城镇污水处理设施提标建设的技术挑战与机遇郑兴灿pdf

1国家城市给水排水工程技术研究中心2中国市政工程华北设计研究总院有限公司3中国市政工程华北设计研究总院有限公司年份污水处理厂数量总规模(百万m3/d)1978370.641990873.17200040217.67200579257.2520102624122.1320155000170202010000200203020000250+50(雨水)4原地：提标改造（工艺提升→景观化）异地：搬迁新建（多厂归并→大型化）村镇：数量多、规模小（50~5000m3/d）联合建设与资源共享（10000~50000m3/d）新区：数量有限（新型工艺技术应用机会）中国市政工程华北设计研究总院有限公司5中国市政工程华北设计研究总院有限公司标准变化CODBOD5SSNH3-NTPTNGBJ4-7310060500GB8978-881203030GB8978-1996二级1203030151.0一级602020150.5GB18918-2002一级B6020208(15)1.020一级A5010105(8)0.5156标准变化CODBOD5SSNH3-NTNTPDB11890-2012A20451.0(1.5)100.2B30651.5(2.5)150.3排入Ⅱ、Ⅲ类水体，执行A标准排入Ⅳ、Ⅴ类水体，执行B标准基本控制项目限值与国标相同排放水体类别与新改扩建相同中国市政工程华北设计研究总院有限公司7设计规模≥10000吨/日时，执行A标准10000吨/日设计规模≥1000吨/日，执行B标准计规模1000吨/日，执行C标准（自2018年1月1日起执行）中国市政工程华北设计研究总院有限公司标准变化CODBOD5SSNH3-NTNTPDB12/599—2015A30651.5(3.0)100.3B401052.0(3.5)150.4C5010105.0(8.0)150.58中国市政工程华北设计研究总院有限公司COD、BOD5、SS→NH3-NNH3-N指标→TNTN指标→TP有机/无机正磷酸盐聚合磷酸盐金属磷酸盐耗氧毒性色度风险标准变化CODBOD5SSNH3-NTNTP生态、景观再生水利用20？5?3？1.0？5？0.1？取消？取消？5？2.0？10？0.2？蓝绿藻生物量（N/P≈10）N/P：0.5/0.05，5.0mg/LN/P：1.0/0.10，10mg/LN/P：2.0/0.20，20mg/LN/P：3.0/0.30，30mg/L9→时空变化地域、位置和时间差异→普遍偏低污水管网与工业废水影响→普遍偏高排水体制与地表径流污染→重要因素地域、自然环境与监督管理漂浮物泥沙（土、尘）无机悬浮固体纺织面料与洗涤垃圾收集及渗滤液有毒与难降解物质10中国市政工程华北设计研究总院有限公司01020304050607080901000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0进水SS/BOD5比值占污水处理厂总数百分比（％）合流制系统分流制系统高SS/BOD5比值占污水处理厂总数百分比进水SS/BOD5比值0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.012-261-101-252-92-243-113-264-104-255-105-256-96-247-97-248-88-239-79-2210-710-2211-611-2112-612-21日期进水SS/BOD5比值典型MLVSS/MLSS比值:0.3-0.511中国市政工程华北设计研究总院有限公司01020304050607080901000123456789101112进水BOD5/TN比值占污水处理厂总数比例（％）低BOD5/TN比占污水处理厂总数百分比进水BOD5/TN比值12中国市政工程华北设计研究总院有限公司细格栅超细格栅片状线状漂浮物沉砂高性能沉砂池0.1-0.2mm≤0.1mm格栅初沉池高SS/BOD低VSS/SS新型初沉发酵池除磷脱氮低BOD5/TN水质波动改进工艺运行优化深度处理一级A或再生水稳定达标化学/生物沉淀/过滤MBR再生水利用氮磷去除及回收碳源高效利用强化前置防护水质安全保障问题对策理念惰性悬浮固体削减活性提高/池容减小高稳定性13中国市政工程华北设计研究总院有限公司设计规范早期：污泥产率0.40MLVSS/MLSS=0.75实际工程污泥产率MLVSS/MLSS=0.3~0.6出现问题污泥处理系统设计能力不足生物系统设计池容明显偏小活性污泥产率：泥龄与污泥活性影响实际运行泥龄与污泥的活性14中国市政工程华北设计研究总院有限公司碳源BOD5稳定达标基本没有问题出水浓度一般在5mg/L左右出水氨氮对BOD5测定值的影响（硝化抑制剂添加）一般情况下出水COD浓度可以达标注意进水水质的冲击性波动和污泥中毒问题超标情况主要源自工业废水超标的不利影响监控工业废水难生物降解有机物的排放较长的泥龄有助于出水COD浓度的降低出水混凝过滤处理去除10mg/L左右COD15中国市政工程华北设计研究总院有限公司二级处理出水水质部分时段出水SS浓度可以接近10mg/L直接达到排放标准要求多数时段出水SS高于10mg/L或明显波动深度处理工艺技术混凝沉淀、介质过滤和膜过滤0.1μm粒径以上胶体/颗粒出水SS可稳定达标，小于5mg/L16中国市政工程华北设计研究总院有限公司二级处理出水水质多数时间TP浓度可以达到1mg/L左右部分时间可达到0.5mg/L的排放标准需要化学除磷，作为TP达标把关措施深度除磷工艺技术化学除磷可与二级生物处理系统协同在二沉池之前投加药剂二级出水的化学混凝（沉淀）与过滤溶解性多聚磷酸盐影响17中国市政工程华北设计研究总院有限公司出水TN稳定达标难题工艺改进与运行优化—稳定达标的基础降低进水水质水量的波动及影响提高碳源有效利用率-非曝气污泥量比值内部碳源的开发和碳源有机物的转化外部投加碳源反硝化—稳定达标保障措施生物处理工艺单元投加生物处理出水的反硝化同时实现TN和SS等指标稳定达标反硝化滤池、硝化反硝化生物滤池18中国市政工程华北设计研究总院有限公司生物硝化/反硝化系统反硝化所需(BOD5/TN)反硝化＝6～7考虑剩余污泥的外排生物脱氮所需的BOD5/TN＝5～6生物处理可达到的TN去除率≈（BOD5/TN）实际/5.5×100%生物处理出水的TN浓度≈进水TN浓度×（1-（BOD5/TN）实际/5.5）19中国市政工程华北设计研究总院有限公司0510152025301.522.533.544.555.5BOD/TNTN(mg/L)9080706050403020y=-0.0313x+19.468R2=0.9886y=-0.08x+23.409R2=0.9912y=-0.3176x+27.5R2=0.985510131619222528050100150200250300时间（min）硝酸盐氮浓度（mg/L）T=14.6℃MLSS=2.032g/LMLVSS=1.084g/L20中国市政工程华北设计研究总院有限公司工段工艺单元预处理粗格栅、中格栅；泵房（调节池）细格栅/格网；超细格栅/格网；格栅配置沉砂池；初沉池；初沉发酵池；厌氧水解池生物处理预缺氧池、厌氧池、缺氧池（碳源投加）好氧池、悬浮填料、化学除磷；二沉池（膜池）反硝化滤池；曝气生物滤池；氮磷回收利用深度处理化学混凝；絮凝沉淀池砂滤池；机械过滤；微滤、超滤；反渗透消毒处理；高级氧化（O3）；物理吸附（活性炭）浓度一级B标准一级A标准超低CEPT或BEPT＋BFCEPT或BEPT＋BF＋F低PS＋BNR1＋（CPR）PS/F＋BNR2（CA）＋CPR＋F中PS＋BNR2＋（CPR）PS/F＋BNR3（CA）＋CPR＋F高PS＋BNR2＋（CPR）PS/F＋BNR3（CA）＋CPR＋F超高PS＋BNR3＋（CPR）PS/F＋BNR3（CA）＋CPR＋F注释PS/F：初沉池或初沉发酵；CEPT：化学强化一级处理BEPT：生物强化一级处理；BF：生物膜法工艺单元；CPR：单独或协同化学除磷；CA：外部碳源投加；BNR1：中短泥龄（6~10d）BNR系统；（）代表可选；BNR2：中长泥龄（10~15d）BNR或等效工艺系统；BNR3：长泥龄（15d以上）BNR或BNR-IFAS系统；F：介质过滤或膜过滤；或者与BNR组合的MBR系统21城镇污水除磷脱氮工艺流程发展示例中国市政工程华北设计研究总院有限公司回流污泥反硝化改良A2/O-IFAS工艺流程剩余污泥回流污泥进水混合液二沉池出水预缺氧厌氧缺氧好氧（悬浮填料）碳源除磷药剂常规活性污泥法(1992)A2/O工艺(1998)改良A2/O+IFAS(2008)高SS/BOD5低BOD5/TN冬季低水温升级到一级A标准100,000m3/d1999年投入运行青岛团岛污水处理厂高浓度污水TN50–120mg/L回流污泥反硝化区厌氧除磷区缺氧反硝化区脱气区部分超越，控制碳源内回流聚铝碳源进水出水平流沉淀池剩余污泥回流污泥好氧硝化区悬浮填料22主要去除对象进水方法、措施主要选择因素粗大漂浮物格栅/泵房粗、细、超细后续单元堵塞漂浮粗大颗粒物沉砂池不同粒径砂砾后续单元磨损沉积可沉悬浮固体初沉池（发酵）SS、SS/BOD5偏高外部碳源投加TN、TN/BOD5偏高有机物与氮磷除磷脱氮化学协同除磷出水TP0.5mg/L二沉池膜分离（MBR）提高污泥浓度SS、胶体、磷化学混凝药剂强化后续处理絮凝沉淀SS、胶体、磷砂滤膜滤硝化反硝化滤池TN、TN/BOD5偏高吸附/反渗透COD、TDS去除脱色与消毒消毒脱色药剂投加色度的额外去除活性污泥法：若干改进措施与运行要点中国市政工程华北设计研究总院有限公司悬浮填料拦截格网生物池改造强化硝化悬浮填料工艺系统机械过滤系统23中国市政工程华北设计研究总院有限公司出水剩余污泥回流污泥进水分流混合液回流二沉池预缺氧厌氧缺氧好氧缺氧好氧碳源污水初沉发酵池无机泥砂初沉污泥除磷药剂碳源强化除磷脱氮污水再生利用营养物的回收污泥排液处理污泥厌氧消化绿色厂区设计一期规模55万m3/d24中国市政工程华北设计研究总院有限公司污泥高浓度厌氧消化污水氮磷深度处理综合示范初沉污泥剩余污泥高磷氮沼液磷酸盐回收高氨氮沼液厌氧氨氧化脱水污泥热干化沼气净化液化天然气Bio-LNG沼液脱碳达标出水再生水高等级再生水热水保温蒸汽热水沼气锅炉污泥利用沼液鸟粪石25中国市政工程华北设计研究总院有限公司进水BNR碳氮分离达标水再生水厌氧氨氧化消化AnammoxAOB/NOB酸化厌氧氨氧化磷回收碳源配置低温影响菌群调控稳定达标资源回收低碳低耗磷回收泥沙分离新型工艺单元融入已有工艺系统回流污泥回流污泥剩余污泥污水管网B曝终沉中沉A曝前处理剩余污泥污泥厌氧消化旋流器厌氧氨氧化旋流器26敬请提问与批评指正