的ＵＦＡＴ技术（ｕｎｉｆｉｅｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ）对初沉池污泥进行同步浓缩和发酵７ＪＣ解，以促进可挥发性脂肪酸（ＶＦＡ）的释放并回用到主体工艺中以强化生物除磷效果，同时取消了前端加药，后端加药量也减至约２０ｍｇ／Ｌ。内回流＾度＾卜．丨色、错盐莖主？初沉池＆厌氧池丄＊缺氧池一＊好氧池丄》二沉池丄二Ｕ药－？砂滤—消毒生先回流污泥１上清液剩余污泥初沉发酵浓缩池｜—＾１＊—Ｉ１１处置１？厌氧消化一？离心脱水＾图１Ｄｕｒｈａｍ污水处理厂原工艺流程图Ｆｉｇ．１ＦｌｏｗＤｉａｇｒａｍｏｆＤｕｒｈａｍＷＷＴＰＰｒｏｃｅｓｓｂｅｆｏｒｅＵｐｇｒａｄｉｎｇ表１主要旱季进出水水质指标及排放标准（单位：ｍｇ／Ｌ）Ｔａｂ．１ＴｙｐｉｃａｌＤｒｙＷｅａｔｈｅｒＩｎｆｌｕｅｎｔ，ＥｆｆｌｕｅｎｔＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄＤｉｓｃｈａｒｇｅＰｅｒｍｉｔＣｒｉｔｅｒｉａ（Ｕｎｉｔ：ｍｇ／Ｌ）指标平均进水实际出水夏季排放标准冬季排放标准Ｂ０Ｄ２００＜２．０５．０１０．０ＴＳＳ２００＜２．０５．０１０．０ＴＰ＊６－８＜０．１０．１无氨氮？？２５＜０．１０．２无注：＊夏季为５月１日－１０月３１日；＊＊夏季为５月１日￣１１月１５日１．２提标改造必要性及存在问题虽然该厂具有化学及生物两套除磷工艺，但整体而言生物除磷效果并不稳定，后端加药量波动幅度较大。污泥厌氧消化上清液及污泥脱水回流液等经泵送回主体工艺，增加了该厂氨氮负荷约３０％、磷负荷约２０％￣３０％，这是造成主体工艺生物脱氮除憐效率经常波动的主要原因之一。尽管该厂没有总氮排放要求，但污泥厌氧产生的氨氮回流势必提高曝气能源消耗、加大工艺维护难度等操作运行成本。同时在污泥厌氧处理工段中易出现鸟粪石积累和沉淀，引起消化池、热交换器、管道等堵塞，对正常运行造成影响，需增加定期清除等维护工作。ＣＷＳ在２０００年初期就开始考虑进行提标改造以稳定生物除磷效果，并消除鸟粪石的困扰。ＣＷＳ认为如果能将污泥消化液的磷、氨氮在回流之前去除，该厂整体运行的不稳定因素会大大降低；同时该厂主要采用的是生物除磷，如果能够将剩余污泥内含的磷在进人厌氧消化之前释放出来而不进人消化池，则鸟粪石沉淀现象也会得到相应的缓解。—１２—净水技术Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．６，２０１６ＷＡＴＥＲＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＤｅｃｅｍｂｅｒ２５ｔｈ，２０１６２提标改造技术路线及实施２．１技术路线为解决回流液等对主体工艺造成的氨氮和磷的冲击负荷，以及鸟粪石积累对污泥厌氧消化系统、管道等的堵塞问题，同时考虑“变废为宝”，将磷、氨氮加以回收利用，Ｄｕｒｈａｍ污水厂于２００９年开始采用总部位于加拿大温哥华的Ｏｓｔａｒａ营养盐回收技术公司（以下简称Ｏｓｔａｒａ）的Ｐｅａｒｌ？磷回收工艺进行提标改造，并于２〇１１年开始研发与Ｐｅａｒｌ？工艺配套的剩余污泥内含磷分离专利工艺（ｗａｓｔｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅｓｔｒｉｐｐｉｎｇｔｏｒｅｍｏｖｅｉｎｔｅｒｎａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ＷＡＳＳＴＲＩＰ？）。其工艺流程如图２所示。内回流Ｓｔ？Ｉ．｜招盐初沉池？厌氧池１－缺氧池一？好氧池－Ｌ？二沉池一》－？砂滤＿？消毒￣￣回流污泥￣处置剩余污泥＊１上清液Ｔ１回流１！４１？■初沉发酵＿？浓缩池ＷＡＳＳＴＲＩＰ？■离心浓缩十厌氧消化一＊离心脱水Ｉ＾￣｜颗粒鸟粪石—＊Ｐｅａｒｌ＊磷回收图２Ｄｕｒｈａｍ污水处理厂提标改造工艺流程图Ｆｉｇ．２Ｆ