近(jin)年來(lai)，歐(ou)盟在生(sheng)活污水處(chu)(chu)理上普遍強(qiang)調可持(chi)續發展模式，對能(neng)夠節省和回收能(neng)源(yuan)和資源(yuan)的(de)(de)可持(chi)續污水處(chu)(chu)理工藝的(de)(de)研發投(tou)入很多，柏林的(de)(de)Wassmannsdorf(瓦斯曼多夫)污(wu)水(shui)處理廠(chang)就是其典型(xing)。
Wassmannsdorf (瓦斯曼多夫) 污水處(chu)理廠是柏林地區第二大污水處(chu)理廠，日處(chu)理量為21萬立(li)方米，僅次柏林Ruheleben污水處(chu)理廠。
圖｜瓦(wa)斯(si)曼多夫(fu)污水廠擴建工程現場(chang)
該廠主要(yao)采用(yong)鳥糞石Magnesium- Ammonium- Phosphat (MAP) 沉降工(gong)藝實現磷的高效產品化回收。
接(jie)下(xia)來，我們(men)會給大家詳細介(jie)紹這(zhe)座(zuo)污水廠的處理流程。
表(biao) | 2016年Wassmansdorf污水(shui)處(chu)理廠處(chu)理標準(zhun)
1預(yu)處理
首(shou)先，周邊(bian)的生活污水通過泵站運輸到該(gai)污水處理廠，并(bing)經兩根直徑為1.8米的管道被(bei)(bei)輸送到較高位置的格(ge)柵(zha)(zha)進(jin)(jin)行機械(xie)預處理。大(da)顆(ke)粒塑料、植物等被(bei)(bei)2cm的粗格(ge)柵(zha)(zha)過濾。之后(hou)污(wu)(wu)水會進(jin)(jin)入細(xi)格(ge)柵(zha)(zha)，污(wu)(wu)水中醫(yi)藥棉簽、頭發等小顆(ke)粒物質會進(jin)(jin)一步被(bei)(bei)8mm的細(xi)格(ge)柵(zha)(zha)過濾。
圖 | 污水輸送管道
污水中含有的(de)直徑小(xiao)于2mm固體顆粒沙子會在(zai)(zai)沉(chen)(chen)(chen)沙池(chi)中(zhong)進(jin)行沉(chen)(chen)(chen)降去除。在(zai)(zai)沉(chen)(chen)(chen)砂(sha)池(chi)中(zhong)污水的(de)流速為(wei)30 cm/s，在(zai)(zai)這種(zhong)速度下所(suo)有(you)的(de)沙子能在(zai)(zai)沉(chen)(chen)(chen)砂(sha)池(chi)中(zhong)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)(dian)。沉(chen)(chen)(chen)砂(sha)池(chi)池(chi)底有(you)推沙裝置，沙子被推入(ru)漏斗口沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)(dian)。沙子被泵打到洗沙器中(zhong)清洗，洗凈的(de)沙子能當(dang)做建筑材料，用(yong)于垃圾填埋(mai)上層(ceng)覆蓋沙使用(yong)。
圖(tu) | 細紗清洗設(she)備
未經生化處(chu)理(li)的(de)污(wu)(wu)水中包含了(le)浮油(you)和污(wu)(wu)泥，這些都包含了(le)大量的(de)能(neng)量。污(wu)(wu)水在預處(chu)理(li)池能(neng)做到(dao)油(you)污(wu)(wu)分離。預處(chu)理(li)池液面上有刮油(you)器，所(suo)有的(de)浮油(you)被收集(ji)后(hou)和污(wu)(wu)泥混(hun)合進入發酵(jiao)罐用(yong)于發酵(jiao)制沼氣(qi)。
圖 | 預處理池
2生(sheng)物(wu)處理
A2O反(fan)應(ying)池(chi)(chi)分三個模塊：厭(yan)氧(yang)池(chi)(chi)、缺氧(yang)池(chi)(chi)和(he)好氧(yang)池(chi)(chi)。污水經長(chang)時間流動后(hou)溶解(jie)氧(yang)含量很低，在厭(yan)氧(yang)反(fan)應(ying)池(chi)(chi)中與淤泥混合。在這里有機物(wu)被氨化(hua)，磷(lin)被游離(li)釋放。
圖 | 厭氧池
隨后會(hui)進入缺氧(yang)池，好(hao)氧(yang)池中(zhong)的污水(shui)（含硝(xiao)酸根）回(hui)流(liu)在該缺氧(yang)池中(zhong)反(fan)硝(xiao)化脫(tuo)氮，由于缺氧(yang)池中(zhong)含有(you)(you)大(da)量的有(you)(you)機(ji)物(wu)，這(zhe)也(ye)保證了反(fan)硝(xiao)化能很好(hao)地(di)進行(xing)。
圖 | 缺氧池
在好(hao)氧池(chi)中(zhong)(zhong)污水經充分曝氣，污水中(zhong)(zhong)的(de)有機物濃度在有氧過(guo)程中(zhong)(zhong)能(neng)被更大(da)限(xian)度的(de)降(jiang)低(di)。同時污水中(zhong)(zhong)的(de)磷能(neng)被大(da)量(liang)轉移(yi)到淤泥中(zhong)(zhong)。為(wei)保(bao)證出水的(de)磷含量(liang)達(da)標，在好(hao)氧池(chi)末端投入絮凝(ning)劑祛除剩余超標磷。
經A2O工(gong)藝處理過的(de)污水(shui)已經(jing)清澈(che)透明，有很好的(de)指標。污水(shui)經(jing)沉淀(dian)池靜置后與(yu)淤(yu)泥(ni)分離。淤(yu)泥(ni)被收集到儲存塔用于發酵制沼氣，污水(shui)達到排放(fang)標準進(jin)入河(he)流。
圖 | 曝(pu)氣池
3污泥處(chu)理
該污水(shui)處(chu)理廠年污泥生(sheng)成(cheng)量為19,600噸。廠內有三臺離心機用于剩余(yu)污(wu)泥(ni)脫(tuo)水(shui)(shui)處理，五臺離心機用于發(fa)酵污(wu)泥(ni)的(de)脫(tuo)水(shui)(shui)。污(wu)泥(ni)（生物質含量(liang)1.22%）添加(jia)絮凝劑后（0.73克(ke)/克(ke)生物質）離心脫(tuo)水(shui)(shui)（能(neng)耗(hao)1.5千(qian)瓦時/立方米）最終達到生物質含量(liang)6.95%。離心過(guo)程(cheng)中脫(tuo)去的(de)污(wu)水(shui)(shui)被(bei)輸送到厭氧池循(xun)環處理，脫(tuo)水(shui)(shui)后的(de)淤泥(ni)被(bei)送入沼氣發(fa)酵池（運(yun)輸總耗(hao)能(neng)0.6千(qian)瓦時/立方米）。
污泥采用高溫厭氧發(fa)酵，共有6個沼氣池(chi)，每個池(chi)8,000立(li)方米。發酵后的(de)污泥目前脫水后拉載到其他地方進行焚(fen)燒(shao)，如單獨(du)焚(fen)燒(shao)、水泥廠(chang)焚(fen)燒(shao)等(deng)。為滿(man)足新的(de)污泥條(tiao)例，目前在(zai)建設新的(de)污泥單獨(du)焚(fen)燒(shao)，并(bing)從污泥的(de)焚(fen)燒(shao)灰燼中(zhong)提取磷。
表格 | 進入(ru)發酵罐的(de)混合污泥數據
圖 | 污泥(ni)發酵設備(bei)
根據污水處理過程(cheng)中產生污泥的位(wei)置不(bu)同，其N,P等營養物質含量也不同。污泥(ni)(ni)被(bei)分(fen)別儲存在(zai)FSV，ASV，MSV和(he)üSV四個不同的儲泥(ni)(ni)罐中。污泥(ni)(ni)里的磷、氨經發酵過程(cheng)迅速形成可溶性(xing)P和(he)N。由(you)于污水中溶解了鈣(gai)、鎂離(li)子，極易在(zai)發酵罐的輸(shu)送管中生成結晶堵(du)塞管道，增(zeng)大能耗影響(xiang)流程(cheng)。該(gai)污(wu)水廠(chang)采用了新型的鳥糞石(shi)沉降工藝，通(tong)過曝氣(qi)使得污(wu)水PH值升高，形成結晶的條件，再(zai)投入氯化鎂藥劑就可生(sheng)成磷肥MgNH4PO4·6H2O鳥糞石。
鳥糞(fen)石(struvite)簡稱MAP，是(shi)一(yi)種(zhong)白色晶體狀物質，在自然界中儲(chu)量(liang)極少，是(shi)一(yi)種(zhong)高品位的(de)磷礦石，可以作為良好(hao)的(de)緩釋(shi)肥(fei)。在污水(shui)處理廠中(zhong)自然形成的MAP沉(chen)積容易引(yin)起管道(dao)堵塞現(xian)象。因此(ci)，回收MAP不僅可以(yi)獲取有價值的產品，還(huan)能有效(xiao)降低(di)回流液(ye)中的氮(dan)磷負荷(he)，同時實現(xian)污(wu)泥減(jian)量。
4鳥糞石工藝案例
除了該(gai)污(wu)(wu)(wu)水廠(chang)，意大利、日本、英(ying)國、荷蘭(lan)、澳大利亞等(deng)(deng)許多的污(wu)(wu)(wu)水處理(li)廠(chang)已有應用于生產的磷(lin)回收設備，多以(yi)含(han)磷(lin)豐富的污(wu)(wu)(wu)泥脫水上清液、厭氧(yang)污(wu)(wu)(wu)泥消(xiao)化液以(yi)及富磷(lin)廢水為磷(lin)源，鳥糞石、磷(lin)酸(suan)鈣等(deng)(deng)沉淀(dian)是(shi)目前廣泛采用的回收形式(shi)。
日本北九(jiu)州Hiagari污水(shui)(shui)處(chu)(chu)理廠安裝(zhuang)了一個中試流(liu)化床鳥糞石(shi)沉(chen)淀反應器處(chu)(chu)理污泥脫水(shui)(shui)上清液，使(shi)用(yong)海水(shui)(shui)作為鎂源，大約70%的溶解性磷酸鹽以(yi)鳥糞(fen)石形式被回(hui)收。
意大利Triviso污水處理廠，在污泥(ni)脫水上清液線路上安裝了生(sheng)產性鳥糞石結晶裝置，采用(yong)吹脫(tuo)方法沉淀磷(lin)酸鹽(yan)，磷(lin)酸鹽(yan)能(neng)夠(gou)沉淀到回收(shou)顆粒上。
英國(guo)Slough污水處理廠，安裝有MAP沉淀裝置，處理污泥脫水上清液，該工藝于(yu) 2002年(nian)投產，可對進水(shui)可溶性磷酸鹽中的 80%進行(xing)回收(shou)，且產(chan)品中的(de)重金屬含量較低。
最后，鳥糞(fen)石的生(sheng)成還會受(shou)離(li)子濃(nong)度及比例、pH值、反應時間、反應溫(wen)度和其(qi)他雜離(li)子(zi)等因素的影響，通過控制離子濃度(du)及(ji)比(bi)例(li)、pH值等，我們也可以有效實(shi)現脫氮除磷(lin)及(ji)鳥(niao)糞石的回收。
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